DE3318202A1

DE3318202A1 - Klappenventil

Info

Publication number: DE3318202A1
Application number: DE19833318202
Authority: DE
Inventors: Volker Von 4350 Recklinghausen Erichsen
Original assignee: Stober and Morlock Waermekraft 4350 Recklinghausen De GmbH; Stober & Morlock; Stober and Morlock Waermekraft 4350 Recklinghausen GmbH
Current assignee: Siemens Heat Transfer Technology BV Niederlassung Deutschland
Priority date: 1983-05-19
Filing date: 1983-05-19
Publication date: 1984-11-22
Also published as: DE3318202C2

Description

"PATENTANWALT BODE - POSTFACH 1130 · D-4030 RATINGEN 1 · TELEFON 02102-22008 · TELEX 8585165

W 7 - 28

Wärmekraft Gesellschaft Stober + Morlock, Otto-Burrmeister-Allee 24, D-435o Recklinghausen

Klappenventil ·. "^;

Die Erfindung betrifft ein Klappenventil für große Leitungsquerschnitte mit einem Gehäuse und einer· darin schwenkbar angeordneten Klappe. Derartige Klappen weisen, wenn sie bei Kraftwerken und dort insbesondere im Abgas- oder Rauchgasbereich verwendet werden, außerordentlich

große Querschnitte von 1o und erheblich mehr m auf, wodurch erhebliche Probleme beim Bewegen dieser großen Klappenflügel und bei ihrem Anpressen gegen die im Gehäuse angeordneten- Ventilsitze auftreten-:. Deshalb erfolgt das Bewegen und Anpressen der Klappe mittels aus Antriebswelle, Kurbelarmen und Spannarmen bestehenden Spannhebelanordnungen. Wenn in einem Kraftwerk die Anordnung so getroffen werden muß, daß die Gase wahlweise in eine oder eine andere Leitung geleitet werden, beispielsweise von einer Gasturbine in einen Wärmetauscher oder in einen Kamin, dann werden in jeder der beiden letztgenannten Leitungen Klappenventile angeordnet, die wechselweise geöffnet und geschlossen werden. Dies führt zu einem erheblichen baulichen Aufwand und dementsprechend hohen Kosten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für diesen Zweck ein Klappenventil zu schaffen, das mit geringem Aufwand hergestellt werden kann, dessen Raumverbrauch gering ist, sodaß sich insgesamt niedrigere Kosten ergeben.

Gegenstand der Erfindung ist ein Klappenventil für große Leitungsquerschnitte mit einem Gehäuse und einer darin schwenkbar angeordneten Klappe, die mittels einer aus Antriebswelle, Kurbelarmen und Spannarmen bestehenden Spann-

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hebelanordnung verschwenkbar und gegen mindestens einen im Gehäuse angeordneten Ventilsitz anpreßbar .ist und die sich dadurch kennzeichnet, daß das Gehäuse dre-i Leitungsanschlüsse aufweist, von denen zwei mit Ventilsitzen versehen sind und die Schwenkachse der Klappe zwischen diesen benachbarten Leitungsanschlüssen angeordnet ist.

Bei dem Klappenventil gemäß der Erfindung kann ein ankommender Leitungsanschluß wahlweise mit einem von zwei abgegehenden mit Ventilsitzen versehenen Leitungsanschlüssen durch Verschwenken der Klappe verbunden werden. Der für eine Klappe gemäß der Erfindung erforderliche bauliche Aufwand und Raumbedarf ist, abgesehen von einem zusätzlichen Ventilsitz, halb so groß wie derjenige, der zur Lösung der gleichen Aufgabe für zwei zum Stande der Technik gehörige Klappenventile erforderlich ist.

Bei sehr großen Klappenflügeln ergeben sich dann, wenn die Klappenflügel wahlweise gegen den einen oder den anderen Ventilsitz dichtend zur Anlage gebracht werden sollen, Schwierigkeiten. Diese Schwierigkeiten werden bei einer bevorzugten Ausführungsform des Klappenventils gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an der der Schwenkachse benachbarten Seite der Klappe Kipphebel angeordnet sind, die einerseits um mit der Klappe verbundene parallel zur Schwenkachse verlaufende Bolzen und andererseits um mit dem Gehäuse verbundene in der Schwenkachse verlaufende Bolzen schwenkbar sind. Bei dieser Ausführungsform kann sich der Klappehflügel wesentlich leichter an die beiden Ventilsitze anlegen als dies der Fall wäre, wenn er lediglich um in der Schwenkachse verlaufende Bolze schwenkbar wäre.. Hierbei kann es allerdings zweckmäßig sein, die

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Schwenkbarkeit der Kipphebel um die mit der Klappe verbundenen Bolzen zu begrenzen. Hierdurch können unerwünscht große Parallelverschiebungen des Klappenflügels beim Auftreffen auf den Ventilsitz vermieden und damit der Dichtungsverschleiß -vermindert werden. ..

