-
Absperrorgan für Rohrleitungen
-
Die Erfindung betrifft ein Absperrorgan für Rohrleitungen, mit einem
rohrförmigen Gehäuse und mit einer Klappe, die mittels einer das Gehäuse quer durchsetzenden
Antriebswelle gegen einen gehäuseseitigen Sitz schwenkbar ist.
-
Derartige Absperrorgane mit einer schwenkbaren Klappe und einer das
Gehäuse quer durchsetzenden Antriebswelle sind in den verschiedensten Ausführungsformen
bekannt, wobei die Klappen immer in einer Stellung parallel zur Durchflußachse einen
großen Querschnitt freigeben, so daß bei geringer Baugröße eine gute Einpassung
in Rohrleitungen gegeben ist. Nachteilig ist bei den bekannten Absperrorganen dagegen,
daß die Klappen bezüglich der Antriebswelle einen zweiarmigen Hebel darstellen,
so
daß die beiden Klappenhälften - in axialer Richtung betrachtet
- von verschiedenen Seiten her auf den gehäuseseitigen Sitz zuschwenken. Um überhaupt
ein Einschwenken in die geschlossene Stellung zu ermöglichen, müssen daher die klappenseitigen
und gehäuseseitigen Dicht flächen eine etwa kugelige Kontur besitzen und genau aneinander
angepaßt sein. Soll die Klappe auch bei Druckdifferenzen in der angeschlossenen
Rohrleitung dicht schließen, muß zwischen der Klappe und dem gehäuseseitigen Sitz
eine leichte Preßpassung vorgesehen sein, wodurch aber beim Öffnen oder Schließen
der Klappe ein hohes Antriebsmoment erforderlich ist.
-
Im übrigen tritt aufgrund der Reibung zwischen Platte und Gehäuse
- insbesondere bei abrasiven Durchflußmedien - ein sehr hoher Verschleiß an den
Dichtflächen auf, so daß schon nach kurzer Zeit die Dichtwirkung zurückgeht. Bei
stärkeren Undichtigkeiten bleibt dann nur noch die Möglichkeit, das gesamte Absperrorgan
auszuwechseln.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Absperrorgan
zu schaffen, welches auch über längere Zeiträume und bei häufiger Betätigung seine
Dichtwirkung
behält und bei welchem zum Öffnen und Schließen der Klappe nur ein geringes Antriebsmoment
erforderlich ist.
-
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klappe nach
Schwenken in eine Stellung parallel zu der vom Sitz bestimmten Schließebene, d.
h. in eine Vor-Absperrstellung, zusätzlich translatorisch gegen den gehäuseseitigen
Sitz verstellbar ist. Bei dieser Ausgestaltung des Absperrorgangs kann die Klappe
aus der Durchlaßstellung zunächst ohne Berührung mit dem Gehäuse vollständig in
eine Stellung senkrecht zur Durchflußachse verschwenkt werden, so daß mit dem Antriebsmoment
lediglich die Strömungskräfte des Durchflußmediums überwunden werden müssen. Anschließend
wird die Klappe in axialer Richtung an den Gehäusesitz angedrückt, wobei jetzt keine
Kantenschabung mehr auftritt, so daß der Verschleiß der Dichtflächen erheblich vermindert
ist. Nach einer längeren Einsatzdauer des Absperrorgans dennoch auftretende Verschleißerscheinungen
können durch eine leichte zusätzliche Axialbewegung der Klappe ausgeglichen werden.
Da die Klappe nicht mehr in den Sitz eingeschwenkt, sondern vielmehr an diesen angelegt
wird, können einfache konische bzw. keglige oder
glatte,stirnseitigeDichtflächen
gewählt werden.
-
In Ausgestaltung der Erfindung kann die Klappe axial verschiebbar
auf einem mit der Klappe mitschwenkenden Führungsteil gelagert sein und kann das
Absperrorgan mit einer Antriebseinrichtung zur relativen Verschiebung von Führungsteil
und Klappe versehen sein. Durch die Lagerung der Klappe auf einem Führungsteil ist
die Realisierung der beiden Bewegungsphasen der Klappe mit wenigen einfachen Bauteilen
realisierbar.
-
Der Erfindung zufolge kann der Führungsteil eine Ringscheibe sein,
die zwischen Antriebswelle und Klappe liegt und deren mittige Öffnung von einem
rückwärtigen Klappenansatz durchsetzt ist, welcher mit der Antriebseinrichtung verbunden
ist. Durch diesen Aufbau ergibt sich ein in der Öffnungsstellung besonders strömungsgünstiges,
zweiteiliges Absperrblatt aus Ringscheibe und Klappe. Durch die zentrale Anordnung
des Klappenansatzes brauchen von der Antriebseinrichtung nur geringe Schließkräfte
aufgebracht zu werden.
-
Gemäß der Erfindung kann die Antriebseinrichtung aus einem von der
Antriebswelle abgezweigten Antriebspfad bestehen. Auf diese Weise wird der Antrieb
zur Erzeugung der zweiphasigen Bewegung erheblich vereinfacht. Es ist dabei insbesondere
möglich, den kompletten Schließvorgang des Absperrorgans von außen durch eine einzige,
kontinuierliche Antriebsbewegung zu bewirken.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kanri der Führungsteil
lose drehbar auf der Antriebswelle sitzen, kann sein Schwenkwinkel durch einen gehäuseseitigen,
der Vor-Absperrstellung zugeordneten Anschlag begrenzt sein und kann an der Antriebswelle
ein radial abragender Mitnehmer befestigt sein, welcher mit dem Klappenansatz in
axialer Richtung gekoppelt ist.
-
Bei dieser Ausgestaltung schwenken Führungsteil und Klappe bei Betätigung
der Antriebswelle zunächst gemeinsam, d. h. ohne Relativbewegung, aus der geöffneten
Stellung in die Vor-Absperrstellung. Wird dort die Schwenkbewegung des Führungsteils
durch Auftreffen auf den Anschlag beendet, kann durch die lose Lagerung des Führungsteils
die Antriebswelle noch weiterdrehen und über den Mitnehmer die Klappe in axialer
Richtung in
die endgültige Absperrstellung verschieben.
-
Der Erfindung zufolge kann der ringscheibenförmige Führungsteil am
Umfang von einem rückwärtigen Führungskragen der Absperrklappe eingefaßt sein, dessen
Breite größer als der maximale axiale Verstellweg der Klappe ist. Der Führungskragen
übernimmt neben einer Führungsauch eine Dichtfunktion, so daß in dem Durchflußmedium
mitgeführte Schwebestoffe nicht in den Spalt zwischen Führungsteil und Klappe dringen
und damit auch nicht das Zurückziehen der Klappe vom Gehäusesitz behindern können.
-
Gemäß der Erfindung können der Führungsteil und die Klappe durch Rückstellfedern
zusammengehalten sein.
-
Bei einer üblichen Klappenanordnung mit horizontaler, doppelt exzentrisch
zur Klappe angeordnete Antriebswelle werden zwar Führungsteil und Klappe während
der Schwenkbewegung durch die Schwerkraftwirkung aneinandergehalten.
-
Doch wird durch die Rückstellfedern sichergestellt, daß in dieser
Phase nicht eine unbeabsichtigte Trennung, beispielsweise durch Druckstöße im Druchflußmedium,
erfolgt.
-
Im übrigen ist durch die Anordnung von Rückstellfedern
ein
Einbau des Absperrorgans mit jeder beliebigen Orientierung der Antriebswelle möglich.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Antriebswelle über
ein selbsthemmendes Schneckengetriebe betätigbar sein. Damit wird die Klappe nach
Andrücken an den gehäuseseitigen Sitz selbsttätig ohne eine gesonderte Verriegelungseinrichtung
in dieser Stellung gehalten.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungrform der Erfindung kann der Mitnehmer
ein Ritzel und der Klappenansatz eine Zahnstange sein. Damit kann in der axialen
Bewegungsphase die Drehbewegung der Antriebswelle in einfacher Weise in eine translatorische
Bewegung der Klappe umgesetzt werden.
-
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Mitnehmer
ein Hebel sein, der mit einem Zapfen in ein Querlangloch des Klappenansatzes eingreift.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Mitnehmer
ein Gabelstück sein, in welches ein Zapfen des Klappenansatzes eingreift.
-
Schließlich kann der Erfindung zufolge der Mitnehmer ein Exzenternocken
sein, der mit Spiel in eine Aufnahmemulde des Klappenansatzes eingreift.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 in Stirnansicht eine erste Ausführungsform eines Absperrorgans
, das im Bereich der Antriebswelle im Schnitt dargestellt ist, Fig. 2 das Absperrorgan
in einer Zwischenstellung vor Beginn der axialen Schließbewegung gemäß einem Schnitt
II-II in Fig. 1, Fig. 3 das Absperrorgan in vollständig geöffnetem Zustand in einer
analogen Darstellung zu Fig. 2, Fig. 4 das Absperrorgan nach Anlegen der Klappe
an den gehäuseseitigen Sitz in einer analogen Datstellung zu Fig. 2,
Fig.
5 eine zweite Ausführungsform des Absperrorgans in einer analogen Darstellung zu
Fig. 2, Fig. 6 eine dritte Ausführungsform des Absperrorgans in einer analogen Darstellung
zu Fig. 4 und Fig. 7 eine weitere Ausführungsform des Absperrorgans in einer analogen
Darstellung zu Fig. 4.
-
Die Fig. 1 bis 4 zeigen ein in beiden Richtungen gegen Mediumdruck
abdichtendes Absperrorgan 1 mit einem rohrförmigen Gehäuse 2 und mit einer Absperrklappe
3, welche auf einem Führungsteil 4 in Form einer Ringscheibe axial verschiebbar
gelagert ist, so daß beide zusammen ein zweiteiliges Absperrblatt 5 bilden. Die
gegenseitige Führung erfolgt dabei über einen zylindrischen Ansatz 6 der Klappe
3, der in die mittige Öffnung 8 der Ringscheibe 4 eingreift und über einen rückwärtigen
Führungskragen 7 der Klappe 3, welcher das Führungsteil 4 am Umfang einfaßt.
-
Das Führungsteil 4 sitzt mit zwei rückwärtig abragenden Augen 9 lose
drehbar auf einer Antriebswelle 10, welche das Gehäuse 2 quer durchsetzt. Die Welle
10, die doppelt
exzentrisch, d. h. außerhalb der Längs- und Querachse
der Klappe 3 verläuft, ist über mehrere Lagerhülsen 11 in seitlich vom Gehäuse 2
abragenden Lagervorsprüngen 12, 13 drehbar gegenüber dem Gehäuse 2 gelagert. Die
Längsjustierung der Welle 10 erfolgt über ein Justierstück 14 mit Imbusschraube
15, die Abdichtung nach außen über mehrere Dichtringe 16, 17, 18.
-
Die Antriebswelle 10 ist über ein strichpunktiert dargestelltes Handrad
19 stufenlos verdrehbar, wobei ein zwischengeschaltetes, ebenfalls strichpunktiert
angedeutetes Schneckenradgetriebe 20 mit Selbsthemmung zum einen als Kraftübersetzungsglied
und zum anderen als Verdrehsicherung dient.
-
Das Absperrorgan 1 weist eine Antriebseinrichtung 21 zur relativen
Verschiebung von Führungsteil 4 und Klappe 3 auf, welche als radial von der Antriebswelle
10 abragender Mitnehmer 22 ausgebildet ist. Der Mitnehmer 22 ist mit einem Klappenansatz
23 gekoppelt, welcher die mittige Öffnung 8 des ringscheibenförmigen Führungsteiles
4 durchsetzt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist der
Klappenansatz 23 eine an die Klappe 3 angeschweißte Zahnstange und der Mitnehmer
22 ein Ritzel, welches mittels einer Paßfeder 24 und einer Feststellschraube 25
verdrehfest auf der Welle 10 gehalten
ist. Zur Verbesserung der
gegenseitigen Führung sind am Mitnehmer 22 zwei den Ansatz 23 seitlich einfassende
Wangen 26 angeschraubt.
-
Das oben beschriebene Absperrorgan 1 kann als Ganzes zwischen zwei
Rohrflanschen oder dgl. mit Hilfe von Spannschrauben 27 eingespannt werden, welche
in Fig. 1 in strichpunktierter Form angedeutet sind.
-
Die Funktion des Absperrorgans ergibt sich aus den Fig. 2 bis 4, die
verschiedene Stellungen der Klappe 3 zeigen. Fig. 3 zeigt die Offenstellung der
Klappe 3 parallel zur Durchflußachse 28, bei welcher der Innenquerschnitt des Gehäuses
2 weitgehend freigegeben ist.
-
In dieser Stellung liegen die Klappe 3 und der ringscheibenförmige
Führungsteil 4 unmittelbar aneinander, so daß sich eine sehr strömungsgünstige Form
des Blattes 5 ergibt. Der Zusammenhalt zwischen Führungsteil 4 und Klappe 3 wird
dabei durch s ckstellfedern 29 gewährleistet, beispielsweise durch Tellerfedern,
die auf rückwärtig in die Klappe 3 eingeschraubten, das Führungsteil 4 mit Spiel
durchsetzenden Schaftschrauben 30 aufgereiht sind. In jedem Falle wäre bei der gezeigten
horizontalen Anordnung der Antriebswelle oberhalb der Durchflußachse 28 auch ohne
die Rückstellfedern 29 ein Zusammenhalt gewährleistet, da sich das auf der Welle
10
frei drehbare Führungsteil 4 durch sein Eigengewicht auf die
Klappe 3 auflegt, die über den Ansatz 23 an dem drehfest mit der Welle 10 verbundenen
Mitnehmer 22 hängt.
