DE2848130A1

DE2848130A1 - Vorrichtung bei einem drehklappenventil

Info

Publication number: DE2848130A1
Application number: DE19782848130
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: WESTAD ARMATURFABRIK AS
Current assignee: WESTAD ARMATURFABRIK AS
Priority date: 1978-11-06
Filing date: 1978-11-06
Publication date: 1980-05-14

Description

A/S Uestad Armaturfabrik 3360 GEITHUS, Norwegen

Erfinder: Sven Sörensen

3360 GEITHUS, Norwegen

Vorrichtung bei einem Drehklappenventil

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung bei einem Drehklappenventil der im Ingress des Hauptanspruches angegebenen Gattung. Bei derartigen Drehklappenventilen ist es in Verbindung mit Dichtungsringen aus einem unelastischen Werkstoff wie FEP oder dergl. bekannt, eine Art Einlage einzusetzen, welche den Dichtungsring bei den infragekommenden Temperaturschwankungen mehr oder weniger an die Dichtungsfläche der Klappe drückt, wenn das Drehklappenventil geschlossen ist. Eine derartige Einlage,hat bei einer bekannten Drehklappenausführung die Form eines Ringes aus Aluminium, der ausserhalb des Dichtungsringes in der Nut liegt in welcher sich der Dichtungsring befindet. Bei Einsatz von Drehklappenventilen in Verbindung mit cryogenen Fluida wird der erwähnte, hiernach Klemmring genannte Ring stärker als der Werkstoff der Klappe und des Gehäuses schrumpfen und den Dichtungsdruck derart erhöhen, dass die Dichtung suppe des Dichtungsringes an die Dichtungsfläche der Klappe gedrückt wird. Dieser Ring ist jedoch nicht sehr elastisch in seiner Umkreisrichtung, und die Vorrichtung fordert somit sehr enge Toleranzen und wird "kalten Fluss" des Dichtungsring-Werkstoffes bei den Temperaturschwankungen denen das Drehklappenventil ausgesetzt wird nicht völlig vermeiden können.

Zur Schaffung einer Dichtung bei Drehklappenventilen der obenerwähnten Gattung, wo der Dichtungsring an sich mit dem Klemmring wesentlich mehr elastisch oder fendernd in der Umkreisrichtung des Klemmringes wird, damit kalter Fluss des Dichtungsring-Werkstoffes vermieden und aber erzielt wird, dass die federnde Spannkraft des Klemmringes bei sinkender Temperatur zunimmt, damit die Dichtungslippe des Dichtungsringes zur stärkeren Auflage gegen die Dichtungsfläche der Klappe gedrückt wird, ist folgende Lösung

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aus der norwegischen Patentschrift No. 131 003 der Anmelderin bekannt: Der Klemmring wird als eine ringförmige Schraubenfeder gestaltet, die vorzugsweise aus bandförmigem Werkstoff, wie beispielsweise säurefestem Stahl gestaltet ist. Dieser Klemmring verleiht der Dichtung die erwünschte Elastizität in radialer Richtung mit Hilfe jeder einzelnen Schraubenfederwindung, ohne dass der Umkreis des Dichtungsringes in nennenswertem Ausmass beeinflusst wird, da sich die ringförmige Schraubenfeder im Gegensatz zu dem oben erwähnten Aluminiumring leicht in Umkreisrichtung dehnen lässt. Der bekannte Klemmring in der Form einer ringförmigen Schraubenfeder ergibt eine sehr gute Federung bei allen Temperaturen, sowohl in der Umkreisrichtung, als auch in radialer Richtung, und hat auch den Vorteil, dass die Spannkraft der Feder in radialer Richtung bei sinkender Temperatur wegen der erhöhten Festigkeit des Werkstoffes zunimmt.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Klemmringes, welcher die obenerwähnten guten Eigenschaften aufweist, der aber gleichzeitig preiswerter hergestellt werden kann, oder eines Klemmringes, der bei den Temperaturen welchen das Drehklappenventil ausgesetzt wird nur radiale Kräfte auf den Dichtungsring ausübt. Ferner soll ein Klemmring geschaffen werden, welcher erhöhte radiale Spannkraft ausübt, damit die Widerstandskraft des Drehklappenventils gegen entgegen der Hauptdruckseite des Drehklappenventils gerichteten Druck erhöht wird.

