DE3604499C1 - Absperrklappe mit zentrisch gelagerter Klappenscheibe - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Absperrklappe gemäß dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Eine derartige Absperrklappe ist bekannt durch die DE-PS 30 14 854. Wesentliches Merkmal der Funktionsweise dieser Absperrklappe ist die mit ihrem gesamten Umfang in einen Dichtungsring eintauchende Klappenscheibe. Eine solche Art der Abdichtung bringt vor allem für den Bereich der Spindeldurchführungen Probleme mit sich: Da die Klappenscheibe dort ständig in den Dichtungsring eingetaucht bleibt, können aufgrund einer bleibenden Verformung des Dichtungsmaterials Undichtigkeiten an den Spindeln entstehen.

Diesem Problem wurde bereits durch die Ausführung der DE-OS 28 43 860 dadurch abgeholfen, daß die einen Ausschnitt aus einer Kugelfläche bildende Dichtfläche der Klappenscheibe mit einem auf der Innenseite der Elastomerdichtung vorgesehenen schmalen Dicht­ wulst zusammenwirkt, wobei die Spindeln von dem in diesem Bereich ringförmig ausgebildeten, auf Kalotten der Klappenscheibe dichtend anliegenden Wulst umschlossen werden. Die im geschlossenen Zustand von dem auf ihrer Dichtfläche mit ununterbrochener Linie angepreßten Dichtwulst umfaßte Klappenscheibe taucht also an keiner Stelle in die Dichtung ein und vermeidet dabei ein weiteres Problem, welchen den auf ihrem gesamten Umfang eintauchenden Klappenscheiben eigen ist:

Das von der eintauchenden Klappenscheibe verdrängte Dichtungs­ material bildet vor und hinter der Klappenscheibe jeweils einen Wulst, der beim Öffnen der Klappenscheibe ein Haltemoment erzeugt, das größer ist als das Moment beim Schließvorgang. Vor allem nach einem langen Verbleiben der Klappenscheibe in der Geschlossen-Stellung kann dies aufgrund eines unvermeidlichen Setz- und Verfestigungsvorganges zu einer die Möglichkeiten des Betätigungsvorgangs übersteigenden Haltekraft führen. Auch die durch eine öffnende Klappenscheibe mit ihrer Kante auf die Wulste aus­ geübte Scherkraft verdient wegen des sich hieraus ergebenden erhöhten Verschleißes Beachtung.

Die durch die Elastomerdichtung auf die eintauchende Klappenscheibe ausgeübte Bremswirkung, die zu Beginn des Eintauchvorganges bei noch geringer Größe der miteinander im Eingriff befindlichen Flächen von Dichtung und Klappenrand und noch geringer Eintauchtiefe vergleichsweise klein ist, steigt gegen Ende des Schließvorganges bei nahezu voll eingetauchtem Umfang der Klappenscheibe naturgemäß stark an. Der Forderung nach einer Absperrklappe, deren Klappen­ scheibe praktisch über alle Winkelstellungen mit einem gleichen, geringen Drehmoment bewegbar ist, versuchte nun die bereits erwähnte DE-PS 30 14 854 dadurch zu genügen, daß der Rand der sich in die Absperrstellung bewegenden Klappenscheibe die Umfangs­ kontur der Elastomerdichtung in einem weiten Bereich praktisch überall gleichzeitig berührt, die Kante der Klappenscheibe also nicht fortlaufend über den Umfang, sondern über einen weiten Umfangsbereich gleichzeitig eintaucht. Der Umstand, daß nun nicht mehr eine zunehmende Materialverdrängung durch die bereits eingetauchten Umfangsbereiche der Klappenscheibe erfolgen muß, bevor die Klappe endgültig geschlossen ist, bringt zwar eine Verringerung des für den Schließvorgang erforderlichen Dreh­ momentes mit sich. Aber abgesehen davon, daß die grundsätzlichen Probleme der mit ihrem vollen Umfang eintauchenden Klappenscheibe beispielsweise die schwierige und aufwendige Abdichtung im Bereich der Spindeln, durch die hier beschriebene Lösung nicht beseitigt werden, besitzt diese Lösung auch einen ihr eigenen Nachteil:

Da das Schließmoment dieser Absperrklappe nicht stetig wächst, sondern beim Berühren eines weiten Teiles der Umfangskontur der Elastomerdichtung durch die Klappenscheibe schlagartig ansteigt, ergeben sich für den Antrieb besondere Anforderungen. Vor allem die für die Betätigung von Absperrklappen häufig eingesetzten pneu­ matischen Antriebe können hier wegen der unvermeidlich einsetzenden Bewegungshemmung nicht mehr ohne weiteres verwendet werden. Wesentlich ernster ist aber der Umstand zu nehmen, daß bei schnellem Zufahren und praktisch übergangslos erfolgendem Absperren des Klappenventils in Flüssigkeit führenden Leitungen mit Druckstößen zu rechnen ist.

