DE3513060C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Klappenventil, insbesondere als Endarmatur an Rohrleitungen, mit einem Ventil­ gehäuse, an dessen zwei axialen Enden Rohrleitungen anflanschbar sind, mit einer in dem Ventilgehäuse schwenkbar gelagerten Ventilklappe, die in Schließ­ stellung radial gegen einen Sitzring im Ventilgehäuse abdichtet, der aus einem Dichtring und einem den Dicht­ ring radial umfassenden, axial abgestützten Tragring besteht, wobei der Dichtring mit seinen axialen Stirn­ flächen jeweils axial über die Enden des Ventilgehäuses übersteht und den Tragring U-förmig umschließt.

Aus der US-PS 36 56 714 ist ein Klappenventil bekannt, das auch als Endarmatur in Rohrleitungen verwendbar ist. Dieses Klappenventil weist einen Sitzring auf, der aus einem Dichtring, einem den Dichtring radial um­ fassenden, axial abgestützten Tragring sowie aus Sperr­ elementen und Federelementen besteht. Das Ventilgehäuse weist in seiner axialen Mitte eine Ringnut auf, die im eingebauten Zustand des Sitzringes einer Ringnut in dem Tragring gegenübersteht. Zwei Sperrelemente, jeweils in Form eines Halbringes, die gemeinsam einen geteilten Ring bilden, sind im eingebauten Zustand des Sitzringes sowohl mit der Ringnut des Ventilgehäuses als auch mit der Ringnut des Tragrings im Eingriff und arretieren auf diese Weise den Tragring in axialer Richtung. Zwischen dem Nutgrund der Ringnut des Ventilgehäuses und den beiden Sperrelementen sind außerdem ebenfalls halbringförmige Federelemente in Wellenform eingesetzt, die abwechselnd gegen den Nutgrund bzw. gegen die radiale Außenfläche der Sperrelemente drücken.

Für den Einbau des Sitzringes wird eine Spreizhülse zum Aufweiten der Sperrelemente und der Federelemente benötigt. Der Einbau ist äußerst umständlich, da die beiden nicht zusammenhängenden Sperrelemente während des Einbaus in ihrer Lage fixiert gegen die Federkraft der Federelemente gehalten werden müssen, wobei die Spreizhülse die Zugänglichkeit der Sperrelemente selbst behindert. Beim Einbau müssen also beide Sperrelemente festgehalten und die Spreizhülse eingeschoben werden, und zwar müssen die Sperrelemente zumindest so lange gehalten werden, bis sie in die Ringnut des Ventil­ gehäuses eintauchen. Für den Einbau wird also ein weiteres Spezialwerkzeug benötigt, das die Sperr­ elemente während des Einbaus in ihrer Lage hält. Ähnlich problematisch ist auch die Demontage eines solchen Sitzrings, da dann sowohl die Sperrelemente als auch die Federelemente vollständig in die Nut des Ventilgehäuses eintauchen müssen, um den Tragring herausziehen zu können. Der Einbau des Sitzringes bei einseitig angeflanschtem Klappenventil ist nicht möglich. Hierzu muß das komplette Klappenventil von dem Rohrflansch abmontiert werden, da die Spreizhülse beim Eintreiben gegen den Ringflansch stoßen würde.

Ein weiteres bekanntes Klappenventil (US-PS 29 36 153) weist einen an seiner radialen Außenfläche mit mehreren Ringnuten versehenen Dichtring auf. In diese Ringnuten greifen entsprechende Ringstege des Ventilgehäuses ein. Diese Ringstege sind in der Nähe der axialen Mitte des Ventilgehäuses angeordnet. Der Dichtring weist keinen ihn radial umfassenden Tragring auf. An beiden axialen Enden des Ventilgehäuses ist jeweils ein hülsenförmiger Ring mit einem Ringflansch eingeschraubt, der in Art einer Stopfbüchse wirkt und an dessen dem Ringflansch abgewandten Ende eine Schrägfläche auf das jeweilige axiale Ende des Dichtringes drückt. Der Ringflansch schließt nicht bündig mit der jeweiligen axialen An­ schlußfläche des Ventilgehäuses ab. Ein mit einem axialen Ende des Ventilgehäuses bündig abschließender Ringsteg, der einen Tragring eines Sitzringes axial abstützt, ist dieser Entgegenhaltung nicht entnehmbar.

