DE7809202U1 - Klappenventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Klappenventil mit einer in einem rohrförmigen Gehäuse um eine ausserhalb der Dichtebene gelegene Achse schwenkbaren Klappenscheibe, der on Rand in der Schliessstellung der Klappe mit einer zylindrischen und zur Längsachse des Gehäuses koaxialen Sitzfläche zusammenwirkt, die von der aus gummielastisch^pm Material bestehenden inneren Wand des Gehäuses oder eines darin befindlichen Einsatzes gebildet ist, wobei der Durchmesser der gegenüber der inneren Wand des Gehäuses bzw. des Einsatzes vorstehenden Sitzfläche kleiner ist als der Durchmesser der kreisringförmigen Klappenscheibe.

Bei bekannten derartigen Klappenventilen ist die Anordnung durchweg so getroffen, dass der Rand der Klappenscheibe im Querschnitt etwa kreisbogenförmig begrenzt und der Radius des Kreisbogens verhältnismässig klein ist. D. h., dass die axiale Erstreckung des Klappenrandes verhältnismässig kurz ist, Eine derartige Ausgestaltung berücksichtigt die Tatsache, dass es aufgrund des Unterschiedes zwischen Aussendurchmesser der Klappenscheibe und Innendurchmesser der Sitzfläche notwendig ist, während der Schliessbewegungen und der Öffnungsbewegungen das den Sitz

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bildende und/oder begrenzende gummielastische Material zu verformen, damit die Klappenscheibe in ihre Schließstellung oder aus dieser heraus in die Offenstellung gebracht werden kann. Je kürzer die Ausdehnung der Klappe bzw. des Randbereiches derselben in axialer Richtung ist, desto geringer sind die Verformung des den Sitz bildenden gummielastischen Materials während der Schließ- und öff ungsbewegungen und die beim Bewegen der Klappe zu überwindenden Widerstände. Da andererseits diese Ausgestaltung bei nur leichter Anlage des Klappenrandes an der Sitzfläche nur eine tehr schmale, theoretisch nur eine linienförmige Dichtfläche zwischen Klappenrand und Sitz zur Folge haben würde, ist der Unterschied zwischen dem Aussendurchmesser der Klappenscheibe einerseits und dem Sitz andererseits verhältnismässig gross gewählt, BO dass sich der schmale Rand der Klappenscheibe in der Schliessstellung unter merklicher Verdrängung des gummielastischen Materials in den Sitz förmlich eingräbt. D. h., dass das gummieiastische Material des Sitzes unter erheblicher Vorspannung am Rand der Klappenscheibe anliegt, welche Tatsache die Dichtwirkung günstig beeinflussen soll.

Ein wesentlicher Nachteil der vorbeschriebenen Ausgestaltung besteht darin, dass aufgrund des grossen Durchmesserunterschiedes sowohl bei den Öffnungs- und Schliessbewegungen der Klappenscheibe als auch in der Schließstellung derselben das den Sitz bildende bzw. begrenzende gummielastische Material erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt ist, die zu vorzeitigem Verschleiss führen können. Von Bedeutung ist auch, dass das verhältnismässig starke Eindringen des schmalen Klappenrandes in den Sitzbereich hinein

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zu mehr oder weniger bleibenden Verformungen desselben führen kann, die, wenn überhaupt, erst nach längerer Zeit durch Rückstellung des gummielastischen Materials aufgehoben werden. Derartige über längere Zeit bleibende Verformungen sind geeignet, die angestrebte Abdichtung zwischen Klappenrand und Sitz zu beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klappenventil der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass zu starke Beanspruchungen des Sitzbereiches, die zu vorzeitigem Verschleiss und/oder unerwünschten Verformungen führen können, vermieden werden. Dabei soll jedoch die Dichtwirkung zumindest nicht schlechter sein als bei bekannten Klappenventilen. Auch die Öffnungsund Schliesswiderstände sollen das übliche Mass nicht überschreiten. Dabei soll das Klappenventil hinsichtlich Herstellung und Handhabung einfach und übersichtlich sein.

tür Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass die Klappenscheibe an ihrem Umfang von einer zylindrischen Mantelfläche begrenzt ist und der Durchmesser der Kiappenscheibe nur geringfügig grosser ist als der Durchmesser der unbeanspruchten Sitzfläche. Im allgemeinen wird der Durchmesserunterschied nicht mehr als 1 - 2 mm betragen, wobei der untere Wert beispielsweise für Klappenventile mit einer Nennweite von 50 mm und der obere Wert für Klappenventile mit einer Nennweite von 300 mm gilt. Eingehende Versuche haben gezeigt, dass mit einer derartigen Ausgestaltung und Anordnung arr Teile eine einwandfreie Abdichtung

