DE2838615C2 - Klappenventil - Google Patents

Description

a) daß sich die beiden Schenkel (It, 12) des Winkels (13) etwa in der Mitte der radialen Absatzbreite (16) schneiden und einen offenen Winkel bilden,

b) daß der offene Winkel mindestens 90° beträgt,

c) wobei die Länge des Schenkels (12), die sich näher zur Mittenachse (14) befindet, größer ist als die des von der Mittenachse (14) abgewandten Schenkels (11).

2. Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenflanschgehäuse (1), in dessen Eindrehungen (7) die winkelförmige Mulde angelegt ist, aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht, der im Preßverfahren verarbeitet ist.

3. Klappenventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringmanschette (4) an den Durchtrittsöffnungen [Ab) für die Klappenwelle (2) mit mehreren Rillen (24) in der Art einer Labyrinthdichtung und mit parallel zur Mittenachse (14) durchgehend verlaufenden Abflachungen (19a, \9t>) versehen ist, in deren Austrittsbereichen am Manschettenrand (21) leicht konisch ausgeformte Ausschrägungen (20a, 2üb) vorgesehen sind.

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Die Erfindung betrifft ein Klappenventil mit einem Zwischenflanschgehäuse, in dem die Klappenwelle senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums verläuft, die Klappenscheibe trägt und im ringförmigen Gehäuse gelagert ist, das an den Stirnseiten mit ringförmigen, im Querschnitt absatzförmigen Eindrehungen für eine sowohl den Klappenumfang als auch die Flanschfläche dichtende Ringmanschette versehen ist, wobei die Eindrehungen jeweils in der zur Strömungsrichtung senkrechten Ebene innerhalb der radialen Breite des Absatzes im Grund eine in< Querschnitt winkelförmige Mulde bilden, die derart angelegt ist, daß die beiden von den Schenkeln des Winkels eingenommenen Grundwinkel, jeweils bezogen auf die zur Strömungsrichtung des Mediums; senkrechte Ebene, ungleich groß sind.

Derartige Klappenventile dienen der Absperrung gasförmiger und flüssiger Medien in. Rohrleitungen von chemischen Anlagen, Kraftv/erken, Wasserwerken, Kühlanlagen, in Rohrleitungen des Schiffsbaus und überall dort, wo eine robuste, wirtschaftliche und dichtschließende Absperrarmauir erforderlich ist. Die Beschaffenheit von Klappenscheibe, Klappenwelle und Dichtungssitz, die in Großserienbauweise hergestellt sind, beeinflussen besonders bei hohen Drücken und hohen Geschwindigkeiten der gasförmigen oaer flüssigen Medien die Haltbarkeit des Klappenventils.

Es ist bekannt, der Abnutzung der Klappenscheibe dadurch entgegenzuwirken, daß die Klappenscheibe nach einer gewissen Betriebszeit im Gehäuse gewendet wird. Die Gummi- b/.v/. Kunststoffmanschette stellt demgegenüber ein zusätzliches Problem der Abdichtung zwischen den Rohrleitungsflanschen und dem Zwischenflanschgehäuse dar. Eine Dichtwirkung ist sowohl an den Flanschflächen als auch an der Durchtrittsöffnung für die Klappenwelle durch die Manschette hindurch erforderlich. Man ist bisher davon ausgegangen, daß die Kh ppenscheibe und die Ringmanschette die einzigen Teile des Klappenventils sind, die ,mit dem fließenden Medium in Berührung kommen. Diese Anschauung trifft jedoch nur nach strengen theoretischen Überlegungen zu. In der Praxis hat sich nämlich gezeigt, daß die Ringmanschette durch wechselnde Flanschkräfte eine Verformung erfährt, die sich bis zur Mitte des Klappenventils, d.h. bis zur Öffnung für die Klappenwelle in der Ringmanschette auswirkt. An dieser öffnung sind Undichtigkeiten nicht ausgeschlossen, so daß das hindurch tretende Medium in die Bohrung für die Klappenwelle eindringt und Korrosion verursacht. Korrosion ist auch an den Flanschflächep nicht auszuschließen, wenn dort die Ringmanschette nicht ausreichend genau in den ring- und absatzförmigen Eindrehungen liegt. Diese Art von Korrosion führt bei dem aus eisenhaltigen Werkstoffen bestehenden Gehäuse zur völligen Zerstörung des Klappenventils.

