DE960402C

DE960402C - Absperrklappe

Info

Publication number: DE960402C
Application number: DEE5244A
Authority: DE
Inventors: Karl Reppert
Original assignee: JOHANNES ERHARD FA
Current assignee: JOHANNES ERHARD FA
Priority date: 1952-03-23
Filing date: 1952-03-23
Publication date: 1957-03-21

Description

AUSGEGEBEN AM 21. MÄRZ 1957

E 5244XII j 47 _s

Die Erfindung bezieht sich auf eine Absperrklappe für in Rohrleitungen strömende Medien, deren schwenkbare Klappenscheibe eine zusätzliche axiale Verschiebbarkeit zur Erreichung einer vollkommenen Dichtheit in Schließstellung der Absperrklappe aufweist.

Bekanntlich bereitet die Erzielung einer vollkommenen Abdichtung der Drosselklappen in Schließstellung erhebliche Schwierigkeiten. Bei den Drosselklappen üblicher Bauart zum Absperren von Rohrleitungen ist die Klappenscheibe auf einer drehbaren Welle befestigt, die an ihren beiden Enden in Traglagern des Gehäuses schwenkbar geführt ist. In der Abschlußstellung steht die Klappenscheibe meist unter einem Winkel von etwa 70°. JenachdenBetriebsverhältnissen erfolgt die Ausführung der Sitzpartien an der Abdichtstelle für beide Teile aus Gußeisen, Metall od. dgl. oder auch aus verschiedenen Werkstoffen, wobei ein vollkommen dichter Abschluß nicht erreicht wird. Um eine bessere Abdichtung zu erzielen, hat man Sonderausführungen geschaffen, vornehmlich solche mit gummiertem Sitzring der Klappenscheibe oder des Gehäuses. Abgesehen von den aus der hohen Abnutzung sich ergebenden Nachteilen und der Abhängigkeit der Brauchbarkeit solcher Drosselklappen von der Beschaffenheit des hindurchströmenden Mediums ergeben sich an der Wellendurchführung zum Gehäuse noch verhältnismäßig große Spaltverluste je nach der Güte des Bearbeitungsgrades.

Bei einer bekannten Drosselklappe erfolgt die Absperrung des Durchflußmediums dadurch, daß sich die Kante der Drosselscheibe in schräger Lage gegen eine rohrförmige, zylindrische, im Gehäuse untergebrachte

Dichtfläche aus elastischem Werkstoff anlegt. Die Drehachse der Drosselscheibe ist zusätzlich von einer elastischen Dichtung umgeben, die wie eine Stopfbüchsenpackung wirken soll. Eine Verschiebung der Drosselscheibe mit ihrer Achse in Strömungsrichtung zur Erzielung einer vollkommenen Abdichtung an den Dichtflächen der Klappe und des Gehäuses ist nicht vorgesehen. Eine solche axiale Verschiebung kann infolge der stopfbüchsenartigen Zusammenpressung ίο der Ansätze des Gummieinsatzes nicht eintreten, und sie wäre auch unnötig, da die in der Abschlußstellung schräg stehende Drosselscheibe durch das Gummirohr bereits ausreichend abgedichtet ist. Bei axialer Verschiebung der Drosselscheibe würde sie mit ihrem dichtenden Rand nur an der zylindrischen Rohrwand aus elastischem Werkstoff entlang verschoben werden, ohne daß dadurch eine Vervollkommnung der Dichtungswirkung erreicht werden könnte.

