DE2806463A1

DE2806463A1 - Schub- und lastkompensator fuer ein ventilschliesselement

Info

Publication number: DE2806463A1
Application number: DE19782806463
Authority: DE
Inventors: Edward D Malloy; Jun William L Parsons
Original assignee: Garlock Inc
Current assignee: Lutz Rainer M 8000 Muenchen 19 De
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1978-02-15
Publication date: 1978-09-14
Also published as: FR2383367B1; IT7820799A0; US4146206A; DE2806463C2; GB1560369A; CA1079251A; NL7802658A; BE864778A; IT1092950B; JPS53113322A; FR2383367A1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Schub- und Lastkompensator für das Ventilschließelement eines Ventils, insbesondere eines Drosselklappenventils, wie es beispielsweise aus den US-PSn 3 376 o14, 3 447 78o oder 3 837 62o bekannt ist.

Es hat sich gezeigt, daß die Konstruktionen der bekannten Drosselklappenventile infolge der Größe und anderer Herstellungsgesichtspunkte unpraktisch sind, weil das Ventilschlleßelement oder die Klappe an der Achse bzw. Welle befestigt ist. Wenn das Ventilschließelement oder die Klappe nicht an der Achse befestigt ist, übt das ganze Gewicht der Klappe eine abwärts gerichtete Kraft aus, wenn sie in einer anderen Stellung als der horizontalen angeordnet ist. Diese Kraft führt häufig zu einem übermäßigen Verschleiß und zu einer erhöhten Reibung zwischen der Klappe und dem Ventilsitz oder dem Auskleidungsmaterial sowie zu einer nicht gleichförmigen Dichtungskraft um die Klappe herum. Wenn die Größe des Ventils zunimmt, gewinnt dieser Einfluß an Bedeutung, vor allem dann, wenn weitere Dichtungsmaterialien verwendet werden.

Wenn die Klappe an der Hauptachse oder mit ihrem unteren Ende über eine entfernbare Zapfenachse gehalten ist, kann die axiale Stellung der Klappe bezüglich des Ventilsitzes mittels einer von außen zugänglichen Einstellschraube justiert werden, die bei Betätigung eine Kraft auf das Ende der tragenden Achse ausübt. Diese Bewegung der Achse führt ihrerseits zu einer Bewegung der Klappe, die an der Achse gehalten ist. Beispiele für derartige Anordnungen ergeben sich aus den US-PSn 3 314 642 und 3 633 872. Es ist weiterhin bekannt, zum Halten der Achse ein Steckteil zu verwenden (US-PSn 3 497 18o, 3 539 148 und 3 7o3 91o).

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Die Erfindung eignet sich insbesondere für Drosselklappenventile oder ähnliche Ventile, bei denen das Schließteil oder die Klappe nicht an der Achse befestigt ist, so daß das ganze Gewicht der Klappe auf den Ventilsitz eine nach unten gerichtete Kraft ausübt, wenn das Ventil sich in einer anderen Stellung als der Horizontalstellung befindet.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit einem Ventilgehäuse, das einen Vetnilsitz und wenigstens eine Öffnung für die Aufnahme einer Schwenkachse eines Ventilschließteils hat, das in dem Ventilgehäuse für die Drehung des Ventilschließteils zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bezüglich des Ventilsitzes angeordnet ist. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Schub- und Lastkompensator für das Ventilelement eines solchen Ventils. Der Kompensator hat erfindungsgemäß eine Schublagerbüchse, die an einem Ende der Schwenkachse in der Öffnung in dem Ventilgehäuse angeordnet ist und das Ventilschließteil trägt. Der Kompensator hat weiterhin Schublager- bzw. Axiallagereinrichtungen, die fluchtend zu der Öffnung in 'dem Ventilgehäuse ausgerichtet sind und sowohl die Schublagerbüchse als auch die Schwenkachse tragen« Weiterhin hat der Kompensator Einrichtungen zum Justieren der Stellung der Schublagereinrichtungen axial bezüglich der Öffnung in der Ventilgehäuse, um die Lastkräfte bezüglich des Ventilsitzes zu zentrieren. Die Schublagereinrichtungen weisen ein Schublager, «las sowohl ■ an -der" Schublagerbüchse- als auch an der Schwenkachse angreift, ein Schubwiderlager, das für die Abstützung des Schublagers angeordnet ist,, Einrichtungen, welche die Drehung des Schublagers bezüglich des Schubwiderlagers bzw» des Schubauflagers verhindern, und Einrichtungen auf, die die Drehung des Schubwiderlagers bezüglich des Ventilgehäuses unterbindenο