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erzielbar ist, obwohl die Vorspannung, unter welcher das gummielastische Material des Sitzes gegen den zylindrischen Randbereich der Klappenscheibe drückt, verhältnismassig klein ist. Im Gegensatz zu bekannten Klappenventilen ist die axiale Erstreckung der Dichtfläche, also jener Fläche, an welcher der Umfang der Klappenscheibe an der Sitzfläche anliegt, verhältnismassig gross unü die spezifische Druckbelastung des gummielastischen Materials ist so gering, dass bleibende Verformungen oder solche Verformungen, die erst nach längerer Zeit wieder zurückgehen, nicht zu befürchten sind. Von Bedeutung ist hierbei auch, dass die Verformung, abgesehen von der geringeren Flächenpressung, aufcrund der zylindrischen Ausgestaltung der Mantelfläche der Klappenscheibe sehr viel einfacher und damit schonender ist als in bekannten Fällen. Aufgrund des merklich geringeren Durchmesserunterschiedes ist trotz der grösseren axialen Erstreckung des Umfangsrandes der Klappenscheibe eine übermässige Beanspruchung des gummielastischen Materials im Sitzbereich und den diesem benachbarten Bereichen auch während der öffnungs- und Schliessbewegungen nicht zu befürchten. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Klappenventils gemäss der Erfindung besteht in seinem überaus einfachen Aufbau. Es ist nicht erforderlich, der Klappenscheibe und/oder dem Sitz eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform zu geben.

Im allgemeinen wird es zweckmässig sein, die axiale Erstreckung der zylindrischen Sitzfläche grosser zu wählen als die axiale Erstreckung der zylindrischen Mantelfläche der Klappenscheibe.

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Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, dass die zylindrische Sitzfläche sich an einem Ende des Gehäuses bzw. des Einsatzes befindet und sich bis zu diesem Ende erstreckt. Die Mantelfläche der Klappenscheibe kann in deren Schließstellung an einem Bereich des Sitzes anliegen, der gegenüber der mittleren, zur Längsachse senkrechten Symmetrieebene des Sitzes in Richtung auf das andere Ende des Gehäuses bzw. des Einsatzes versetzt ist. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, den in der Schließstellung der Klappenscheibe mit deren Mantelfläche zusammenwirkenden Bereich der Sitzfläche dorthin zu legen, wo die Sitzfläche am wenigstens beispielsweise durch die Druckbeaufschlagung das Mediums verformt wird.

Im übrigen kann die Sitzfläche in an sich bekannter Weise an ihrer dem anderen Ende des Klappenventils zugekehrten Seite durch einen kegelmantelförmigen Bereich begrenzt sein, dessen Durchmesser in Richtung auf die Sitzfläche abnimmt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht eines Klappenventils, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 die dazugehörige Seitenansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Darstellung gemäss Fig. 3 in grösserem Maßstab.

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In der Zeichnung ist ein als Ringabsperrklappe 11 ausgebildetes Klappenventil mit exzentrisch gelagerter Klappenscheibe 12 dargestellt. Letztere wird von Wellenzapfen 13 getragen, die durch ein ringförmiges Gehäuse 14 hindurchgeführt sind. Wenigstens einer dieser Wellenzapfen ist mit einem geeigneten Betätigungsmittel versehen oder verbunden.

Innerhalb des Gehäuses 14 ist ein als ringförmige Manschette 15 ausgebildeter Einsatz aus gummielastischem Material angeordnet, der ein etwa U-förmiges Profil aufweist. Die beiden Flansche 16 und 17 der Manschette 15 umgreifen seitlich das ringförmige Gehäuse 14, das mit den Flanschen angepassten seitlichen Ausnehmungen 18 versehen ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die äusseren Begrenzungsflächen 21 der beiden Flansche 16 und 17 in unverspanntem Zustand nach aussen etwas über den seitlichen Begrenzungen 20 des Gehäuses 14 vorsteht. Auf diese Weise wird erreicht, dass beim Einspannen der Ringabsperrklappe 11 zwischen den beiden benachbarten Rohrflanschen 22 der Leitung 23 die Flansche 16, 17 etwas verformt werden und so eine einwandfreie Abdichtung zwischen den Teilen 11 und 22 eintritt. Zugleich erfährt die Manschette 15 eine geringfügige Verringerung ihres Innendurchmessers. Fig. 4 zeigt die Manschette 15 in unverspanntem Zustand, in welchem die beiden äusseren Begrenzungsflächen 21 der Flansche 16 und 17 etwas gegenüber der seitlichen Begrenzung 20 des Gehäuses 14 vorstehen. In den Figuren 2 und 3 ist die Ringabsperrklappe 11 in eingebautem Zustand dargestellt, in welchem die Manschette 15 unter der Einwirkung der benachbarten Ring-

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flansche 22 die erwähnte Vorspannung und geringfügige Verformung erfährt.