Ferner ist ein Klappenventil aus der DE-AS 10 47 554 bekannt, an dessen zwei axialen Enden des Ventil­ gehäuses Rohrleitungen anflanschbar sind. Eine in dem Ventilgehäuse schwenkbar gelagerte Ventilklappe dichtet in Schließstellung radial gegen einen Sitzring ab, der aus einem Dichtring besteht, der in seinem Inneren einen Metallring aufweist. Der Dichtring wird in einer schwalbenschwanzartigen Aussparung des Ventilgehäuses gehalten, wobei die schwalbenschwanzartige Aussparung an einem axialen Ende des Ventilgehäuses mit Hilfe eines entsprechend geformten Ringflansches gebildet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klappen­ ventil mit einem über einen Tragring axial abgestützten Sitzring zu schaffen, bei dem der Sitzring mit geringem Montage- und Demontageaufwand auch im einseitig an­ geflanschten Einbauzustand einsetzbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vor­ gesehen, daß der Dichtring den Tragring nur soweit U-förmig umschließt, daß ein Teil des Tragrings radial übersteht, und daß ein mit einem axialen Ende des Ventilgehäuses bündig abschließender Ringsteg den über den Dichtring radial überstehenden Teil des Tragrings übergreift und an seiner einen Stirnfläche axial ab­ stützt.

Die Erfindung ermöglicht eine wesentliche Vereinfachung der Montage und Demontage eines axial abgestützten Sitzringes, wobei weder zusätzliche Spezialwerkzeuge für den Ein- und Ausbau benötigt werden, noch das Klappenventil von dem Rohrflansch demontiert werden muß. Der Sitzring besteht nur aus zwei Teilen, nämlich dem Dichtring und dem Tragring. Es werden also keine zusätzlichen Sitzringelemente für die axiale Arretie­ rung benötigt. Durch den bündigen Abschluß des Ring­ steges mit der Anschlagfläche des Ventilgehäuses kann das Klappenventil auch ohne weiteres als Zwischen­ armatur zwischen zwei Rohrleitungen eingebaut werden, da der Ringsteg das Anflanschen eines Rohrflansches nicht behindert.

Der Sitzring läßt sich von dem dem Ringsteg ab­ gewandten, stromaufwärtigen Ende des Ventilgehäuses leicht ein- und ausbauen. Im eingebauten Zustand wird der Sitzring an dem stromabwärtigen Ende von dem Ring­ steg im Betrieb sicher gehalten, so daß eine einwand­ freie axiale und radiale Abdichtung durch den Sitzring gewährleistet ist. Bei Druckbeaufschlagung kann der Sitzring an dem offenen stromabwärtigen Ende nicht seitlich aus dem Ventilgehäuse heraustreten. Die Montage eines solchen Klappenventils als Endarmatur kann mit erheblich geringerem Zeitaufwand durchgeführt werden, da das Klappenventil lediglich mit dem Abschlußflansch am Rohrleitungsende verschraubt werden muß.

Schließlich hat das erfindungsgemäße Klappenventil als Endarmatur den Vorteil, ein geringes Gewicht auf­ zuweisen. Dies ist bei Verwendung des Klappenventils z. B. auf Off-Shore-Stationen von wesentlicher Bedeutung.

Durch den inneren Tragring erhält der Sitzring die not­ wendige Formstabilität beim Verspannen zwischen Ring­ steg und Rohrflansch und bei der Betätigung der Ventil­ klappe, während der äußere weichelastische Dichtring die radiale und axiale Abdichtung ermöglicht.