Erfindungsgemäß gebaute Drosselklappenventile haben ein Ventilgehäuse mit einer zylindrischen Bohrung mit diametral gegenüberliegenden Öffnungen für die Aufnahme einer Schwenk-

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achse, sowie eine Kunstharzauskleidung, die in der zylindrischen Bohrung des Ventilgehäuses angeordnet ist. Die Auskleidung hat einen rohrförmigen Abschnitt mit gegenüberliegenden öffnungen, die fluchtend zu den öffnungen in dem Ventilgehäuse und zu der Schwenkachse ausrichtbar sind, die sich in die öffnungen des Ventilgehäuses und der Auskleidung erstreckt. An der Schwenkachse ist eine Drosselklappe gleitend verschiebbar für eine Drehung mit der Achse zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung in dem rohrförmigen Abschnitt der Auskleidung angeordnet. Die Drosselklappe hat einen Durchmesser, der bezogen auf den des rohrförmigen Abschnittes der Auskleidung so bemessen ist, daß im wesentlichen ein Preßsitz dazwischen erreicht wird, wenn die Drosselklappe sich in der Schließstellung befindet. An einem Ende der Schwenkachse ist in der angrenzenden öffnung im Ventilgehäuse eine Schublagerbüchse angeordnet. Die Schublagerbüchse stützt die Drosselklappe axial zur Schwenkachse ab. Die Schublagereinrichtungen sind in der angrenzenden öffnung in dem Ventilgehäuse angeordnet und tragen sowohl die Schublagerbüchse als auch die Schwenkachse. Zum Justieren der Stellung der Schublagereinrichtungen axial zu der öffnung in dem Ventilgehäuse und zum gleichzeitigen Justieren der Drosselklappe zum Ausgleich der Last und zum Zentrieren der Dichtungskräfte in der Auskleidung sind weitere Einrichtungen vorgesehen.

Gegenstand der Erfindung Ist somit ein Schmh- \ind tor für ein Ventilschließteil, der sich für Drosselklappenventile und dergleichen eignet. Er besteht aus einer mechanischen Anordnung, die das Gewicht des Schließteils oder der Klappe direkt trägt und gleichzeitig die Ventilachse abstützt, wobei der Kompensator mittels einer Stellschraube die Belastung ausgleicht und die Dichtungskräfte in dem Ventilgehäuse zentriert.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen :

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Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Drosselklappenventil,

Fig. 2 in einer Schnittansicht eine Einzelheit des Schub- und Lastkompensators für die Ventilklappe, die in Fig. 1 unten gezeigt ist,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2 und

Fig. 4 auseinandergezogen den Aufbau des Schub- und Lastkompensators von Fig. 1 und 2.

Das in Fig. 1 gezeigte Drosselklappenventil 1o hat ein Gehäuse 11 mit einer zylindrischen Bohrung mit diametral gegenüberliegenden öffnungen für die Aufnahme einer Schwenkeinrichtung für das Ventilschließelement. Das Ventilgehäuse .11 ist in herkömmlicherweise gebaut und besteht aus einem einzigen Teil oder aus zwei horizontal längs eines Durchmessers geteilten Abschnitten, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die zylindrische Bohrung des Ventilgehäuses aus Metall ist mit einem Ventilsitz versehen, der vorzugsweise aus einer Kunstharzauskleidung 13 besteht. Die Auskleidung 13 besteht zweckmäßigerweise aus einem Fluorkohlenstoff harz, wie Polytetrafluoräthylen, da dieser Werkstoff einen hohen Widerstand gegenüber korrosiven Fluiden hat. Es können auch andere elastische Materialien verwendet werden, solange sie mit dem durch das Ventil zu regulierenden Fluid verträglich sind. Die Auskleidung 13 hat einen rohrförmigen Abschnitt, der in der zylindrischen Bohrung des Ventilgehäuses 11 angeordnet wird, sowie nicht gezeigte Stirnflansche, die sich von dem rohrförmigen Abschnitt radial nach außen erstrecken. Der rohrförmige Abschnitt kann eine elastische Unterlage gemäß der US-PS 3 447 78o aufweisen.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist das Ventilschließelement eine im wesentlichen starre, mit Kunstharz umhüllte Drosselklappe 2o„ die in der Kunstharzauskleidung 13 auf dem Durch= messer angeordnet ist, der durch die darin vorgesehenen