Dies wird erfindungsgemäss derart erzielt, dass ein an sich bekannter Klemmring mit U-förmigem Querschnitt eingesetzt wird, wobei der Grund und die Schenkel der U-form anschliessend an den Grund und die Schenkel des U-förmigen Dichtungsring-Querschnittes vorgesehen werden. Der Klemmring besteht aus U-förmigen Elementen, die derart in der Umkreisrichtung miteinander verbunden sind,

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dass sich jedes einzelne Element gegenüber den benachbarten Elementen bewegen kann, wobei sich der Umkreis des Klemmringes und damit sein Durchmesser ändern und sich demgemäss an die im Drehklappenventil bei den infragekommenden TemperaturSchwankungen auftretenden Abmessungsänderungen anpassen kann.

Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen hervor, und nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung erläutert, wo

Fig. 1 einen Schnitt durch das Drehklappenventil der erwähnten Gattung, lotrecht zur Drehachse der Drehklappe, Fig. 2 im einzelnen den Dichtungsring in der inwendigen Nut im Ventilgehäuse und in Auflage gegen die Dichtungsfläche der Klappe, Fig. 3 dasselbe wie Fig. 2, aber perspektivisch und im grösseren Masstab, damit der Klemmring und seine Wirkung auf den Dichtungsring an sich deutlicher zu erblicken ist, und Fig. 4 und 5 zwei Einzelheiten von Ausführungsformen des Klemmringes zeigen.

Fig. 1 zeigt ein Drehklappenventil üblicher Gattung,

welches eine extrentrisch gelagerte Klappe 1 in einem Ventilgehäuse umfasst. Die Drehachse 3 des Ventils 1 ist gegenüber einer mittigen Ebene durch die sphärische Dichtungsfläche 4 verschoben, wobei die Letztere mit einem in einer inwendigen Nut 6 im Ventilgehäuse 6 vorgesehenen Dichtungsring 5 zusammenwirkt. Die inwendige Nut 6 ist zwischen einem kreisrunden Sitz 7 in der Wandung des Ventilgehäuses 2 und einem Haltering 8 vorgesehen. Der Haltering 8 kann mittels zweckmässiger Mittel, wie beispielsweise eines ausserhalb des Halteringes 8 und mit Abstand von diesem vorgesehenen Ringes 9, gegen den Dichtungsring 5 gedrückt werden, wobei der Ring 9 mittels eines in einer Nut 11 in der Wandung des Ventilgehäuses vorge-

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sehenen und mit einer Abstufung 12 des Ringes 9 zusammenwirkenden Sperringes 10 gegen aclisiale Bewegung im Ventilgehäuse im Sinne von der Klappe ab gesperrt ist. Im Ring 9 liegt eine Mehrzahl von Gewindelöchern 13 zwecks Einschrauben von Schraubenbolzen 14 vor, die beim Anziehen zur Auflage gegen den Haltering 8 gebracht werden, der dabei den Dichtungsring 5 festhält.

Fig. 2 zeigt die Nut 6 mit dem Dichtungsring 5 und dem Haltering 8 in grösserem Masstab. Hieraus geht deutlich hervor, dass der Dichtungsring 5 in einer hinterschnittenen Nut angebracht ist, die derart gebildet wird, dass der Haltering 8 eine kreisrunde Lippe 15 aufweist, die hervorragt und die Öffnung 16 der Nut 6 verkleinert, wobei die andere Seite der Nut 6 durch eine entsprechende Lippe 17 begrenzt wird. Die Lippe 17 ist an einem Einfassungsring 18 vorgesehen, welcher gegen den kreisrunden Sitz 7 des Ventilgehäuses 2 aufliegt und an der gegenüber dem erwähnten Sitz 7 liegenden Seite zur Auflage gegen und zum Festhalten des Dichtungsringes 5 gestaltet ist.

Der zwischen den Haltering 8 und dem Einfassungsring 18 festgehaltene Dichtungsring 5 ist vorzugsweise aus FEP Werkstoff mit U-förmigem Querschnitt hergestellt und weist eine radial einwärtsragende Dichtungslippe 19 im mittleren Bereich des einen U-Schenkels und einen radial auswärtsragenden Flansch 20 vom Seitenrand des U-Bodens auf. Die einwärtsragende Dichtung suppe 19 ragt durch die Mündung oder den Schlitz 16 zwischen dem Haltering 8 und den einander zugewandten Lippen 15 bzw. 17 des Einfassungsringes 18 und liegt gegen die sphärische Dichtungsfläche 4 der Klappe 1 auf. Der radial auswärtsragende Flansch 20 ist in einem kreisförmigen Raum 21 am Boden der Nut 6 zwischen dem Haltering 8 und dem am kreisförmigen Sitz 7 des Ventilgehäuses aufliegenden Einfassungsring 18 festgehalten. In der U-Form des Dichtungsringes 5 ist ein Klemmring 22 mit U-förmiaem Querschnitt und vorzugsweise aus

rostfreiem Stahl vorgesehen, welcher unter den unterschiedlichen infragekommenden Temperaturverhältnissen den Dichtungsring 5 und damit die einwärtsragende Dichtungslippe 19 federnd mehr oder weniger stark gegen die Dichtungsfläche 4 der Klappe 1 andrückt, wenn das Drehklappenventil geschlossen ist.

Der erwähnte Klemmring 22 ist derart im Dichtungsring 5 vorgesehen, dass die Schenkel und Böden der U-Formen benachbart sind. Dabei legen sich die U-Schenkel 24 des Klemmringes 22 federnd gegen die U-Schenkel des Dichtungsringes 5, wobei die Dichtungslippe 19 des einen Dichtungsring-Schenkels federnd gegen die Dichtungsfläche 4 der Klappe 1 angedrückt wird. Dies setzt voraus, dass der Boden 25 in der U-Form des Klemmringes 22 aus der Radialebene durch die Dichtungslippe 19 achsial versetzt ist. Dadurch, dass die Schenkel 24 des U-förmigen Klemmringes 22 etwas von den Schenkeln des Dichtungsringes 5 abweichen, wird erzielt, dass die Schenkel 24 des Klemmringes in derselben Weise wie jede einzelne Schraubenwindung des obenerwähnten Klemmringes federnd gegen die Schenkel des Dichtungsringes 5 anliegen und die Dichtungslippe 19 gegen die Dichtungsfläche 4 der Klappe 1 drücken. Bei Temperaturschwankungen wirkt der U-förmige Klemmring 22 annähernd in derselben Weise wie der einleitungsweise erwähnte aus einer ringförmigen Schraubenfeder bestehende Klemmring.

Der Werkstoff FEP, aus welchem der Dichtungsring* 5 hergestellt ist, ist weitgehend unelastisch und wird, wenn der Dichtungsring 5 im Ventilgehäuse eingebaut und das Ventil 1 in geschlossene Lage gebracht ist, durch "kalten Fluss" etwas verformt um sich der Dichtungsfläche 4 der Klappe 1 und eventuellen mikroskopischen Unebenheiten in derselben anzupassen.

Der Klemmring 22 übt einen radial einwärts gerichteten Druck auf den Dichtungsring 5 und die einwärts ragende Dichtungslippe 19 aus, indem jede einzelne Schraubenwindung federnd gegen

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die Schenkel der U-Form aufliegen. Beim Schliessen der Klappe 1 wird der Klemmring 22 über die Dichtungslippe 19 belastet, derart, dass jedes einzelne Element 26 des Klemmringes 22 etwas zusammengedrückt wird und die Schenkel 24 der U-Form etwas gegeneinander gedrückt werden, wie leicht aus Fig. 3 zu ersehen ist. Das bewirkt einen hinreichenden Dichtungsdruck bei höheren Temperaturen. Bei sinkender Temperatur nimmt die Spannkraft jedes U-Elementes 26 auf Grund der sich daraus ergebenden Erhöhung der Material-Festigkeitseigenschaften zu, was u.a. die Abmessungsänderungen in den unterschiedlichen Bestandteilen des Drehklappenventils kompensiert, wodurch der Dichtungsdruck aufrechterhalten bleibt. Der Dichtungsgrundsatz basiert sich somit auf mechanische und thermische Belastung, wobei gleichzeitig eine Druckempfindlichkeit besteht, weil die Nut 6 über Bohrungen 23 mit der Hauptdruckseite des Drehklappenventils in Verbindung steht, so dass sich Druck auf die U-Form des Dichtungsringes verpflanzt und einen erhöhten Auflagedruck der Dichtungslippe 19 gegen die Dichtungsfläche 4 der Klappe 1 bewirkt.