Das eingangs bezeichnete Klappenventil ist aus der US-Patentschrift 31 00 500 bekannt. Die an den Stirnseiten vorgesehenen, ringförmigen, im Querschnitt absatzförmigen Eindrehungen weisen jeweils einen achsparallelen zylindermantelförmigen Abschnitt auf, an den sich jeweils eine kegelförmige Flanke anschließt, so daß die Ringmanschette durch die Flanschkräfte zur Strömungsrichtung nach außen in die keilförmige Eindrehung gepreßt und dadurch an der kegelförmigen Flanke gestreckt wird. Bei piner derartigen Gestaltung besteht die Gefahr, daß an der Durchtrittsöffnung für die Klappenwelle die Ringmanschette nicht mehr dichtschließt und das abzudichtende Medium an der Klappenwelle austritt. Diese nachteilige Wirkung stellt sich bei der bekannten Klappenventil-Konstruktion ein, obwohl die Eindrehungen innerhalb dei radialen Breite des Absatzes winkelförmige Mulden bilden, die derart angelegt sind, daß die beiden von den Schenkeln des Winkels eingenommenen Grundwinkel, jeweils bezogen auf die zur Strömungsrichtung des Mediums senkrechte Ebene ungleich groß sind.

Eine andere bekannte Klappenventil-Konstruktion (US-Patentschrift 35 40 691) weist zwar eine solche (aus der US-Patentschrift 3100 500) bekannte asymmetrische Winkelform der absatzförmigen Eindrehungen nicht auf. Jedoch ergeben sich dort im Querschnitt spitzwinklige, keilförmige Mulden, obwohl sich die beiden Schenkel des Winkels etwa in der Mitte der radialen Absatzbreite schneiden und im Querschnitt einen offenen Winkel bilden. Da die radiale Breite des Absatzes außerdem sehr klein angesetzt ist, tritt auch

bei dieser bekannten Lösung der Nachteil auf, daß die Ringmnnschcüe an der bestehenden kegelförmigen Flanke der Eindrehung durch die Flanschkräfte gefährlich hoch gestreckt wird und die Streckkräfie die Mchtwirkung der Ringmanschette an der Durchtrittsöffnung für die Klappenwelle beeinträchtigen

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtwirkung rler RingmanaChette dahingehend zu verbessern, indem die Ringmanschelte weitgehend fön Verspannungen und daraus resultierenden Verformungen entlastet wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgeri'äß durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst:

a) daß sich die beiden Schenkel des Winkels etwa in i^r> der Mitte der radialen Absatzbreite schneiden und einen offenen Winkel bilden,

b) daß der offene Winkel mindestens 90° beträgt,

c) wobei die Länge des Schenkels, die sich näher zur Mittenachse befindet, größer ist als die des von der Mittenachse abgewandten Schenkels.

ι Die Erfindung vermeidet die kegelförmigen Flanken, ("se daß die Ringmanschette weitgehend von Verspannungen und daraus resultierenden Verformungen verschont bleibt. Die Erfindung ermöglicht hierbei eine bessere Ausnutzung der Flanschkräfte zum Andrücken der Ringmanschette an die Flanschflächen und verbessert daher insgesamt die Dichtwirkung. Als besonderer Vorteil erweist sich, daß die Ringmanschette im Bereich des Innenraums und im besonderen im Bereich der Durchtrittsöffnung durch den Werkstoff der Ringmanschelte für die Klappenwelle nicht mehr verspannt, d. h. so verformt wird, daß ein Teil des Mediums an der Klappenwelle entlangfließt und die Zerstörung durch Korrosion verursacht. Die Erfindung vermeidet daher ein keilförmiges Einpressen des dichtenden Querschnittteils der Ringmanschette aufgrund einer schräg zur iStrömungsrichtung verlaufenden resultierenden Kraft. Diese Wirkung wird durch den verstärkten »offenen Winkel« erreicht, wobei achsparallele Mantelflächen als Anlagefläche für die Ringmanschette nicht mehr auftreten.

