DE3926510A1 - Absperrklappe - Google Patents
AbsperrklappeInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/24—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with valve members that, on opening of the valve, are initially lifted from the seat and next are turned around an axis parallel to the seat
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Description
Die Erfindung betrifft eine Absperrklappe nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Derartige Absperrklappen werden vermehrt für den Einsatz in höheren Druck- und
Temperaturbereichen verwendet, die den Einbau von Elastomerdichtungen nicht
mehr erlauben, sondern Metalldichtungen verlangen. Zur Erzielung einer hohen
Dichtqualität wird für metallische Dichtungen ein kegeliger Sitz zwischen
Klappenscheibe und Klappensitz angestrebt. Die bekannten einfach- und doppelt
exzentrischen Klappen dichten durch Einpressung der Dichtung der Klappenschei
be in den Klappensitz und lassen allenfalls einen kleinen Sitzkonus zu. Eine
Klappe dieser Bauart neigt aber wegen der auftretenden Reibung zu schnellem
Verschleiß und birgt zudem für metallische Dichtungen die Gefahr des Festklem
mens bei zu starkem Schließen oder bei Temperaturänderungen.
Für eine vollständige Abdichtung von Rohrleitungen innerhalb von Anlagen wer
den folglich Absperrklappen in trizentrischer Bauart verwendet, die durch An
legen der Klappenscheibe an den Sitz schließen. Das Dichtschließen der Klap
penscheibe wird so ohne Reiben und Klemmen möglich und die versetzte Sitzkonu
sachse erlaubt den Einbau eines großen Sitzkonuswinkels. Die trizentrische
Bauart einer Absperrklappe verlangt jedoch eine aufwendige feinmechanische
Herstellung der einzelnen Klappenteile und eine genaue Justierung der Klappen
scheibe zum Sitz. Aber auch bei einer korrekt installierten Absperrklappe in
trizentrischer Bauart ergeben sich unter Betriebsdruck und Temperaturänderun
gen stets geringfügige Dejustierungen, die eine vollständige Abdichtfunktion
bei häufiger Betätigung nicht mehr gewährleisten. Wie bei einer Beschädigung
der Absperrklappe kann es so zu einem ungewollten Durchtritt des Fördermediums
kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Absperrklappe nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und dabei reibungs- und
verschließfrei in höheren Temperatur- und Druckbereichen abdichtet.
Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Hierdurch wird eine dichtschließende Absperrklappe geschaffen, bei der das
Schließen von Rohrleitungen durch Anlegen des Klappenkörpers an den Klappen
sitz über eine Kombination von Schwenk- und Translationsbewegung des Klappen
körpers erfolgt. Mittels Schwenken eines einfachexzentrisch zu einer zentri
schen Wellenachse gelagerten Klappenkörpers wird dieser aus einer Öffnungs
stellung in eine die Schließstellung vorbereitende Position bewegt, in der der
Klappenkörper parallel und mit axialem Abstand zum im Gehäuse eingebauten
Klappensitz ausgerichtet ist. Eine anschließende translatorische Bewegung des
in eine solche Stellung gebrachten Klappenkörpers ermöglicht eine geradlinige
und senkrecht zum Klappensitz ausführbare Längsverschiebung des Klappenkörpers
nach Art eines Ventils, wodurch der Klappenkörper je nach Bewegungsrichtung
entweder auf den Klappensitz gedrückt oder von diesem gelöst wird. Dabei wird
durch die translatorische und damit parallele Bewegung zum Klappensitz ein
gleichmäßiger Anpreßdruck von dem Klappenkörper auf den Klappensitz ausgeübt.
Eine solche Absperrklappe arbeitet nicht nur reibungsfrei sondern auch
verklemmungs- und verschleißfrei und gewährleistet ein am gesamten Umfang des
Klappenkörpers gleichmäßiges Anlegen des Klappensitzes in geschlossener Stel
lung. Des weiteren wird die Wahl des Werkstoffes für Gehäuse, Klappenkörper und
Sitzring nicht mehr von der Bauart bestimmt, sondern kann sich nach dem jewei
ligen Einsatzbereich der Absperrklappe richten. Eine derartige Absperrklappe
ist unter höchsten technischen Anforderungen einsetzbar.
