DE2944379A1 - Drehklappenventil - Google Patents
DrehklappenventilInfo
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Description
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
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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
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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
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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,
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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. 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
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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.
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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
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Leerseite
Claims (4)
- 29^379Patentansprüche :Γ 1.'Drehklappenventil, mit einer auf einem drehbaren Schaftangebrachten 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).030020/0807ORIGINAL INSPEGTED
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: LIEDL, G., DIPL.-PHYS., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: HANSMANN, VOGESER, LIEDL & PARTNER, 81369 MUENCHEN |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |