DE3602425A1 - Absperrklappe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperrklappe für Rohrleitungen u.dgl. mit einer schwenkbar im Gehäuse gelagerten Klappe, wel­ che in Schließstellung gegen ein im Gehäuse angeordnetes Dichtungsfutter wirkt, das aus einem Kunststoff besteht, der keine ausreichende Elastizität bzw. Rückstellkraft besitzt und dem eine Maßnahme zur Erzielung der Rückstellkraft zuge­ ordnet ist, wobei die mediumberührte Seite des Dichtungsfut­ ters keinen Totraum aufweist.

Derartige Absperrklappen mit einem z.B. aus Fluorkunststoff bestehendem Dichtungsfutter, die insbesondere in der chemisch­ en Industrie, Lebensmittelindustrie, Pharmazie etc. zum Ein­ satz kommen, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Da Fluorkunststoffe bekanntlich keine ausreichende Rückstellkraft besitzen, sind zur Erfüllung einer zufriedenstellenden Dicht­ funktion meist federnde Unterstützungsglieder beigeordnet. Ausführungen die zur Lösung z.B. eine Lippendichtung mit oder ohne Federelement vorsehen weisen den Nachteil auf, daß eine Spaltbildung oder Hinterschneidung vorliegt die einem Totraum gleicht. In dem Totraum können sich Ablagerungen festsetzen die Verkrustungen bilden und zu Funktionsstörungen führen. Auch wegen möglicher Bakterienbildung ist dies beim Einsatz z.B. in der Lebensmittelindustrie von Nachteil.

Bei Ausführungen, bei denen ein Elastomer als Rückstellelement zugeordnet ist, erweist sich meist einerseits das Elastomer aus Gründen der Temperaturbeständigkeit als schwächstes Glied und der Fluorkunststoff kann in seiner Temperaturbeständigkeit nicht voll genutzt werden und andererseits wegen der chemisch­ en Beständigkeit, da mit einer gewissen Diffusion bei einer relativ dünnen Wanddicke des Fluorkunststoffes, insbesondere dann wenn er als Liner vorgesehen wird, zu rechnen ist. Weiter­ hin besteht meist keine feste Verbindung zwischen Elastomer und Fluorkunststoff, so daß die beim Öffnen und Schließen der Klappe auftretenden Scherkräfte den Fluorkunststoffmantel bzw. das Dichtungsfutter zerstören können. Ein weiterer Nachteil bei der Kombination Fluorkunststoff/Elastomer besteht darin, daß zum Zwecke einer genügenden Dichtkraft eine relativ hohe Ein­ dringtiefe der Klappe im Dichtbereich des Dichtungsfutters bei Schließstellung erforderlich ist. Insbesondere bei höheren Temperaturen führt dies einerseits aufgrund der Ausdehnung und andererseits wegen der Erweichung des Werkstoffes zu derartigen Wulstbildungen im Dichtbereich vor dem Klappenrand der Klappe, daß beim Öffnungsvorgang das Dichtungsfutter zerstört werden kann oder eine Betätigung der Klappe nicht oder kaum noch mög­ lich ist. Selbst dann wenn ein Elastomer mit einer Temperatur­ beständigkeit zum Einsatz käme das auch die obere Temperatur­ grenze des Fluorkunststoffes erreicht, würde die Werkstoffkom­ bination Elastomer/Fluorkunststoff wegen der möglichen Diffus­ ion und Wulstbildung ein Nachteil sein.

Es sind auch Ausführungen bekannt, bei denen als Rückstellele­ ment ein metallisches Federglied angeordnet ist. Doch auch hier ist meist keine feste Verbindung zwischen Federelement und dem Dichtungsfutter gegeben, so daß die beim Öffnen und Schließen der Klappe auftretenden Scherkräfte das Dichtungsfutter zerstör­ en können. Würde man das Dichtungsfutter im metallischen Feder­ element verankern, würde dies die Flexibilität ungünstig beein­ flussen. Weiterhin ist bei einem dem Dichtungsfutter zugeordnet­ en metallischen Federglied die Anpassung des Dichtungsfutters an den Dichtrand der Klappe in Schließstellung nicht so günstig wie es über einen kompressiblen Werkstoff gegeben ist.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Absperrklappe mit Dichtungsfutter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Dichtungsfutter an der mediumberührten Seite keinen Spalt und auch keine Hinterschneidung bzw. keine Toträume aufweist und auch keine solche zusammen mit dem Gehäuse bildet und das Dichtungsfutter insbesondere im Dichtbereich mit einem eine Rückstellkraft aufweisenden Trägerwerkstoff mit entsprechend hoher Temperaturbeständigkeit derart verankert ist, daß beim Öffnen und Schließen der Klappe eine einwandfreie Funktion gegeben ist und eine gute Anpassung des Dichtungsfutters an den Dichtrand der Klappe in Schließstellung und somit eine gute Dichtheit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, indem das Dichtungsfutter in einem relativ festen kom­ pressiblen Werkstoff, dem Trägerwerkstoff, insbesondere im Dicht­ bereich in Nuten verankert wird. Diese Nuten können z.B. im Querschnitt rechteckig sein. Hierdurch würden jedoch nur die Scherkräfte aufgefangen. Vorteilhaft ist es daher, diese als T-Nuten oder schwalbenschwanzförmig auszubilden, da hierdurch auch gleichzeitig das Abheben des Dichtungsfutters von dem kompressiblen Trägerwerkstoff, was insbesondere bei höheren Temperaturen eintreten kann, vermieden wird. Durch diese form­ schlüssige Verbindung, die vor allem unmittelbar im Dichtbereich vorhanden ist, wird auch eine über die Temperatureinwirkung mög­ liche Bildung einer Welligkeit des Dichtungsfutters unterbunden. Durch die unterschiedliche Wanddicke des Dichtungsfutters inner­ halb des Dichtbereiches, die durch die z.B. schwalbenschanz­ förmigen Nuten entstehen, wird gleichzeitig über den kompressib­ len Trägerwerkstoff eine unterschiedliche Anpreßkraft gegenüber dem Dichtrand der Klappe im geschlossenen Zustand erzielt, was bei gleichzeitig vorhandener guter Anpassung die Dichtheit gün­ stig beeinflußt. Die Nuten sind umlaufend angeordnet und können im Dichtbereich entweder beidseits des Lagerbereichs der Lager­ zapfen bzw. Lagerwelle enden, sie können aber auch um diese her­ umgeführt sein. Die Lagerwelle bzw. die Lagerzapfen werden von dem Dichtungsfutter zweckmäßig mindest auf die Höhe des Dicht­ ungseinsatzes umschlossen. Der Trägerwerkstoff ist zweckmäßig aus Ringen zusammengesetzt, die gleichzeitig in den Stoßstellen die Nuten bilden. Für den Trägerwerkstoff eignet sich Reingra­ phit aber auch Kautschuk/Asbest oder ähnliche Qualitäten. Ins­ besondere Reingraphit ist aufgrund seiner hohen Temperaturbe­ ständigkeit, hohen chemischen Bestäständigkeit und einer in einem bestimmten Bereich liegenden Dauerelastizität besonders geeignet. Auch Kautschuk/Asbest bzw. ähnliche asbestfreie Qua­ litäten sind gut geeignet. Wesentlich ist u.a., daß der Träger­ werkstoff zwar in einem gewissen Bereich und in einem gewissen Maß kompressibel aber dennoch so fest ist, daß er beim Öffnungs­ und Schließvorgang keine seitlichen Verzerrungen des Dichtungs­ futters durch die auftretenden Scherkräfte zuläßt. Das Dicht­ ungsfutter kann sich über den gesamten Trägerwerkstoff erstreck­ en und seitlich hochgestellte Flansche aufweisen wobei zweckmäß­ ig einer durch Erwärmung umgelegt werden kann um möglichst ein ungeteiltes Gehäuse verwenden zu können. Das Dichtungsfutter kann aber auch z.B. den Trägerwerkstoff ganz ummanteln wobei der Dichtungseinsatz dann in Art eines Ringeinsatzes in das Gehäuse über die gesamte Gehäusebreite oder auch nur über einen Teil der Gehäusebreite eingeschoben und zwischen zwei Schultern ange­ ordnet wird. Es kann aber auch die Rückseite d.h., die zur Ge­ häuseinnenwand gerichtete Seite des Trägerwerkstoffes unummant­ elt bleiben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung der Figuren dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinat­ ionen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.

