DE2944379A1

DE2944379A1 - Drehklappenventil

Info

Publication number: DE2944379A1
Application number: DE19792944379
Authority: DE
Inventors: Osamu Nakai
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1978-11-04
Filing date: 1979-11-02
Publication date: 1980-05-14
Also published as: DE2944379C2; AU5242079A; GB2036930B; US4273308A; FR2441113B1; GB2036930A; FR2441113A1; AT382698B; ATA710679A; AU526189B2

Description

LirOL, NÖTH, ZEITLSR 2 9 A 4 3 7

Patentanwälte 8000 München 22 Steinsdorfstraße 21-22 Telefon 089 / 22 94

KUBOTA LTD. 22-banchi, 2-chome, Funade-cho, Naniwa-ku, Osaka-shi, Osaka-fu, Japan

Drehklappenventil

030020/0807

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehklappenventil mit einer auf einem drehbaren Schaft angebrachten Ventilklappe, wobei der Schaft in Lagerstellen im Ventilgehäuse gelagert ist und die Ventilklappe sowie das Ventilgehäuse zusammenwirkende metallische Sitzflächen aufweisen.

Bei bekannten Drehklappenventilen der angesprochenen Art weisen, wie aus den Fig. 9 und 10 der Zeichnung zu ersehen ist, sowohl der drehbare Schaft 100 als auch die entsprechenden Lagerstellen 101 kreisförmigen Querschnitt auf. Bei der Herstellung bzw. Montage solcher Ventile ist es schwierig die Drehachse der Sitzflächen in genaue Übereinstimmung mit der Achse des drehbaren Schaftes zu bringen. Solche Abweichungen in der Achslage zueinander rufen eine unregelmäßige Kraftverteilung an den Sitzflächen und den Lagerstellen und damit uneinheitliche Dichtbedingungen an den Sitzflächen hervor, was zur Undichtheit des Ventiles führt. Während Gummisitzflächen ein Schließspiel von 0,5 bis 1 mm aufweisen können und damit eine Abweichung der Achslagen von etwa 0,05 bis 0,1 mm erlauben, haben Metallsitzflächen sogar in großen Drehklappenventilen ein Sitzspiel von nicht mehr als 0,05 bis 0,1 mm und müssen daher mit einer extrem genauen Ausrichtung zwischen Sitzfläche und Drehachse gefertigt werden, wobei die zulässigen Toleranzen etwa im Bereich von 0,005 bis 0,01 mm liegen. Aufgrund dieser erforderlichen Genauigkeit in der Herstellung sind Drehklappenventile mit metallischen Sitzflächen, besonders wenn keine Unzuverlässigkeit in der Dichtfunktion an den Sitzflächen zugelassen wird, praktisch unmöglich auszuführen.

Aber auch wenn die genannten Schwierigkeiten der Herstellung überwunden werden können, bleibt das im folgenden anhand eines Schrägzylinder-Drosselklappenventils erklärte Problem. Dieses Ventil gilt als das am weitesten entwickelte Drehklappenventil mit metallischen Sitzflächen und wird in Mitteloder Hochdruckleitungen verwendet. Unter dem Druck des Mediums auf die geschlossene Ventilklappe 102 (Fig. 9) wird sich diese

030020/0807

-JH -

unter Ausnutzung des Spaltes 103 zusammen mit dem drehbaren Schaft 100 in Richtung der vom Mediumdruck ausgeübten Kraft verschieben. Zu diesem Zeitpunkt wirkt an der Ventilklappe, wie in Fig. 10 dargestellt, noch ein Drehmoment in Schließrichtung. Daher dreht sich die Ventilklappe 102 weiter, was in einer entsprechenden Deformation der Sitzflächen am Ventilgehäuse resultiert und drückt gegen die metallischen Sitzflächen 104 am Gehäuse. Da die metallische Sitzfläche an der in Fig. 10 dargestellten linken Seite des Ventilgehäuses so abgeschrägt ist, daß sie sich in Richtung der vom Mediumdruck ausgeübten Kraft auf die Ventilklappe verjüngt, wird durch die entstehende Verwölbung der Ventilklappe 102, (der unbelastete Zustand ist in Fig. 10 strichpunktiert dargestellt), welche sich der eingangs genannten Verschiebung der Ventilklappe überlagert, der dichte Kontakt zwischen der Sitzfläche an der Ventilklappe und der Sitzfläche 104 am Ventilgehäuse an der linken Seite der Fig. 10 verstärkt.