Die gewünschten Wirkungen, nämlich die Dichtwirkung der Ringmanschette zu verbessern und gleichzeitig die an Außenflächen des schweren Stahlkörpers derartiger Zwischenflanschgehäuse beginnende Korrosion zu vermeiden, wird nach einem weiteren Vorschlag dadurch idea! gelö:»t, daß das Zwischenflanschgehäuse, dessen Eindrehungen die winkelförmige Mulde

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angelegt ist, aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht, der im Preßverfahren verarbeitet ist. Dieser Vorschlag weist die geschilderten Vorzüge der verbesserten Dichtwirkung auf und kombiniert diese unter Vermeidung jeglicher Korrosion mit geringerem Eigengewicht, was bei sehr großen Klappenventilen bedeutsam ist. weil dann die Montage ohne Krananlagen erfolgen kann. Derartige, aus Kunststoff bestehende Zwischenflanschgehäuse eignen sich für die Verwendung von Medien bis ca. 403 K ( = 130°C). Von Vorteil ist ferner, daß bei Verwendung eines Kunststoffgehäuses separate Abstützungen entfallen, weil das geringere Klappenventilgewicht von der Rohrunterstützung einer Rohrleitung mit aufgenommen werden kann.

Die Erfindung ist weiterhin derart ausgestaltet, daß die Ringmanschette an den Durchtrittsöffnungen für die Klappenventile mit mehreren Rillen in der Art einer Labyrinthdichtung und mit parallel zur Mittenachse durchgehend verlaufenden Abflachungen versehen ist. in deren Austrittsbereichen am Manschettenrand leicht konisch ausgeformte Ausschlagungen vorgesehen sind. Dadurch wird die Montage der Klappeiischeibe erleichtert, und Beschädigungen der Ringmanschelte werden vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht des Klappenventils,

Fig.2 einen senkrechten Achsenschnitt durch das Klappenventil gemäß Fig. 1 entsprechend der Schnittangabe /-/,

F i g. 3 eine Ansicht des Randes der Rinpmanscheue in vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 einen Achsenschnitt durch die Durchtrittsöffnung für die Klappenwelle in der Ringmanschette, ebenfalls in vergrößertem Maßstab.

Das dargestellte Klappenventil weist ein Zwischenflanschgehäuse 1 auf, das als ringförmiges Gehäuse ausgeführt ist, in dem die Klappenwellc 2 gelagert ist. Letztere trägt die Klappenscheibe 3, die zusammen mit der Ringmanschette 4, die aus Gummi oder Kunststoff besteht, gegen das abzusperrende Medium (Gas, Flüssigkeit) absperrt, was der sogenannten Klappenfunktion entspricht.

Am Umfang des Zv/ischenflanschgehäuses 1 sind wie üblich mehrere etwa halbrunde Einschnitte la, \b. Ic und id vorgesehen, die der Befestigung bzw. der Zentrierung des Zwischenflanschgehäuses 1 mittels der üblichen Flanschschrauben (nicht gezeigt) dienen. Das Zwischenflanschgehäuse 1 weist ferner einen Gehäusefuß Xb zur Be'estigung, Handhabung sowie zur Lagerung und Unterbringung von Dichtmitteln für die Klappenwelle 2 auf. Die Ringmanschette 4 bildet eine Auskleidung für den Innenraum 5 des Zwischenflanschgehäuses 1. An den Stirnseiten 6a und 6b sind Eindrehungen 7 vorgesehen, die in der nachfolgenden Beschreibung auf die zur Strömungsrichtung 8 senkrechte Ebene 9 bezogen sind. Praktisch ist beim gezeichneten Ausführungsbeispiel der Crund der Eindrehung 7 nurmehr auf einer Ringlinie vorhanden, die auf den Schnittpunkt 10 der beiden Schenkel 11 und 12 fällt. Der so gebildete Winkel 13 stellt einen »offenen Winkel« im Gegensatz zu bekannten Eindrehungen dar, deren eine Flanke einen zur Mittenachse 14 konzentrischen Zylindermantel bilden, wad die beschriebene nachteilige Keilwirkung an der Ringmanschette 4 zur Folge hat. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, legt der »offene Winkel«, der mehr als 90° beträgt, die Ringmanschette 4 so günstig fest, daß im Teil 4s, an der Durchtrittsöffnung Ab für die Klappenv/eiie 2, keine Verspannung, die eine Verformung nach sich zieht, zu befürchten ist. Der Schnittpunkt 10 der Schenkel 11 und 12 kann nunmehr (wie gezeichnet) auch außerhalb der Mittellinie 15 der Absatzbreite 16 angeordnet werden, um die Lage der Ringmanschette 4 weiter günstig zu beeinflussen, d. h. um ihre Lage weitestgehend zu fixieren, ohne die Gummidichtung zu zerquetschen. Hierzu können die beiden Grundwinkel 17 und 13 (so gezeichnet) sich ihrer Größe nach wie 3 · 1 verhalten. Wie sich aus F i g. 2 ergibt, wird dadurch die Schenkellänp", die sich näher zur Mittenachse 14 befindet, langer gestaltet, was bedeutet, daß ein größerer Kraftanteil der Fianschkräfte übertragen wird. Diese Maßnahme entlastet den mit 4a bezeichneten Teil der Ringmanschette 4 weitgehend von Spannungen.