In den Fig. 1 bis 3 werden Ausführungsbeispiele der erfind­ ungsgemäßen Absperrklappe unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher erläutert, wobei bemerkt wird, daß die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele be­ schränkt ist.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Absperrklappe bei der zwei Verankerungsnuten im Dichtbereich der Klappe liegen,

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einer Absperrklappe bei der eine Verankerungsnut in der Mitte des Dichtbe­ reiches der Klappe liegt,

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Absperrklappe mit einem spezifischen Dichtungseinsatz, wobei dieser als Ringeinsatz ausgebildet ist.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Absperrklappe mit einer über Lagerzapfen 6 oder Lagerwelle in einem Gehäuse 1 mittig gelagerter Klappe 2, die im geschlossenen Zustand mit ihrer radialen Dichtfläche 2 a im Bereich des Dichtungsfutters 3 anliegt. Das Dichtungsfutter 3 steht in Zusammenwirkung mit einem Trägerwerkstoff 4. Der Trägerwerkstoff 4 weist Nuten 4 a, insbesondere im Dichtungsbereich auf, in denen das Dichtungs­ futter 3 verankert ist. Die Nuten 4 a können z.B. im Querschnitt betrachtet schwalbenschwanz- oder T-nutenförmig ausgebildet sein, so daß eine formschlüssige Verbindung gegeben ist. Das Dichtungsfutter 3 und der Trägerwerkstoff 4 bilden zusammen den Dichtungseinsatz 5. Das Dichtungsfutter 3 besteht aus ein­ em nicht oder nur gering elastischen Kunststoff d.h., aus ein­ em Kunststoff der keine ausreichende Elastizität bzw. Rück­ stellkraft besitzt, vorzugsweise einem Fluorkunststoff. Der Trägerwerkstoff 4 besteht aus einem hoch temperaturbeständigen, in einem gewissen Bereich und um ein gewisses Maß kompressiblen aber dennoch relativ festen Werkstoff. Als Werkstoff für den Trägerwerkstoff 4 eignet sich vorzugsweise Reingraphit oder Kautschuk/Asbest oder entsprechende asbestfreie Werkstoffe bzw. Werkstoffe, die die für diesen Zweck erforderlichen Eigenschaft­ en aufweisen.

Das Dichtungsfutter 3 ist beidseits seitlich mit Flansche 3 a versehen die zum gleichzeitigen Abdichten gegenüber den Gegen­ flanschen und dem Gehäuse 1 im eingebauten Zustand z.B. inner­ halb einer Rohrleitung o.dgl. dienen. Das Gehäuse 1 kann in der Längsrichtung geteilt und beide Hälften über Schrauben verbunden sein. Das Gehäuse 1 kann aber auch ungeteilt bleiben. In diesem Fall wird ein Flansch 3 a des Dichtungsfutters 3 erwärmt und so weit umgelegt, bis das Einschieben des Dichtungsfutters 5 in das Gehäuse 1 möglich ist. Anschließend wird der Flansch 3 a wieder hochgestellt. Der Trägerwerkstoff 4 besteht zweckmäßig nicht aus einem durchgehenden Ring sondern aus mehreren Ringen, mindest zwei Ringen, deren Stirnseiten, mindest jedoch eine Stirnseite, so ausgebildet sind, daß die Ringe in aneinanderge­ reihtem Zustand die Nuten 4 a ergeben. Die Nuten 4 a sind umlauf­ end angeordnet und können im Dichtbereich entweder beidseits vom Lagerbereich der Lagerzapfen 6, zweckmäßig am den Lager­ zapfen 6 umgebenden hülsenartigen Ansatz 3 b des Dichtungsfut­ ters 3, enden, wie es in der oberen Hälfte der Fig. 1 zu sehen ist. Die Nuten 4 a können aber auch um die Lagerzapfen 6 bzw. um den hülsenartigen Ansatz 3 b herumgeführt sein, wie es in der unteren Hälfte der Fig. 1 zu sehen ist. In dem Ausführungsbei­ spiel der Fig. 1 sind im Dichtbereich zwei Nuten 4 a innerhalb der Breite des scheibenförmigen Bereiches der Klappe 2 beid­ seits der Symmetrieachse angeordnet.