Die thermische Dichtungsgestaltung belastet den Dichtungsring als eine Funktion der Temperatur. Dies ist vor allem auf die Ausformung des Klemmringes 22 zurückzuführen, die in Fig. 4 dargestellt ist. Aus dieser Figur geht hervor, dass jedes U-Element 26 mit seinem einen Schenkel mit dem entsprechenden Schenkel eines benachbarten Elementes 26 verbunden ist, während der andere Schenkel des Elements mit einem anderen Schenkel eines anderen benachbarten Elements verbunden ist. Somit entsteht ein mäanderartiges Muster, wenn man sich die zusammenhängenden U-Elemente 26 ausgebreitet denkt. Diese verbundenen Elemente 26 weisen somit eine federnde Eigenschaft in Umkreisrichtung des Klemmringes auf. Bei sinkender-Temperatur nimmt die Federkraft zu, was wie oben erwähnt auf erhöhte Festigkeitseigenschaften des Klemmring-Werkstoffes bei sinkender Temperatur zurückzuführen ist. Wenn die Ventiltemperatur abnimmt,

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nimmt der Dichtungsdruck zwischen der Klappe 1 und dem Dichtungsring 5 zu, wodurch ein dichter Verschluss bei cryogenen Temperaturen aufrechterhalten wird. Wenn die Ventiltemperatur steigt, nimmt der Dichtungsdruck zwischen der Klappe 1 und dem Dichtungsring bei aufrechterhaltenen Dichtung ab. Dieses Merkmal verhindert kalten Fluss des Dichtungsring-Werkstoffes bei höheren Temperaturen, wie oben in Verbindung mit einem Klemmring aus Aluminium erwähnt.

Falls unter gewissen Umständen ein Klemmring erwünscht ist, der keine federnde Kraft in der Umkreisrichtung des Klemmringes 22 ausübt, kann ein Klemmring wie in Fig. 5 dargestellt eingesetzt werden. Dieser Klemmring weist U-förmige Elemente 26' und 26" auf, die mittels Zungen 27 an jedem Ende des Elementes 26· miteinander verbunden sind. Die Zungen 27 ragen in Löcher 28 des Elements 26" hinein und sind umgebogen, damit die U-Elemente 26' und 26" nicht auseinanderfallen. Die Löcher 28 sind derart abgemessen, dass die Elemente 26' und 26" etwas gegeneinander bewegt werden können, wodurch der Umkreis des Klemmringes 22 sich den Abmessungsänderungen des Klappenventils infolge Temperaturschwankuhgen anpassen kann, ohne dass federnde Spannungskräfte in der Umkreisrichtung des Klemmringes 22 entstehen. Der Klemmring 22 der erwähnten Ausführungsform lässt sich selbstverständlich derart anpassen, dass er bei einer erwünschten Temperatur in seine höchste Umkreisabmessung ausgedrückt wird, worauf er bei ggf. erhöhter Temperatur eine zunehmende radial einwärtsgerichtete Kraft bei weiterer Erweiterung der Bestandteile des Drehklappenventils bei erhöhter Temperatur ausübt.

Das erwähnte Drehklappenventil ist unter allen Druckverhältnissen dicht, wenn der Druck und damit die Strömungsrichtung des Fluids gegen die Hauptdruckseite des Drehklappenventils erfolgt,

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welche sich auf derselben Seite wie die Drehachse 3 der Klappe 1 befindet. Bei entgegengesetztem Druck und entgegengesetzter Strömungsrichtung ist das Drehklappenventil bis zu mindestens 7 Bar dicht. Infolge der besonderen Gestaltung mit einem Haltering 8 und einem Einfassungsring 18, zwischen welchen der Dichtungsring 5 festgehalten ist, ist Gewähr dagegen geschaffen, dass der Dichtungsring, beispielsweise bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Ventil aus seiner Lage gezogen wird. Ferner können Dichtungsring, Haltering und Einfassungsring bei einer eventuellen Zerstörung derselben leicht ausgewechselt werden.

