DE3324442A1

DE3324442A1 - VALVE FOR A THROTTLE VALVE

Info

Publication number: DE3324442A1
Application number: DE19833324442
Authority: DE
Inventors: George Aubrey Berkhamsted Hertfordshire Felton
Original assignee: AMBA TOOLS Ltd
Current assignee: AMBA TOOLS Ltd
Priority date: 1982-07-13
Filing date: 1983-07-07
Publication date: 1984-03-22
Also published as: GB8309613D0; GB2123526A

Description

Ventilglied für ein DrosselventilValve member for a throttle valve

Die Erfindung betrifft das Ventilglied eines Drosselventiles, insbesondere in Gestalt einer abdichtenden Klappe mit einander gegenüberliegenden Lagerzapfen an oder im Bereich einer Fläche der Scheibe zum Schaffen einer Drehachse dieser Ventilklappe.The invention relates to the valve member of a throttle valve, in particular in the form of a sealing flap opposing bearing journals on or in the area of a surface of the disc to create an axis of rotation of this Valve flap.

Bei der Gestaltung von Ventilen für fließfähige Medien ist einer der wichtigsten Gesichtspunkte die Verminderung der Reibungsverluste, die bei völlig geöffnetem Ventil im strömenden Medium auftreten. Da diese Verluste der Pumpenleistung direkt proportional sind, die notwendig ist, um das Medium zu fördern, ist dies auch zugleich eine ganz wichtige wirtschaftliche Forderung.When designing valves for flowable media, one of the most important considerations is to reduce the Friction losses that occur in the flowing medium when the valve is fully open. Because these losses in pump performance are directly proportional, which is necessary to promote the medium, this is also at the same time a whole important economic demand.

Zur Kontrolle fließfähiger Medien in großen Rohrleitungen ist das Klappenventil (butterfly valve) sehr gebräuchlich). Dieses Ventil besteht im wesentlichen aus einer mittels einer Welle beweglichen Klappe oder Scheibe, die eine kreis-The butterfly valve is very common to control flowable media in large pipelines. This valve consists essentially of a flap or disc which is movable by means of a shaft and which has a circular

förmige öffnung absperrt, die ihrerseits durch ein Ringgehäuse gebildet wird; das Ringgehäuse hat einen Durchmesser, der annähernd demjenigen der zugehörenden Rohrleitung ist. Ist die Klappe völlig geöffnet, d.h. fällt sie etwa mit der horizontalen Achse der Rohrleitung zusammen, so ist ihr Reibungswiderstand eine Punktion der Frontfläche, die die Klappe in dieser Position hat.Shaped opening closes off, in turn, by a ring housing is formed; the ring housing has a diameter which is approximately that of the associated pipeline. If the flap is fully open, i.e. if it roughly coincides with the horizontal axis of the pipeline, then you are Frictional resistance a puncture of the front surface that the Hatch in this position.

Es versteht sich, daß die Reibungsverluste umso geringer sind, je kleiner diese (Sperr-) Fläche ist; Ventile der genannten Art sollten daher derart gestaltet sein, daß sich eine geringstmögliche Absperrung ergibt. Diese Forderung steht jedoch dem anderen Erfordernis entgegen, das Absperrorgan so zu gestalten, daß es auch in geschlossener Stellung seine Funktion optimal erfüllt. Dann muß es nämlich die unter Druck stehende Rohrleitung absperren und den dynamischen Kräften standhalten, die mit dem Verschwenken der Klappe verbunden sind.It goes without saying that the smaller this (blocking) area, the lower the friction losses; Valves of the above Art should therefore be designed in such a way that there is as little barrier as possible. This is a requirement however, contrary to the other requirement to design the shut-off device so that it is also in the closed position Function optimally fulfilled. Then it has to shut off the pressurized pipeline and the dynamic one Withstand the forces associated with pivoting the flap.

