DE3533937C1 - Absperrklappe nach Art eines Butterfly-Ventils - Google Patents

Description

von ganz anderen konstruktiven Voraussetzungen ausgeht.

Eine Absperrklappe hingegen zeigt die deutsche Auslegeschrift 10 57 407. Das hier gezeigte, einseitig ebene Stützelement besitzt einen abgerundeten Rand. Der Ventilteller ist bombiert und besitzt einen umgebördelten Rand. Dieser umgebördelte Rand des Ventiltellers umgreift den abgerundeten Rand des Stützelementes. Damit diese Klappe überhaupt die von ihr zu trennenden Räume gegeneinander abdichten kann, muß einseitig ein Überdruck herrschen, der den bombierten Ventilteller an das ebene Stützelement preßt, wodurch der Umfang des Ventiltellers etwas aufgeweitet wird. Bei dieser Verformung des Ventiltellers rutscht sein innerer Rand am Rand des Stützelementes entlang, muß doch der umgebördelte Rand des Ventiltellers nach außen gedruckt werden. Der maximal erzielbare Dichtdruck ist abhängig von den Federeigenschaften des Ventiltellers und vor allem aber von der Größe des anstehenden Differenzdruckes. Über das Stellglied ist der Schließdruck überhaupt nicht beeinflußbar. Je geringer der anstehende Differenzdruck, umso geringer das Ausmaß der Verformung des Dichttellers. Herrscht ein entsprechend starker Differenzdruck am Absperrteil vor, so kann die Klappe überhaupt nicht mehr geöffnet werden. Ein solches Absperrglied ist für qualifizierte Aufgaben nicht verwendbar.

Ein vom Differenzdruck gesteuertes Verschlußorgan ist auch in der US-Patentschrift 30 08 685 gezeigt und beschrieben. Um eine im Gehäuse feststehende Achse ist ein scheibenförmiger, in sich starrer kreisrunder Abschlußteil drehbar gelagert Einseitig trägt dieser Abschlußteil einen Ventilteller, der über Bolzen in diesem Abschlußteil gehalten ist. Der Ventilteller hat die Form einer Tellerfeder und liegt mit seinem äußeren Rand am äußeren Rand des Abschlußteiles aa Damit dieses Absperrorgan überhaupt betätigt werden kann, muß zwischen dem eigentlichen Absperrorgan und dem Gehäuse ein wenn auch geringes Spiel vorhanden sein. Es ist bei dieser Konstruktion nicht möglich, über das Stellglied, das ist hier eine Achse, einen entsprechend hohen Schließdruck aufzubringen. Die Dichtqualität ist daher beschränkt Herrscht nun ein Differenzdruck am geschlossenen Abschlußteil vor, und zwar von der einen Seite, so wird dadurch der Ventilteller etwas flach gedrückt, seine Ränder gleiten auf dem Absperrteil und dadurch wird der Durchmesser des Ventiltellers etwas vergrößert und damit die notwendige Dichtung hergestellt Dies ist aber nur dann der Fall, wenn der Differenzdruck in der Leitung in der angegebenen Richtung wirkt Ohne entsprechendem Differenzdruck können die beiden durch den Absperrteil zu trennenden Räume nicht voneinander abgedichtet werden. Würde ferner der Differenzdruck von der anderen Seite her auf den geschlossenen Abschlußteil einwirken, so ist eine Abdichtung überhaupt nicht mehr möglich. Weiterhin ist zu beachten, daß das durch den Differenzdruck entsprechend geschlossene Ventil, sofern der Differenzdruck von der richtigen Richtung her einwirkt nicht mehr geöffnet werden kann. Aus diesem Grund ist hier eine Nebenschlußleitung mit einem zusätzlichen Ventil vorgesehen, mit welchem der durch den Differenzdruck niedergedrückte Ventilteller sozusagen entlastet werden kann, um das Ventil überhaupt zu öffnen. Diese Konstruktion bedingt einen hohen Aufwand, dennoch wird dadurch nur eine unbefriedrigende Lösung erzielt Die US-Patentschrift 30 77 332 zeigt auch ein Butterfly-Ventil. Der an sich starre Ventilteller ist um eine ortsfeste Achse drehbar. Der eigentliche Ventilsitz besteht hier aus einem Federstahlring, der zu einem einseitig offenen Hohlprofil verformt ist, wobei dieser Hohlkörper randseitig im Gehäuse eingespannt und so gelagert ist, daß seine offene Seite dorthin gerichtet ist von wo der anstehende Druck erwartet werden muß. Falls der Schließdruck unter Einwirkung des anstehenden Differenzdruckes in der in dieser Vorveröffentlfchung beschriebenen Weise erhöht wird, so ist auch hier zu

ίο beachten, daß dieses unter Druck stehende Ventil nicht mehr geöffnet werden kann. Abgesehen davon tritt die hier beschriebene Wirkung nur dann tatsächlich ein, wenn der Druck von der richtigen Seite her auf den Ventilteller einwirkt Würde die Druckrichtung umgekehrt so würde der anstehende Differenzdruck das geschlossene Ventil sogar öffnen, da in diesem Falle der federelastische Hohlkörper, der hier als Dichtsitz bildet vom Ventilteller abgehoben wird.
Zur Lösung der oben aufgezeigten Aufgabe im Zusammenhang mit einer Absperrklappe nach Art eines Butterfly-Ventils greift die Erfindung auf zum Teil bekannte Maßnahmen zurück und sie ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender zum Teil an sich bekannter Maßnahmen, daß

— der Abschlußteil ein Stützelement aufweist, das an seiner Rückseite den Stützschaft trägt und das mit dem Stellglied verbunden ist und das an seiner Vorderseite einen Ventilteller trägt,

— der Ventilteller einen zum Stützelement gerichteten Rand besitzt an welchem eine mit der sphärisch geformten Dichtfläche des Gehäuses bei geschlossener Klappe dichtend zusammenwirkende Dichtleiste angeordnet ist,

— der Ventilteller über innerhalb seines Randes und nahe des Randes seines Bodens vorgesehene wulst- und/oder noppen- bzw. Rippenartige Erhebungen am Stützelement anliegt

— der Ventilteller im Vergleich zum Stützelement unter der Einwirkung einer gleichen Belastung in größerem Umfang elastisch verformbar ausgebildet ist als dieses,

— der Ventilteller außer seiner Auflage an den randseitigen Erhebungen vom Stützelement distanziert ist,

— am Ventilteller mindestens ein Zapfen befestigt ist, der eine seiner Aufnahme dienende Bohrung im Stützelement mit Spiel durchsetzt

so Diese Kombination der an sich zum Teil bekannten Maßnahmen führt zu einem auch für den Fachmann überraschenden Erfolg. Bei keiner der vorbekannten Butterfly-Konstruktionen kann nämlich von außen her der Schließdruck beeinflußt werden und auch gleichzeitig sichergestellt werden, daß nicht nur das Ventil unter eventuell anstehendem Differenzdruck geöffnet werden kann, sondern auch, daß ein eventuell anstehender Differenzdruck und zwar unabhängig von seiner jeweiligen Wirkrichtung auf den Abschlußteil stets den Schließdruck erhöht

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert, ohne sie auf das gezeigte Ausführungsbeispiel einzuschränken. Es zeigt

F i g. 1 eine Absperrklappe im Querschnitt bei eingeschwenktem Abschlußteil und

F i g. 2 bei dichtend geschlossenem Abschlußteil;
F i g. 3 bei dichtend geschlossenem Abschlußteil und bei Differenzdruckbelastung von links;

Fig.4 die Ansicht der Absperrklappe nach den F i g. 1 bis 3, jedoch mit geöffnetem Abschlußteil, zum Teil aufgerissen.

Die Absperrklappe nach Art eines Butterfly-Ventils besitzt ein Gehäuse 1 mit einer Durchgangsbohrung 2, welche sich gegen die eine Flanschseite 3 des Gehäuses 1 zur Bildung einer sphärisch geformten Dichtfläche 40 verjüngt. In diesem Gehäuse 1 ist der Abschlußteil 4 verstellbar gelagert.

Dieser Abschlußteil 4 besteht aus einem Stützelement

5 in Form einer starkwandigen Platte. An der Rückseite 7 des plattenartigen Stützelementes 5 ist ein Stützschaft

6 angeschweißt, der den Rand des Abschlußteiles 4 seitlich überragt und der an seinem freien Ende eine Gelenkkugel 8 trägt. Dieser Stützschaft 6 liegt hier in einer Durchmesserebene des Abschlußteiles 4. Die Gelenkkugel 8 ist ihrerseits von einer Gelenkpfanne 9 aufgenommen, die wiederum in einer Ausnehmung 10 des Gehäuses 1 liegt, die von dessen Innenwandung ausgeht.

