DE69710926T2

DE69710926T2 - Klappenventile

Info

Publication number: DE69710926T2
Application number: DE69710926T
Authority: DE
Inventors: John Furness; Frederick Thurston
Original assignee: Curtiss Wright Flow Control UK Ltd
Current assignee: Curtiss Wright Flow Control UK Ltd
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1997-05-01
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2017-05-02
Also published as: WO1998050716A1; US6149130A; EP0979367A1; DE69710926D1; EP0979367B1; GB2307539A; GB9603328D0; ES2170945T3; GB2307539B; AU2646697A

Description

Solent & Pratt (Engirieering) Limited P 36870 EP/DE A1/PSpIbb Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Klappventile, wie diejenigen, die in unserer Patentbeschreibung GB 2031119 offenbart sind. Das Verschlussteil in einem Klappventil ist eine im Wesentlichen um 90º von der geschlossenen zu einer vollständig geöffneten Position drehbaren Scheibe. Die Scheibe kann dazu angepasst werden, gegen einen kegelstumpfförmigen Ventilsitz abzudichten. Um zu verhindern, dass sich die Scheibe anbindet oder sich übermäßig in den Sitz frisst, kann die Sitzachse in einem Winkel gegenüber der Ventilbohrachse festgelegt werden, wobei die Drehachse der Scheibe versetzt ist von der Zentralebene der Scheibe gegen den breiteren Rand des Sitzes und dem Zentrum der Ventilbohrachse abgewandt hin zu der Seite der Bohrung, zu welcher der projizierte Scheitel des Ventilsitzes zeigt.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Bereitstellung eines Sicherheitsmerkmals in solchen Ventilen, die bekannt sind als zweifache Blockierungs- und Auslassmöglichkeit. In vielen sicherheitskritischen Systemen sind aneinandergrenzende Teile durch eine Reihe von zwei Dichtungen miteinander verbunden, welche eine doppelte Barriere bilden. Der Raum zwischen den Dichtungen ist mit einer Öffnung verbunden, die dazu benutzt werden kann, um ein Auslaufen aus einer der Dichtungen zu kontrollieren, um Druckänderungen abzulassen oder zu neutralisieren, welche durch Leckage in oder aus dem Raum verursacht werden, oder um Flüssigkeit einzuspritzen, z. B. um zeitweilig das Leck abzudichten oder das System zu reinigen. Zwei getrennte Ventile können miteinander in Serie verbunden sein durch ein Rohr, welches mit Öffnungen versehen ist, um eine zweifache Blockierungs- und Auslassmöglichkeit zu schaffen. Einige Ventile, z. B. Durchlassventile, können getrennte Dichtungen beinhalten gegen zuströmende und abströmende Seiten ihrer Verschlussteile. Diese Dichtungen bestimmen eine isolierte Kammer, die mit Öffnungen versehen sein kann, um eine zweifache Blockierungs- und Auslassmöglichkeit zu schaffen innerhalb eines einzelnen Ventils. Wie z. B. in GB 2277977, GB 1604095, GB 1512482 und GB 1428066 offenbart, sind Klappventile bekannt, welche Zwillingsscheiben oder Scheiben mit Doppelverschlussrändern aufweisen, in denen, wenn das Ventil geschlossen ist, der Raum, welcher zwischen den Scheiben oder Rändern eingeschlossen ist, in Verbindung steht mit einer Öffnung in den Ventilkörpern, und so eine zweifache Blockierungs- und Auslassmöglichkeit schaffen. In GB 901607 wird ein solcher Raum bestimmt zwischen einem Paar von Gummidichtungsringen, die angebracht sind in einem Metallring, welcher in einem Falz in einem zylindrischen Ventilgehäuse aufgenommen wird.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, verbesserte Dichtungsanordnungen zu schaffen für solche Durchlässe in Klappventilen, in welchen der Ventilsitz ein getrenntes Element bildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung stellen wir ein Klappventil bereit, das eine Verschlussscheibe aufweist, die an ihrem Rand gegenüber einem Ventilsitz abdichtbar ist, wobei der Rand und der Sitz, wenn sie so abgedichtet sind, zwischen einander einen ringförmigen Raum bestimmen, der verbunden ist mit einer Öffnung, um eine zweifache Blockierungs- und Auslassmöglichkeit zu schaffen, wobei der Ventilsitz ein getrenntes Element bildet, das eine in Eingriff stehende Seite aufweist, welche transversal gegenüber der Ventilbohrung liegt, und die gegenüber einer Schulter im Ventilkörper abgedichtet ist, wobei die Öffnung einen Durchlass umfasst, der verbunden ist an einem Ende zu dem Raum und der sich erstreckt durch die in Eingriff stehende Seite zum Äußeren des Ventils, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum als eine Rille ausgebildet ist, die um die Peripherie eines federnden Abdichtungselements vorgesehen ist, um mit einer im Wesentlichen flachen Seite des Ventilsitzes oder einer Verschlussscheibenkante zusammenzuwirken; das Abdichtungselement beinhaltet zwei Ringe, zwischen denen ein vertiefter steifer Ring eingelegt ist, um die Rille zu bilden. Im Allgemeinen wird es ein Spiel geben zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz, um seine betriebsbereite Installierung zu erlauben. Das Führen der Öffnung durch die in Eingriff stehende Seite vermeidet die Notwenigkeit, die Öffnung abzudichten gegenüber dem Spiel zwischen Sitz/Körper. Vorzugsweise erstreckt sich der Durchlass im Wesentlichen rechtwinklig zu der in Eingriff stehenden Seite, z. B. im Wesentlichen parallel zu der Ventilbohrachse.
Die zwei Ringe, zwischen denen der ausgesparte steife Ring eingelegt ist, können mit Metallfolie/Kohlenstofffaser belegt sein. Das Dichtungselement wird vorzugsweise von der Verschlussscheibe getragen.
Erläuternde Ausführungsformen der Erfindung sind unten beschrieben mit Bezug auf die Zeichnungen, in welchen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 ein Schnitt auf der Linie 2-2 von Fig. 1 ist;
Fig. 3 ein Schnitt auf der Linie 3-3 von Fig. 1 ist; und
Fig. 4 und 5 Ansichten sind, die mit den Fig. 1 und 2 korrespondieren, aber eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Mit Bezug auf Fig. 1 bis 3 beinhaltet ein bevorzugtes zweifaches Blockierungs- und Auslassklappventil 10 einen Körper 12, der eine Durchgangsbohrung 14 aufweist, welcher bei 16 gegengebohrt ist, um einen auswechselbaren Ventilsitz 18 aufzunehmen, welcher durch Bolzen 20 gesichert ist. Eine Dichtung 22 aus Kohlenstofffaser oder anderem feuerbeständigen Material ist dazwischengelegt zwischen die in Eingriff stehende Seite des Ventilsitzes 18 und der angrenzenden Fläche des Körpers 12. Der Ventilsitz 18 hat eine kegelstumpfförmige Oberfläche 24, deren Achse 26 in einem Winkel angebracht ist, so dass die Erzeugende 30 parallel zur Ventilbohrachse 28 liegt. Die gegenüberliegende Erzeugende 32 ist in Fig. 1 ebenso gekennzeichnet.
Eine Ventilscheibe oder Schaufel 34 dichtet gegen den Ventilsitz 18 ab, wenn sie geschlossen ist, und wird geöffnet durch Drehung um die Achse 36 eines Schaftes 37. Die Scheibe 34 hat eine umfängliche Aussparung 38, in der ein Abdichtungselement 40 gehalten wird durch einen Klemmring 42 und Bolzen 44. Das Dichtungselement 40 beinhaltet ein Paar von Dichtungsringen 46, 48 aus feuerbeständigem Material, wie z. B. überzogene Metallfolie und Kohlenstofffaser, zwischen denen ein fester Distanzring 50 aus Metall eingelegt ist. Die äußeren Peripherien der Ringe 46, 48 sind bearbeitet, um der angrenzenden kegelstumpfförmigen Fläche 24 des Ventilsitzes 18 zu entsprechen und ihr gegenüber abzudichten, wenn die Scheibe sich in geschlossener Position befindet. Die äußere Peripherie des Rings 50 ist nach innen gegenüber den äußeren Peripherien des Dichtungsrings 46, 48 ausgespart, so dass die Ringe 46, 48, 50 und der Ventilsitz 18 zusammen einen ringförmigen Raum 52 bestimmen.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine sichelförmige Nut 54 in die abdichtende Oberfläche 24 des Ventilsitzes 18 gefräst. Die Nut 54 steht in Verbindung mit dem ringförmigen Raum 52 und mit einer Bohrung 56, die sich axial zum Ventil durch die Dichtung 22 und in den Ventilkörper 12 erstreckt. Eine radiale Bohrung 58 erstreckt sich von Bohrung 56 zu einer äußeren Öffnung 60, die gebohrt ist zur Verbindung eines Auslassventils und/oder zur Drucküberwachung für Einrichtungen zur Flüssigkeitseinspritzung (nicht gezeigt). Flüssigkeit, welche durch den Dichtungsring 48 dringt, wird gesperrt durch den Dichtungsring 46, so dass sie in den ringförmigen Raum 52 abfließt, von wo aus ihr Druck beobachtet werden kann oder ihre Anwesenheit anderweitig detektiert wird über die externe Öffnung 60. Die Öffnung 60 kann alle Funktionen erfüllen, die von einer herkömmlichen zweifachen Blockierungs- und Auslassmöglichkeit, wie oben beschrieben, erfüllt werden würden.
Weil die Dichtungsringe 46, 48 dicht beieinander liegen, stören sie das eigentliche Öffnen und Schließen der Ventilscheibe 34 nicht und sind nicht Gegenstand von übermäßigem Fressen. Dieser dichte Abstand hat den zusätzlichen Vorteil, dass das Volumen des ringförmigen Raumes 52 relativ klein ist, wodurch ein nur leichtes Lecken durch den Dichtungsring 48 zu leicht detektierbaren Druckänderungen an der Öffnung 60 führt.
Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform, in welcher die Ventilscheibe 34 einen festen Metallring 66 und eine Dichtung 68 trägt anstelle des Dichtungselements 40 und des Klemmringes 42. Der feste Ventilsitz 18 der Fig. 1 ist in Fig. 4 ersetzt durch ein Dichtungselement 40, einen Klemmring 42 und einen weiteren Hilfsring 64.
Zahlreiche weitere Modifikationen werden offensichtlich werden. Zum Beispiel kann der Ring 66 von Fig. 4 durch einen festen Bestandteil der Ventilscheibe 34 ersetzt werden.