Die Exzenterscheibe kann um eine zentrisch zur Bohrung des Gehäuses gelagerte
Vollwelle angeordnet sein, und zwar mit einer Exzentrizität e senkrecht zur
Wellenachse und damit auch senkrecht zum Klappensitz. Bei Drehung der Vollwel
le bewegt sich folglich die Exzenterscheibe mit, wobei die Exzenterscheibe ei
ne Drehung um eine Achse ausführt, die zur Wellenachse um die Exzentrizität e
versetzt ist. Eine Drehbewegung der Vollwelle wird so in eine translatorische
Bewegung des auf der Exzenterscheibe gelagerten Führungskissens umgewandelt.
Die Exzenterscheibe kann dabei über eine Zweipunktauflage in einer Exzenter
bohrung des Führungskissens eine derartige Übertragung des Drehmomentes
bewirken.
Die Größe der Exzentrizität e kann je nach gewünschter Weglänge der axialen
Längsverschiebung der Absperrklappe und in Abhängigkeit von Bauart und Verwen
dung derselben gewählt werden.
Zum Schwenken des Klappenkörpers kann das Führungskissen an einer konzentrisch
zur Vollwelle angeordneten Hohlwelle mit einer Bewegungsfreiheit zur Ausfüh
rung der translatorischen Bewegung angeflanscht sein. Beide Wellen können in
einer Wellendurchführung des Gehäuses gelagert sein und mittels Drehgriff oder
automatischem Antrieb aufeinander abgestimmt betätigt werden. Für die nachein
ander durchzuführenden Bewegungsarten kann somit die Welle aus zwei Teilwellen
bestehen.
Zur Erhöhung der Dichtqualität kann der Klappenkörper mit einem Klappenkegel
ausgebildet sein, der je nach Bauart verschiedene Kegelwinkel haben kann und
ein dichtes Aufsetzen durch eine einwandfreie Führung und Zentrierung in einen
Klappensitzkonus bis hin zu großen Sitzkonuswinkeln erlaubt.
Die Absperrklappe kann mit einer universellen Dichtung für alle Anwendungen
ausgestattet sein und ist insbesondere ideal für metallische Dichtungen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der nach
folgenden Beschreibung zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dar
gestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Absperrklappe,
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt der Absperrklappe in Öffnungsstellung,
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt der Absperrklappe in einer die Schließ
stellung vorbereitenden Position,
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt der Absperrklappe in Schließstellung.
Fig. 1 zeigt eine Absperrklappe, insbesondere für den Einsatz in höheren
Druck- und Temperaturbereichen oder unter extremen Beanspruchungen, mit einem
rohrförmigen Gehäuse 1, das an seinen Enden mittels Flanschen, Muffen oder Ge
windemuffen an Rohrleitungen innerhalb von flüssigen oder gasförmigen Medien
führenden Anlagen angeschlossen oder bei Hochdruckleitungen auch angeschweißt
sein kann. Eine zentrale Bohrung 2 führt in Längsrichtung durch das Gehäuse 1.
Quer zur Bohrung 2 weist das Gehäuse 1 kopf- und bodenseitig jeweils einen
mittig angeordneten Kappenhals 3, 4 auf. In jedem Kappenhals 3, 4 ist eine
Wellendurchführung vorgesehen, die eine die Bohrung 2 durchquerende Wel
leneinrichtung drehbeweglich aufnimmt. Die Welleneinrichtung umfaßt eine Voll
welle 5 und eine konzentrisch zu dieser angeordnete Hohlwelle 6, die um eine
zentrisch und senkrecht zur Längserstreckung der Bohrung 2 ausgerichtete
Schwenkachse A drehbar sind.