Diametral zum Stützschaft 6 ist an der Rückseite 7 des Stützelementes 5 über ein Lagerbock 11 ein Führungsbolzen 36 angeordnet, dessen Achse parallel zur Ebene des Stützelementes 5 liegt und der eine Kulissenführung 35 quer durchsetzt, wobei diese Kulissenführung 35 an dem in das Gehäuse 1 ragenden Endabschnitt einer Schaltstange 13 vorgesehen ist, die mit einem Stellglied verbunden ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die gedachte Mittelachse der Schaltstange 13 durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel 8 verläuft, wobei diese gedachte Linie die Drehachse 29 für den Abschlußteil 4 bildet.

Der Abschlußteil 4 weist außer dem schon erwähnten Stützelement 5 an seiner Vorderseite einen Ventilteller 12 auf. Dieser Ventilteller 12 hat die Form einer flachen Schale mit einem ebenen Boden 14 und einem hochgezögenen Rand 15 nach Art einer Kegelstumpfmantelfläche, an deren Außenseite eine Dichtleiste 16, beispielsweise aus plastimerem Material angeordnet ist. Diese Dichtleiste 16 kann auch an der sphärischen Dichtfläche 40 des Gehäuses 1 vorgesehen sein. Dieser schalenartige Ventilteller 12 nimmt das Stützelement 5 auf. Der Ventilteller 12 ist im Vergleich zum Stützelement 5 dünnwandig ausgebildet und somit unter der Einwirkung einer gleichen Belastung in erheblich größerem Umfang elastisch verformbar als das Stützelement 5. Das Stützelement 5 besitzt randseitig einen umlaufenden und gegenüber der Vorderseite des Stützelementes 5 vorspringenden Wulst 17, an welchem der Ventilteller

12 frei anliegt, im übrigen jedoch ist der Ventilteller 12 allseitig um ein geringes Maß von diesem Stützelement distanziert, wie aus den Figuren ersichtlich ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der erwähnte Wulst 17 nahe des Randes des Bodens 14 des Ventiltellers 12 liegt. Mit dem Ventilteller 12 sind hier Bolzen 18 verbunden, die von Bohrungen 19 im Stützelement 5 mit Spiel aufgenommen sind. Muttern 20 sichern die Verbindung zwischen den hier beschriebenen Teilen 5 und 12, die zusammen den Abschlußteil 4 bilden.

Die Schaltstange 13 wird bei der Betätigung der Absperrklappe axial verschoben. Dies geschieht manuell oder mittels eines motorischen Antriebes oder mit einer hydraulischen oder pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit, was hier jedoch im einzelnen nicht dargestellt ist, da es die Erfindung nicht unmittelbar betrifft. Die Kulissenführung 35 am inneren Ende der Schaltstange besitzt einen räumlichen Verlauf in der Weise, daß — ausgehend von der in Fi g. 4 gezeigten Offenstellung — beim Hineinschieben der Schaltstange 13 in das Gehäuse 1 der Abschlußteil vorerst in die aus F i g. 1 ersichtliche Stellung geschwenkt und anschließend in seine aus F i g. 2 ersichtliche Dichtlage gedrückt wird. Dabei wird der Führungsbolzen zuerst um eine zu seiner Längserstreckung rechtwinklig stehende und zur Drehachse 29 parallele Achse verdreht und anschließend parallel zu sich selbst verschoben. Die Schaltstange 13 ist dabei gegen Verdrehung gesichert. Dank der Lagerung der Bolzen 18 mit Spiel kann sich dabei der Ventilteller 12 der sphärischen Dichtfläche 40 ohne weiteres und selbsttätig anpassen.

Wird nun die dicht geschlossene Absperrklappe nach Fig.2 betrachtet, so ist daraus ersichtlich, daß die für den dichten Verschluß notwendige Dichtkraft über die Kulissenführung 35 in Verbindung mit der Schaltstange 13 aufgebracht wird. Wird nun angenommen, daß die geschlossene Absperrklappe nach F i g. 2 mit einem von rechts her wirkenden Differenzdruck belastet ist, so ist aus der erwähnten Figur erkennbar, daß dieser hier anstehende und von rechts einwirkende Druck auf die gesamte Fläche des Ventiltellers 12 versucht, dessen Rand 15 aufzuweiten, wodurch zusätzlich die Dichtleiste an die sphärische Dichtfläche 14 gedrückt wird, die über die Schaltstange 13 aufgebrachte Dichtkraft somit vergrößert wird.

