DE60220377T2

DE60220377T2 - Klappegehäuse mit eingerasteter manchette

Info

Publication number: DE60220377T2
Application number: DE60220377T
Authority: DE
Inventors: Claude Wattignier; Jean-Claude Courcel; Lucien Larrieu; Philippe Olivier
Original assignee: KSB SAS
Current assignee: KSB SAS
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: ATE363616T1; EP1358414B1; CN1284941C; ES2284813T3; EP1358414A1; FR2820184A1; PT1358414E; WO2002061311A1; FR2820184B1; DE60220377D1; DK1358414T3; CN1489679A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ventile und insbesondere auf Drosselklappenventile, die mit einer umhüllenden Manschette aus Elastomer versehen sind. Eine umhüllende Elastomermanschette ist eine Manschette, welche die Form eines Rings hat, der mit zwei diametral gegenüberliegenden Öffnungen für den Durchgang der Betätigungswelle des Drosselklappenventils und der unteren Achse versehen ist.
Ein Ventil dieser Art muss eine gute Trenndichtigkeit für das zu transportierende Fluid (Dichtigkeit stromauf und stromab) haben und sowohl an der Verbindung der Flansche des Rohrleitungsnetzes, als auch an den Durchgängen der Achse eine gute Dichtigkeit von Innen nach Außen aufweisen. Man möchte, dass die Qualität dieser Dichtigkeiten unabhängig von den Betriebsbedingungen, denen das Ventil ausgesetzt ist, fortdauert.
Es ist bereits ein Ventil bekannt, bei dem die Manschette in dem Ventilkörper, mit dem sie dadurch endgültig verbunden ist, direkt vulkanisiert, angeklebt oder durch Vergießen fixiert wird. Im dem Fall, in dem die Manschette anvulkanisiert wird, dient der Ventilkörper als äußere Umfangspartie der Form bei der Herstellung. Der Nachteil dieser Lösung ist die Unmöglichkeit, die Manschette im Fall der Abnutzung oder Beschädigung auszutauschen, die aus dem Lebenszyklus des Ventils oder dem Schließen der Absperrvorrichtung auf vom Fluid transportierte Fremdkörper folgen. Die Wartung an Ort und Stelle wird auf Grund der Schwierigkeiten des Austausches problematisch. Gleiches trifft auf das im Dokument US-A-4006 882 beschriebene Ventil zu, das die Merkmale der Oberbegriffs von Anspruch 1 offenbart und in dem die Manschette am Körper durch das Aushärten eines zwischen sie eingespritzten Epoxidharzes festgehalten wird.
Nach einer anderen Technik ist die Manschette austauschbar. Sie kann im Körper montiert und demontiert werden. Diese Lösung benötigt ein komplettes Giesswerkzeug für die Herstellung dieses Elastomerteils. Sie weist den Vorteil auf, die Manschette als Verschleißteil austauschen zu können.
Wenn die Klappe geschlossen ist, umfasst das Ventil zwei Bereiche, die unterschiedlichen Drücken ausgesetzt werden. Die Manschette wird also Kräften ausgesetzt, die von dem Bereich ausgehen, der unter Druck gesetzt wurde. Die Manschette wird in diesem Bereich auf den Körper gedrückt, sie wird aber auch Axialkräften ausgesetzt, die den Druckkräften entsprechen, die zwischen dem Innendurchmesser des Körpers und dem Außendurchmesser der Absperrvorrichtung extrem angelegt werden. Diese Kräfte treiben die Membran in axialer Richtung.
Um dieser Unzulänglichkeit abzuhelfen, hat man bereits vorgesehen, die äußere Randoberfläche der Manschette mit Zapfen zu versehen, die in mit dem Körper verbundene Ausnehmungen eindringen.
Nichtsdestoweniger stellt man vorzeitige Risse der Manschette und Dichtigkeitsmängel fest.
Die Erfindung hilft dieser Unzulänglichkeit durch ein Ventil ab, das eine Manschette aufweist, die eine bessere Dichtigkeit sicherstellt, nicht reißt und gleichzeitig austauschbar ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil, das eine Manschette aus elastomerem Material in Form eines Rings mit zwei Rändern und einer Außenseite aufweist, wobei der Ring mit zwei diametral gegenüberliegenden Öffnungen und an seiner Außenseite mit mehreren von den Rändern distanzierten Rippen versehen ist, und einen ringförmigen Körper aus einem druckfesten Material umfasst, wobei der Ring mit zwei diametral gegenüberliegenden Öffnungen und mehreren Umfangsrillen versehen ist, in welche jeweils die Rippen greifen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rippe eine Rastnase mit einer Breite aufweist, die größer ist als diejenige eines Teils der Rille, in den sie greift, und größer ist als diejenige eines Teils der Rippe, der den Ring mit der Rastnase verbindet, und dass dadurch die Manschette durch ihre mindestens eine mit Rastnase versehene Rippe in die entsprechende Rille des Körpers einrastet.
Vorzugsweise weist jede Rippe eine Rastnase auf.
Diese Rastnase rastet in T-förmige Rillen auf der Innenseite des Körpers des Ventils ein.