Die metallische Sitzfläche 104, welche in Fig. 10 an der rechten Seite des nicht näher dargestellten Ventilgehäuses angebracht ist, ist dagegen so abgeschrägt, daß sie sich in Richtung der vom Mediumdruck erzeugten Kraft auf die Ventilklappe erweitert, wodurch die vom Mediumdruck herrührende Verwölbung der Ventilklappe 102 den dichten Kontakt zwischen den Sitzflächen von Ventilklappe und Gehäuse an dieser Stelle vermindert, was zur Undichtheit des Ventiles führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drehklappenventil der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die genannten Nachteile vermieden werden und Undichtheiten aufgrund von Verwölbungen der Ventilklappe nicht auftreten können.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen den Auflagern für den drehbaren Schaft und dem drehharen Schaft selbst bzw. zwischen den Auflagern und den Lagerstellen am Ventilgehäuse Freistellungen vorgesehen sind, welche von der Kombination eines Wälzkörpers mit Kreisquerschnitt einerseits und eines Wälzkörpers mit elliptischem oder ovalem Querschnitt andererseits gebildet werden, wobei

030020/0807

die Freistellungen in der Richtung parallel zur geschlossenen Ventilklappe und radial zum drehbaren Schaft gerade so groß ausgeführt sind, daß die Verschiebung der Ventilklappe, um einen dichten Sitzkontakt bei geschlossenem Ventil zu gewährleisten, ermöglicht wird, und daß die Preistellungen in der Richtung senkrecht zur geschlossenen Ventilklappe und radial zum drehbaren Schaft klein genug ausgeführt sind, um eine normale Verdrehung des Schaftes zu gewährleisten. Aufgrund der relativ großen Freistellungen, welche in der Richtung normal zu der vom Mediumdruck ausgeübten Kraft, also normal zur Richtung der von diesem Druck auf das Lager ausgeübten Kraft, vorgesehen sind, kann der drehbare Schaft, welcher die Ventilklappe trägt,in Richtung dieser Freistellungen ausweichen. Dadurch wird der Auflagedruck _an den Dichtflächen gleichmäßig verteilt, was zu einem dichten Kontakt der metallischen Sitzflächen von Ventilklappe und Ventilgehäuse führt.

Durch diese sehr einfache Verbesserung, welche nur aus dem Vorsehen der genannten Freistellungen besteht, ist das Vermeiden von Undichtheiten des Ventiles auch bei hohen Mediumdrücken verhindert worden.

Die elliptische und die ovale Querschnittsform werden im folgenden einheitlich als "unrund" bezeichnet.

Sowohl die Lager als auch die Lagerbüchsen sowie die Aufnahmebohrungen können diesen unrunden Querschnitt aufweisen, wobei zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe lediglich erforderlich ist, daß die durch das Zusammenwirken von Teilen mit kreisförmigem und Teilen mit unrundem Querschnitt entstehenden Freistellungen parallel zur Ventilklappe liegen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Aueführungebeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 teilweise eine Ansicht und teilweise einen Schnitt eines geschlossenen Drehklappenventils nach der Erfindung,

030020/0807

29U379

Fig. 2 den Bereich der oberen Lagerstelle des Ventils

nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 den Bereich der unteren Lagerstelle des Ventils

aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 einen teilweisen, schematischen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 in verkleinertem Maßstab und die
Fig. 5, 6, 7 und 8 je einen Schnitt entsprechend der

Fig. 4 durch ein anderes Ausführungsbeispael nach der Erfindung.

Das Ventilgehäuse 2 weist gemäß Fig. 1 einen Flansch zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Rohrleitung und Lagerstellen 5 zur Lagerung des drehbaren Schaftes 4, welcher die Ventilklappe 3 trägt, auf. Am inneren Umfang des Ventilgehäuses 2 sind zwei metallische Sitzflächen 6 angebracht, welche sich mit ihren Dichtflächen bezüglich des drehbaren Schaftes 4 gegenüberliegen. Die Ventilklappe 3 weist an ihrem Rand metallische Gegensitzflächen 7 auf, welche so ausgebildet sind, daß sie bei geschlossenem Ventil dichtend mit den Sitzflächen 6 am Ventilgehäuse zusammenwirken. Ein Ende des drehbaren Schaftes 4 ist aus dem Ventilgehäuse 2 herausgeführt und mit dem Ventilbetätigungsmechanismus 8 verbunden. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, umfaßt jede der beiden Lagerstellen 5 eine Lagerbüchse 9, welche mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden ist, einen Abschluß 12, welcher auf der der Innenseite des Ventilgehäuses 2 zugewandten Seite der Lagerbüchse 9 angeordnet ist, und ein elastisches Dichtelement 11, welches im Abschluß 12 gehalten wird.

Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß die untere der Lagerstellen 5 ein Stützelement 15 umfaßt, welches an einem Ende einen Gewindeteil und am anderen Ende einen Kragen 14 aufweist, wobei an beiden Seiten des Kragens 14 Druckringe 16 angebracht sind. Das Stützelement 15 ist in einer Ausdrehung des Schaftes 4 angeordnet, gegenüber diesem verdrehbar und mittels der Sperre 17 gesichert. Weiters umfaßt die untere der Lagerstellen 5 ein Druckstück 18, welches die Lagerbüchse

030020/0807

29U379

über den Abschluß 12 an die Ventilklappe 3 preßt. Das Drucketück 18 hat eine mittige Bohrung für den Gewindeteil des Stützelementes 15. Dieser ist in Eingriff mit der Gewindehülse 19» welche am Druckstück 18 aufliegt und gegenüber diesem gesichert ist. Zusätzlich ist noch eine Sicherungsmutter 20 auf dem Gewindeteil des Stützelementes 15 angebracht.