Wirkt der Differenzdruck jedoch auf die geschlossene Absperrklappe von der anderen Seite, also bezogen auf die Zeichnungen von links her, so wird durch die hier am Ventilteller 12 direkt anstehende Kraft der Boden 14 des Ventiltellers 12 auf Grund seiner randseitigen Unterstützung durch den Wulst 17 etwas eingedrückt und in der Weise verformt, wie dies F i g. 3 veranschaulicht. Dadurch wird der Rand 15 des Ventiltellers 12 nach außen gepreßt und damit ebenfalls die Dichtkraft erhöht. Damit sich der Ventilteller 12 bei der erwähnten Beanspruchung in der gewünschten Weise verformen kann, ist er dünnwandiger ausgebildet als das stabile Stützelement 5 und damit leichter verformbar als dieses.

Wurde vorstehend das Stützelement 5 als plattenförmiger Konstruktionsteil erläutert und beschrieben, so ist zu erwähnen, daß dieses Stützelement 5 auf ringförmig ausgebildet sein kann, wobei dieser Ring entsprechend biegesteif zu dimensionieren ist. Anstelle eines umlaufenden Wulstes 17 können unabhängig von der Ausbildung des Stützelementes 5 als Platte oder Ring randseitig voneinander distanzierte noppen- oder rippenartige Erhöhungen vorgesehen sein. Es ist ferner möglich und liegt im Rahmen der Erfindung, das Stützelement 5 an seiner dem Ventilteller 12 zugewandten Seite über seine gesamte Erstreckung plan auszubilden und diese randseitigen Unterstützungselemente an der Innenseite des Ventiltellers 12 anzuordnen, beispielsweise könnte hier am Rand des Bodens 14 und innerhalb des Randes 15 eine umlaufende Delle eingedrückt sein.

Ferner liegt es im Rahmen der Erfindung, den Anschlußteil 4 an dem in das Gehäuse 1 ragenden Endabschnitt der Schaltstange 13 scharnierartig über einen Hebel anzulenken und die Schaltstange 13 bei ihrer Betätigung nicht nur axial zu verschieben sondern auch um ihre Achse zu drehen. Auch dazu können Kulissenführungen verwendet werden, die dann zweckmäßigerweise innerhalb des Stellgliedes angeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf eine Absperrklappe Patentansprüche: nach Art eines Butterfly-Ventils für Rohrleitungen oder Behälter mit einem Gehäuse und einem darin schwenk-

1. Absperrklappe nach Art eines Butterfly-Ventils bar gelagerten, klappenförmigen Abschlußteil, der mit für Rohrleitungen oder Behälter mit einem Gehäuse 5 einem durch das Gehäuse durchgeführten Stellglied von und einem darin schwenkbar gelagerten, klappen- den Dichtflächen des Gehäuses abhebbar bzw. an diese förmigen Abschlußteil, der mit einem durch das Ge- dichtend anstellbar ist, wobei die Drehachse des Abhäuse durchgeführten Stellglied von den Dichtflä- Schlußteiles außerhalb dessen Ebene liegt, an der Rückchen des Gehäuses abhebbar bzw. an diese dichtend seite des Abschlußteiles ein den Rand desselben überraanstellbar ist, wobei die Drehachse des Abschlußtei- 10 gender, an seinem Ende eine im Gehäuse allseitig les außerhalb dessen Ebene liegt, an der Rückseite schwenkbar gelagerte Gelenkkugel tragender Stützdes Abschlußteiles ein den Rand desselben überra- schaft vorgesehen ist, diametral dazu der Abschlußteil gender, an seinem Ende eine im Gehäuse allseitig mit einer verstellbaren Schaltstange des Stellgliedes schwenkbar gelagerte Gelenkkugel tragender verbunden ist, durch die Betätigung der Sehaltstange Stützschaft vorgesehen ist, diametral dazu der Ab- 15 der Abschlußteil schwenkbar und an die Dichtfläche des schlußteil mit einer verstellbaren Schaltstange des Gehäuses in seine Dichtstellung kippbar ist. Stellgliedes verbunden ist, durch die Betätigung der Absperrklappen dieser Bauart sind bekannt (deutsche

Schaltstange der Abschlußteil schwenkbar und an Offenlegungsschrift 27 48 201). Diese Absperrklappen, die Dichtfläche des Gehäuses in seine Dichtstellung in der Bauart eines sogenannten Butterfly-Ventils, sind kippbar ist, gekennzeichnet durch die 20 auf Grund ihrer spezifischen Bauart geeignet, die durch Kombination folgender zum Teil an sich bekannter den Abschlußteil von einander zu trennenden Räume Maßnahmen, auch gegeneinander abzudichten, indem mittels der