Claims

1. Ein Klappventil (10) umfassend eine Verschlussscheibe (34), welche abdichtbar ist an ihrem Rand zu einem Ventil-Sitz (18), wobei der Rand und der Sitz, wenn sie so abgedichtet sind, untereinander einen ringförmigen Raum (52) bestimmen, welcher mit einer Öffnung (54, 56, 58, 60) verbunden ist, um eine zweifache Blockierungs- und Auslassmöglichkeit zu schaffen, wobei der Ventil-Sitz ein separates Element ist, welches eine zusammenpassende Stirnseite aufweist, welche transversal zur Ventil-Bohrung angeordnet ist und die abgedichtet ist gegenüber einem Absatz im Ventil-Körper, wobei die Öffnung einen Durchgang (54, 56, 58) umfasst, welcher an einem Ende mit dem Raum verbunden ist und welcher sich erstreckt durch die zusammenpassende Stirnseite zum Äußeren des Ventils, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (52) durch eine Nut gebildet wird, welche um die Peripherie eines federnden Abdichtungselements (40) vorgesehen ist, um zusammenzuwirken mit einer im Wesentlichen flachen Stirnseite des Ventil-Sitzes oder einer Kante der Verschlussscheibe; wobei das Abdichtungselement zwei Ringe (46, 48) aufweist zwischen denen ein ausgesparter starrer Ring (50) schichtweise angeordnet ist, um die Nut (52) zu bilden.

2. Ventil gemäß des vorangegangenen Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (56) sich im Wesentlichen rechtwinkelig zu der zusammenpassenden Stirnseite erstreckt.

3. Ventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (56) sich im Wesentlichen parallel zur Achse der Ventil-Bohrung erstreckt.

4. Ventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ringe (46, 48), zwischen denen der starre Ring (50) schichtweise angeordnet ist, laminiert sind mit Metallfolie/Kohlenstofffaser.

5. Ventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtungselement (40) von der Verschlussscheibe (34) getragen wird.