DE2838615A1 - Klappenventil - Google Patents

Description

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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, absatzförmigen Eindrehungen für eine sowohl den Klappenumfang als auch die Flanschfläche dichtende Ringmanschette versehen ist.

Derartige Klappenventile dienen der Absperrung gasförmiger und flüssiger Medien in Rohrleitungen von chemischen Anlagen, Kraftwerken, Wasserwerken, Kühlanlagen, Schiffbau" und überall dort, wo eine robuste, wirtschaftliche und dichtschließende Absperrarmatur erforderlich ist. Die Beschaffenheit von Klappenscheibe, Klappenwelle und Dichtungssitz, die in Großserienbauweise hergestellt sind, beeinflussen besonders bei hohen Drücken und hohen Geschwindigkeiten der gasförmigen oder 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- bzw. Kunststoffmanschette stellt demgegenüber ein zusätzliches Problem der Abdichtung zwischen den Rohrleitungsflauschen und dem Zwischenflanschgehäuse dar. Eine Dichtwirkung ist sowohl an den Flanschflächen als auch an der Durchtrittsöffnung für die Klappenwelle durch die Manschette

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hindurch erforderlich. Man ist "bisher davon ausgegangen, daß die Klappens ehe i"be 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 Planschkräfte 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 hindurchtretende Medium in die Bohrung für die Klappenwelle eindringt und Korrosion verursacht. Korrosion ist auch an den Planschflachen 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 Klappenventil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einesteils die Dichtwirkung der Ringmanschette zu verbessern und andernteils die zerstörende Korrosionswirkung auf das Zwischenflanschgehäuse zu verhindern.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die eingangs erwähnten Eindrehungen jeweils innerhalb der zur Strömungsrichtung senkrechten Ebene im Grund eine im Querschnitt winkelförmige Mulde aufweisen, die derart

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angelegt ist, daß sich die "beiden Schenkel des Winkels etwa in der Mitte der Absatzbreite schneiden. Die Erfindung ermöglicht erstmals die bessere Ausnutzung der Planschkräfte zum Andrücken der Ringmanschette an die Flanschflachen und verbessert daher die Dichtwirkung. Von besonderem Vorteil erweist sich, daß die Ringmanschette im Bereich des Innenraums und im besonderen im Bereich der Durchtrittsöffnung durch den Werkstoff der Ringmanschette 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 außerdem ein keilförmiges Einpressen des dichtenden Querschnittsteils der Ringmanschette. Dies wird durch den erfindungsgemäß gebildeten "offenen Winkel", d. h. durch einen Winkel erreicht, der achsparallele Mantelflächen als Anlagefläche für die Ringmanschette vermeidet.

Der erfindungsgeinäße G-rundgedanke kann nunmehr variiert werden,um die Ringmanschette entsprechend ihrem Querschnittsaufbau individuell zu behandeln und um je nach Erfordernis kleinere oder größere schräg gerichtete Dichtkraft-Komponenten zu erzeugen.

Als eine vorteilhafte Variante wird hierzu vorgeschlagen, daß die beiden von den Schenkeln des Winkels eingenommenen Grundwinkel jeweils bezogen auf die zur Strömungs-

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richtung des Mediums senkrechte Ebene ungleich groß sind.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Grundwinkel der sich schneidenden Schenkel bezogen auf die zur Strömungsrichtung senkrechte Ebene sich etwa wie 3 : 1 verhalten, wobei der größere Winkel außen und der kleinere Winkel innen angeordnet ist.

Die gestellte Aufgabe, 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 ideal gelöst, daß das Zwischenflanschgehäuse aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht, der im Preßverfahren verarbeitet ist. Dieser Torschlag 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.

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

Eine zusätzliche vorteilhafte Maßnahme, die die Dichtwirkung des Klappenventils hinsichtlich iher Absperrfunktion verbessert, besteht darin, daß die Klappenscheibe an ihrer Dichtfläche Teil der Kugeloberfläche einer Kugel mit dem Durchmesser des Manschetteninnendurchmessers oder einem größeren, im Elastizitätsbereich der Manschette liegenden Durchmesser bildet.

Schließlich ist vorgesehen, daß die Klappenwelle mittels Kunststoff-Gleitlagerbüchsen im Gehäuse gelagert ist und am Verstellende einen Mehrkant-Ansatz aufweist.

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

Fig. 1 eine Vorderansicht des Klappenventils, Fig. 2 einen senkrechten Achsenschnitt durch das Klappenventil gemäß Fig. 1 entsprechend der Schnittangabe I - I,

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Fig. 3 eine Ansicht des Randes der Ringmanschette in vergrößertem Maßstab,

Fig. 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 Klappenwelle 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 (Klappenfunktion). Am Umfang des Zwischenflanschgehäuses 1 sind wie üblich mehrere etwa halbrunde Einschnitte la, Ib, 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 Ie zur Befestigung, 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 vorgesehen, die in der nachfolgenden Beschreibung auf die zur Strömungsrichtung 8 senkrechte Ebene 9 bezogen sind. Praktisch ist beim gezeichneten Ausführungsbeispiel der Grund 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