Die Klappenscheibe 12 ist in Richtung der Pfeile 24 und 25 zwischen Schließstellung und Offenstellung schwenkbar gelagert.

Die Manschette 15 weist innenseitig eine zylindrische Fläche auf, die als Sitz für die Klappenscheibe 12 in der in der Zeichnung dargestellten Schliesslage dient. Die Sitzfläche 26, die an einem Ende des Gehäuses 14 bzw. der Manschette 15 angeordnet ist, wird von einer nach innen vorstehenden Leiste 25 getragen, die sich bis zu dem den Flansch 17 zugeordneten Ende des Gehäuses bzw. der Manschette erstreckt. An der anderen Seite der Leiste

25 geht diese über einen kegelmantelförmigen Bereich 27 in einen zylindrischen Bereich 28 über, dessen Innendurchmesser etwa dem der Rohrleitung 23 entspricht.

Die Klappenscheibe 12 ist aussenseitig mit einer zylindrischen Mantelfläche 30 versehen, die in der Schließstellung unter geringer Verformung der Leiste 25 an der zylindrischen Sitzfläche anliegt. Bei eingebauter Ringabsperrklappe und somit etwa vorgespannter Manschette 15 ist der Innendurchmesser der Sitzfläche

26 geringfügig kleiner als der Aussendurchmesser der Absperrklappe im Bereich ihrer zylindrischen Mantelfläche 30. Dieser Durchmesserunterschied ist - im Gegensatz zu bekannten derartigen Ringabsperrklappen - sehr gering. Aufgrund der zylindrischen Ausgestaltung der Mantelfläche 30 ergibt sich eine verhältnismässig grosse Dichtfläche, die selbst bei Drücken in der

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Grössenordnung von 15 bar und darüber eine einwandfreie Abdichtung bewirkt, und zwar unabhängig davon, von welcher Seite der Druck einwirkt. D. h., dass die Ringabsperrklappe 11 bzw. die Klappenscheibe 12 von beiden Seiten druckbeaufschlagbar ist. Bei einer Nennweite von 50 mm wird der Unterschied etwa 1 mm, bei einer Nennweite von 300 mm bei etwa 2 mm lieger.. Bei Nennweiten im Bereich von 50 - 3OO mm kann die axiale Erstreckung der zylindrischen Mantelfläche 30, z. B. in der Grösrsnordnung von 4 mm liegen. Die axiale Erstreckung des Sitzes beträgt dann bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 12 bis 15 mm.

Insbesondere die FicnTen 4 und 3 lassen erkennen, dass die Klappenscheibe 12 in ihrer Schließstellung aus der senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 14 verlaufenden Symmetrieebene des Fitzes 26 in Richtung auf den kegelmantelförmigen Bereich 27 versetzt angeordnet ist. D. h., dass die Klappenscheibe 12 sich näher an dem dem kegelmantelförmigen Bereich 27 zugekehrten Ende der Sitzfläche befindet. Durch diese Anordnung soll erreicht werden, dass auch bei einer Druckbeaufschlagung der ihre Schließstellung einnehmenden Klappenscheibe 12 in Richtung des Pfeiles 34 eine einwandfreie Abdichtung erreicht wird. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass aufgrund der gegenüber dem normalen Innendurchmesser nach innen vorstehenden Leiste 2 5 an dem den Flansch 17 tragenden Ende der Ringabsperrklappe eine umlaufende stirnseitige Ringfläche 36 der Manschette 15 dem Druck des Mediums ausgesetzt ist. Bei einem Druck in der Crössenordnung von z.B. 10 oder 2.5 bar kann dies zu einer geringfügigen Verformung der

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Manschette 15 an d.i osem Ende führen, da insgesamt die beaufschlagte Fläche 36, wie insbesondere die Fig. 4 erkennen lässt, in welcher der Innendurchmesser der Rohrleitung bei 38 angedeutet ist, so gross sein kann, dass die aus dem Druck resultierenden Kräfte grosser sind als der Widerstand der Manschette 15 bzw. der Leiste 25. Die vorbeschriebene Anordnung der Klappenscheibe 12relativ zur Sitzfläche 26 hat zur Folge, dass in der Schließstellung der Klappenscheibe 12 der mit deren zylindrischen Mantelfläche 30 zusammenwirkende Sitzbereich von irgendwelchen auf die Druckbeaufschlagung der Fläche 36 zurückgehenden leichten Verformungen der Manschette 15 nicht beeinflusst w^rd.

