DE2733991A1 - Absperrklappe mit grosser dichtkraft - Google Patents

Description

Absperrklappe mit großer Dichtkraft Zusatz zu Patent <

(Pat.-Anm. P 27 06 528.7)

Die Erfindung betrifft eine Absperrklappe für Rohrleitungen mit einer in einem Gehäuse außerhalb der Dirhtungsf1iche zentrisch schwenkbar gelagerten Klappenscheibe und einem Gehäusering, deren beide Dichtungsflachen entsprechend dem Schwenkprofil des Elapnenrsndes die Form von Kugelabschnitten besitzen, wobei die Dichtwirkung durch einen axial verschiebbaren Gehäusering erzielt wird, der durch fremde Druckmittel betätigt wird, die außerhalb des Kieppengehäuses angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Absperrklappe nach dem Hauptpatent weiter zu verbessern, sodaß auch bei Verwendung relativ harter Dichtungswerkstoffe eine sichere und gleichmäßige Dichtwirkung mit großen Dichtkräften erzielt werden kann, wobei die Vorteile der Merkmale und der Bauweise nach dem Hauptpatent beibehalten werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein axial verschiebbarer Gehäusering mit einem radial beweglichen Klemmring ausgerüstet ist, dessen kegelförmige innere Klemmfläche auf die kegelförmige äußere Klemmfläche eines fest mit dem Gehäuse verbundenen Dichtringes eine Kreft ausübt, die zu einer zentripetal gerichteten Verformung des Dichtringes führt und somit eine Abdichtung zwischen dem gehäuseeeitigen Dicntring und einem am Umfang der Klappenscheibe angeordneten Dichtring bewirkt, wobei die Krafteinleitung und die Lagerung des axial verschiebbaren Gehäuseringes, durch mindestens drei oder mehr gleichmäßig am Umfang verteilte Druckbolzen erfolgt, die mittels Kugelkopfen gelenkig mit dem axial verschiebbaren Gehäusering verbunden sind und in abgedichteten Lagern durch das Elappengehäuee hindurch geführt werden, wo si· außerhalb des Klappengehäuses mit den Kolbenstangen von

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zweiseitig beaufschlagbaren Zylindern oder entsprechenden Vorrichtungen verbunden sind, die auf dem Klappengehäuse angeordnet sind.

Anhand mehrerer Zeichnungen wird einAusführungsbeispiel der Erfindung naeh-folgend näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Einen Schnitt in Richtung Längsachse der Absperrklappe, rechtwinklig zur Schwenkachse der Klappenscheibe, in geschlossenem Zustand der Absperrklappe - Schnittverlauf B-B der Fig. 2 -

Fig. 2 Einen Querschnitt der Absperrklappe in Richtung der Schwenkachse der Klappenscheibe in geöffnetem Zustand der Absperrklappe - Schnittverlauf A-A der Fig. 1 -

Fig. 3 Vergrößerter Ausschnitt des Dichtungsbereiches Gemäß Einzelheit "C" der Fig. 1

Gemäß diesen Zeichnungen wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der axial verschiebbare Gehäusering (2) mit einem Klemmring (3) ausgerüstet. Zur Sicherstellung einer genauen Zentrierung des Klemmringes (3) auf dem Dichtring (19) ist der Klemmring mittels Hfltering (6) derart am axial verschiebbaren Gehäusering (2) befestigt, daß er über einen ausreichenden radialen Bewegungsspielraum verfügt, wobei die innere Ringfläche des Klemmringes

(3) als kegelförmige Klemmfläche (21) ausgebildet ist. Diese Klemmfläche wirkt mit einer Klemmfläche (22) zusammen, die an der äußeren Ringfläche des Dichtringes (19) angeordnet ist, der mittels Flanschring (2o) am festen Gehäusering (1) befestigt ist. Die Innere Ringfläche des

Jo Dichtringes (19) ist als kugelförmige Dichtfläche (23)

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ausgebildet. In Schließstellung der Klappe wirkt sie mit der kugelförmigen Dichtfläche (24) des Dichtringes (13) zusammen, der am Umfang der Klappenscheibe (12) mittels Haltering (H) befestigt ist. Die Kugelform der Dichtflächen (23, 24) ergibt sich aus dem Schwenkprofil des Elappenrandes und der Lage der Schwenkachse im Gehäuse. Der feste Gehäusering (1) wird zwischen Gehäuse (4) und Gehäuseflansch (5) eingelegt und fest verspannt. Ebenso kann der feste Gehäusering (1) an einer Ringfläche im Gehäuse (4) befestigt werden.

An der dem Gehäuseflansch (5) zugewandten Ringfläche des axial verschiebbaren Gehäuseringes (2) sind an Umfang gleichmäßig verteilt mindestens drei oder mehr Druckbolzen (7) angeordnet, die mittels Kugelköpfen (8) gelenkig im axial verschiebbaren Gehäusering (2) gelagert sind und durch den Heltering (9) gesichert werden. Die Schäfte der Druckbolzen (7) werden in abgedichteten Lagern

(10) durch den Gehäuseflansch (5) geführt und sind außerhalb des Klappengehäuses gelenkig mit den Kolbenstangen von beidseitig beaufschlagbaren kurzhubigen Zylindern

(11) verbunden, die je nach Arbeitsdruck oder ggf. vorhandener Druckmedien als Hydraulikzylinder oder Druckluftzylinder ausgebildet werden können, wobei unter bestimmten Voraussetzungen auch die Anwendung von Stelltrieben oder Stellmotoren anstelle von Zylindern möglich ist. Die Zylinder (11) sind gelenkig am Gehäuseflansch (5) befestigt.

An der Klappenscheibe (12) sind die bügelartigen Lagerarme (15f 16) befestigt. Lagerarm (15) ist schwenkbar am Achsstummel (17) gelagert, der am Gehäuse (4) befestigt ist. Lagerarm (16) ist fest mit dem Wellensturamel (18) verbunden, der drehbar im Gehäuse (4) gelagert ist. Der Abstand zwischen Klappenscheibe (12) und Schwenkachse (17t 18) wird so groß ausgeführt, daß die

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Klappenscheibe In geöffnetem Zustand den gesamten Rohrleitungsquerschnitt freigibt.

Die Auswahl des Werkstoffes für den Dichtring (19) hängt vom Betriebsdruck, der Medientemperatur und dem Medium selbst ab. So können elastische Werkstoffe Verwendung finden wie Gummi und Kunststoffe, sofern sie über eine ausreichende Festigkeit verfügen. Ebenso sind relativ harte Werkstoffe mit nur geringer Elastizität verwendbar wie Metalle mit geringer Festigkeit und großer Zähigkeit, zum Beispiel Kupfer, Aluminium, Messing oder andere Buntmetallegierungen mit ähnlichen Werkstoffeigenschaften. Auch Verbundwerkstoffe wie Kupferasbest können als Dichtungsmaterial verwendet werden.

Die Dichtfläche (23) des gehäuseseitigen Dichtringes (19) kann bei Verwendung elastischer Werkstoffe als glatte Kugelfläche ausgebildet werden. Bei Verwendung relativ harter Werkstoffe mit nur geringer Elastizität im besonderen bei metallischen Werkstoffen kann die Dichtfläche (23) vorzugsweise mit ringförmigen Aussparungen (25) in keilförmigen Profil (26) ausgeführt werden. Die so entstehende größere Anzahl von nebeneinanderliegenden Dichtringen bietet eine größere Sicherheit gegen Undichtigkeiten, außerdem kann die für die Dichtwirkung maßgebliche spezifische Flächenpressung der Dichtflächen (23,

24) bis zur Streckgrenze des Dichtungswerkstoffes gesteigert werden. Eine Überschreitung der spezifischen Flächenpressung über die Streckgrenze hinaus, infofe e zu großer radialer Dichtkräfte hat keine nachteiligen Auswirkungen auf die Dichtwirkung, sie führt zu einer plastischen Verformung an den Berühungssteilen der Dichtflächen und auf Grund des keilförmigen Profils der Aussparungen zwangsläufig zu einer Vergrößerung der wirksamen Dichtfläche bis zwischen der zu großen radialen Dichtkraft und der vergrößerten Dichtfläche entsprechend der Streckgrenze ein Gleichgewichtszustand hergestellt ist.

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Der Dichtring (13), der am Umfang der Klappenscheibe (12) angeordnet ist, kann gleichfalls aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt werden, wobei dessen Dichtfläche (24) vorzugsweise als glatte Kugelfläche auszubilden ist. Wenn der gehäuseseitige Dichtring (19) aus metallischen Y/erkstoffen besteht, ist darauf zu achten, daß die kugelförmige Dichtfläche (24) des Dichtringes (13) über eine ausreichende Oberflächenhärte verfügt. Zur Vermeidung von Beschädigungen und Rillenbildung auf der Dichtfläche (24) sollte der Härtesprung zwischen dem gehäuseseitigen Dichtring (19) und dem klappenseitigen Dichtring (13) etwa 1 : 4 bis 1 : 5 betragen.