Diese letztgenannten Anforderungen stehen somit dem Wunsche nach einer schlanken Gestalt der Klappe entgegen und sprechen für eine Kompromißlösung, wobei das Haupterfordernis baulicher Art ist.These last-mentioned requirements are therefore contrary to the desire for a slender shape of the flap and speak in favor of a compromise solution, the main requirement being structural.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drosselventil der eingangs genannten Gattung derart zu gestalten, daß die Frontfläche der Drosselklappe in Offenstellung möglichst klein ist, daß aber dessen Festigkeit in Geschlossenstellung ausreicht und die abdichtende Klappe nur eine minimale Durchbiegung erleidet.The invention has for its object to design a throttle valve of the type mentioned in such a way that the The front surface of the throttle valve is as small as possible in the open position, but that its strength in the closed position is sufficient and the sealing flap suffers only minimal deflection.

Gemäß der Erfindung wird ein Ventilglied für ein Drosselventil geschaffen, und zwar in Gestalt einer abdichtenden Scheibe oder Klappe mit einander gegenüberliegenden Lagerzapfen anAccording to the invention, a valve member for a throttle valve is created, in the form of a sealing disc or flap with opposite bearing journals

332Λ442332Λ442

oder im Bereich einer Fläche der Klappe zwecks Bildens einer versetzten Drehachse der Klappe innerhalb des Ventilkörpers; ferner wird ein Lastausgleichendes Organ vorgesehen, das die Lagerzapfen verbindet, um in Kombination mit der Klappe eine Antiverformungsanordnung zu schaffen, die beim Gebrauch ein Durchbiegen der Klappe begrenzt.or in the region of a surface of the flap in order to form an offset axis of rotation of the flap within the valve body; Furthermore, a load balancing member is provided which connects the journals to in combination with the To provide an anti-deformation assembly which limits deflection of the valve in use.

Dabei ist die Anordnung vorzugsweise derart getroffen, daß die Strömung auf jene Fläche der Klappe auftrifft, die der genannten Fläche gegenüberliegt; in diesem Falle arbeitet das Lastausgleichsorgan unter Spannung. Das Lastausgleichsorgan ist vorzugsweise von fester Konstruktion, beispielsweise eine flache Platte, gegebenenfalls mit Mitteln aim Vorspannen.The arrangement is preferably made such that the flow impinges on that surface of the flap which the said face is opposite; in this case the load balancer works under tension. The load balancer is preferably of a solid construction, for example a flat plate, optionally with means aim Pre-tensioning.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The invention is explained in more detail with reference to the drawing. The following is shown in detail:

Fig. 1 ist eine Aufrißansicht des Ventiles mit geöffneter Ventilklappe.Fig. 1 is an elevation view of the valve with the valve open Valve flap.

Fig. 2 ist eine Ansicht des Ventils von hinten, mit geschlossener Ventilklappe.Figure 2 is a rear view of the valve with the valve flap closed.

Fig. j5 ist eine Ausschnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform .Fig. 5 is a cutaway view of a modified embodiment .

Fig. 4 ist eine Ansicht gemäß der Schnittlinie IV-IV durch Ventil und Klappe.Fig. 4 is a view according to the section line IV-IV through the valve and flap.

Wie man aus Fig. 1 erkennt, besteht das Ventilglied aus einer relativ flachen dichtenden Klappe oder Scheibe 1, an deren hinterer Fläche zwei diametral einander gegenüberliegende Lagerzapfen 2 angeordnet sind, die eine Drehachse derAs can be seen from Fig. 1, the valve member consists of a relatively flat sealing flap or disc 1, on the rear surface of which two diametrically opposed bearing journals 2 are arranged, which have an axis of rotation

O O L M- 4 4 Z. OOL M- 4 4 Z.

