WO2017076857A1 - Armatur mit wartungsöffnung - Google Patents

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    • Y10T137/8359—Inspection means

Definitions

  • the invention relates to a valve for shutting off and / or regulating material flows for use in pressure ranges above 50 bar with a housing body and a valve disc, which is operable by a lying outside the housing body drive via a valve shaft, wherein the housing body with a Maintenance opening is provided, which is pressure-tight shut off by means of a seal having a self-sealing lid closure.
  • Such a fitting is known for example from DE 43 02 666 A1.
  • the housing body has a maintenance opening with a circular shape.
  • This circular shape for maintenance openings is considered necessary in the art for self-sealing high-pressure lid closures, because in this case the forces resulting from the pressurization act circular symmetry on the maintenance opening and its closure elements. Also, the thermal stresses occurring at changing temperatures are distributed circularly symmetrical on the circumference. The design of the maintenance opening and its closure can therefore be calculated relatively easily.
  • a disadvantage of a circular shape of the maintenance opening is that the diameter of the maintenance opening has to be adapted to the maximum one-dimensional extent of the objects which are to be guided through the maintenance opening during inspection work. It follows that the entire surface of the maintenance opening is square with the maximum one-dimensional extent of these objects grows. Thus, for example, in the case of a circular shut-off flap, the passage cross-section of a circular service opening would be larger than the passage cross-section of the fitting. As a result, the housing body of the fitting and the closure elements of the maintenance opening would be extremely large and heavy. The resulting costs in terms of material costs and logistics are considerable. Furthermore, the local conditions in the field of use of the fitting often limit this with respect to their size and weight. It is therefore an object of the invention to further develop the fitting in such a way that it has a maintenance opening whose one-dimensional extent is as large as possible without substantially increasing the dimensions and the weight of the housing body.
  • the invention proposes that the maintenance opening has a rectangular passage cross-section.
  • the surface of the maintenance opening only increases linearly with the maximum one-dimensional extent of the objects which have to be introduced into the fitting during inspection work or replaced on the fitting, since only one side length of the rectangle has to be adapted accordingly.
  • the overall dimensions and weight of the fitting can thus remain within an acceptable range.
  • the required design of the seal combination can be determined despite the rectangular shape by modern computer-aided simulation method. It is expedient if the length of the maintenance opening transversely to the flow direction of the valve corresponds to at least the diameter of the valve disc of the valve, while the width of the maintenance opening in the direction of flow of the valve at least equal to the thickness of the valve disc.
  • the valve can be used in a temperature range of -196 ° C to 550 ° C and a pressure range up to 150 bar.
  • Figure 1 Schematically a cross section along the axis of the valve according to the invention
  • Figure 2 Enlarges the detail B of Figure 1;
  • Figure 3 Schematically a 3D exterior view of
  • Embodiment Schematically an exploded view of the embodiment and the removal process of the valve disc;
  • the housing body of a valve according to the invention is designated by the reference numeral 1.
  • the housing body 1 has two mounting ends 2 and 3, which are connected to an incoming pipeline, not shown, and a likewise not shown continuing pipeline, in particular welded, can be. Furthermore, the housing body is provided with a rectangular maintenance opening 4, whose function and dimensions will be explained below. Finally, the housing body 1 is provided with a flange 5, which serves for mounting a drive device, not shown, for a arranged inside the housing body 1 disc 6.
  • FIG. 1 shows a section along the axis of the fitting.
  • the valve disc 6 shown here in the shut-off position is detachably connected to its drive device and can be removed and installed in case of need through maintenance opening 4.
  • the maintenance opening 4 is closed in FIG. 1 by means of a closure lid 7.
  • the closure lid 7 is held in position by means of a known, in principle, self-sealing board cutter-closure arrangement.
  • FIG 2 the area B of Figure 1 is shown enlarged and shows the maintenance opening 4 and the Brettschneider-closure arrangement in detail.
  • the closure lid 7 is biased by means of cover clamping screws 8, a clamping ring 9 and a clamping ring 10 against a seal 1 1 and a pressure ring 12 in order to achieve the required pre-deformation for adaptation of the sealing surfaces.
  • cover clamping screws 8 a clamping ring 9 and a clamping ring 10 against a seal 1 1 and a pressure ring 12
  • pressure ring closure 7 continues to yield pressed up against the seal 1 1, so that the entire Brettschneider- closure assembly is self-sealing with increasing pressure.
  • FIG. 3 schematically shows a 3D external view of the housing body 1 of the fitting with mounted board cutter closure arrangement on the rectangular maintenance opening 4.
  • FIG 4 is an exploded view of the Brettschneider-Ver gleich arrangement. Furthermore, the removal process of the valve disc 6 from the housing body 1 is illustrated schematically. As can also be seen in Figure 4, the corners of the maintenance opening 4 are rounded, at all corners with the same rounding radius. This rounding radius has three times the width of the width 1 1 a of the seal 1 1 (see Fig. 2) of the Brettschneider-closure assembly. The individual rectangular elements of the Brettschneider-closure assembly are accordingly rounded appropriately. The disc 6 is guided by the rectangular passage cross section of the maintenance opening 4.
  • a circular service opening would have to have a diameter which corresponds at least to the diameter of the circular disc.
  • the maintenance opening in the direction of flow of the valve would extend much further. For this one would have to increase the size of the housing body accordingly. The entire fitting would thus be larger and thus have to be designed considerably heavier. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Armatur zum Absperren und/oder Regeln von Stoffströmen für den Einsatz in Druckbereichen über 50 bar mit einem Gehäusekörper (1) und einer Klappenscheibe (6), die von einem außerhalb des Gehäusekörpers (1) liegenden Antrieb über eine Klappenwelle bedienbar ist, wobei der Gehäusekörper (1) mit einer Wartungsöffnung (4) versehen ist, die mittels eines eine Dichtung (11) aufweisenden, selbstdichtenden Deckelverschlusses druckdicht absperrbar ist. Um bei Revisionsarbeiten möglichst große Gegenstände, insbesondere die Klappenscheibe (6), durch die Wartungsöffnung (4) führen zu können, ohne das Gewicht des Gehäusekörpers zu erhöhen, schlägt die Erfindung vor, dass die Wartungsöffnung (4) einen rechteckigen Durchtrittsquerschnitt aufweist. Im Gegensatz zu bekannten kreisrunden Wartungsöffnungen, die in diesem Druckbereich bekannt sind, wird bei einem rechteckigen Durchtrittsquerschnitt eine geringere Fläche für den Durchtrittsquerschnitt und damit ein leichterer Gehäusekörper (1) ermöglicht.