Diese genannte Anordnung stellt einen Justiermechanismus 21 dar, welcher es erlaubt den drehbaren Schaft 4 in axialer Richtung relativ zur Lagerbüchse 9 einzustellen, hauptsächlich um durch Verdrehung der Gewindehülse 19 relativ zum Stützelement 15 die gegenseitige Lage der Sitzflächen und der Gegensitzflächen 7 zu Justieren.

Wie in Fig. 4 dargestellt haben die Lagerstellen 5 Bohrungen 22 von unrundem Querschnitt und der in diesen Bohrungen gelagerte drehbare Schaft 4 hat kreisförmigen Querschnitt,wodurch bei geschlossenem Ventil Freistellungen S zwischen dem Schaft 4 und den Lagerstellen 5 gegeben sind, welche in der Richtung parallel zur Ventilklappe und radial zum drehbaren Schaft gerade so groß ausgeführt sind, daß die Verschiebung der Ventilklappe, um einen dichten Sitzkontakt bei geschlossenem Ventil zu gewährleisten, ermöglicht wird, und welche in der Richtung senkrecht zur Ventilklappe und radial zum drehbaren Schaft klein genug ausgeführt sind um eine normale Lagerung und Verdrehung des Schaftes zu gewährleisten. Dadurch wird aber auch ein Spiel zwischen den Sitzflächen 6 und 7 aufgrund einer Verschiebung des Schaftes 4 senkrecht zur Oberfläche der Ventilklappe vermieden. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zeigt einen drehbaren Schaft 4 mit unrundem Querschnitt, wobei nun die Bohrung 22 der Lagerstelle 5 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Anordnung ist ebenfalls wieder so gewählt, daß in geschlossenem Zustand der Ventilklappe die erfindungsgemäße Freistellung S in Richtung der Ventilklappe vorhanden ist.

030020/0807

In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 6 bis 8 sind die Freistellungen S in den Lagerstellen zwischen auf dem drehbaren Schaft befestigten Lagern einerseits und den Lagerbüchsen andererseits oder zwischen den Lagerbüchsen und den Lagerstellen am Ventilgehäuse vorgesehen.

In Fig. 6 ist die die Lagerbüchse 9 aufnehmende Bohrung 23 mit unrundem Querschnitt und die Lagerbüchse 9 selbst mit kreisförmigem Außenquerschnitt ausgeführt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 7 hat die Lagerbüchse 9 einen unrunden Außenquerschnitt und die Bohrung 22 jeder der Lagerstellen 5a des nicht näher dargestellten Ventilgehäuses, welche die Lagerbüchse 9 aufnimmt ist mit kreisförmigem Querschnitt ausgeführt.

In dem weiteren erfindungsgemäßen Beispiel nach der Fig. 8 hat die Bohrung 24, welche das Lager 13 der Lagerbüchse 9 aufnimmt, einen unrunden Querschnitt, und das Lager 13 selbst hat einen kreisförmigen Querschnitt, womit sich das Lager 13 zusammen mit.dem drehbaren Schaft 4 relativ zur Lagerbüchse 9 in radialer Richtung zu den Sitzflächen 6 verschieben kann.

1979 10 31
Pi/Pn

030020/0807

Leerseite

Claims

29^379

Patentansprüche :

Γ 1.'Drehklappenventil, mit einer auf einem drehbaren Schaft

angebrachten Ventilklappe, wobei der Schaft in Lagerstellen im Ventilgehäuse gelagert ist und die Ventilklappe sowie das Ventilgehäuse zusammenwirkende metallische Sitzflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Auflagern (10) für den drehbaren Schaft (4) und dem Schaft (4) selbst bzw. zwischen den Auflagern (10) und den Lagerstellen (5) am Ventilgehäuse (2) Freistellungen (S) vorgesehen sind, welche von der Kombination eines Wälzkörpers mit Kreisquerschnitt einerseits und eines Wälzkörpers mit elliptischem oder ovalem Querschnitt andererseits gebildet werden, wobei die Freistellungen (S) in der Richtung parallel zur geschlossenen Ventilklappe (3) und radial zum drehbaren Schaft (4) gerade so groS ausgeführt sind, daß die Verschiebung der Ventilklappe, um einen dichten Sitzkontakt bei geschlossenem Ventil zu gewährleisten, ermöglicht wird, und daß die Freistellungen (S) in der Richtung senkrecht zur geschlossenen Ventilklappe (3) und radial zum drehbaren Schaft (4) klein genug ausgeführt sind, um eine normale Verdrehung des Schaftes (4) zu gewährleisten.
2. Drehklappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freistellungen (S) zwischen dem drehbaren Schaft (4) und den Lagern (13) vorgesehen sind (Fig. 5).
3. Drehklappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freistellungen (S) zwischen den Lagern (13) und den Lagerbüchsen (9) vorgesehen sind (Fig. 8).
4. Drehklappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freistellungen (S) zwischen den Lagerbüchsen (9) und den Lagerstellen (5a) am Ventilgehäuse (2) vorgesehen sind (Fig. 6, 7).

030020/0807

ORIGINAL INSPEGTED