Da der Tragring einen größeren Außendurchmesser auf­ weist als der Dichtring, liegt der Tragring direkt an dem Ringsteg an. Dadurch wird die Formstabilität des Sitzrings zusätzlich erhöht, da der Tragring auf seiner stromabwärtigen Seite von zwei zueinander recht­ winkligen, starren Flächen am Ringsteg gehalten wird. Der gesamte Sitzring erhält dadurch und durch den Sitz­ ring verspannenden Rohrflansch auf der stromaufwärtigen Seite eine exakt definierte axiale Lage, die sich weder bei Betätigung der Ventilklappe noch bei hohem Betriebsmitteldruck ändert.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß an dem anderen axialen Ende des Ventilgehäuses ein Ring lösbar befestigt ist, der den Tragring an seiner anderen axialen Stirnfläche zumindest teilweise über­ greift und einseitig axial abstützt.

Ein derartiges Klappenventil kann beidseitig als Endar­ matur mit hohem Druck beaufschlagt werden, da der Trag­ ring einerseits von dem Ringsteg und andererseits von dem Ring in beide axialen Richtungen starr abgestützt ist. Dies ist dann vorteilhaft, wenn beim Aufbau einer Rohrleitungsanlage noch nicht feststeht, welcher Teil der Rohrleitung einseitig gelöst bzw. welcher Teil der Rohrleitung bei vollem Differenzdruck abgesperrt werden muß.

Der Tragring kann an beiden axialen Stirnflächen radi­ ale Abstufungen aufweisen, in die der Ringsteg einer­ seits und der Ring andererseits eingreifen. Dies hat den Vorteil, daß der Ring, der an seiner radialen Außenfläche im Ventilgehäuse abgestützt ist, auch an seiner radialen Innenfläche eine Abstützung durch den Tragring erfährt, so daß bei hohen Druckbelastungen die mechanische Festigkeit der Ringbefestigung am Ventilge­ häuse erhöht wird.

Der Ringsteg kann von einem dem Ring entsprechenden, weiteren lösbar befestigten Ring gebildet sein. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, den Sitzring von beiden Seiten des Klappenventils auszuwechseln.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Klappen­ ventils mit einseitig angeflanschter Rohrlei­ tung im Querschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den in das Ventilge­ häuse eingebauten Sitzring als vergrößerter Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht eines zweiten Ausführungs­ beispiels und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.

Das Klappenventil 1 ist in Fig. 1 als Endarmatur mit einseitig angeflanschter Rohrleitung 2 dargestellt. Die Ventilklappe 3 ist um eine von der Spindel 4 gebildeten Achse quer zur Strömungsrichtung des Betriebsmittels schwenkbar im Ventilgehäuse 5 gelagert. Die Spindel 4, die drehfest mit der Ventilklappe 3 verbunden ist, wird an ihrem einen aus dem Ventilgehäuse 5 heraustretenden Ende von einem Schneckentrieb 6 über einen Handhebel 7 betätigt, um die Ventilklappe 3 zwischen einer Öff­ nungsstellung und einer Schließstellung verschwenken zu können.

In Schließstellung sperrt die Ventilklappe 3 den Strö­ mungsquerschnitt vollständig ab, indem sie gegen einen Sitzring 8 radial abdichtet, der aus einem Dichtring 9 und einem Tragring 10 besteht. Die Abdichtung erfolgt durch Verformung des elastischen Dichtrings 9, der den konzentrisch, im Inneren des Sitzrings 8 angeordneten Tragring 10 im wesentlichen U-förmig umgibt, wobei die radiale Außenfläche des Sitzrings 8 im wesentlichen von dem Tragring 10 gebildet ist. Die radiale Außenfläche des Tragrings 10 liegt direkt radial am Ventilgehäuse 5 an, während die radiale Innenfläche aus elastischem Material den Sitz für die Ventilklappe 3 bildet. Der elastische Dichtring 9 ist, wie erwähnt, im Querschnitt im wesentlichen U-förmig gestaltet, wobei die rohrlei­ tungsseitige Stirnfläche 11 gegen den Rohrflansch 12 der Rohrleitung 2 axial abdichtet. Dieser Rohrflansch 12 wird mit mehreren Schrauben 13 am Ventilgehäuse 5 festgeschraubt, das hierfür am äußeren radialen Umfang entsprechende Augenlöcher 14 mit Innengewinde aufweist.