Man hat nun verstanden, dass in dem nicht dem Druck ausgesetzten Bereich die Manschette nicht mehr durch den Druck auf den Körper gedrückt wird und es keine Reibungskräfte beim Kontakt Körper-Manschette gibt, die sich dem axialen Versetzen entgegenstellen. Dank des Einrastens wehrt man sich effektiv gegen dieses Phänomen. Sobald das Ventil einen Spalt weit oder ganz geöffnet ist, sind die Gesetze der Fluidmechanik dergestalt, dass der statische Druck entlang einer Stromlinie sich umgekehrt zur Geschwindigkeit ändert. Wenn die Geschwindigkeit entlang einer Stromlinie steigt, verringert sich der statische Druck und umgekehrt erhöht sich der statische Druck, wenn sich die Geschwindigkeit verringert. Das Schließen der Drosselklappe führt zu einer starken lokalen Erhöhung der Geschwindigkeit und damit zu einem großen Druckabfall, der negative Werte (Unterdruck) annehmen kann und der dazu tendiert, die Manschette anzusaugen und sie vom Körper zu entfernen. Wiederum widersetzt sich die Einrastung diesem Entfernen effektiv und erlaubt ein Arbeiten derart, dass die Manschette nicht reißt, wie dies der Fall war, wenn das Ventil bedient wurde, als die Manschette vom Körper entfernt war.
Vorzugsweise hat die Rastnase eine Auflagefläche, die zur Außenseite in etwa parallel ist und eine geneigte Oberseite, die mit der Auflagefläche einen Winkel zwischen 20° und 90° bildet. Man stellt so ein gutes Einrasten sicher, während man die Möglichkeit eines Ausrastens für eine Demontage behält.
Vorzugsweise sind die Rastnasen der zwei Rippen, die sich auf der einen und anderen Seite der durch die Zentren der Öffnungen verlaufenden Mantellinie befinden, gegeneinander gerichtet. Das Einrasten ist effektiver. Um ein gutes Einrasten sicherzustellen, betragen die Breite der Auflagefläche vorzugsweise mindestens ein Fünftel, besser mindestens ein Viertel der Breite des Rippenfußes und die Höhe der Rastnase mindestens ein Fünftel, besser mindestens ein Viertel der Breite des Fußes. Man hat gute Ergebnisse mit einer Höhe des Fußes kleiner 20 mm und größer 1 mm erzielt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsart hat die Rippe die Form eines Pilzes mit der Anordnung von zwei Nasen pro Rippe.
Um das Formen zu erleichtern, ist es besser, wenn die Rippen in der Nähe der Öffnungen aufhören, zum Beispiel auf einem Umfangsabschnitt auf beiden Seiten jeder Öffnung entsprechend einem Winkel von 10° oder 5° zum Zentrum.
Um den Eintritt der Rippen in die Rillen zu erleichtern, sind letztere vorzugsweise mit Einfuhrschrägen versehen.
Die Erfindung zielt schließlich auf ein Ventil, bei dem eine erfindungsgemäße Manschette in einem erfindungsgemäßen Ventilkörper angeordnet ist, wobei die Rastnasen mit T-förmigen Rastrillen verbunden sind.
In der angehängten Zeichnung, die nur als Beispiel dient, ist:
die 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Explosionsansicht eines Ventilkörpers und einer Manschette,
die 2 eine maßstäblicher Schnittansicht in einer durch die Achse des Ventils gehenden Ebene nach einer Ausführungsform und
die 3 eine zur 2 analoge Ansicht einer anderen Ausführungsform.
Das in 1 dargestellte Ventil weist einen metallischen Körper 1 auf, der die Form eines Ringes hat und der zwei diametral gegenüberliegende Öffnungen und auf der Innenseite mehrere Umfangsrillen aufweist. Durch die Öffnungen 2 geht eine Welle 3 hindurch, mit der eine Drosselklappe 4 drehfest verbunden ist, die so eine Vierteldrehung ausführen kann und damit eine Öffnung des Körpers 1 frei machen oder schließen kann. Auf der Innenseite des Körpers 1 ist, wie in 2 und 3 dargestellt, eine Manschette 5 aus elastomerem Material eingerastet, die die Form eines Ringes hat und die mit zwei diametral gegenüberliegenden Öffnungen 6 und auf der Außenseite mit Abstand zu den Rändern mit mehreren Umfangsrippen 8 versehen ist.
In der 2 weist der Körper 1 zwei T-förmige Rillen 7 und die Manschette zwei ebenfalls T-förmige Rippen 8 auf, von denen jede einen Fuß hat, der weniger breit als die Mündung der Rille 7 ist, und der von einer Nase überragt wird, die breiter als der Fuß und breiter als die Mündung der Rille 7 ist. Die Nase umfasst eine zur Innenseite 10 der Manschette und auch zu ihrer Außenseite 11 parallele Auflagefläche 9, und eine geneigte Oberfläche 12, die mit der Auflagefläche 9 einen Winkel von 45° bildet, wobei die Nase der Rippe, die sich auf der einen Seite der Mantellinie 13 befindet, die durch das Zentrum der Öffnungen 6 hindurchgeht, in Richtung der Nase der Rippe gerichtet ist, die sich auf der anderen Seite der Mantellinie 13 befindet.
In der 3 sind vier Rippen in Bezug auf die Mantellinie, die durch die Öffnungen 2 und 6 hindurchgeht, symmetrisch angeordnet. Jede Rippe hat die Form eines Pilzes 14, mit der Anordnung von zwei Nasen 15 pro Rippe.