In Fig. 4 der Zeichnung ist der Weg 40 gestrichelt dargestellt, den ein auf der zur Längsachse senkrechten Mittelebene der Klappenscheibe 12 liegender Punkt im Zuge der öffnungs- und Schließbewegungen beschreibt. Fig. 4 lässt erkennen, dass aufgrund des vorerwähnten verhältnismässig geringen Durchmesserunterschiedes zwischen Klappenscheibe 12 und Sitzfläche 26 im Verlauf der Öffnungs- und Schliessbewegungen das in die Sitzfläche 26 bildende bzw. tragende gummielastische Material nur wenig verformt zu werden braucht, um in der letzten Phase der Schliessbewegung di° Klappenscheibe 12 in ihre Schließstellung zu bringen bzw. während der ersten Phase der öf'inungsbewegung die Klappenscheibe 12 bzw. deren Umfang aus dem Bereich der Sitzfläche 26 herauszubewegen. Die dabei auftretenden unvermeidbaren Verformungen sind so gering, dass sie von gummielastischem Material des Sitzes aufgenommen werden, ohne dass ein unzulässiger Verschliesst zu befürchten wäre.

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Insbesondere Fig. 4 lässt darüber hinaus erkennen, dass - ebenfalls aufgrund des bereits erwähnten geringen Durchmesserunterschiedes - und auch bedinge durch die grossflächige Anlage der Mantelfläche 30 an der Sitzfläche 26 letztere und das sie tragende gummielastische Material kaum eine Verformung erfahren. Jedenfalls ist diese so gering, dass sie - sobald die Platten-Bcheil in die Offenstellung verschwenkt wird - das gummielastische Material aufgrund seines Rückstellvermögens wieder in seine Ausgangsform zurückfedert. Eine bleibende Verformung des Sitzes ist nicht zu befürchten, da sich - im Gegensatz zu bekannten Klappenventilen - der Rand der Klappenscheibe nicht in den Sitzbereich eingräbt.

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Claims (6)

1. Klappenventil mit einer in einem rohrförmigen Gehäuse um eine ausserhalb der Dichtebene gelegene Achse schwenkbaren Klappenscheibe, deren Rand in der Sperrstellung der Klappe mit einer zylindrischen und zur Längsachse des Gehäuses koaxialen Sitzfläche zusammenwirkt, die von der aus gummielastischem Material bestehenden inneren Wand des Gehäuses oder eines darin befindlichen Einsatzes gebildet ist, wobei der Durchmesser der gegenüber der inneren Wand des Gehäuses bzw. des Einsatzes vorstehenden Sitzfläche kleiner ist als der Durchmesser der kreisringförmigen Klappenscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappenscheibe (12) an ihrem Umfang von einer zylindrischen Mantelfläche (30) begrenzt ist und der Durchmesser der Klappenscheibe (12) nur geringfügig grosser ist als der Durchmesser der unbeanspruchten Sitzfläche (26).

2. Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der zylindrischen Sitzfläche (26) grosser ist als die axiale Erstreckung der zylindrischen Mantelfläche (30) der Klappenscheibe (12).

3. Klappenventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Sitzfläche (30) sich an einem Ende des Ge-

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häuses (14) bzw. des Einsatzes (15) befindet und sich bis zu diesem Ende erstreckt.

4. Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (30) der Klappenscheibe (12) in deren Schliessstellung an einem Bereich des Sitzes (26) anliegt, der gegenüber der mittleren, zur Längsachse senkrechten Symmetrie';bene des Sitzes (26) in Richtung auf das andere Ende des Gehäuses (14) bzw. des Einsatzes (15) versetzt ist.

5. Klappenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzfläche (26) an ihrer dem anderen Ende des Klappenv^r',xls zugekehrten Seite durch einen kegelmantelförmigen Bereich (27) begrenzt ist, dessen Durchmesser in Richtung auf die Sitzfläche abnimmt.

6. Klappenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Gehäuses bzw. des Einsatzes (15) ausserhalb des kegelmantelförmigen Bereiches und des Sitzes etwa dem Innendurchmesser der das Klappenventil aufnehmenden Rohrleitung (23) entspricht.

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