An einem über die Mittelachse der Bohrung 2 sich erstreckenden Abschnitt der
Vollwelle 5 ist eine Exzenterscheibe 7 befestigt oder kann, wie hier darge
stellt, auch einstückig mit der Vollwelle 5 ausgebildet sein. Diese Exzen
terscheibe 7 besitzt eine Mittelpunktssenkrechte, die parallel zur Schwenkach
se A liegt und dieser einen seitlichen Abstand besitzt, der eine Exzentrizität
e senkrecht zur Schwenkachse bestimmt. Die Größe der Exzentrizität e beträgt
einige Millimeter, kann aber auch Werte im Zentimeterbereich annehmen.
Auf der Exzenterscheibe 7 ist ein Führungskissen 8 gelagert, das einen paral
lel zur Schwenkachse A versetzten Klappenkörper 9 (vgl. Fig. 2) trägt. Diese
Lagerung erfolgt in einer in dem Führungskissen 8 vorgesehenen Exzenterbohrung
10 in Form eines Langloches mit einer Breite für eine Aufnahme der Exzenter
scheibe 7 ohne Spiel in dieser Richtung. Die Lage des Führungskissens 8 auf
der Exzenterscheibe 7 ist festgelegt in der Ebene senkrecht zur Schwenkachse
A, und zwar mit einer Bewegungsfreiheit zur Ausführung einer Längsbewegung des
Führungskissens 8 in dieser Ebene bei Betätigung der Exzenterscheibe 7. Diese
Lagefixierung erfolgt über ein Anflanschen des Führungskissens 8 an Flansche
11, 12 der Hohlwelle 6, die an Enden des Führungskissens 8 befestigt sind. Bei
einer auf die Hohlwelle 6 ausgeübten Drehbewegung wird so das Führungskissen 8
mitgedreht und der Klappenkörper 9 in der Bohrung 2 geschwenkt. Damit das Füh
rungskissen 8 gegenüber den Flanschen 11, 12 eine Bewegungsfreiheit in einer
Längsrichtung senkrecht zur Schwenkachse A behält, sind das Führungskissen 8
und die Flansche 11, 12 über Stifte 13, 14 aneinander befestigt, die mittels
in dem Führungskissen 8 vorgesehenen Langlöchern 15, 16, das Führungskissen in
Richtung der gewünschten Bewegungsfreiheit halten. Dabei ist die Richtung der
gewünschten Bewegungsfreiheit die Richtung, bezüglich der die Exzenterscheibe
7 in der Exzenterbohrung 10 kein Spiel besitzt. Das Langloch der Exzenterboh
rung 10 erstreckt sich folglich senkrecht zu den Langlöchern 15, 16.
Die Richtung der Bewegungsfreiheit in der Ebene senkrecht zur Schwenkachse A
ist in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Klappenkörpers 9 zum Führungskis
sen 8 festzulegen. Der Klappenkörper 9 ist als Scheibe oder Kegel ausgebildet,
die eine Klappenschließebene senkrecht zur Scheiben- oder Kegelachse definie
ren. Die Richtung der Bewegungsfreiheit des Führungskissens 8 wird dann so ge
wählt, daß der Klappenkörper 9 mit seiner Schließebene geradlinig und parallel
der Schwenkachse A längsverschieblich ist. Liegt, wie in Fig. 1 dargestellt,
die Schwenkachse A senkrecht zur Längsachse der Bohrung 2 und verläuft die
Schließebene des Klappenkörpers 9 parallel zur Schwenkachse A, so wird durch
Betätigung der Hohlwelle 6 der Klappenkörper 9 zunächst in der Bohrung 2 ge
schwenkt und danach durch Betätigung der Vollwelle 5 eine geradlinige transla
torische Bewegung längs der Bohrung 2 nach Art eines Ventils in oder aus einer
Schließstellung bewegt. Der Klappenkörper 9 legt sich dicht auf einen Klappen
sitz 17 (vgl. Fig. 2), der die Bohrung 2 umgibt. Der Klappensitz 17 begrenzt
die zylindrische Wand des Gehäuses 1 und besteht aus einem fest mit dem Gehäu
se 1 verbundenen Ring. Für eine gleichmäßige Auflage des Klappenkörpers 9 an
dem Klappensitz 17 in der geschlossenen Klappenstellung ist der Klappensitz 17
