DE29909652U1

DE29909652U1 - Asymmetrische Klappenscheibe

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Publication number: DE29909652U1
Application number: DE29909652U
Authority: DE
Original assignee: Garlock GmbH
Current assignee: Garlock GmbH
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2009-06-03

Description

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Wilhelm-Tell-Stp. 1 4 4&Ogr;21 S Düsseldorf Tel. &Ogr;21 1 -3O2O2OD Fax. &Ogr;21 1 -3O2O2Q1

1. Juni 1999
42 524 K

Garlock GmbH
Falkenweg 1, 41468 Neuss

"Asymmetrische Klappenscheibe"

Die Erfindung betrifft eine Klappenscheibe zum Absperren, Drosseln und Regeln von Massen- bzw. Volumenströmen.

Derartige Klappenscheiben sind in Armaturen, meist runden Durchtrittsquerschnitts, auf einer mittig angeordneten Welle drehbar gelagert. Die Armaturen bestehen aus einem Gehäuse, dessen Innenseite mit einer Auskleidung versehen ist, die so ausgestaltet ist, daß in Verbindung mit der Klappenscheibe die notwendige Dichtheit der Armatur gewährleistet ist. Je nach Stellung der Welle in der Armatur ist die Klappenscheibe in dem Durchtrittsquerschnitt senkrecht, parallel oder in einer beliebigen Zwischenstellung zur Durchflußrichtung der Medien ausgerichtet. In senkrechter Position wird der Querschnitt der Armatur komplett durch die Klappenscheibe verschlossen - es kann kein Medium mehr durchtreten; in paralleler Position hingegen ist die Armatur geöffnet - d.h. maximaler Durchfluß des Mediums ist möglich. Nimmt die Klappenscheibe eine Zwischenstellung zwischen diesen Extremen senkrecht und parallel zur Durchflußrichtung ein, wird der durch die Armatur tretende Strom gedrosselt. Dadurch ist ein Regeln des Massen- bzw. Volumenstroms möglich.

Bekannte Klappenscheiben sind symmetrisch aufgebaut. Unter symmetrisch versteht man in diesem Zusammenhang, daß die Flügel der Klappenscheibe in einer durch die Drehachse der Klappenscheibe verlaufenden Ebene liegen. Das hat zur Folge, daß beim Schließen der Klappenscheiben, also wenn die Klappenscheibe in eine senkrecht zur Durchflußrichtung liegende Position gebracht wird, die durch die Schaltwelle in die Klappenscheibe eingebrachten, an deren Umfang wirkenden Kräfte, im wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Gehäuseauskleidung der Armaturen verlaufen. Um die notwendige Dichtigkeit zu gewährleisten, gestaltet man die Gehäuseauskleidung der Armatur elastisch und wählt den Umfang der Klappenscheiben größer als den Durchmesser des Durchtrittsquerschnitts. Die Klappenscheibe kann unter diesen Voraussetzungen nur dann in die senkrechte "Schließ"-Position gebracht werden, wenn die Klappenflügel in die Gehäuseauskleidung hineinfahren.

Nachteilig an diesen bekannten Klappenscheiben ist, daß für das Hineinfahren beim Schließen und auch das wieder Herausfahren beim Öffnen der Klappenscheiben aufgrund des der Klappenscheibe durch die Gehäuseauskleidung entgegengesetzten Widerstandes große Momente notwendig sind, die hohe Antriebsleistungen voraussetzen. Diese verursachen nicht unerhebliche Kosten sowohl bei der Herstellung aber auch während des Betriebs der Armatur. Zudem findet beim Öffnen und Schließen der Klappenscheibe aufgrund der Materialverdrängung der Gehäuseauskleidung durch die Klappenscheibe und der Reibung zwischen Klappenscheibe und Gehäuseauskleidung ein Abrieb statt. Dieser bestimmt in erster Linie die Standzeit der Armatur.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Klappenscheibe zu schaffen, die kostengünstig im Betrieb und Herstellung ist und eine lange Lebensdauer aufweist.

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Dieses Problem wird durch eine Klappenscheibe gelöst, deren Klappenflügel asymmetrisch, d.h. versetzt zu einer durch die Drehachse der Klappenscheibe verlaufenden Ebene angeordnet sind. Bezogen auf die Drehrichtung der Klappenscheibe sind die Klappenflügel hinter der durch die Achse verlaufenden Ebene angeordnet, d.h. daß die Ebene beim Drehen der Scheibe den Klappen vorwegläuft.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Klappenflügel an der Klappenscheibe ändert sich die Kraftrichtung zwischen Klappenflügel und Gehäuseauskleidung beim Schließen und Öffnen der Klappenscheibe. Die Kräfte wirken nicht wie bei bekannten Klappenscheiben parallel zur Oberfläche der Gehäuseauskleidung, sondern in einem Winkel, der von den Dimensionen und der speziellen Ausgestaltung der Klappenscheibe abhängig ist, jedenfalls aber in Richtung in die Gehäuseoberfläche. Zum Erreichen der notwendigen Dichtigkeit ist es aufgrund der Kraftausrichtung nicht mehr notwendig, daß die Klappenscheiben in eine Gehäuseauskleidung hineinfahren; es genügt, wenn die Klappenflügel gegen das Gehäuse oder eine Gehäuseauskleidung anschlagen.