In Offenstellung der Klappenscheibe sind die Zylinder (11) auf der Kolbenstangenseite druckbeaufschlagt und der axial verschiebbare Gehäusering (2) sowie der Klemmring (3) sind soweit zurückgefahren, daß sich die Klemmflächen (21, 22) nicht mehr berühren. Der Dichtring (19) ist in dieser Stellung radial nach außen entspannt, sodaß sich zwischen den Dichtflächen (23, 24) bzw. zwischen der Dichtfläche (23) und den kugelförmigen Schwenkprofil des Klappenrendes ein kleiner Spalt bildet, der jedoch ausreichend bemessen ist, um die Klappenscheibe mit geringen Stellkräften in die durch Anschlag fixierte Endlage der Schließstellung zu fahren. Bei nachfolgender Druckbeaufschlagung der Zylinder

(11) auf der Seite mit voller Kolbenfläche wird der Klemmring (3) mit dem axial verschiebbaren Gehäusering (2) mittels der Druckbolzen (7) über den Dichtring (19) geschoben, wobei sich der Klemmring infolge seiner beweglichen Anordnung am axial verschiebbaren Gehäusering auf dem Dichtring zentrieren kann. Durch die Keilwirkung der Klemmflächen (21, 22) wird der zylindrische bzw. kegelförmige Teil des Dichtringes (19) radial nach innen verformt, bis die Dichtflächen (23, 24) gegeneinander gepreßt werden.

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Bei richtiger Bemessung des Kegelwinkels für die Klemmflächen (21, 22) des Klemmringes und des Dichtringes können mit relativ kleinen Kolbenkräften der Zylinder (11) große Radialkräfte auf den Dichtring (19) ausgeübt werden. Bei einem bevorzugten Kegelwinkel für die Klemmflächen des Klemmringes und Dichtringes von ca. 15 - 2o° liegen z.B. die Radialkräfte auf den Dichtring nach Abzug der Reibungsverluste an den Klemmflächen ca. 4 bis 5mal höher als die Summe der Zylinder- kräfte. Derartig hohe Radialkräfte sind im besonderen dann erforderlich, wenn der Dichtring aus metallischen Werkstoff hergestellt wird, denn der Dichtring muß unter Wirkung der Radialkräfte ggf. bis über die Streckgrenze des Materials hinaus verformt werden, um zu einer Auf lage der Dichtflächen (23, 24) zu gelangen. Die radiale Komponente der Dichtkraft ergibt sich dann aus der Radialkraft auf den Dichtring abzüglich der Kraft, die erforderlich ist, um den Querschnitt des Dichtringes bis zur Streckgrenze zu belasten. Diese Kraft bewirkt, daß der

Querschnitt des Dichtringes im abgedichteten Zustend

der Absperrklappe unter Druckspannung steht, sodaß sich nach zurückfahren der Zylinder und Abheben des Klemmringes der Dichtring im Rahmen des Elastizitätsbereiches radial nach außen entspannen kann und somit der kleine Spalt zwischen den Dichtflächen (23, 24) wiederhergestellt wird, der erforderlich ist, um die Klappenscheibe mit geringen Stellkräften wieder in die Offenstellung zu fahren. Eventuelle Überschreitungen der Streckgrenze mit nachfolgend plastischer Verformung des Dichtringes, wie sie dann auf treten kb'nnen, wenn z.B. der Spalt zwischen den Dicht flächen (23, 24) anfangs zu groß ausgeführt wurde, haben keine nachteiligen Auswirkungen auf den Dichtring, wenn dieser aus zähem metallischen Werkstoff hergestellt wird.

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L e e r s e i t e

Claims (2)

Pat entansprüche

1. Absperrklappe mit einer in einem Gehäuse außerhalb der Dichtungsfläche zentrisch schwenkbar gelagerten Klappenscheibe und einem Gehäusering, deren beide Dichtungsringe bzw. Dichtungsflächen entsprechend dem Schwenkprofil des Klapper.randes die Form von Kugelabschnitten besitzen nach Hauptpatent

dadurch gekennzeichnet, daß mitteils eines axial verschiebbaren Gehäuseringes (2) und einem Klemmring (3) mit einer kegelförmigen Klemmfläche (21) auf die entsprechende kegelförmige Klemmfläche (22) eines Dichtringes (19) am festen Gehäusering (1) eine Kraft ausgeübt werden kann, die zu einer zentripetal gerichteten Verformung des Dichtringes (19) führt und eine Abdichtung zwischen Dichtring (19) und dem Dichtring (13) an der Klappenscheibe (t2) bewirkt, wobei die Krafteinleitung und die Lagerung des axial beweglichen Gehäuseringes (2) durch mindestens drei oder mehr gleichmäßig am Umfang verteilte Druckbolzen (7) erfolgt, die gelenkig mit dem axial verschiebbaren Gehäusering (2) verbunden sind und in abgedichteten Lagern (1o) durch den Gehäuseflansch (5) geführt werden, wo sie außerhalb des Klappengehäuses mit den Kolbenstangen von zweiseitig beaufschlagbaren Zylindern (11) oder entsprechenden Vorrichtungen verbunden sind, die auf dem Klappengehäuse angeordnet sind·

2. Absperrklappe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (23) dee Dichtringes (19) mit ringf'drmlgen Aussparungen (25) versehen sind, die In einem keilförmigen Profil (26) ausgeführt sind·

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