Description

Armatur mit Wartunasöffnuna Die Erfindung betrifft eine Armatur zum Absperren und/oder Regeln von Stoffströmen für den Einsatz in Druckbereichen über 50 bar mit einem Gehäusekörper und einer Klappenscheibe, die von einem außerhalb des Gehäusekörpers liegenden Antrieb über eine Klappenwelle bedienbar ist, wobei der Gehäusekörper mit einer Wartungsöffnung versehen ist, die mittels eines eine Dichtung aufweisenden, selbstdichtenden Deckelverschlusses druckdicht absperrbar ist.
Eine solche Armatur ist beispielsweise aus der DE 43 02 666 A1 bekannt. Hier wird eine Armatur beschrieben, deren Gehäusekörper eine Wartungsöffnung mit kreisrunder Form aufweist. Diese kreisrunde Form für Wartungsöffnungen wird bei selbstdichtenden Hochdruck-Deckelverschlüssen in der Fachwelt für notwendig erachtet, weil in diesem Fall die durch die Druckbeaufschlagung entstehenden Kräfte kreissymmetrisch auf die Wartungsöffnung und deren Verschlusselemente einwirken. Auch die bei wechselnden Temperaturen auftretenden thermischen Spannungen verteilen sich kreissymmetrisch auf den Umfang. Die Auslegung der Wartungsöffnung und deren Verschluss lässt sich daher relativ einfach berechnen.
Ein Nachteil einer kreisrunden Form der Wartungsöffnung besteht darin, dass der Durchmesser der Wartungsöffnung der maximalen eindimensionalen Ausdehnung der Gegenstände, die bei Revisionsarbeiten durch die Wartungsöffnung geführt werden sollen, angepasst werden muss. Daraus folgt, dass die gesamte Fläche der Wartungsöffnung quadratisch mit der maximalen eindimensionalen Ausdehnung dieser Gegenstände wächst. Somit wäre zum Beispiel bei einer kreisrunden Absperrklappe der Durchtrittsquerschnitt einer kreisrunden Wartungsöffnung größer als der Durchtrittsquerschnitt der Armatur. Hierdurch würden der Gehäusekörper der Armatur sowie die Verschlusselemente der Wartungsöffnung außerordentlich groß und schwer werden. Die hierdurch entstehenden Kosten im Hinblick auf Materialaufwand und Logistik sind beträchtlich. Des Weiteren schränken die örtlichen Gegebenheiten im Einsatzgebiet der Armatur diese oft bezüglich ihres Ausmaßes und Gewichtes ein. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Armatur dahingehend weiterzubilden, dass sie eine Wartungsöffnung aufweist, deren eindimensionale Ausdehnung möglichst groß ist, ohne die Abmessungen und das Gewicht des Gehäusekörpers wesentlich zu erhöhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass die Wartungsöffnung einen rechteckigen Durchtrittsquerschnitt aufweist.
Bei einem rechteckigen Durchtrittsquerschnitt steigt die Fläche der Wartungsöffnung nur linear mit der maximalen eindimensionalen Ausdehnung der Gegenstände, die bei Revisionsarbeiten in die Armatur eingebracht oder an der Armatur ausgewechselt werden müssen, da lediglich eine Seitenlänge des Rechteckes dementsprechend angepasst werden muss. Die gesamten Abmessungen und das Gewicht der Armatur können somit in einem akzeptablen Bereich bleiben. Die dabei erforderliche Auslegung der Dichtungskombination lässt sich trotz der Rechteckform durch moderne rechnergestützte Simulationsverfahren ermitteln. Zweckmäßig ist es, wenn die Länge der Wartungsöffnung quer zur Durchflussrichtung der Armatur mindestens dem Durchmesser der Klappenscheibe der Armatur entspricht, während die Breite der Wartungsöffnung in Durchflussrichtung der Armatur mindestens der Dicke der Klappenscheibe entspricht. Diese Dimensionierung erlaubt es, die Klappenscheibe bei Revisionsarbeiten auszutauschen bzw. für weiterführende Wartungsmaßnahmen aus der Armatur herauszuheben und später wieder einzusetzen. Da die Dicke der Klappenscheibe wesentlich kleiner ist als ihr Durchmesser, ist die benötigte Gesamtfläche der rechteckigen Wartungsöffnung ebenfalls wesentlich kleiner als die einer ausreichend großen kreisförmigen Wartungsöffnung. Vorzugsweise sind die Ecken der Wartungsöffnung abgerundet. Hierdurch verteilen sich die Kräfte bei Druckbeaufschlagung und die thermische Spannung besser. Auf diese Weise kann die Armatur in einem Temperaturbereich von -196 °C bis 550 °C und einem Druckbereich bis 150 bar eingesetzt werden.
Zweckmäßig ist es auch, wenn die abgerundeten Ecken der Wartungsöffnung die Form eines Kreisbogens mit jeweils dem gleichen Radius aufweisen. Hierdurch behält die Wartungsöffnung trotz der Abrundungen die beiden Symmetrieachsen des Rechtecks. Die Belastungen verteilen sich daher berechenbar gleichmäßig.
Aus Versuchen und Berechnungen hat sich ergeben, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die kreisbogenförmigen Abrundungen der Ecken der Wartungsöffnung mindestens einen Radius haben, der der dreifachen Breite der Dichtung entspricht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : Schematisch einen Querschnitt entlang der Achse der Armatur gemäß der Erfindung;
Figur 2: Vergrößert das Detail B aus Figur 1 ;
Figur 3: Schematisch eine 3D-Außenansicht des
Ausführungsbeispiels; Schematisch eine Explosionszeichnung des Ausführungsbeispiels und des Ausbauvorganges der Klappenscheibe;
Schematisch eine Draufsicht auf die Wartungsöffnung während des Ausbauvorgangs der Klappenscheibe
In der Zeichnung ist der Gehäusekörper einer Armatur gemäß der Erfindung mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Der Gehäusekörper 1 weist zwei Einbauenden 2 und 3 auf, die mit einer nicht dargestellten ankommenden Rohrleitung und einer ebenfalls nicht dargestellten weiterführenden Rohrleitung verbunden, insbesondere verschweißt, werden können. Weiterhin ist der Gehäusekörper mit einer rechteckigen Wartungsöffnung 4 versehen, deren Funktion und Abmessung nachfolgend erläutert wird. Schließlich ist der Gehäusekörper 1 mit einem Flanschanschluss 5 versehen, der zum Anbau einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung für eine im inneren des Gehäusekörpers 1 angeordnete Klappenscheibe 6 dient.
Figur 1 zeigt einen Schnitt entlang der Achse der Armatur. Die hier in der Absperrstellung dargestellte Klappenscheibe 6 ist lösbar mit ihrer Antriebsvorrichtung verbunden und kann im Bedarfsfall durch Wartungsöffnung 4 aus- und eingebaut werden. Die Wartungsöffnung 4 ist in Figur 1 mittels eines Verschlussdeckels 7 verschlossen. Der Verschlussdeckel 7 wird mittels einer im Prinzip bekannten, selbstdichtenden Brettschneider-Verschluss-Anordnung in Position gehalten.
In Figur 2 ist der Bereich B aus Figur 1 vergrößert dargestellt und zeigt die Wartungsöffnung 4 und die Brettschneider-Verschluss-Anordnung im Einzelnen. Bei dieser Anordnung wird der Verschlussdeckel 7 mittels Deckelspannschrauben 8, einem Spannring 9 und einem Klemmring 10 gegen eine Dichtung 1 1 und einen Druckring 12 vorgespannt, um die erforderliche Vorverformung zur Anpassung der Dichtflächen zu erreichen. Bei Druckbeaufschlagung der Armatur wird der Deckelverschluss 7 weiter nach oben gegen die Dichtung 1 1 gepresst, so dass die gesamte Brettschneider- Verschluss-Anordnung bei steigendem Druck selbstdichtend ist.
Figur 3 zeigt schematisch eine 3D-Außenansicht des Gehäusekörpers 1 der Armatur mit montierter Brettschneider-Verschluss-Anordnung an der rechteckigen Wartungsöffnung 4.
Figur 4 ist eine Explosionszeichnung der Brettschneider-Verschluss-Anordnung. Des Weiteren ist der Ausbauvorgang der Klappenscheibe 6 aus dem Gehäusekörper 1 schematisch veranschaulicht. Wie in Figur 4 weiterhin zu erkennen ist, sind die Ecken der Wartungsöffnung 4 abgerundet, und zwar an allen Ecken mit dem gleichen Abrundungsradius. Dieser Abrundungsradius hat das dreifache Maß der Breite 1 1 a der Dichtung 1 1 (vgl. Fig. 2) der Brettschneider-Verschluss-Anordnung. Die einzelnen rechteckigen Elemente der Brettschneider-Verschluss-Anordnung sind dementsprechend passend abgerundet. Die Klappenscheibe 6 wird durch den rechteckigen Durchtrittsquerschnitt der Wartungsöffnung 4 geführt.
Dieser Vorgang ist in Figur 5 auch in Draufsicht dargestellt. Die quer zur Durchflussrichtung der Armatur gemessene Länge 4a der Wartungsöffnung 4 ist dem Durchmesser 6a der Klappenscheibe 6 angepasst, d.h. geringfügig größer als dieser, während die in Durchflussrichtung der Armatur gemessene Breite 4b der Wartungsöffnung 4 demgegenüber der Dicke 6b der Klappenscheibe 6 angepasst ist, d.h. geringfügig größer als diese. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine Wartungsöffnung 4, deren Abmessung in Durchflussrichtung der Armatur verhältnismäßig klein ist.
Eine kreisrunde Wartungsöffnung müsste demgegenüber einen Durchmesser aufweisen, der mindestens dem Durchmesser der kreisrunden Klappenscheibe entspricht. Hierbei würde sich die Wartungsöffnung in Durchflussrichtung der Armatur wesentlich weiter erstrecken. Dafür müsste man die Dimensionierung des Gehäusekörpers entsprechend vergrößern. Die gesamte Armatur würde somit größer und damit erheblich schwerer ausgelegt werden müssen. Bezugszeichenliste:
1 Gehäusekörper
2 Einbauende
3 Einbauende
4 Wartungsöffnung
4a Länge der Wartungsöffnung
4b Breite der Wartungsöffnung
5 Flanschanschluss
6 Klappenscheibe
6a Durchmesser der Klappenscheibe
6b Dicke der Klappenscheibe
7 Verschlussdeckel
8 Deckelspannschrauben
9 Spannring
10 Klemmring
1 1 Dichtung
1 1 a Breite der Dichtung
12 Druckring