Es sind auch Drosselklappen bekannt, bei denen die Klappe außer ihrer üblichen Drehbewegung eine axiale Verschieblichkeit aufweist, derart, daß die Klappe beim Schließen erst in Schließstellung verdreht und dann axial auf den Dichtungsring verschoben wird, während beim Öffnen der Klappe diese erst axial von ihrem Dichtungssitz abgehoben und dann in die Öffnungsstellung verdreht wird. Hierbei sind getrennte Antriebsmittel für die Drehbewegung der Klappe einerseits und ihre axiale Verschiebung andererseits erforderlich, was einen umständlichen und daher leicht zu Störungen Anlaß gebenden Aufbau erforderlich macht. So hat man beispielsweise einen aus zwei Zahnstangen mit Servomotor bestehenden Antrieb vorgesehen, bei dem durch gleichsinnige Bewegung beider Zahnstangen die axiale Verschiebung und bei relativ zueinander erfolgender Bewegung der beiden Zahnstangen die Drehbewegung der Klappenscheibe erzeugt wird. Eine andere bekannte Konstruktion verwendet zwei getrennte Handradantriebe, um die gewünschten axialen Bewegungen sowie die Drehbewegungen unabhängig voneinander erzielen zu können. Schließlich sind auchkomplizierte Exzenterantriebe zur Erreichung der beiden getrennten Bewegungen der Klappe vorgeschlagen worden.

Eine bekannte Absperrklappe mit Handradantrieb ermöglicht bei der einen Stellung eines Kupplungshebels durch Drehen des Handrades eine Drehung der paarweise vorgesehenen Klappenscheiben um ihre gemeinsame Achse, während nach Erreichung der Klappenlage senkrecht zur Strömungsrichtung und nach Überführung des Kupplungshebels in seine andere Stellung durch Drehen des Handrades die beiden Klappenscheiben auseinanderbewegt werden, bis sie mit ihren Sitzringen gegenüber den Gehäusesitzringen zum Anliegen gebracht werden. Infolge des Spiels in den Übertragungsgliedern kann zwar je nach der Strömungsrichtung des abzusperrenden Mediums die eine oder die andere der beiden Klappenscheiben etwas früher den ihr zugeordneten Gehäusesitzring erreichen; stets ist es aber erforderlich, daß das Auseinanderschrauben der beiden Klappenscheiben nach erfolgter Klappendrehung und Umschaltung des Kupplungshebels durch Betätigung - besonderer Übertragungsorgane bewirkt wird. Eine in Achsenrichtung elastische Lagerung der Klappenscheibe ist nicht vorgesehen, und es ist unmöglich, eine vollkommene Schließwirkung durch nur einen einzigen, die Drehung der Klappenscheibe bewirkenden Antrieb zu erreichen.

Die Erfindung vermeidet alle diese Nachteile der bekannten und in ihrem Aufbau schwerfälligen und umständlichen Konstruktionen, indem zur axialen Verschiebung der Klappenscheibe eine elastische Lagerung der unter der Einwirkung des statischen Druckes des abgesperrten Mediums stehenden Klappenscheibe vorgesehen ist. Die Bewegungsvorgänge und der mechanische Aufbau einer solchen Drosselklappe werden auf diese Weise wesentlich vereinfacht.

Zur Erreichung der zusätzlichen axialen Verschiebbarkeit sind zweckmäßig in die Halterung der Klappenscheibe elastische Körper, wie Gummipuffer, Federn od. dgl., eingefügt, die unter der Einwirkung des statischen Drucks des vor dem Absperrorgan angestauten Mediums zusammengedrückt werden und dadurch eine gewisse axiale Verschiebung der Klappenscheibe gegenüber ihren Haltegliedern ermöglichen. Die federnden Zwischenglieder legen überdies die beiden, vorzugsweise metallischen Dichtflächen einwandfrei und gleichmäßig aneinander, wobei etwaige geringfügige Schiefstellungen der Dichtflächen zueinander ausgeglichen werden.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird die Klappenscheibe unter Verzicht auf eine durchgehende Welle von seitlichen, die Schwenkbewegungen der Klappenscheibe vermittelnden Tragstützen getragen, die in ringförmigen Lagernuten der Gehäusewand drehbar gleitend angeordnet undin axialer Richtung federnd auf der Klappenscheibe befestigt sind.