-
Wird nun die Antriebswelle 10 in Pfeilrichtung gedreht, schwenken
die Klappe 3 und der Führungsteil 4 gemeinsam um die Längsachse der Antriebswelle
10, bis der Führungsteil 4 gemäß Fig. 2 auf einen gehäuseseitigen Anschlag 31 trifft,
der einer Position der Klappe 3 senkrecht zur Durchflußachse 28 zugeordnet ist.
Bei einer weiteren Drehung der Antriebswelle 10 ist das Führungsteil 4 durch den
Anschlag 31 und die Antriebswelle 10 gehäusefest abgestützt, so daß jetzt die Drehbewegung
der Antriebswelle 10 durch die Kopplung von Mitnehmer 22 und Klappenansatz 23 in
eine translatorische Verschiebung der Klappe 3 relativ zum Führungsteil 4 umgesetzt
wird, wobei die Rückstellfedern 29 zusammengedrückt werden.
-
D. h. die Antriebse-inrichtung 21 für die Axialbewegung der Klappe
3 besteht aus einem von der Antriebswelle 10 abgezweigten Antriebspfad, Durch diese
Bewegung in Richtung der Durchflußachse 28 wird die Klappe 3 entsprechend Fig. 4
an einen gehäuseseitigen Sitz 32 angelegt, wobei durch das Schneckengetriebe 20
und den sehr kurzen Hebelarm zwischen Welle 10 und Klappenansatz 23 hohe Andruckkräfte
erreicht werden können. In dem gezeigten
Ausführungsbeispiel nach
den Fig. 1 bis 4 sind die Dichtflächen 33, 34 des gehäuseseitigen Sitzes 32 und
der Klappe 3 konisch bzw. kegelig ausgeführt, wobei die Klappe 3 noch mit einer
zusätzlichen Ringdichtung 35 ausgestattet ist. Das selbsthemmende Schneckengetriebe
20 sorgt dafür, daß stets eine ausreichende Andruckkraft zwischen den Dichtflächen
33, 34 aufrechterhalten bleibt. Auch in dieser vollständigen Schließstellung nach
Fig. 4 ist der ringscheibenförmige Führungsteil 4 am Umfang immer noch vom rückwärtigen
Führungskragen 7 der Klappe 3 eingefaßt, da dessen Breite größer als der maximale
axiale Verstellweg der Klappe 3 ist.
-
Beim Zurückdrehen der Welle 10 wird zunächst die Klappe 3 wieder axial
zurückgezogen, bis sie sich an den Führungsteil 4 anlegt, wobei diese Bewegung durch
die Rückstellfedern 29 unterstützt wird.'Danach wird das Blatt 5 als Ganzes in eine
Öffnungsstellung nach Fig. 3 oder eine beliebige Zwischenstellung verschwenkt.
-
Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Absperrorgans 36,
das in seinen wesentlichen Teilen identisch zum Ausführungsbeispiel nach den Fig.
1 bis 4 aufgebaut ist. Bei dem Absperrorgan 36 ist jedoch der Mitnehmer ein Hebel
37, der mit einem Zapfen 38 in ein
Querlangloch 39 des Klappenansatzes
40 eingreift.
-
Darüber hinaus weist der Sitz 41 des Gehäuses 42 eine stirnseitige,
ebene Dichtfläche 43 auf, an welche eine ebenfalls stirnseitige Dichtfläche 44 der
Absperrklappe 45 anlegbar ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin,
daß zwischen den beiden Dichtflächen 43, 44 keine gleitende Reibung und damit praktisch
keine Abnutzungserscheinungen auftreten. Eine beispielsweise in der gehäuseseitigen
Dichtfläche 43 eingelassene Ringdichtung 46 weist daher eine sehr hohe Standzeit
auf.
-
In der Darstellung nach Fig. 6 entsprechen die Klappe 3 und der Führungsteil
4 wieder dem Ausführungsbeispiel nach Fig, 2. Der Mitnehmer ist in diesem Falle
ein Gabelstück 47, in welches ein Zapfen 48 des Klappenansatzes 49 eingreift.
-
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Mitnehmers als Exzenternocken
50, der mit Spiel in eine Aufnahmemulde 51 des Klappenansatzes 52 eingreift. Die
Antriebswelle 53 kann in diesem Falle auf der Höhe der Durchflußachse bzw. des Klappenmittelpunktes
54 liegen, so daß sich günstige Verhältnisse bei der Kraftübertragung ergeben.
-
- Leerseite -