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Claims

Patentansprüche Vorrichtung bei einem Drehklappenventil, welches ins-

besondere für den Einsatz in Verbindung mit cryogenen Fluida vorgesehen ist, wo die Drehachse (3) der Klappe (1) gegenüber einer Ebene durch die sphärische Dichtungsfläche (4) der Klappe (1) versetzt ist, wobei die Dichtungsfläche (4) mit einem Dichtungsring (5) zusammenwirkt, der in einer inwendigen Nut (6) im Ventilgehäuse vorgesehen und festgehalten ist, wobei die Nut (6) zwischen einem kreisförmigen Sitz (7) in der Wandung des Ventilgehäuses und einem in einer zum Festhalten des Dichtungsringes (5) zweckmässigen Weise an den Dichtungsring (5) gedrückten Haltering (8) geschaffen und hinterschnitten ist und einen radial nach innen offenen Schlitz (16) aufweist, durch welchen sich eine radial einwärtsragende Dichtungslippe (19) am Dichtungsring für Zusammenwirkung mit der Dichtungsfläche (4) in geschlossener Lage des Ventils erstreckt und wo der Dichtungsring (5) der sowohl mittels Federdruck, als auch mittels Fluidumdruck beaufschlagten Gattung ist und im wesentlichen einen U-förmigen Querschnitt aufweist, wo die radial einwärtsragende Dichtungslippe (19) im Mittelbereich des einen U-Schenkels vorgesehen ist und der Dichtungsring (5) einen radial vom Seitenrand des U-Bodens auswärtsragenden Flansch (20) aufweist, welcher Flansch (20) in einem kreisförmigen Raum (21) am Boden der Nut (6) zwischen dem Haltering (8) und dem kreisförmigen Sitz (7) im Ventilgehäuse festgehalten ist, und mit einem Klemmring (22) aus rostfreiem Stahl, der zwischen den Schenkeln der U-Dichtung "(5) festgehalten ist, um einen radial nach innen gerichteten Druck auf die Dichtungslippe (19) auszuüben, dadurch gekennzeichnet, dass als Klemmring (22) ein an sich bekannter Klemmring mit U-förmigem Querschnitt eingesetzt ist, dessen Boden (25) und Schenkeln (24) ^ae^ VjFßWh^^^ffii⁵^ ^zu Boden und Sehen-

ORIGINAL INSPECTED

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kein des Dichtungsringes (5) und mit dem Boden (25) der U-Form aus einer Radialebene durch die Dichtungslippe (19) versetzt angebracht sind, welcher Klemmring (22) aus U-förmigen in der Umkreisrichtung des Klemmringes miteinander verbundenen Elenenten (26) besteht.
2. Vorrichtung bei einem Drehklappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Schenkel (24) jedes U-Elements (26) des eingesetzten Klemmringes (22) in seinem Endabschnitt mit dem Schenkel eines benachbarten U-Elements (26) und der andere Schenkel (24) in seinem Endabschnitt mit einem Schenkel (24) eines anderen benachbarten U-Elements (26) verbunden ist.
3. Vorrichtung bei einem Drehklappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die U-Elemente (26) des eingesetzten Klemmringes (22) im Boden (25) miteinander verbunden sind, indem direkt gegenüberliegende Zungen (27) jedes zweiten U-Elements (26¹) in Löcher (28) jedes zweiten U-Elements (26") eingeführt und zwecks Zusammenhalten der U-Elemente (26',26") umgebogen sind, wobei die Löcher (28) in der Umkreisrichtung des Klemmringes (22) derart abgemessen sind,, dass die Zungen (27) sich in der erwähnten Richtung bewegen können.
4. Vorrichtung bei einem Drehklappenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die U-Elemente (26¹) mit Zungen (27) und die U-Elemente (26") mit Löchern (28) sich überlappen.

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