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fluchtenden Öffnungen geht. Die umhüllte Klappe 2o hat einen metallischen Kern oder einen Klappeneinsatz 21, der aus einem geeigneten metallischen Material hergestellt ist, das die erforderliche Festigkeit hat, die den Betriebsanforderungen genügt. Der Einsatz besteht beispielsweise aus duktilem Eisen oder Kohlenstoffstählen und rostfreien Stählen und dergleichen. Der Kunstharzüberzug 22 wird auf den Klappeneinsatz 21 aus Metall durch Einkapseln aufgebracht, wodurch man eine der Praxis genügende Stärke und den erforderlichen Abmessungsfaktor erhält. Die Harzbeschichtung 22 besteht vorzugsweise aus einem Fluorkohlenstoffharz, wie Polytetrafluoräthylen, oder aus einem anderen geeigneten Material. Die umhüllte Klappe.2o kann mit der Innenfläche des rohrförmigen Abschnittes der Auskleidung 13 einen Preßsitz eingehen. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist die Klappe 2o mit der Schwenkachse 23 mittels Keilelementen 24 schwenkbar. Die Keilelemente 24 sorgen für eine Drehbewegung der Klappe 2o. Die Klappe kann sich jedoch axial bezüglich der Achse 23 frei bewegen. Somit trägt die Achse 23 die Klappe 2o nicht, wenn sich das Ventil in einer vertikalen Stellung befindet, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist.

Der Aufbau des Schub- und Lastkompensators für die Klappe ist in Fig. 2 gezeigt. Am unteren Ende der Achse 23 stützt eine Schublagerbüchse 25 die Klappe 2o gegen ein Schublager 26 ab. Die Schublagerbüchse 25 ist ltt <äen Klappeneinsat« 21 mittels Keilen oder Paßfedern gehalten und dreht sich mit der Klappe 2o und der Achse 23 gegen das Schublager 26. Wie aus den Figuren 2 bis 4 zu ersehen ist, ist die Schublagerbuchse 25 am unteren Ende mit einem Paar von Vorsprüngen oder Paßfedern 25a versehen, die sich in ein entsprechendes Paar von Ausnehmungen oder Schlitzen 21a (Fig. 2, 3) an dem Klappeneinsatz 21 erstrecken können. Das Gewicht der Klappe 2o wird somit direkt von der Schublagerbüchse 25 abgestützt, die sich ihrerseits gegen das Schublager 26 abstützt. Das Gewicht der