Klappe 1 senkrecht zur Achse X-X bilden (siehe Fig. 1). Die Lagerzapfen bestehen aus zwei einander gegenüberliegenden Wänden, die sich parallel zur Strömungsrichtung erstrecken und die an der rückwärtigen Fläche der Klappe 1 befestigt sind. Die Wände haben einen derartigen Querschnitt, daß sie der Strömung bei der in Fig. 1 dargestellten Position einen minimalen Widerstand bieten. Sie haben vorzugsweise einen derartigen Verlauf über ihre Länge, daß sie einen konvergierenden/divergierenden Kanal 8 zwischen sich bilden, wie man aus Fig. 2 erkennt, um die Einwirkung des Druckverlustes des durch den Kanal hindurchströmenden Mediums zu verbringen. Die dichtende Klappe 1 ist mittels Wellenstümpfen K im Ventilgehäuse 5 drehbar gelagert, und zwar an einer Position, die gegen die ringförmige Dichtungsfläche β rund um den Umfang der Klappe 1 versetzt ist; diese Fläche ist mit einem profilierten Ring aus Metall oder Kunststoff, beispielsweise aus PTFE, versehen. Parallel zur Klappe 1 und die Endbereiche der Lagerzapfen 2 überbrücken und somit auf die andere Seite der Drehachse relativ zur Klappe versetzt und der letztgenannten gegenüberliegend ist ein Lastausgleichsorgan 3 vorgesehen (in diesem Falle ein Spannorgan). Dieses umfaßt eine dünne, flache Platte, die beispielsweise unter Verwendung von Spannschrauben 7 gemäß Fig. 3 vorgespannt sein kann.Form flap 1 perpendicular to the axis XX (see Fig. 1). The bearing journals consist of two opposing walls which extend parallel to the direction of flow and which are attached to the rear surface of the flap 1. The walls have a cross-section such that they offer minimal resistance to the flow in the position shown in FIG. They preferably have a course over their length such that they form a converging / diverging channel 8 between them, as can be seen from FIG. 2, in order to accommodate the effect of the pressure loss of the medium flowing through the channel. The sealing flap 1 is rotatably mounted by means of stub shafts K in the valve housing 5, namely at a position which is offset from the annular sealing surface β around the circumference of the flap 1; this surface is provided with a profiled ring made of metal or plastic, for example made of PTFE. Bridge parallel to the flap 1 and the end areas of the bearing journals 2 and thus offset to the other side of the axis of rotation relative to the flap and opposite the latter, a load compensation element 3 is provided (in this case a tensioning element). This comprises a thin, flat plate which can be prestressed, for example using clamping screws 7 as shown in FIG.

Befindet sich das Ventilglied in Offenstellung innerhalb einer Rohrleitung, so setzt es aufgrund seiner offenen, ka tenartigen Gestalt der Strömung nur einen minimalen Widerstand entgegen. Ist das Ventil hingegen geschlossen, so arbeiten Klappe 1, Lagerzapfen 2 und Spannorgan 3 dahingehend zusammen, daß sie einem Durchbiegen der Klappe 1 aufgrund des Mediumdruckes widerstehen. Dies erklärt sich auf die folgende Weise:If the valve member is in the open position within a pipeline, it continues due to its open, ka ten-like structure Shape the flow only a minimal resistance against. If the valve is closed, however, work Flap 1, bearing pin 2 and clamping element 3 together to the effect that they prevent the flap 1 from bending due to the medium pressure resist. This is explained in the following way:

3324U23324U2

Der gleichförmige hydraulische Druck, der auf der flachen Klappe steht, hat die Tendenz einer Durchbiegung um die Achse X-X und damit einer entsprechenden Durchbiegung der zugeordneten Lagerzapfen 2. Das Vorsehen eines Lastausgleichsorganes 3 durch Begrenzen der Durchbiegung der Lagerzapfen 2 schafft eine feste Endbedingung der plattenförmigen Klappe 1. Hierdurch ist die Anwendung einer viel dünneren Klappe möglich als beim derzeitigen Stande der Technik, die nur die beiden folgenden Lösungen kennt:The uniform hydraulic pressure on the flat flap has a tendency to deflect around the Axis X-X and thus a corresponding deflection of the associated bearing journals 2. The provision of a load balancing element 3 by limiting the deflection of the journals 2 creates a fixed end condition of the plate-shaped Valve 1. This allows the use of a much thinner valve than the current state of the art, the knows only the following two solutions:

(a) eine starre linsenförmige Platte; und(a) a rigid lenticular plate; and

(b) eine exzentrisch gelagerte, dicke Platte.(b) an eccentrically mounted, thick plate.

Die summierte Stärke der Klappe 1 und des lastausgleichenden Organes 3 stellen eine Frontfläche dar, die in geöffnetem Zustand erheblich geringer als jene ist, die Ventilklappen gemäß dem Stande der Technik bieten.The summed strength of the flap 1 and the load-balancing member 3 represent a front surface, which in the open Condition is considerably less than that offered by valve flaps according to the prior art.

Bei der vorausgegangenen Beschreibung wird unterstellt, daß das Medium gegen die vordere, flache Seite der Klappe strömt. Da die beschriebene Anordnung jedoch bi-direktional gestaltet ist, könnte die Strömung in gleicher Weise auf die rückwärtige Fläche der Klappe 1 auftreffen, auf welche die Lagerzapfen 2 montiert sind. In diesem Falle würde das Lastausgleichsorgan Druck bekommen (statt des oben beschriebenen Zuges), um einer Durchbiegung der Klappe 1 entgegenzuwirken.In the preceding description it is assumed that the medium flows against the front, flat side of the flap. However, since the described arrangement is bi-directional, the flow could equally affect the rear Surface of the flap 1 impinge on which the bearing pin 2 are mounted. In this case the load balancer would get pressure (instead of the one described above Zuges) in order to counteract a deflection of the flap 1.

Die beschriebene Einrichtung läßt sich über einen großen Bereich von Ventilgrößen einsetzen. Bei Anwendung von Ventilklappen mit einem Durchmesser von mehr als βθ cm empfiehlt es sich jedoch, zum Vermeiden des Flatterns des Lastausgleichsorganes 3 ein oder mehrere Versteifungselemente 9 vorzusehen, die zur Geringhaltung von Druckverlusten entsprechend zu gestalten sind; ein solches Organ wäre beispielsweise zwischen der rückwärtigen Fläche der Klappe 1 und dem Lastausgleichsorgan 3 vorzusehen, wie in den Figuren strichpunktiert dargestel]The device described can be used over a wide range of valve sizes. When using valve flaps with a diameter of more than βθ cm it recommends however, one or more stiffening elements 9 should be provided to avoid fluttering of the load compensation element 3, which are to be designed accordingly to keep pressure losses low; such an organ would be between the rear surface of the flap 1 and the load balancer 3 to be provided, as shown in dash-dotted lines in the figures]

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Claims

PATENT CLAIMS

Valve member for a throttle valve, in the form of a sealing flap, characterized in that the Flap has opposite bearing journals which are located on or in the area of a surface of the flap, to create an offset axis of rotation of the flap within the valve body, and that a load balancer is provided that connects the trunnions to each other in order, together with the flap, of the deformation and to counteract the limitation of the flap.

2. Valve member according to claim 1, characterized by such an arrangement that the flow on that surface of the The flap that is opposite the surface mentioned, and that the load balancer works under tension.

3. Valve member according to claim 1 or 2, characterized in that that the load balancer is of solid construction and designed as a flat plate.

4. Valve member according to one of claims 1 to 3> characterized in that that the load balancing member comprises means for pretensioning.

5. Valve member according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the journal consists of a pair of mutually spaced walls, which extend in the direction of flow and which have such a cross section that they match the flowing Oppose the medium with a minimal resistance when the valve is open.

6. Valve member according to claim 5, characterized in that the walls are designed over their length such that they form a converging / diverging channel between them in order to reduce the effect of pressure losses of the medium flowing through.

7. Valve member according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that at least one stiffening member is provided around said surface with a To connect the intermediate piece of the load balancing element.

8. Valve, characterized in that it comprises a valve member according to one of claims 1 to 7.

07/05/83
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