Diese Konstruktion bringt im Vergleich zu den bekannten Klappenscheiben erhebliche Vorteile mit sich. Durch das Anschlagen der Klappenflügel an die Gehäuseauskleidung wird die notwendige Dichtigkeit schon mit erheblich geringeren Momenten erreicht. Durch die niedrigeren Öffnungs- und Schließmomente ist die Verwendung von kleineren Antrieben möglich, was zu Kostenersparnissen sowohl in der Herstellung als auch im Betrieb führt.

Zudem ist die Materialverdrängung der Gehäuseauskleidung bei der erfindungsgemäßen Klappenscheibe minimal, da die Klappenscheibe lediglich auf der Gehäuseauskleidung zu liegen kommt. Dadurch wird der Abrieb der Gehäuseauskleidung verringert. Das wiederum erhöht die Standzeit der Armatur erheblich.

Weiterhin kann bei der erfindungsgemäßen Klappenscheibe die Scheibe bei eventuellen Leckagen im Durchgang der Armatur in Schließrichtung nachgestellt werden. Das ist bei den bekannten Vorrichtungen nicht möglich, da ein Nachstellen in Schließrichtung wieder zu einem Öffnen der Klappenscheibe führt. So kann die erforderliche Dichtigkeit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit geringem Aufwand wieder hergestellt werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Klappenscheibe liegt darin, daß wegen der geringen Materialverdrängung der Gehäuseauskleidung und der asymmetrischen Form der Klappenscheibe, selbst bei kleinen Öffnungswinkeln bereits ein größerer Mediendurchfluß als bei symmetrischen Scheiben möglich ist. Das vereinfacht die Regelbarkeit bei geringen Durchsätzen und erhöht die Durchflußwerte bei mittleren Klappenöffnungswinkeln.

Die Klappenscheibe kann aus verschiedenen Materialien, beispielsweise aus Edelstahl, Polytetraflourethylen oder anderen Kunststoffen gefertigt sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig 1 eine dreidimensionale Darstellung einer asymmetrischen Klappenscheibe;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Gehäuse mit einer asymmetrischen Klappenscheibe in geöffneter Stellung und

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Gehäuse mit einer asymmetrischen Klappenscheibe in geschlossener Stellung.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße kreisförmige Klappenscheibe 1 mit zwei Klappenflügeln 2 a, b dargestellt. Im Bereich der Drehachse A besitzt die

Klappenscheibe eine Aufnahme für eine Schaltwelle 3 zum Antreiben und Steuern der Klappenscheibe 1.

In den Fig. 2 und 3 ist die erfindungsgemäße Klappenscheibe in einer Armatur dargestellt. Diesen Ansichten ist der geometrische Aufbau der Klappenscheibe 1 zu entnehmen. Die beiden halbkreisförmigen Klappenflügel 2 a, b liegen versetzt zu einer durch die Drehachse A verlaufenden Ebene B. Wenn sich die Klappenscheibe 1 in die Drehrichtung C dreht, liegen die Klappenflügel 2 a, b hinter der sich mit der gleichen Geschwindigkeit drehenden Ebene B. "Hinter" heißt in diesem Zusammenhang, daß die Klappen 2 a, b der Ebene B nachlaufen, d.h. die Ebene B erreicht eine bestimmte Position jeweils vor den Klappenflügeln 2 a, b.

Die Klappenscheibe 1 ist von einem zweiteiligen Gehäuse 4 umgeben. Es weist ein Gehäuseober- und ein Gehäuseunterteil auf, die durch Schrauben 5 zusammengehalten werden. Das Gehäuse 4 ist auf seiner Innenseite mit einer Auskleidung 6 versehen. In dem Bereich, in dem die Klappenscheibe 1 mit ihren Klappenflügel 2 a, b in geschlossener Stellung gegen die Gehäuseauskleidung 6 stößt, ist hinter der Auskleidung ein Elastomer 7 angeordnet, durch welches die Gehäuseauskleidung nachgiebig wird und durch das die notwendige Dichtigkeit der Armatur gewährleistet ist.

In Fig. 3 ist dargestellt, wie die von der Schaltwelle 3 in die Klappenscheibe 1 eingebrachten Momente auf die Gehäuseauskleidung 6 wirken. Wenn sich die Klappenscheibe 1 in Richtung C dreht, dann wirkt eine Kraft D senkrecht zum Hebelarm d in der eingezeichneten Richtung auf die Gehäuseauskleidung. Diese Kraftrichtung, im Vergleich zu der bekannten parallel zur Gehäuseauskleidung wirkenden Kraft, bringt die oben aufgeführten Vorteile der erfindungsgemäßen Klappenscheibe 1 mit sich.

Claims

Schutzansprüche:

1. Klappenscheibe zum Regeln von Volumenströmen, die um eine

Achse (A) drehbar gelagert ist und

Klappenflügel (2 a,b), die versetzt zu einer durch die Drehachse (A) der Klappenscheibe (1) verlaufenden Ebene (B) angeordnet sind.

2. Klappenscheibe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch halbkreisförmige Klappenflügel (2 a, b).

3. Klappenscheibe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Edelstahl und/oder PTFE oder anderen Kunststoffen besteht.

4. Gehäuse mit einer Klappenscheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) zweiteilig ausgebildet ist.

5. Gehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Innenseite eine Auskleidung (6) aufweist.

6. Gehäuse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gehäuse (4) und Gehäuseauskleidung (6) ein Elastomer (7) angeordnet ist.

7. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer (7) in dem Bereich angeordnet ist, in dem die Klappenflügel (2 a, b) gegen die Gehäuseauskleidung (6) schlagen.