Der Tragring 10 des Sitzrings 8 hat einen größeren Au­ ßendurchmesser als der Dichtring 9, so daß er radial übersteht. Der Sitzring 8 weist zwei Bohrungen auf, die quer durch den Sitzring 8 verlaufen und durch die die Spindel 4 der Ventilklappe 3 hindurchgeführt ist. Auf seiner radialen Außenfläche ist an den Durchtrittsstel­ len der beiden Bohrungen jeweils eine Ringnut 15 ange­ ordnet, die zur Abdichtung des Sitzrings 8 gegen die Spindel 4 einen O-Ring 16 enthält. Dieser O-Ring 16 dichtet auch gegen das radial angrenzende Ventilgehäuse 5 und jeweils eine mit der Spindel 4 koaxiale im Ven­ tilgehäuse 5 befindliche Führungsbuchse 17 der Spindel 4 ab. Die Innenflächen 18 der Bohrungen durch den Sitz­ ring 8 sind aus dem elastischen Material des Dichtrings 9 und einstückig mit diesem. Auf der dem Rohrflansch 12 abgewandten Seite des Ventilgehäuses 5 wird der Sitz­ ring 8 von einem Ringsteg 19 gehalten, der von dem Ven­ tilgehäuse 5 radial nach innen absteht. Der Tragring 10 des Sitzrings 8 liegt dabei mit dem Randbereich seiner stromabwärtigen quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Stirnfläche 20 a axial an dem Ringsteg 19 an, während der elastische Dichtring 9 an der inneren radialen Um­ fangsfläche des Ringstegs 19 radial anliegt. Der Sitz­ ring 8 wird mit Hilfe des Ringstegs 19 exakt in seiner Lage gehalten, so daß er bei Betätigung der Ventilklap­ pe 3 keinen Verformungen unterliegt, die zu einer Un­ dichtigkeit des Ventilklappensitzes führen können.

Das Klappenventil 1 kann auch als Zwischenarmatur zwi­ schen zwei Rohrleitungen eingebaut werden, wobei der Ringsteg 19 durch seinen bündigen seitlichen Abschluß mit der Anschlagfläche 27 des Ventilgehäuses 5 das An­ flanschen eines Rohrflansches nicht behindert.

Die Montage des Sitzrings 8 erfolgt von der stromauf­ wärtigen Seite des Ventilgehäuses 5, indem der Sitzring 8 bis zu dem von dem Ringsteg 19 gebildeten Anschlag in das Ventilgehäuse 5 eingeschoben wird.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Klappenventils, bei dem auf der dem Ringsteg 19 abge­ wandten Seite des Ventilgehäuses 5 ein mit dem Sitzring 8 konzentrischer, im Querschnitt rechteckiger Ring 21 überwiegend im Ventilgehäuse 5 eingelassen befestigt ist. Hierzu weist der Ring 21 stirnseitig umfangsmäßig gleichmäßig verteilte Bohrungen auf, die Senkgewinde­ schrauben 24 aufnehmen, die in das Ventilgehäuse 5 ein­ geschraubt werden. Der Außendurchmesser des Rings 21 entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser der Anschlagfläche 27 am Ringsteg 19. Der Innendurchmesser des Ringes 21 ist kleiner als die Durchtrittsöffnung des Ventilgehäuses 5, so daß ein dem Ringsteg 19 ent­ sprechender Teil 25 radial nach innen absteht. Dabei weist der Ring 21, wie in Fig. 4 ersichtlich, bezüglich des radial vom Ventilgehäuse 5 abstehenden Teils 25 eine zum Querschnitt des Ringstegs 19 symmetrische Kon­ tur auf. Außerdem bildet der Ring 21 mit seiner Stirn­ fläche 26 eine Anschlagfläche für den Rohrflansch 12, die der Anschlagfläche 27 am Ringsteg 19 spiegelsymme­ trisch entspricht.