Bei thermisch hoch belasteten Klappenventilen, insbesondere bei solchen, bei denen eine Seite der Platte einer \hohen und die andere Seite der Platte einer niedrigen Temperatur ausgesetzt sind, treten durch Wärmedehnungen weitere Probleme, insbesondere Dichtungsprobleme, auf. Wenn, wie beim Gegenstand der Erfindung, die gleiche Seite des Klappenflügels wechselweise hohen und niedrigen Temperaturen ausgesetzt wird, ist dies im erhöhten Maße der Fall. Deshalb weist bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Klappenventils der Erfindung die Klappe als tragende Teile einen Außenrahmen auf, dessen Seiten aus nach außen offenen U-förmigen Profilen bestehen, sowie eine Platte, die mit den Stegen . der U-förmigen Profile verbunden ist. Dies hat zur Folge, daß die die Dichtungen tragenden Stege der U-förmigen Profile, die jeweils auf einem. Ventilsitz aufliegen, von Temperaturen, die auf der anderen Seite der Klappe anstehen, weitgehend unbeeinflußt bleiben. Die unvermeidlichen temperaturbedingten Größenänderungen der Platte der Klappe üben auf ^% die jeweils auf einen Ventilsitz aufliegenden Schenkel der U-förmigen Profile keinen oder nur einen geringen Einfluß aus, wenn die Ränder der Platte mit den Mitten der Stege der U-förmigen Profile verbunden sind. Um den Einfluß von Wärmedehnungen auf das Klappenventil, und die Ventilsitze zu vermindern ist es zweckmäßig, die Ventilsitze im Gehäuse schwimmend anzuordnen..

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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Klappenventils gemäß der Erfindung befinden sich auf der Klappe im Bereich der Ventilsitze jeweils zwei im wesentlichen parallel verlaufende Dichtungen und die Ventilsitze sind als Sperrluftkanäle ausgebildet die Öffnungen"aufweisen, die im Bereich zwischen den parallel verlaufenden Dichtungen angeordnet sind. Hierdurch werden unerwünschte Temperatureinflüsse auf die Ventilsitze und die diesen zugewandten Schenkel der U-förmigen Profile vermieden oder vermindert und auch unerwünschte Einflüsse auf die auf diesen Schenkeln angeordneten Dichtungen.

Ein Ausführungsbeispiel eines Klappenventils gemäß der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Sie zeigt einen waagerechten Schnitt durch das Ventil in einer Ebene kurz unterhalb des Gehäusedeckels.

Das Ventilgehäuse ist in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet. Die Leitungsanschlüsse sind mit 2, 3 und 4 bezeichnet, die bei den Bezugszeichen befindlichen Pfeile geben die Strömungsrichtung des Gases an. Im Ventilgehäuse 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 5 bezeichnete Klappe angeordnet, die um eine Achse 6 schwenkbar ist. Die Achse 6 kann durch eine durchgehende Welle oder eine Anzahl von Bolzen verkörpert sein. Auf der Achse 6 sind Kipphebel 7 schwenkbar angeordnet, die andererseits über parallel zur Schwenkachse verlaufende Bolzen 8 mit der Klappe 5 verbunden sind und zwa so, daß sie um die Bolzen 8 begrenzt schwenkbar sind. Die Platte 5 weist einen Außenrahmen 9 auf, dessen Seiten aus nach .außen offenen U-förmigen Profilen 1o bestehen, außerdem eine Platte 11, die den Außenrahmen 9 ausfüllt" und die an den Mitten der Stege 12 der Profile 1o befestigt ist". ■

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-y-e.

In den Leitungsanschlüssen 3 und 4 des Gehäuses 1 befinden sich in ihrer .Gesamtheit mit 13 bezeichnete Ventilsitze. Sie sind in dem Gehäuse 1 bzw. den Leitungsanschlüssen 3 und 4 schwimmend angeordnet, sodaß ihre durch Wärmeeinflüsse auftretenden Maßänderungen von denen des Gehäuses unabhängig sind. Die Ventilsitze 13 sind als Sperrluftkanäle ausgebildet, die Kanäle sind-mit 14 bezeichnet. Sie sind an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Luftzufuhr angeschlossen. Der Luftaustritt erfolgt durch eine Vielzahl von in der Zeichnung ebenfalls nicht erkennbaren Öffnungen. Diese Öffnungen befinden sich im Bereich zwischen je zwei etwa parallel verlaufenden Dichtungen 15,'16, die ihrerseits auf den Schenkeln 17 der U-förmigen Profile 1o angeordnet sind. Die durch diese Öffnungen strömende Sperrluft kühlt die Stege 17 und die Dichtungen 15, 16 und die in den Kanälen 14 strömende Sperrluft kühlt die Ventilsitze 13. Erforderlichenfalls werden die Hohlräume 14 nicht nur mit einer Luftzufuhr sondern auch mit einer Luftabfuhr versehen, sodaß die Luft in ihnen zirkuliert.