mit einem Sitzkonus ausgebildet. Der Klappenkörper 9 ist zum dichten Anlegen
entlang seiner Umfangsfläche mit einem an den Klappensitz 17 angepaßten Klap
penkegel (vgl. Fig. 2) ausgebildet, der in einen kraft- und formschlüssigen
Eingriff mit dem Klappensitz 17 preßbar ist. Als Materialien für den Klappen
sitz 17 sind Polymer-Materialien, Metalle oder Oxidkeramiken geeignet. Der
Klappenkörper 9 besteht aus Metall oder einer Metallegierung. Für den Einsatz
in hohen Druck- und Temperaturbereichen kann der Klappenkörper entlang seiner
Umfangsfläche einen Dichtring aus einer Oxidkeramik aufweisen, während der
Klappensitz aus einem weicheren Material, insbesondere Metall, besteht.
Die Betriebsweise der Absperrklappe wird nachfolgend anhand der Fig. 2 bis
4 beschrieben.
Fig. 2 zeigt die Absperrklappe in der Öffnungsstellung. Der Klappenkörper 9
ist in Längsrichtung der Bohrung 2 ausgerichtet, wobei die vom Klappenkörper 9
gebildete Schließebene parallel der Mittelachse der Bohrung 2 und senkrecht
zur dargestellten Schnittebene verläuft. Des weiteren liegt die Exzentrizität e
entlang der Mittelachse der Bohrung 2 und damit parallel der Schließebene des
Klappenkörpers 9, so daß sich der Klappenkörper 9 in einer bezüglich seiner
Längsverschieblichkeit zurückgezogenen Stellung (Grundstellung) befindet.
Durch Betätigung der Hohlwelle 6 wird das angeflanschte Führungskissen 8 zu
sammen mit dem Klappenkörper 9 um 90° geschwenkt, wobei der Klappenkörper 9
entlang dem durch die Pfeile B angedeuteten Kreisbogen läuft. Der Klappen
körper 9 muß folglich in der Grundstellung soweit zur Mittelachse der Bohrung
2 zurückgezogen sein, daß ein Anschlagen des Klappenkörpers 9 an den Klappen
sitz 17 vermieden wird. Dies kann einerseits durch eine ausreichende Längsver
schiebbarkeit des Führungskissens 8 oder eine entsprechend seitlich zur
Schwenkachse A versetzte Befestigung des Klappenkörpers 9 an dem Führungskis
sen 8 erreicht werden. Nach Beendigung dieses Schwenkvorganges befindet sich
der Klappenkörper 9 in einer die Schließstellung vorbereitenden Position, die
in Fig. 3 dargestellt ist. Damit diese Schwenkbewegung die Stellung der Ex
zentrizität e gegenüber der Schließebene nicht verändert, wird die auf die
Hohlwelle 6 wirkende Drehbewegung auch auf die Vollwelle 5 ausgeübt. Der Klap
penkörper 9 wird folglich in einem ersten Schließschritt lediglich geschwenkt.
Gemäß Fig. 3 steht der Klappenkörper 9 in der die Schließstellung vorberei
tenden Position mit seiner Schließebene parallel einer durch den Klappensitz
definierten Schließebene. Für ein dichtes Aufsetzen des beweglichen Klappen
körpers 9 auf den Klappensitz 17 ist der Klappenkörper 9 nunmehr geradlinig
und senkrecht zu den vorgenannten Schließebenen zu bewegen, wie dies durch die
Pfeilrichtung C angegeben ist. Eine derartige Längsverschiebung wird durch al
leinige Betätigung der Vollwelle 5 erreicht, indem die Exzenterscheibe 7 der
art um 90° gedreht wird, daß die Exzentrizität e in den Abschnitt zwischen
Schwenkachse A und Klappenkörper 9 bewegt wird, so daß das Führungskissen 8
eine translatorische Bewegung in Richtung auf den Klappensitz 17 ausführt. Ist
die Exzentrizität e mit der Mittelachse der Bohrung 2 ausgerichtet, so ist die
größtmögliche Längsverschiebung des Klappenkörpers 9 erreicht, so daß die
Schließstellung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, erreicht ist.