Stellglieder oder des Stellgliedes der Abschlußteil fest

— daß der Abschlußteil (4) ein Stützelement (5) auf die Dichtfläche gepreßt wird. Dank der hier in Rede aufweist, das an seiner Rückseite (7) den Stütz- 25 stehenden Konstruktion können diese Absperrklappen schaft (6) trägt und das mit dem Stellglied ver- geöffnet bzw. geschlossen werden unabhängig davon, bunden ist und das an seiner Vorderseite einen ob zwischen den durch den Abschlußteil getrennten Ventilteller (12) trägt, Räumen ein Differenzdruck herrscht oder nicht und

— daß der Ventilteller (12) einen zum Stützele- auch unabhängig davon, von welcher Richtung her am ment (5) gerichteten Rand (15) besitzt, an wel- 30 Abschlußteil eventuell ein solcher Differenzdruck anchem eine mit der sphärisch geformten Dicht- steht. Allerdings bewirkt ein solcher, am geschlossenen fläche (40) des Gehäuses (1) bei geschlossener Abschlußteil anstehender Differenzdruck, daß der über Klappe dichtend zusammenwirkende Dichtlei- das Stellglied aufgebrachte Schließdruck entweder verstehe) angeordnet ist, größert oder verkleinert wird, je nach dem, von welcher

— daß der Ventilteller (12) über innerhalb seines 35 Seite her dieser Differenzdruck auf den Abschlußteil Randes (15)und nahe des Randes seines Bodens einwirkt. Im einen Falle wirkt der Differenzdruck auf (14) vorgesehene wulst- und/oder noppen- bzw. jene Seite des Abschlußteiles, an welcher der Stützrippenartige Erhebungen (17) am Stützelement schaft befestigt ist und an welcher das Stellglied ange-(5) anliegt, lenkt ist. In diesem Falle wird der Schließdruck durch

— daß der Ventilteller (12) im Vergleich zum 40 den wirkenden Differenzdruck verstärkt. Im anderen Stützelement (5) unter der Einwirkung einer Falle wirkt der Differenzdruck auf die entgegengesetzte gleichen Belastung in größerem Umfang ela- Seite des Abschlußteiles ein und versucht diesen von der stisch verformbar ausgebildet ist als dieses, Dichtfläche abzuheben. Der Schließdruck wird dadurch

— daß der Ventilteller (12) außer seiner Auflage an verringert, die Dichtheit der geschlossenen Absperrden randseitigen Erhebungen (17) vom Stütz- 45 klappe unter Umständen beeinträchtigt, wenn nicht gar element (5) distanziert ist, aufgehoben. Absperrklappen dieser Bauart tragen eine

— daß am Ventilteller (12) mindestens ein Zapfen Dichtleiste aus plastomerem oder elastomerem Materi-(18) befestigt ist, der eine seiner Aufnahme die- al, so daß der Schließdruck nicht allzu hoch eingestellt nende Bohrung (19) im Stützelement (5) mit werden kann, mit der Folge, daß Änderungen des Spiel durchsetzt 50 Schließdruckes nicht unerheblich auf die Dichtheit einwirken.

2. Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch ge- Hier setzen nun die Überlegungen ein, die der Erfinkennzeichnet, daß die Erhebung zur Anlage des dung zugrundeliegen und die darauf abzielen, die Kon-Dichttellers (12) am Stützelement (5) als ein am struktion so zu gestalten, daß der über das Stellglied Stützelement (5) randseitig umlaufender Wulst (17) 55 aufgebrachte Schließdruck stets verstärkt wird, falls am ausgebildet ist Abschlußteil ein Differenzdruck ansteht, und zwar un-

3. Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch ge- abhängig von welcher Seite her dieser Differenzdruck kennzeichnet, daß am Ventilteller (12) mehrere Zap- auf den Abschlußteil einwirkt, so daß die Dichtheit der fen angeordnet sind, die jeweils nahe den als Aufla- Absperrklappe von der Wirkrichtung des Differenzger für den Ventilteller (12) dienenden Erhebungen 60 druckes unabhängig ist

(17) an der Vorderseite des Stütztellers (5) liegen. Werden unter Berücksichtigung dieser Überlegungen

4. Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch ge- bekannte Konstruktionen von Absperrorganen geprüft, kennzeichnet, daß der Rand (15) des Ventiltellers so ist einmal festzuhalten, daß im Zusammenhang mit (12) nach Art eines Mantels einer Kegelstumpffläche Absperrorganen ganz allgemein diese Aufgabe bekannt ausgebildet ist 65 ist Diese Aufgabe ist geschildert in der deutschen Auslegeschrift 25 28 043, hier allerdings im Zusammenhang

mit einem Schieber, der gegenüber einer Absperrklappe

in der Bauart eines sogenannten Butterfly-Ventils doch