Claims

Patentansprüche
1. Armatur zum Absperren und/oder Regeln von Stoffströmen für den Einsatz in Druckbereichen über 50 bar mit einem Gehäusekörper (1) und einer Klappenscheibe (6), die von einem außerhalb des Gehäusekörpers liegenden Antrieb über eine Klappenwelle bedienbar ist, wobei der Gehäusekörper (1) mit einer Wartungsöffnung (4) versehen ist, die mittels eines eine Dichtung (11) aufweisenden, selbstdichtenden Deckelverschlusses druckdicht absperrbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wartungsöffnung (6) einen rechteckigen Durchtrittsquerschnitt aufweist.
2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (4a) der Wartungsöffnung (4) quer zur Durchflussrichtung der Armatur mindestens dem Durchmesser (6a) der Klappenscheibe (6) entspricht und die Breite (4b) der Wartungsöffnung (4) in Durchflussrichtung der Armatur mindestens der Dicke (6b) der Klappenscheibe (6) entspricht.
3. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ecken der Wartungsöffnung (4) abgerundet sind.
4. Armatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abgerundeten Ecken der Wartungsöffnung (4) die Form eines Kreisbogens mit jeweils dem gleichen Radius aufweisen.
5. Armatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenförmigen Abrundungen der Ecken der Wartungsöffnung (4) mindestens einen Radius haben, der der dreifachen Breite (1 1 a) der Dichtung (1 1 ) entspricht.
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