DE2739308A1

DE2739308A1 - Klappenrueckschlagventil

Info

Publication number: DE2739308A1
Application number: DE19772739308
Authority: DE
Inventors: Harry E Eminger
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1976-10-12
Filing date: 1977-09-01
Publication date: 1978-04-13
Also published as: GB1539370A; ES463049A1; NL180872C; FR2367970A1; JPS5347030A; SE7711497L; US4141381A; CA1091129A; DE2739308C2; FR2367970B1; SE432985B; IT1087771B; BE859643A; JPS5612749B2; ZA775069B; NL7709628A; CH623906A5

Description

mo. B. HOLZEB

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w. 891

Augsburg, den 26. August 1977

Westinghouse Electric Corporation Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh Pennsylvania 15222, V.St.A.

Klappenrückschlagventil

Die Erfindung betrifft ein Klappenrückschlagventil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, das insbesondere in Leitungssystemen von Kernreaktoren, jedoch ebenso auch in anderen Leitungssystemen anwendbar ist.

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Herkömmliche Klappenrückschlagventile besitzen ein Ventilgehäuse mit einer Strömungsdurchlaßöffnung, die mit einem Ventilsitz für eine Ventilklappe versehen ist. Die Ventilklappe wird durch die Kraft der strömenden Flüssigkeit oder eines sonstigen Strömungsmittels betätigt und zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegt oder je nach dem Druck des strömenden Strömungsmittels in eine zwischen der voll geöffneten und der voll geschlossenen Stellung gelegene Zwischenstellung gebracht. Die Ventilklappe, die zur Verhinderung einer Strömungsmittelrückströmung durch das Rückschlagventil am Ventilsitz anliegt, weist in der Mitte des Klappenkörpers auf der dem Ventilauslaß zugewandten Klappenseite einen schweren massiven Teil auf. An diesem mittigen Klappenkörperteil ist entweder über einen daran befestigten Stift oder durch einstückige Verbindung mit dem Klappenkörperteil ein Schwenkarm angeordnet, dessen anderes Ende in Lagerkörpern drehbar gelagert ist, die in dem gegossenen Ventilgehäuse angeordnet sind, so daß die Ventilklappe zwischen ihrer Offenstellung und ihrer Schließstellung beweglich ist, um eine Strömung in einer Richtung durch das Ventil hindurch zu ermöglichen oder eine Strömung in umgekehrter Richtung zu unterbinden.

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Bei schwachen Strömungen wird die schwere Ventilklappe, wenn sie teilweise geöffnet ist, instabil, wodurch Ventilklappenschwingungen auftreten und die, die Ventilklappe im Ventilgehäuse halternden Teile wie Lagerkörper und Drehzapfen unterliegen einem erhöhten Verschleiß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klappenrückschlagventil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs einfach und in einer Weise auszubilden, daß keine instabilen Zustände auftreten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebene Anordnung gelöst.

Wegen des geringen Gewichts der Klappenkörper-Schwenkarm-Anordnung bei dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil ist die zur Bewegung der Ventilklappe in die voll geöffnete und folglich stabile Stellung erforderliche Strömungsgeschwindigkeit wesentlich herabgesetzt, so daß sich das Ventil praktisch immer in einem stabilen Zustand befindet.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der anliegenden Zeichnungen näher bebeschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein

Klappenrückschlagventil nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II

in Fig. 1, und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der

Ventilklappe mit der Schwenkarmkonstruktion.

Fig. 1 zeigt ein Klappenrückschlagventil mit einem Ventilgehäuse 10, das einen Einlaß 12 und einen Auslaß 14 für eine Flüssigkeitsströmung besitzt. Eine im Ventilgehäuse schwenkbar montierte Ventilklappe 16 ist unter dem Einfluß der Strömungsgeschwindigkeit einer durch das Ventil hindurchströmenden Flüssigkeit in ihre Offenstellung schwenkbar und legt sich bei entgegengesetzter Strömungsrichtung an einen Ventilsitz an, um eine Rückströmung der Flüssigkeit durch das Ventil zu verhindern.

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Im unteren Teil des Ventilgehäuses ist eine Abstufung bzw. eine Ausnehmung 18 gebildet, die in einen im oberen Teil des Ventilgehäuses gebildeten Raum 20 übergeht, in welchen die Ventilklappe 16 bei Bewegung in ihre Offenstellung hineinschwenkt. Der Raum 20 ist durch eine Deckelplatte 22 abgeschlossen, die mittels Gewindezapfen 24 und Muttern 26 auf dem Ventilgehäuse montiert ist.

Wie oben erwähnt, hält die mit einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit durch das Ventil hindurchströmende und auf die Stirnfläche 28 des Ventilklappenkörpers wirkende Flüssigkeit die Ventilklappe in ihrer Offenstellung. Bei herkömmlichen Klappenrückschlagventilen sind zum Offenhalten der Ventilklappe in einer nahezu horizontalen Stellung hohe Strömungsgeschwindigkeiten erforderlich, insbesondere wenn diese Ventile dicke Ventilklappen und massive Schwenkarme zur Anlenkung der Ventilklappen am Ventilgehäuse haben. Wenn dann die Strömungsgeschwindigkeiten nicht ausreichend groß sind, um die Ventilklappe in der voll geöffneten Stellung zu halten, tritt an der Ventilklappe ein zusätzlicher Druckabfall auf, der das Ventil unbefriedigend macht. Unter diesen Bedingungen, wenn sich die Ventilklappe in einer tieferen als nahezu horizontalen Stellung befindet, ver-

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ursacht die Flüssigkeitsströmung durch das Ventil infolge oszillierender Druckschwankungen instabile Zustände, wodurch die zur Lagerung der Schwenkarme dienenden Drehzapfen und Lagerkörper einem erhöhten Verschleiß unterliegen.

Zur Behebung dieser Nachteile und zur Verbesserung des Ventilwirkungsgrades weist die verbesserte Ventilklappe 16 des erfindungsgemäßen Klappenrückschlagventils eine in ihrem Außenumfang gebildete Nut 32 auf. Ein Arm 3¹* aus hochfestem Inconel-Federdraht ist zu einer lose in der Umfangsnut 32 sitzenden Schleife geformt und seine freien Enden 35 ragen in Bohrungen 37 eines Haltekörpers 36 hinein. Die Drahtenden 35 sind im Haltekörper mittels eines quer zu den Bohrungen 37 verlaufenden Stiftes 38 mechanisch verriegelt. Dazu ist jedes Drahtende an derjenigen Stelle mit einer Kerbe versehen, an welcher sich die Bohrungen 37 zur Aufnahme der Drahtenden und die den Stift 38 aufnehmende Bohrung teilweise durchdringen. Die Fig. 1 und 2 zeigen, daß jeweils nur eine kleine Kerbe erforderlich ist und daß deren Form komplementär zur Außenfläche des Stiftes 38 ist. Wenn die Drahtenden 35 in den Bohrungen 37 mit den Kerben bezüglich der Stiftbohrung ausgerichtet sind und der Stift 38 eingesetzt ist, so greift die Stiftoberfläche genau in die Kerben ein

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und verriegelt dadurch die Drahtenden im Haltekörper 36.

Die so gebildete Anordnung ist in Lagerkörpern 40 montiert, die in das Ventilgehäuse 10 eingesetzt sind· Gemäß Fig. 2 ragen die nach außen überstehenden Enden des Stiftes 38 in entsprechende Bohrungen der Lagerkörper 40 hinein. Bei auf den Gewindestiften 24 befestigter Deckelplatte 22 liegt deren Unterseite auf den Lagerkörpern 40 auf und verhindert eine Bewegung oder Verschiebung derselben während des Ventilbetriebs. Die Teile sind so bemessen, daß, wenn die Ventilklappe in ihre Öffnungsstellung schwenkt, der Raum 20 ausreichend groß zur Aufnahme des Ventilklappenkörpers und der Schwenkarme 35 ist, wobei sich die Ventilklappe jedoch noch in einer Stellung befindet, in welcher ihre Stirnfläche 28 von der durch das Ventil strömenden Flüssigkeit berührt wird.

In ihrer Schließstellung liegt die Ventilklappe an einem Ring 42 an, der in das Ventilgehäuse eingeschweißt ist. Die an diesem Ring 42 gebildete Sitzfläche und die Anlagefläche des Ventilklappenkörpers 28 sind sehr fein bearbeitet, um einen im wesentlichen leckdichten Abschluß herzustellen. Der die Schwenkarmkonstruktion bildende

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Federdraht besteht aus einer hochfesten Nickel-Chrom-Legierung, während der Ventilklappenkörper aus rostfreiem Stahl besteht, der zur Erzielung einer hochverschleißbeständigen Oberfläche wärmebehandelt ist. Für die Ventilklappenkomponenten kann jeder wärmebehandlungs- oder vergütungsfähige, hochfeste rostfreie Stahl Anwendung finden.

Die erfindungsgemäße Konstruktion, welche Federdraht für den Schwenkarm benützt und die beschriebene Anordnung zur Befestigung des Schwenkarms sowohl an der Ventilklappe als auch an den Lagerkörpern enthält, ergibt eine Verringerung des Schwenkarmgewichts und des Klappenkörpergewichts, während die Klappenflexibilität zur Erzielung einer hochwirksamen Abdichtung bei geschlossenem Ventil auf ein Maximum erhöht ist. Die Verwendung hochfesten Federdrahtes verringert die Masse des Schwenkarms und des Klappenkörpers wesentlich und gestattet auch eine wesentlich kleinere Ausführung und folglich eine Gewichtsverringerung des Ventilgehäuses. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion sind die zur Bewegung der Ventilklappe in die voll geöffnete Stellung erforderlichen Strömungsgeschwindigkeiten herabgesetzt, wodurch die Ventilstabilität größer ist und die bei herkömmlichen Ventilkonstruktionen auftretenden, zu erheblichem Verschleiß führenden

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Druckschwankungen und Ventilschwingungen vermindert oder beseitigt sind.

Das erfindungsgemäße Klappenrückschlagventil ist für extrem hohe Druck-Temperatur-Werte ausgelegt und innerhalb eines weiten Größenbereiches ausführbar. Gegenwärtig werden Ventile in Größen von 5 cm bis 75 cm ausgeführt, wobei diese Größen jedoch weder obere noch untere Grenzen darstellen. Das erfindungsgemäße Rückschlag-

2 ventil kann innerhalb eines mehrere 100 kp/cm umfassenden

Druckbereiches betrieben werden; ein vorgesehener

ρ Betriebsdruck liegt beispielsweise bei 700 kp/cm . Die unteren Druckgrenzen hängen von denjenigen Strömungsgeschwindigkeiten ab, bei denen die Ventilklappe noch offengehalten wird. Die für die erfindungsgemäße Ventilkonstruktion gewählten Werkstoffe ermöglichen Arbeitstemperatur- -bereiche, die von Umgebungstemperaturen bis zu Flüssigmetalltemperaturen reichen, bei welch letzteren Werte um 550 ⁰C nicht ungewöhnlich sind.

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L e e r s e i t e

Claims

Dipl. mo. B. HOLZEB

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Patentansprüche

flyKlappenrückschlagventil mit einer zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung schwenkbaren Ventilklappe und mit einer im mittleren Teil des Ventilgehäuses gebildeten Aussparung, in welcher die Ventilklappe in ihrer Offenstellung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappe (16) mittels zweier in gegenseitigem Abstand angeordneter flexibler Arme (35) gehaltert ist, die zusammen eine einen Teil des Ventilklappenkörpers (28) umgreifende Schleife (34) bilden, und daß die flexiblen Arme dem Ventilklappenkörper so viel Beweglichkeit gestatten, um in der Schließstellung eine einwandfreie Anlage der Ventilklappe am Ventilsitz ermöglicht.
2. Klappenrückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Arme (35) aus Federstah1 bestehen, daß weiter der Ventilklappenkörper (28) eine ttnfangsnut (32) ausreichend großer Tiefe aufweist, um die von den flexiblen Armen gebildete Schleife (34) lose aufzunehmen, und daß die freien Enden der Arme (35) in einem im Ventilgehäuse gelenkig montierten Haltekörper (36) befestigt sind.

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3. Klappenrückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden flexiblen Arme (35) in Bohrungen (37) des Haltekörpers sitzen und jeweils eine Kerbe aufweisen, in welche ein quer durch den Haltekörper und teilweise durch dessen Bohrungen hindurchverlaufender Stift (38) zwecks Verriegelung der Arme eingreift, und daß der Stift außerdem in zwei beiderseits des Haltekörpers befindliche Lagerkörper (¹JO), die im Ventilgehäuse sitzen, hineinragt und als Gelenkzapfen dient.

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