Um über den Trägerwerkstoff 4 auch eine gute Anpressung des hülsenförmigen Ansatzes 3 b des Dichtungsfutters 3 an den Lager­ zapfen 6 und somit gegenüber diesen eine Abdichtung zu erzielen, kann es sinnvoll sein, wenn im Bereich der Lagerung koaxial zum Lagerzapfen 6 und in einem entsprechenden Abstand zu diesem ein Metallring vorgesehen wird und zwischen Metallring und dem hül­ senförmigen Ansatz 3 b Trägerwerkstoff 4 angeordnet wird. Wenn der Innendurchmesser des hülsenförmigen Ansatzes 3 b um ein ge­ wisses Maß kleiner ausgeführt wird als der Durchmesser des La­ gerzapfen 6, erfolgt im montierten Zustand eine entsprechende Anpressung und somit Abdichtung zwischen Dichtungsfutter 3 bzw. dem hülsenförmigen Ansatz 3 b und dem Lagerzapfen 6.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 unterscheidet sich gegen­ über dem der Fig. 1 lediglich dadurch, daß im Dichtbereich nur eine Nut 4 a innerhalb der Breite des scheibenförmigen Bereiches der Klappe 2 und zwar in der Symmetrieachse angeordnet ist und im Dichtbereich des Lagerauges 2 a der Klappe 2 sind beidseits je eine Nut 4 a an den Lagerzapfen 6 vorbeigeführt in denen das Dichtungsfutter 3 verankert ist. Selbstverständlich könnte auch bei dieser Ausführung die mittlere Nut 4 a im Lagerbereich um den Lagerzapfen 6 bzw. um den hülsenförmigen Ansatz 3 b herumge­ führt werden.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 unterscheidet sich gegenüber denen von den Fig. 1 und 2 insbesondere dadurch, daß der Dichtungseinsatz 5 als Ringeinsatz ausgebildet und im Gehäuse 1 zwischen zwei Schultern 1 a, 1 b im Gehäuse 1 abgedichtet, ange­ ordnet ist. Die Schultern 1 a, 1 b sind zweckmäßig keilförmig ausgebildet. Sie können aber auch rechtwinklig oder ähnlich ge­ staltet sein. Die seitlichen Flansche 3 a des Dichtungsfutters 3 reichen entweder nur bis zur Höhe des Trägerwerkstoffes 4 oder das Dichtungsfutter 3 kann auch den Trägerwerkstoff 4 ganz oder teilweise umschließen. Die Schultern 1 a, 1 b können durch Rin­ ge 1 c gebildet werden, die z.B. mit dem Gehäuse 1 verschraubt oder auf eine andere Art verspannt sind. Es kann aber auch eine Schulter, in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist es die Schulter 1 a, mit dem Gehäuse 1 einstückig ausgebildet bzw. Be­ standteil des Gehäuses 1 sein. Ebenso wäre es möglich, z.B. das Gehäuse 1 in der zur Breite gehörenden Symmetrieachse zu teilen und die beiden Hälften z.B. zu verschrauben oder auf eine andere Art zu verspannen. Die Nut 4 a zur Verankerung des Dichtungsfut­ ters 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel als T-Nut ausgeführt. Das Gehäuse 1 selbst kann aus Edelstahl oder aus einem anderen metallischen oder auch nichtmetallischen Werkstoff bestehen.

Bei allen Ausführungsbeispielen ist es sinnvoll, wenn das Dicht­ ungsfutter 3 im Dichtbereich korrespondierend zum Dichtrand der Klappe 2 sphärisch ausgebildet ist. Hierbei ist der innere Durchmesser des Dichtungsfutters jeweils um ein entsprechendes Maß kleiner als der Durchmesser der Klappe 2 um die für die Dichtheit erforderliche Anpreßkraft gegenüber dem Dichtrand der Klappe 2 zu erhalten. Selbstverständlich könnte aber auch das Dichtungsfutter 3 ohne spärische Ausbildung im Dichtbe­ reich gestaltet werden.

Der Dichtungseinsatz 3 kann z.B. im Transfermouldingverfahren hergestellt werden indem der Trägerwerkstoff 4 mit dem Werk­ stoff des Dichtungsfutters 3 ausgekleidet wird. Hierbei kann es zweckmäßig sein, die Dichtfläche des Dichtungsfutters 3 nachträglich spanabhebend zu bearbeiten.