Die Absperrklappe der ebenfalls schon erwähnten DE-OS 28 43 860 vermeidet diese Nachteile. Sie stellt eine unproblematische Abdichtung im Bereich der Spindeln sicher und erfordert für einen stetig ablaufenden Anschluß ein ebenfalls stetig anwachsendes Betätigungs­ moment, das insgesamt gering bleibt. Da der Wulst der Elastomer­ dichtung in der Schließstellung allerdings auf einem schmalen, dazu gerundeten Rand der Klappenscheibe aufsitzt, die geschlossene Klappenscheibe also nur einer geringen Hemmung unterliegt, ist bei dieser Art der Abdichtung eine über den gesamten Einsatzzeitraum der Absperrklappe präzise Einstellung der Schließlage Bedingung. Dies bedeutet aber, daß fertigungsbedingte Spiele und Setzvorgänge während des Klappenbetriebes keinen Einfluß gewinnen dürfen, der über einen relativ engen Toleranzbereich hinausginge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absperrklappe der eingangs genannten Art zu schaffen, die in der Schließbewegung eine stetig erfolgende Querschnittsverminderung bei allmählich ansteigendem, insgesamt geringem Drehmomentbedarf erfährt und die einen sicheren Sitz der geschlossenen Klappenscheibe gewähr­ leistet.

Die gestellte Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst. Die Unteransprüche nennen zweckmäßige Ausgestaltungen der im Anspruch 1 gekenn­ zeichneten Erfindung.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Absperrklappe in weitgehend schematisierter Darstellung, in

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Abwicklung der Dichtpartie der in Fig. 1 dargestellten Elastomerdichtung und in

Fig. 3 eine Teilansicht der in der Fig. 1 gezeigten Klappen­ scheibe mit ihren verschiedenen Dichtbereichen.

Die Fig. 1 zeigt die Klappenscheibe 1 in drei verschiedenen Stellungen. Hierbei ist die Klappenscheibe in ihrer Offen-Stellung durch 1 a, in einer Zwischenstellung durch 1 b und in ihrer geschlossenen Stellung durch 1 c gekennzeichnet. Im Gehäuse 2 der Absperrklappe ist eine Elastomerdichtung 3 vorgesehen, welche einen mit der Klappenscheibe 1 zusammenwirkenden Wulst 4 bildet. Der mit einer sich über den Umfang verändernden Kontur ausgestattete Wulst 4 besitzt eine Wulstkante 5, der im Zusammenwirken mit der Scheiben­ kante 6 der Klappenscheibe 1 Bedeutung zukommt.

Der Wulst 4 der Elastomerdichtung 3 bildet folgende, in der Abwicklung der Fig. 2 genauer erkennbare Dichtbereiche: Im Dichtbereich A befindet sich ein ringförmiger Wulst, der in einen Wulst gleicher Kontur im Bereich B übergeht. Hieran schließt ein sich allmählich verbreiternder Wulstbereich C an, der den Über­ gang bildet für einen breiten Wulst im Bereich D.

Die Klappenscheibe 1 verfügt über zwei voneinander unterschiedliche Dichtbereiche: Der Spindelbereich 7 der Klappenscheibe 1 wird umschlossen von einer den Dichtbereich X überdeckenden Kalotte 8, die sich zu einem Rand 9 hin verjüngt. Der Rand 9, der zusammen mit der Kalotte 8 einen Ausschnitt aus derselben Kugelfläche darstellt, bildet seinerseits den Dichtbereich Y.

Die Dichtbereiche der Klappenscheibe 1 und des Wulstes 4 wirken in folgender Weise zusammen: Der Dichtbereich A des Wulstes 4 liegt ständig an der Kalotte 8 der Klappenscheibe 1 an. Als Spindel- und Durchgangsdichtung erfüllt er eine Doppelfunktion. Die Dicht­ bereiche B und C des Wulstes 4 werden bei geschlossener Klappen­ scheibe 1 an die Dichtfläche der Kalotte 8 im Dichtbereich X angepreßt, während der den Dichtbereich Y der Klappenscheibe 1 bildende Rand 9 in den Dichtbereich D des Wulstes 4 eintaucht.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, kommen bei der Schließbewegung der Klappenscheibe 1 die Scheibenkante 6 und die Wulstkante 5 fort­ laufend in eine jeweils punktförmige Berührung, bis die Klappen­ scheibe 1 schließlich voll am Wulst 4 anliegt bzw. in diesen eingetaucht ist.

Durch den hierbei ablaufenden stetigen Vorgang wird das Bewegungs­ moment der Klappenscheibe 1 so gesteuert, daß ein gleichmäßiger Anstieg bis zu einem Maximalwert gewährleistet ist. Hierfür ist wesentlich die Tatsache verantwortlich, daß sich in den Dicht­ bereichen B und C des Wulstes aufgrund der auf die Achse des Gehäuses 2 bezogenen allmählichen Durchmesservergrößerung der Kalotte 8 ein über einen größeren Winkelbereich verteiltes allmähliches Aufgleiten des Dichtbereiches X auf die Elastomer­ dichtung 3 ergibt. Wird die Klappenscheibe 1 mittels eines pneu­ matischen Antriebes betätigt, hat dies den Vorteil, daß sie mit gleichmäßiger Geschwindigkeit schließt und somit Flüssigkeits­ schläge vermieden werden.

Durch das Zusammenspiel der Dichtbereiche X und Y der Klappen­ scheibe 1 und der Dichtbereiche A, B, C und D des Wulstes 4 wird ein über den gesamten Umfang dichter Abschluß gewährleistet. Da nur der Dichtbereich Y der Klappenscheibe 1 in den Bereich D des Wulstes 4 eintaucht, entsteht ein geringes Losbrechmoment beim Öffnen der Klappenscheibe 1.

Durch das Eintauchen des Randes 9 in den Wulst 4 wird andererseits eine ausreichende Selbsthemmung der geschlossenen Klappenscheibe 1 bewirkt, die deren sicheren Sitz in der Schließposition gewährleistet.

Das geringe Losbrechmoment beim Öffnen erlaubt überdies eine Verbreiterung des Wulstes 4 über das von der in ihrer Mittelstellung befindlichen Klappenscheibe 1 benötigte Maß hinaus. Hieraus ergibt sich wiederum ein Toleranzbereich, der eine Abweichung der Klappen­ scheibe 1 von ihrer theoretischen Mittelstellung und somit eine geringere Präzision bei der Fertigung der Absperrklappe und der Fixierung der geschlossenen Klappenscheibe 1 erlaubt.

Claims (3)

1. Absperrklappe mit einer mittels Spindeln zentrisch gelagerten Klappenscheibe (1) und einer im Klappengehäuse (2) angeordneten Elastomerdichtung (3), welche einen mit dem Rand (8, 9) der Klappenscheibe (1) zur Herstellung eines dichten Abschlusses zusammenwirkenden Wulst (4) mit einer sich über den Umfang verändernden Kontur besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (8, 9) der Klappenscheibe (1) in an sich bekannter Weise einen Ausschnitt aus einer Kugelfläche bildet, wobei im Bereich der Spindeln (7) vorhandene, in bekannter Weise mit einem die Spindeln ringförmig umschließenden Wulst in ständiger Abdichtung zusammenwirkende Kalotten (8) sich zu einem Rand (9) hin verjüngen, der in den in seinem Bereich befindlichen Wulst (4) einzutauchen vermag, während die mit den sich verjüngenden Kalotten (8) der Klappenscheibe (1) zusammenwirkenden Teile des Wulstes (4), welche dem Übergang zwischen den ringförmigen Wulstbereichen (A) im Bereich der Spindeln (7) und dem für das Eintauchen der Klappenscheibe (1) ausgeführten Wulstbereich (D) dienen, an einer jeweils breiteren Dichtfläche (8) der Klappenscheibe (1) zur dichtenden Anlage kommen.

2. Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor und hinter dem eingetauchten Rand (9) der in ihrer theoretischen Mittelstellung befindlichen Klappenscheibe (1) jeweils ein weiterer, Auslenkungen der Klappenscheibe (1) um einen Toleranzbetrag zulassender Eintauchbereich vorhanden ist.

3. Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen dem ringförmigen Wulstbereich (A) und dem für das Eintauchen der Klappenscheibe (1) ausgebildeten Wulstbereich (D) von einem an den ringförmigen Wulst anschließenden Wulst (Bereich B) gleicher Kontur und einem an diesen anschließenden Wulst (Bereich C) gebildet wird, der seine Kontur zwischen den an die zu verbindenden Wulstbereiche (B und D) angepaßten Anschlußstellen stetig verändert.