In Fig. 4 ist ein Sitzring 8 gezeigt, dessen Tragring 10 an seinen axialen Enden radial mit Abstufungen 22, 23 abgestuft ist. Der Ringsteg 19 bzw. der Teil 25 des Rings 21 greifen in die beiden Abstufungen 22, 23 je­ weils ein und stützen den Tragring 10 sowohl axial als auch radial. Dadurch ist die Lage des Tragrings 10 starr fixiert, so daß das Klappenventil 1 von beiden Anschlußseiten her mit hohem Differenzdruck beauf­ schlagt werden kann und somit wahlweise von beiden Sei­ ten her als Endarmatur verwendet werden kann.

Der elastische im Querschnitt im wesentlichen U-förmige Dichtungsring 9 liegt mit den radialen Umfangsflächen seiner Schenkel einerseits an der radialen Umfangsflä­ che des Ringstegs 19 und andererseits an der inneren radialen Umfangsfläche des Rings 21 an. Die radialen Umfangsflächen sind dabei auf der gleichen Höhe wie die radialen Umfangsflächen der Abstufungen 22, 23. In Axialrichtung steht der Dichtungsring 9 beidseitig etwas über die jeweiligen stirnseitigen Anschlagflächen 26, 27 des Ventilgehäuses 5 bzw. des Ringes 21 vor, um beim Anflanschen eines Rohrflansches abdichtend zusam­ mengepreßt zu werden.

Das Ausführungsbeispiel des Klappenventils gemäß Fig. 3 mit dem Ring 21 kann auch in Verbindung mit einem Trag­ ring 10 ohne Abstufungen, wie in den Fig. 1 und 2 ge­ zeigt, verwendet werden.

Der Ringsteg 19 kann auch durch eine spiegelsymmetri­ sche Anordnung eines weiteren, dem Ring 21 entsprechen­ den Ringes gebildet sein, wodurch der Sitzring 8 von beiden Seiten des Klappenventils 1 auswechselbar ist, ohne das gesamte Klappenventil demontieren zu müssen.

Claims (4)

1. Klappenventil, insbesondere als Endarmatur an Rohrleitungen, mit einem Ventilgehäuse, an dessen zwei axialen Enden Rohrleitungen anflanschbar sind, mit einer in dem Ventilgehäuse schwenkbar gelagerten Ventilklappe, die in Schließstellung radial gegen einen Sitzring im Ventilgehäuse abdichtet, der aus einem Dichtring und einem den Dichtring radial umfassenden, axial abgestützten Tragring besteht, wobei der Dichtring mit seinen axialen Stirnflächen jeweils axial über die Enden des Ventilgehäuses übersteht und den Tragring U-förmig umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (9) den Tragring (10) nur soweit U-förmig umschließt, daß ein Teil des Tragrings (10) radial übersteht, und daß ein mit einem axia­ len Ende des Ventilgehäuses (5) bündig ab­ schließender Ringsteg (19) den über den Dichtring (9) radial überstehenden Teil des Tragrings (10) übergreift und an seiner einen Stirnfläche (20 a) axial abstützt.

2. Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem anderen axialen Ende des Ven­ tilgehäuses (5) ein Ring (21) lösbar befestigt ist, der den Tragring (10) an seiner anderen Stirnfläche (20 b) zumindest teilweise übergreift und einseitig axial abstützt.

3. Klappenventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Tragring (10) an beiden Stirnflächen (20 a, 20 b) radiale Abstufungen (22, 23) aufweist und daß der Ringsteg (19) einerseits und der Ring (21) andererseits in die jeweilige Ab­ stufung (22, 23) eingreifen.

4. Klappenventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringsteg (19) von einem dem Ring (21) entsprechenden, lösbar be­ festigten Ring gebildet ist.