Claims

Ventil, enthaltend: – eine Manschette aus elastomerem Material in Form eines Rings (5) mit zwei Rändern und einer Außenseite (11), wobei der Ring (5) mit zwei diametral gegenüberliegenden Öffnungen (6) und auf seiner Außenseite (11) mit Abstand von den Rändern mit mehreren Rippen (8) versehen ist, – einen ringförmigen Körper (1) aus einem druckfesten Material, wobei der Ring (1) mit zwei diametral gegenüberliegenden Öffnungen (2) und mehreren Umfangsrillen (7) versehen ist, in welche jeweils die Rippen (8) greifen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rippe (8) eine Rastnase (9, 12) mit einer Breite aufweist, die größer ist als diejenige eines Teils der Rille, in den sie greift, und größer ist als diejenige eines Teils der Rippe (8), der den Ring (5) mit der Rastnase (9, 12) verbindet, und dass dadurch die Manschette durch ihre mindestens eine mit Rastnase (9, 12) versehene Rippe (8) in die entsprechende Rille (7) des Körpers einrastet.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (7) T-förmig sind.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (7) hutförmig sind.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnase eine geneigte Oberseite (12) hat, die mit einer Auflagefläche (9) einen Winkel zwischen 20° und 90° bildet.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnasen (9, 12) der Rippen (8), die sich auf einer Seite der Mantellinie (13) befinden, die durch das Zentrum der Öffnungen (6, 6) des Rings (5) hindurchgeht, in Richtung der Rastnasen (9, 12) der Rippen gerichtet sind, die sich auf der anderen Seite der Mantellinie (13) befinden.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rippe (8) einen Fuß hat, wobei die Breite einer Auflagefläche (9) mindestens ein Fünftel der Breite des Fußes der Rippe (8) und die Höhe der Rastnase (9, 12) mindestens ein Fünftel der Breite des Fußes beträgt.
Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Fußes kleiner als 20 mm und größer als 1 mm ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (8) die Form eines Pilzes (14) mit der Anordnung von zwei Rastnasen (15) pro Rippe hat.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (8) in der Nähe der Öffnungen (6, 6) des Rings (5) enden.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (7) Einführschrägen aufweisen.