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Achse 23 wird gleichzeitig von dem gleichen Schublager 26 (Fig. 2) getragen. .Das Schublager 26 wird durch ein Schubwiderlager 27 als Unterlage abgestützt, hinter dem sich eine Stirnkappe 28 befindet, die an dem Ventilgehäuse 11 beispielsweise durch Kopfschrauben 29 befestigt ist. Ein Drehen des Schublagers 26 wird mittels zweier Dübelzapfen 3o verhindert, die in dem Schubwiderlager 27 angeordnet sind. Eine Drehung des Schubwiderlagers 27 wird mittels eines Paares von Dübelzapfen 31 verhindert, die in der Stirnkappe 28 angeordnet sind. Die Stirnkappe 28, die einen Gewindeabschnitt 28a aufweist, trägt eine Stellschraube 33, die eine Kraft.auf das Schubwiderlager 27 ausübt, welches seinerseits das Schublager 26 trägt. Bei einer Justierung der Stellschraube 33 kann somit eine Kraft auf das Schublager 26 ausgeübt werden, die die Position der Klappe 2o so justiert, daß die Last ausgeglichen und die Dichtungskräfte in der Ventilauskleidung zentriert werden. Dies führt zu einer erhöhten Lebensdauer des Ventils, weil der Verschleiß ausgeschlossen ist, der durch die abwärts gerichteten Kräfte hervorgebracht wird, welche die Klappe auf die Ventilauskleidung ausübt. Der Betrieb des Ventils ist infolge der Zentrierung der Lastkräfte in die Auskleidung erleichtert.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann sich das obere Ende der Achse 23 in eine Lagerhülse 4o erstrecken, die in der öffnung am oberen Ende des Ventilgehäuses 11 angeordnet ist. In die öffnung zwischen dem Ventilgehäuse und der Lagerhälse 4o wird vorzugsweise eine Büchse 41 eingesetzt. Die Lagerhülse 4o wird in der öffnung in dem Ventilgehäuse mittels einer Stirnkappe 42 in Lage gehalten, die an dem Ventilgehäuse 11 durch Kopfschrauben 43 befestigt ist. Eine ähnliche Büchse 44 ist in die untere gegenüberliegende öffnung im Ventilgehäuse 11 eingesetzt und steht in Eingriff mit der Außenfläche der Schublagerbüchse 25 (Fig. 1, 2). An den gegenüberliegenden Enden der Ventilklappe 2o sind zwischen der Kunstharzabdeckung 22 an der Ventilklappe und der Kunstharzauskleidung 13 geeignete

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Dichtungseinrichtungen vorgesehen. Die Dichtungseinrichtungen sind als Dichtungsringpaar 45 dargestellt. Es können auch andere Dichtungsanordnungen verwendet werden, wie sie beispielsweise in den US-PSn 3 837 62o, 3 376 o14 oder 3 447 78o beschrieben sind.

Bei der beschriebenen bevorzugten Ausführung besteht die Ventilauskleidung aus einem Fluorkohlenstoffharz, wie Polytetrafluoräthylen. Es können auch Auskleidungen aus anderen Materialien verwendet werden, die aus Kunststoff oder einem Elastomer bestehen können. Weiterhin können Ventile ohne Auskleidungen zum Einsatz gelangen, bei denen die Ventilklappe direkt an der Innenfläche des Ventilgehäuses ansitzt. Bei Ventilen dieser Bauweise ist die Ventilklappe insgesamt mit einer Umfangsausnehmung oder Nut versehen, die sich vollständig um den Umfang herum erstreckt und in der ein O-Ring aus einem elastomeren Material sitzt. Bei diesen Ventilen greift der elastische O-Ring auf der Ventilklappe an dem Ventilsitz an der zylindrischen Bohrung des Ventilgehäuses an. Der Schub- und Lastkompensator ist nicht -auf den Einsatz bei Drosselklappenventilen beschränkt, sondern eignet sich auch für Kugelventile und dergleichen, wie sie aus der US-PS 3 o73 336 bekannt sind. Bei diesen Ventilen ist ein drehbares Ventilelement vorgesehen, das in dem Ventilgehäuse angeordnet ist und zwischen der Offenstellung und Schließstellung bewegbar ist. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf Konstruktionen /beschränkt,- bei dehnen die Achse mit dem Ventilschließelement verkeilt ist. Es können auch Anordnungen vorgesehen werden, bei denen die Achse so geformt ist, daß das Ventilelement sich mit der Achse dreht, jedoch gleichzeitig das Ventilelement auf der Achse gleitend verschiebbar ist. Die Achse kann dafür beispielsweise einen quadratischen Querschnitt aufweisen.

Leerse ite

Claims

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SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSErPOSTFACH 85 OI 6O, D-8OOO MÖNCHEN 95