Die Betätigung der klappe 5 erfolgt durch eine Spannhebelanordnung. Diese besteht aus einem Spannarm 18, einem Kurbelarm 19 und einer Antriebswelle 2o. Bei einer Drehung der Antriebswelle 2o, in der Zeichnung gegen den Uhrzeigersinn, wird die Klappe durch den Kurbelarm 19 und den Spannarm 18 gegen die Ventilsitze 13 im Leitungsanschluß 4 gezogen und angepreßt. Hierbei wird die Antriebswelle 2o soweit gedreht, daß der Spannarm 18 seinen To'dpunkt geringfügig überschreitet. Die hierbei erforderliche Längung des Spannarmes 18 erfolgt mühelos, da dieser eine Feder enthält. Nach dem überschreiten des Todpunktes ist an der-

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Welle 2o ein Kraftaufwand nicht mehr erforderlich, um die Klappe 5 auf dem Ventilsitz zu halten sondern; .dies geschieht durch die Kraft der Feder im. Spannarm 18. Um die Klappe 5 in die in der Zeichnung gestrichelt dargestellte und mit 5¹ bezeichnete. Stellung zu bringen, .wird die Antriebswelle 2o im Uhrzeigersinne verschwenkt, wobei der .Spannarm 18 in die mit 18' und der Kurbelarm 19 in die mit 19' bezeichnete Stellung gelangt. Der Angriffspunkt 21 des Spannarmes 18 an der Klappe 5 und die Antriebswelle 2o· sind in einer parallel zur Klappe 5 verlaufenden Ebene geringfügig gegeneinander versetzt, um die Bewegung des Spannarmes 18 über seinen Todpunkt hinaus zu ermöglichen.

Die Spannhebelanordnung 18, 19, 2o ist in demjenigen Leitungsanschluß 4 angeordnet, der häufiger verschlossen ist als der andere Leitungsanschluß 3. Hierdurch wird die Spannhebelanordnung vor den Einflüssen durch heiße und aggressive Medien so weit wie möglich geschützt. Wenn allerdings ein Leitungsanschluß zwar kürzer geöffnet ist als der andere und durch ihn ein aggressives Medium strömt, wogegen das durch den anderen Leitungsanschluß strömende Medium weniger aggressiv ist, so kann es zweckmäßig sein, die Spannhebelanordnung in diesem anderen weniger beanspruchten Leitungsanschluß vorzusehen. -

V/Eb

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Claims

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Wärmekraft-Gesellschaft Stober + Morlock

Klappenventil Ansprüche;

.J Klappenventil für große Leitungsquerschnitte mit einem Gehäuse und einer darin schwenkbar angeordneten Klappe, die.mittels einer aus Antriebswelle, Kurbelarmen und Spannarmen bestehenden Spannhebelanordnung verschwenkbar und gegen mindestens einen im Gehäuse angeordneten Ventilsitz anpreßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) drei Leitungsanschlüsse (2, 3, 4) aufweist, von denen zwei mit Ventilsitzen (13) versehen sind und die Schwenkachse (6) der Klappe (5) zwischen diesen benachbarten Leitungsanschlüssen (z.B. 3, 4) angeordnet ist.
2. Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der dar Schwenkachse (6) benachbarten Seite der Klappe (5) Kipphebel (7; angeordnet sind, die einerseits um mit der Klappe (5) verbundene parallel zur Schwenkachse verlaufende Bolzen (8) und andererseits um mit dem Gehäuse verbundene, in der Schwenkachse (6) verlaufende Bolzen schwenkbar sind.
3. Klappenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbarkeit der Kipphebel (7) um die mit der Klappe (5) verbundenen Bolzen (8) begrenzt ist.
4. Klappenventil nach einem oder mehreren der Ansprüche.

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- y-i.

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe als tragende Teile einen"Außenrahmen (9) aufweist, dessen Seiten aus nach außen offenen U-förmigen Profilen (1o) bestehen sowie eine Platte (11), die mit den Stegen- (12) der U-förmigen Profile (1o)"verbunden ist.
5. Klappenventil nach Anspruch 4, dadurch \ gekennzeichnet,· daß die Ränder der Platte (11) mit den Mitten der Stege (12) verbunden sind.
6. Klappenventil nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitze (13) im Gehäuse (1) schwimmend angeordnet sind.
7. Klappenventil nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 6, dadurch gekennzeichne t, daß sich auf der Klappe (5) im Bereich der Ventilsitze (13) jeweils zwei im wesentlichen parallel verlaufende Dichtungen (15, 16) befinden und die Ventilsitze (13) als Sperrluftkanäle (14) ausgebildet sind die Öffnungen aufweisen, die im .Bereich zwischen den parallel verlaufenden Dichtungen (15, 16) angeordnet sind. -
8. Klappenventil nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 7, dadurch gekenn ζ ei-chnet, daß die Spannarme (18) der Spannhebelanordnung als gerades Bauteil angeordnet sind und die Antriebswelle (2o) in Bezug auf die Achse (21), an der die Spannarme (18) der Klappe (5) angreifen, versetzt angeordnet sind·.-

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- y-3.
9. Klappenventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis' 8,' dadurch g e k e η η· ζ e. i e h η e t, daß die Spannhebelanordnung in demjenigen Leitungsanschluß (4) angeordnet ist, der häufiger verschlossen oder weniger beansprucht ist als der. Leitungsanschluß (3)

V/Eb