Das Dichtungsfutter 3 kann aber auch spanabhebend hergestellt und der Trägerwerkstoff in Ringform mit den Nutaussparungen von beiden Seiten in die für die Nuten 4 a korrespondierenden Bunde am Dichtungsfutter 3 eingreifend angeordnet und so zum Dichtungseinsatz komplettiert werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn keine seitlichen Flansche 3 a vorgesehen werden.

Der Trägerwerkstoff 4 kann bei Bedarf auf der zum Dichtungs­ futter 3 gelegenen Seite auch passend zum Dichtungsfutter 3 sphärisch ausgebildet sein.

Claims (13)

1. Absperrklappe für Rohrleitungen u.dgl. mit einer schwenkbar im Gehäuse gelagerten Klappe, welche in Schließstellung gegen ein im Gehäuse angeordnetes Dichtungsfutter wirkt, das aus einem Kunststoff besteht, der keine ausreichende Elastizität bzw. Rückstellkraft besitzt und dem eine Maß­ nahme zur Erzielung der Rückstellkraft zugeordnet ist, wo­ bei die mediumberührte Seite des Dichtungsfutters keinen Totraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dicht­ ungseinsatz (5) aus einer Werkstoffkombination besteht wo­ bei der der Klappe (2) zugekehrte Werkstoff, das Dichtungs­ futter (3) bildet das keine bzw. keine ausreichende Rück­ stellkraft besitzt und der der Klappe (2) abgekehrte Werk­ stoff, der Trägerwerkstoff (4) ist der eine Rückstellkraft aufweist und in dem das Dichtungsfutter (3) zumindest un­ mittelbar im Dichtbereich über mindest eine Nut (4 a) ver­ ankert ist.

2. Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (4 a) im Querschnitt T-förmig oder schwalben­ schwanzförmig gestaltet sind.

3. Absperrklappe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Trägerwerkstoff (4) aus Ringen besteht, die in aneinandergereihter Form die Nuten (4 a) ergeben.

4. Absperrklappe nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (4 a) umlaufend sind.

5. Absperrklappe nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsfutter (3) im Bereich der Lagerung mindest auf die Höhe des Dichtungseinsatzes (5) den Lagerzapfen (6) bzw. die Lagerwelle mit einem hülsenförmigen Ansatz (3 b) umschließt.

6. Absperrklappe nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Be­ reich der Lagerung koaxial zur Lagerwelle bzw. zu den Lagerzapfen (6) und in einem entsprechenden Abstand zu diesen ein Metallring angeordnet ist und zwischen dem Metallring und den Lagerzapfen (6) Trägerwerkstoff (4) und ein hülsenartiger Ansatz (3 b) des Dichtungsfutters (3) jeweils die Lagerzapfen (6) umgebend angeordnet sind.

7. Absperrklappe nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsfutter (3) beidseits Flansche (3 a) besitzt, von denen mindest einer so weit umlegbar ist, daß der Dicht­ ungseinsatz (5) in ein ungeteiltes Gehäuse (1) einge­ schoben werden kann.

8. Absperrklappe nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Flansche (3 a) des Dichtungsfutters (3) nur bis zur Höhe des Trägerwerkstoffes (4) reichen oder das Dichtungsfutter (3) kann auch den Trägerwerkstoff (4) ganz oder teilweise umschließen, so daß der Dichtungs­ einsatz (5) in das Gehäuse (1) eingeschoben werden kann.

9. Absperrklappe nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungseinsatz (5) im Gehäuse (1) zwischen zwei Schultern (1 a, 1 b) gegenüber dem Gehäuse (1) abgedichtet angeordnet ist, wobei mindest eine Schulter durch einen Ring (1 b) gebildet werden kann.

10. Absperrklappe nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die der Klappe (2) zugekehrte Seite des Dichtungsfutters (3) im Dichtbereich sphärisch ausgebildet ist.

11. Absperrklappe nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsfutter (3) an der mediumberührten Seite keine Toträume aufweist und auch keine solche zusammen mit dem Gehäuse (1) an der mediumberührten Seite bildet.

12. Absperrklappe nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsfutter (3) aus einem Kunststoff, insbesondere einem Fluorkunststoff besteht.

13. Absperrklappe nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerwerkstoff (4) aus Reingraphit oder Kautschuk/Asbest oder aus einem ähnlich oder sonst geeigneten Werkstoff besteht.