KARL LUDWIQ SCHIFF

ΤΊΛ IC V 1Q1·) DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

DA/ta"JV IyAA DIPL. ING. PETER STREHL

DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF DIPL. INQ. DIETER EBBINeHAUS DR. ING. DIETER FINCK

TELEFON (Ο8Θ) 48 2Ο54

TELEX 6-23 666 AURO D

TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

GARLOCK INC. ^l5° ^{FebrUar l978}

Rochester, N.Y., USA

Schub- und Lastkompensator für ein Ventilschließelement

Patentansprüche

Schub- und Lastkompensator für ein Ventilschließelement eines Ventils mit einem Ventilgehäuse, das einen Ventilsitz und wenigstens eine Öffnung für die Aufnahme einer Schwenkachse für das Ventilschließelement aufweist, die im Ventilgehäuse für ein Drehen des Ventilschließelementes zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Schublagerbüchse (25) , die an einem Ende der Schwenkwelle (23) in der Öffnung in dem Ventilgehäuse (11) angeordnet ist und das Ventilschließelement (2o) trägt, durch Schublagereinrichtungen (26, 27), die fluchtend zu der Öffnung in dem Ventilgehäuse für das Tragen sowohl der Schublagerbüchse (25) als auch der Schwenkachse (23) angeordnet sind, und durch Einrichtungen (28, 28a, 33) zum axialen Justieren der Stellung der Schublagereinrichtungen (26, 27) bezüglich der Öffnung im Ventilgehäuse (11)

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um dadurch die Lastkräfte bezüglich des Ventilsitzes zu zentrieren.
2. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schublagereinrichtungen ein Schublager (26) , das sowohl an der Schublagerbüchse (25) als auch an der Schwenkachse (23) angreift, und Einrichtungen (3o) aufweisen, die ein Drehen des Schublagers

(26) verhindern.
3. Kompensator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein in der Öffnung des Ventils angeordnetes und das Schublager (26) abstützendes Schubwiderlager (27), wobei die Einrichtungen (3o) die Drehung des Schublagers (26) bezüglich des Schubwiderlagers

(27) verhindern und Einrichtungen (31) vorgesehen sind, die eine Drehung des Schubwiderlagers (27) bezüglich des Ventilgehäuses (11) unterbinden.
4. Kompensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zum axialen Justieren der Stellung der Schublagereinrichtungen bezüglich der Öffnung im Ventilgehäuse (11) eine Stirnkappe (28), die an dem Ventilgehäuse (11) befestigt ist und die Öffnung darin abdeckt, und Gewindeeinrichtungen (28a, 33) aufweisen, die von der Stirnkappe (28) getragen werden und axial zu der Öffnung im Ventilgehäuse (11) bewegbar sind, um dadurch die Stellung des Schubwiderlagers (27) und des Schublagers (26) einzustellen.
5. Kompensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventil ein Drosselventil ist, gekennzeichnet durch ein Ventilgehäuse (11) mit einer zylindrischen Bohrung mit diametral gegenüberliegenden

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Öffnungen für die Aufnahme der Schwenkachse (23) , durch eine Kunstharzauskleidung (13) in der zylindrischen Bohrung des Ventilgehäuses (11), die einen rohrförmigen Abschnitt aufweist, dessen gegenüberliegende Öffnungen fluchtend zu den Öffnungen im Ventilgehäuse (11) ausrichtbar sind, wobei sich die Schwenkachse (23) in die Öffnungen des Ventilgehäuses (11) und die Auskleidung (13) erstreckt, und durch eine Drosselklappe (2o), die gleitend verschiebbar an der Schwenkachse (23) für eine Drehung damit zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung in dem rohrförmigen Abschnitt der Auskleidung (13) angeordnet ist und einen Durchmesser hat, der bezogen auf den Rohrabschnitt der Auskleidung (13) so bemessen ist, daß sich im wesentlichen ein Preßsitz dazwischen einstellt, wenn sich die Drosselklappe (2o) in der Schließstellung befindet, wobei die Schublagerbüchse (25) an einem Ende der Schwenkachse (23) in der angrenzenden Öffnung im Ventilgehäuse (11) angeordnet ist und die Drosselklappe (2o) axial auf der Schwenkachse (23) trägt, die Schublagereinrichtungen (26, 27) fluchtend zu der angrenzenden Öffnung im Ventilgehäuse (11) ausgerichtet sind und sowohl die Schublagerbüchse (25) als auch die Schwenkachse (23) tragen, und die Einrichtungen (28, 28a, 33) zum Justieren der Stellung der Schublagereinrichtungen (26, 27) axial zu der Öffnung in dem Ventilgehäuse (11) gleichzeitig zum Justieren der Drosselklappe (2o) vorgesehen sind, um die Last auszugleichen und um die Dichtungskräfte in der Auskleidung (13) zu zentrieren.

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