Zum Öffnen sind die vorstehenden Schritte in umgekehrter Reihenfolge zu durch
laufen.
Eine derartige Absperrklappe kann für einen Durchlaß in beiden Richtungen ver
wendet werden und gewährleistet so eine dichte Absperrung auch bei wechselnden
Strömungsrichtungen des Fördermediums.
Claims (9)
1. Absperrklappe mit einem Gehäuse mit einer durchgehenden Bohrung und
mit einem quer zur Bohrung um eine zentrische Welle schwenkbaren Klappenkör
per, der mit einem das Gehäuse gegenüber der Bohrung begrenzenden Klappensitz
in einen kraftschlüssigen Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Klappenkörper (9) an einem mit der Welle (6) schwenkbaren Führungskissen
(8) befestigt und über eine Lagerung des Führungskissens (8) auf einer über
die Welle betätigbaren Exzenterscheibe (7) geradlinig und senkrecht zum Klap
pensitz (17) bewegbar ist.
2. Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle
eine Vollwelle (5) und eine konzentrisch zu dieser angeordnete Hohlwelle (6)
umfaßt, wobei um die Vollwelle (5) die Exzenterscheibe (7) angeordnet ist, de
ren Mittelpunktssenkrechte parallel und mit einem die Exzentrizität e definie
renden, seitlichen Abstand zur Schwenkachse A liegt.
3. Absperrklappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die
Hohlwelle (6) das Führungskissen (8) mit einer Bewegungsfreiheit für eine
Längsbewegung senkrecht zur Schwenkachse (A) befestigt ist.
4. Absperrklappe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß der Klappenkörper (9) aus einer Scheibe oder einem kegeligen Körper
besteht, die eine Schließebene senkrecht zur Scheiben- oder Kegelachse defi
nieren.
5. Absperrklappe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Klap
penkörper (9) mit der Schließebene parallel der Schwenkachse (A) an dem Füh
rungskissen (8) starr befestigt ist.
6. Absperrklappe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Führungskissen (8) eine die Exzenterscheibe (7) lagernde Exzenterboh
rung (10) aufweist, die in Form eines Langloches mit einer Breite entsprechend
dem Durchmesser der Exzenterscheibe (7) ausgebildet ist.
7. Absperrklappe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lang
loch der Exzenterbohrung (10) derart in dem Führungskissen (8) angeordnet
ist, daß dessen Breite in der Richtung senkrecht zur von dem Klappenkörper (9)
definierten Schließebene verläuft.
8. Absperrklappe nach einem der Anspprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich
net, daß der Klappensitz (17) aus einem Polymermaterial, Metall oder einer
Oxidkeramik besteht.
9. Absperrklappe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich
net, daß der Klappenkörper (9) aus Metall oder einer Metallegierung besteht
und einen Dichtring aus einer Oxidkeramik trägt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3926510A DE3926510A1 (de) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | Absperrklappe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3926510A DE3926510A1 (de) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | Absperrklappe |
Publications (2)
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DE3926510A1 true DE3926510A1 (de) | 1991-02-14 |
DE3926510C2 DE3926510C2 (de) | 1991-07-18 |
Family
ID=6386904
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE3926510A Granted DE3926510A1 (de) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | Absperrklappe |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3926510A1 (de) |
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1989
- 1989-08-10 DE DE3926510A patent/DE3926510A1/de active Granted
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Also Published As
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