Um bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Drosselklappe die Reibungskräfte gering zu halten, können die elastischen Federkörper so vorgespannt werden, daß erst kurz vor der Schlußstellung die axiale Verschiebung, und zwar ohne besondere Antriebsmittel, eintreten kann.

Es ist an sich bekannt, den miteinander in Eingriff gelangenden Flächen des Drosselkörpers und des Sitzes kugelförmige Gestalt zu geben. In ähnlicher Weise können bei der Erfindung der Dichtring des Gehäuses und der Dichtring der Klappenscheibe mit geringem radialen Spiel voneinander getrennte Kugelflächen aufweisen, die bei der axialen Schließbewegung der Klappenscheibe dichtend aufeinander gepreßt werden. Hierbei steht die Klappe in der Abschlußstellung unter 90⁰, also quer zur Rohrachse. Bei einer Ausführungsform für zwei Strömungsrichtungen wird das Gehäuse in der Mitte des Gehäusesitzringes geteilt, und es wird der Gehäusesitzring nach beiden Seiten kugelig ausgeführt.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten derselben werden an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es stellt dar

Fig. ι eine Ansicht auf die äußere Schwenkvorrichtung der neuen Absperrklappe mit teilweisen Axialschnitten,

Fig. 2 eine Stirnansicht auf die geschlossene Absperrklappe mit teilweisen Radialschnitten, Fig. 3 einen Teilschnitt gemäß Linie A -B in Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die elastische Lagerung der Klappenscheibe.

Innerhalb des Gehäuses ι der Absperrklappe befindet sich die Klappenscheibe 2, die auf ihrer ringförmigen Oberfläche kugelig gestaltet ist (Fig. i) oder einen besonderen metallischen oder nichtmetallischen Dichtring z_a mit kugeliger Oberfläche (Fig. 4) aufweist. Mit 3 ist ein zur Abschlußrichtung ebenfalls kugelig ausgebildeter Gehäusedichtring bezeichnet. Als Tragorgan für die Klappenscheibe dienen an Stelle der sonst üblichen, Leckverluste ergebenden Wellendurchführung vier seitlich angeordnete Tragstützen 4. Diese Tragstützen sind in vier Lagernuten 5, die links und rechts vom Gehäusedichtring 3 in der Gehäusewand angeordnet sind, auf einer Kreisbahn gleitend gelagert. Zum Öffnen und Schließen der Absperrklappe dient das Handrad 6, dessen Spindel 7 mittels der Schnecke 8 und des Schneckenrades 9 die Schwenkbewegungen auf die Achse 10 überträgt, die diese Schwenkbewe- »o gungen mit Hilfe des Schwenkhebels 11 den äußeren Zapfen 4' der Tragstützen 4 mitteilt. Die Stellung der Klappenscheibe 2 entspricht der jeweiligen Stellung der Tragstützen 4. Diese Anordnung und Lagerung der Klappenscheibe vermeidet eine Klappenwelle, wodurch eine Voraussetzung für die vollkommene Dichtheit des Absperrorgans in der Abschlußstellung erreicht wird. Zur zusätzlichen Sicherung eines einwandfreien Verschlusses an den in Abschlußstellung befindlichen Dichtflächen dient die aus Fig. 4 ersichtliche elastische Verbindung zwischen den Tragstützen 4 und der Klappenscheibe 2. Diese elastische Befestigung ist derart ausgebildet, daß vier Stift- oder Kopfschrauben 12 mit eingelegten elastischen Zwischengliedern 13 als tragende Elemente der Klappenscheibe dienen. Die elastischen Zwischenglieder bestehen gemäß Fig. 4 aus Gummipuffern, an deren Stelle jedoch auch Federkörper oder andere nachgiebige Glieder treten können. Die Übertragung des Drehmoments von den Tragstützen 4 auf die Klappenscheibe 2 wird durch eingelegte Paßfedern 14 erreicht, die mittels Kopfschrauben 15 in ihrer Lage gegenüber den Tragstützen 4 oder gegenüber der Klappenscheibe 2 gesichert sein können. Die vom Betriebsmittel auf die Klappenscheibe 2 ausgeübten Druckkräfte werden also von den Tragstützen 4 aufgenommen und auf das Gehäuse 1 übertragen, und es werden andererseits die für die Verstellung der Klappenscheibe 2 erforderlichen Drehmomente vom Antrieb über die Tragstützen 4 der Klappenscheibe mitgeteilt.

Die vollkommene Abdichtung der Absperrklappe wird zunächst dadurch ermöglicht, daß die Klappenplatte über ihren ganzen Kreisumfang dichtend wirkt, also die bei der üblichen Wellendurchführung aus konstruktiven und fertigungstechnischen Gründen sonst unvermeidlichen Spaltverluste nicht auftreten können, ferner aber durch die in axialer Richtung elastische Anordnung der Klappenscheibe. Kurz bevor nämlich die Klappenscheibe 2 beim Schließen der Absperrklappe ihre Abschlußlage quer zur Achse der Rohrleitung erreicht hat, wird die Klappenscheibe durch den statischen Druck, welcher sich vor der Absperrklappe einstellt, unter Zusammendrücken der elastischen Zwischenglieder 13 und durch Gleiten auf den Paßfedern 14 in Strömungsrichtung um einen Betrag s (Fig. 4) aus ihrer Mittellage verschoben, bis die beiden kugeligen Flächen der Klappenscheibe 2 und des Gehäusesitzringes 3 fest aufeinandergepreßt und abgedichtet werden. Der statische Druck vor der geschlossenen Absperrklappe hält dann die Klappenscheibe während der gesamten Zeit des vollkommenen Abschlusses in dieser abdichtenden Stellung.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform kann hinsichtlich der konstruktiven Einzelheiten innerhalb des Rahmens der Erfindung abweichende Ausgestaltungen erfahren, um für die Klappenscheibe die doppelte Bewegungsmöglichkeit zu erzeugen, nämlich einerseits die Schwenkbewegungen zur Herstellung des jeweils gewünschten Öffnungsgrades der Absperrklappe, und andererseits die geringe axiale Verschiebbarkeit der Klappenscheibe im Bereiche der Schließstellung zur Erreichung einer einwandfreien Aneinanderpressung der Sitzflächen und vollkommener Dichtheit in Abschlußstellung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Absperrklappe für in Rohrleitungen strömende Medien, deren schwenkbare Klappenscheibe eine zusätzliche axiale Verschiebbarkeit zur Erreichung einer vollkommenen Dichtheit in Schließstellung der Absperrklappe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Verschiebung der Klappenscheibe eine elastische Lagerung der unter der Einwirkung des statischen Druckes des abgesperrten Mediums stehenden Klappenscheibe vorgesehen ist.

2. Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenscheibe (2) von seitlichen, die Schwenkbewegung der Klappenscheibe vermittelnden Tragstützen (4) getragen wird, die in ringförmigen Lagernuten (5) der Gehäusewand drehbar gleitend angeordnet und in axialer Richtung federnd auf der Klappenscheibe befestigt sind.

3. Absperrklappe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsglieder zwischen der Klappenscheibe (2) und ihren Tragstützen (4) nach Art von Gummipuffern ausgebildete Zwischenglieder (13) eingefügt sind.

4. Absperrklappe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (3) des Gehäuses (1) und der Dichtungsring (2 J der Klappenscheibe (2) mit geringem radialem Spiel voneinander getrennte Kugelflächen aufweisen, die bei der axialen Schließbewegung der Klappenscheibe dichtend aufeinander gepreßt werden.

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In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 283 782, 508 735, 642, 594 995, 660 361, 670 327, 866 284; österreichische Patentschrift Nr. 104 288; britische Patentschrift Nr. 672 889.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 609 842 3.57