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Winkel" im Gegensatz zu bekannten Eindrehungen dar, deren eine Flanke einen zur Strömungsachse 14 konzentrischen Zylindermantel bilden, was die beschriebene nachteilige Keilwirkung an der Ringmanschette 4 zur Folge hat. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, legt der "offene Winkel",der meist mehr als 90 beträgt, die Ringmanschette 4 so günstig fest, daß im Teil 4a, an der Durchtrittsöffnung 4b für die Klappenwelle 2.keine Verspannung oder Verformung zu befürchten ist. Der Schnittpunkt 10 der Schenkel 11 und 12 kann nunmehr (wie gezeichnet) auch außerhalb der Mittenlinie 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 (so gezeichnet) sich ihrer Größe nach wie 3 : 1 verhalten. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, wird dadurch die Schenkellänge, die sich näher zur Mittenachse 14 befindet, langer gestaltet, was bedeutet, daß ein größerer Kraftanteil der Flanschkräfte 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. Vorteilhafterweise besteht das Zwischenflanschgehäuse 1 aus gepreßtem glasfaserverstärktem Kunststoff und ist in einem Werkzeug/ bestehend aus Ober- und Unterteil, erzeugt.

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Die Ringmanschette 4 weist durchgehend in Richtung der Strömungsachse 14 verlaufende, in Fig. 3 angedeutete Abflachungen 19a, 19b auf, die im Bereich der Durchtrittsöffnungen 4b für die Klappenwelle 2 eine erleichterte Montage und eindeutige Dichtflächenverhältnisse schaffen. Hinzu kommen noch Ausschragungen 20a, 20b, 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 Ausschrä-

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gungen >9Vund ,Hfb führen zu einer definierten Dichtfläche, die wesentlich schmaler ist als die volle Breite des Zwischenflanschgehäuses 1, so daß die Reibkraft beim Bewegen der Klappenscheibe 3 je nach ihrer Winkelstellung wesentlich vermindert ist.

Schließlich sind in das Zwischenflanschgehäuse 1 Kunststoff-Gleitlagerbüchsen 22a, 22b eingesetzt, um die Klappenwelle 2 zu lagern und gleichzeitig abzudichten. Die Elastizität solcher Gleitlagerbüchsen 22a, 22b 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 (Fig. 4).

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

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Claims (7)

1. Anmelder: 23. August 1978

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   Industrieanlagen/Verschleißtechnik
   Franz-Haniel-Str. 18
   D-4130 Moers

   Klappenventil

   Patentansprüche
   - Schutzansprüche -

   Klappenventil mit einem Zwischenflanschgehäuse, in dem die Klappenwelle senkrecht zur Strömungsrichturig des Mediums verläuft, die Klappenscheibe trägt und im ringförmigen Gehäuse gelagert ist, das an den Stirnseiten mit ringförmigen, absatzformigen Eindrehungen für eine sowohl den Klappenumfang als auch die Flanschfläche dichtende Ringmanschette versehen ist,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Eindrehungen (7) jeweils innerhalb der zur Strömungsrichtung (8) senkrechten Ebene (9) im Grund eine im Querschnitt winkelförmige Mulde aufweisen, die derart angelegt ist, daß sich die beiden Schenkel (11,12) des Winkels (13) etwa in der Mitte (15) der Absatzbreite (16) schneiden.
2. 2. Klappenventil nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die beiden von den Schenkeln (11,12) des Winkels (13) eingenommenen Grundwinkel (17,18) jeweils bezogen auf die zur Strömungsrichtung (8) des Mediums senkrechte Ebene (8) ungleich groß sind.

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3. 3. Klappenventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Grundwinkel (17,18) der sich schneidenden Schenkel (11,12) bezogen auf die zur Strömungsrichtung (8) senkrechte Ebene (9) sich etwa wie 3 : 1 verhalten, wobei der größere Winkel (17) außen und der kleinere Winkel (18) innen angeordnet ist.
4. 4. Klappenventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Zwischenflansch-Gehäuse (1) aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht, der im Preßverfahren verarbeitet ist.
5. 5. Klappenventil nach einem odei* mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Ringmanschette (4) an den Durchtrittsoffnungen (4b) für die Klappenwelle (2) mit mehreren Rillen (24) in der Art einer Labyrinthdichtung und mit parallel zur Strömungsachse (14) durchgehend verlaufenden Abflachungen (19a, 19b) versehen ist, in deren Austrittsbereichen am Manschettenrand (21) leicht konisch ausgeformte Ausschlagungen (20a, 20b) vorgesehen sind.
6. 6. Klappenventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Klappenscheibe (3) an ihrer Dichtfläche (3d) Teil der Kugeloberfläche einer Kugel mit dem Durchmesser des Manschetteninnendurchmessers oder einem größeren, im Elastizitätsbereich der Manschette (4) liegenden Durchmesser bildet.

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7. 7. Klappenventil nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Klappenwelle (2) mittels Kunststoff-Gleitlagerbüchsen (22a, 22b) im Gehäuse (1) gelagert ist und am Verstellende (2a) einen Mehrkant-Ansatz (2b) aufweist.

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