Das dargestellte Zwischenflanschgehäuse 1 kann

ohne die bekannten Korrosionserscheinungen aus Stahl hergestellt sein. Vortei/hafterweise besteht das Zwischenflanschgehäuse 1 aus gepreßtem glasfaserverstärktem Kunststoff und ist in einem Werkzeug, bestehend aus Ober- und Unterteil, erzeugt.

Die Ringmanschette 4 weist durchgehend in Richtung der Mktenachse 14 verlaufende, in F i g. 3 angedeutete Abflachungen 19a, 196 auf, die im Bereich der Durchtrittsöffnungen 46 für die Klappenwelle 2 eine erleichterte Montage und eindeutige Dichtflächenverhältnisse schafft. Hinzu kommen noch Ausschrägungen 20a, 206, die am Manschettenrand 21 auslaufen und mit leichter Kegelschräge ausgeführt sind. Die Klappenscheibe 3 weist an ihrer Dichtfläche 3a Kugelform auf (Fig. 1), deren Durchmesser in Fig.2 unverzerrt erkennbar ist Die Ausschrägungen '20a und 206 führen zu einer definierten Dichtfläche, die wesentlich schmaler

ist als die volle Breite des Zwischenf!anschgehäuse;; I₁ so daß die Reibkraft beim Bewegen der Klappenschdbe 3 je nach ihrer Winkelstellung wesentlich vermindert ist. Schließlich sind in das Zwischenflanschgehäuüe Kxinststoff-GIeitlagerbüchsen 22a, 226 eingesetzt, um die Klappenwelle 2 zu lagern und gleichzeitig abzudichten. Die Elastizität solcher Gleitlagerbüchsen 22a, 226 wird sowohl bei einem Zwischenflanschgehäuse 1 aus Stahl als auch aus glasfaserverstärktem Kunststoff bzw. vergleichbaren Kunststoffen gewährleistet.

Die Ringmanschette 4 ist an den Durchtrittsöffnungen für die Klappenwelle 2 mit Rillen 24 versehen, so daß eine Dichtung entsteht, die ähnlich einer Labyrinthdichtung wirkt (F ί g. 4).

Besondere Dichtscheiben 23 können vorgesehen werden. Das Verstellende 2a der Klappenwelle 2 besteht aus einem Mehrkantansatz 2b.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Klappenventil mit einem Zwischenflanschgehäuse, in dem die Klappenwelle senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums verläuft, die Klappenscheibe trägt und im ringförmigen Gehäuse gelagert ist, das an den Stirnseiten mit ringförmigen, im Querschnitt absatzförmigen Eindrehungen für eine sowohl den Klappenumfang als auch die ι ο Flanschfläche dichtende Ringmanschette versehen ist, wobei die Eindrehungen jeweils in der zur Strömungsrichtung senkrechten Ebene innerhalb der radialen Breite des Absatzes im Grund eine im Querschnitt winkelförmige Mulde bilden, die derart angelegt ist, daß die beiden von den Schenkeln des Winkels eingenommenen Grundwinkel, jeweils bezogen auf die zur Strömungsrichtung des Mediums senkrechte Ebene, ungleich groß sind, gekennzeichnet durch die Kombination der κ folgenden Merkmale: