DE10140054A1

DE10140054A1 - Absperrarmatur mit einem drehbeweglichen Drossel-und Verschlußkörper

Info

Publication number: DE10140054A1
Application number: DE2001140054
Authority: DE
Inventors: Richard Haffner; Norbert Hock
Original assignee: VETEC VENTILTECHNIK GmbH
Current assignee: VETEC VENTILTECHNIK GmbH
Priority date: 2001-08-16
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2021-08-17
Also published as: DE10140054B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Absperrarmatur 10 mit einem drehbeweglichen Stellglied 14 in Form einer Drossel- oder Drehklappe oder eines Drehkegels, mit einer orthogonal zur Symmetrieachse des Stellglieds ausgerichteten Spindel 12 und mit einem Sitzring 24, der dem beweglichen Stellglied 14 zugeordnet im Gehäuse 16 der Absperrarmatur 10 angeordnet ist und mit einer Dichtung 74 zusammenwirkt, die unmittelbar auf dem Stellglied 14 in einer Schließstellung der Absperrarmatur 10 aufliegt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Dichtung 74 als Teil des Sitzringes 24 mit diesem einstückig ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperrarmatur mit einem drehbeweglichen Drossel- und Verschlusskörper gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Drehbewegliche Drossel- und Verschlusskörper, z. B. in Form von Drehklappen, deren Sitz- und Dichtringe zugeordnet sind, sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Üblich ist aber auch, einen Sitzring mit einem Gehäuse der Absperrarmatur und einen Dichtring mit einem Drossel- und Verschlusskörper zu verbinden. Am Gebräuchlichsten ist jedoch die Ausbildung eines Dichtringes, der von dem Sitzring im Gehäuse der Absperrarmatur gehalten wird. Dabei ist jeweils die als Drossel- und Verschlusskörper dienende Drehklappe ein metallischer Sitzring zugeordnet, der einerseits in einer Nut des Gehäuses abgedichtet befestigt ist und andererseits den Dichtring elastisch an eine Fläche der Drosselklappe anlegt, wenn diese geschlossen ist, wie dies beispielsweise die EP 0 498 315 A2 offenbart.

Die Dichtringe bestehen vielfach aus Elastomeren, die ebenfalls beim Schließen der Drosselklappe dadurch dichten, dass sie in ihrer Querschnittsform elastisch gequetscht und verändert, aber auch in ihrem kontaktierenden Umfang gedehnt bzw. gedrückt werden.

Die auf den elastischen Verformungseigenschaften der elastomeren Werkstoffe beruhenden Dichtringe haben den Nachteil, dass sie nur in einem relativ engen Temperaturbereich angewandt werden können und mit hoher Reibung behaftet sind. Bei über diese Temperaturbereiche hinausgehenden hohen oder niedrigen Temperaturen werden in aller Regel metallisch, jedoch elastisch verformbare Dichtringe verwendet.

Nachteilig an den eben genannten Konstruktionen ist jedoch, dass die Montage und insbesondere die Einstellung des Abstandes zwischen dem in der Schließstellung sich befindlichen Drossel- und Verschlusskörper und der Dichtfläche des Dichtrings zwecks zuverlässiger Dichtung äußerst aufwendig ist. Es hat sich gezeigt, dass es bei den bekannten Konstruktionen immer wieder zu Leckage kommt. Letzten Endes hängt es von der Geschicklichkeit des Monteurs ab, ob eine zuverlässige Dichtung in der Schließstellung der Absperrarmatur verwirklicht werden kann. Bei den bisher bekannten Konstruktionen besteht der Dichtring aus 3 Teilen: der Dichtung, dem Dichtring der radiales Spiel im Gehäuse aufweist und dem Sitzring, z. B. einem Gewindering. Beim Festspannen des vorher justierten Dichtringes durch den Sitzring kann es leicht dazu kommen, dass der Dichtring in folge Reibung zwischen den beiden Teilen aus seiner Justierung radial verschoben wird.

Zusätzlich muss der Monteur auf die axiale Zuordnung des Sitzringes zum Drehkegel achten und notfalls durch mechanische Nacharbeit korrigieren. Es sind also relativ hohe Anforderungen an die Geschicklichkeit des Monteurs gestellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Absperrarmatur mit einem drehbeweglichen Drossel- und Verschlusskörper in Form einer Drehklappe oder eines Drehkegels derart auszubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile die Herstellung und Montage vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.

Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine einteilige Ausbildung sowie der Möglichkeit des Einstellens des Sitzrings während der Montage eine einfachere Herstellung und Montage ermöglicht werden.

Nach der Erfindung ist daher der Sitzring einstückig ausgebildet, die Anordnung des Sitzringes radial gegenüber dem Gehäuse einstellbar und liegt der Sitzring mit dem gesamten Umfang seiner Dichtphase an der Kalotte des Drossel- und Verschlusskörper in seiner Schließstellung an. Der Sitzring mit seiner Dichtung kann somit in einem Arbeitsgang montiert werden.

Damit der Sitzring auch bei hohen Temperaturen ohne weiteres eingesetzt werden kann, ist dieser aus Metall oder einer Metalllegierung oder einem Metalloxid gebildet.

Eine einfache Herstellung wird auch dadurch gewährleistet, wenn der Sitzring gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als Drehteil ausgebildet ist.

Insbesondere ist der Sitzring über Schrauben mit dem Gehäuse verbunden und ist zur radialen Einstellung gegenüber dem Gehäuse mit Ausnehmungen versehen. Dann weist der Sitzring vorzugsweise eine senkrecht zur Strömungsrichtung ausgerichtete Stirnseite auf und die Ausnehmungen für die Schrauben verlaufen senkrecht zur Stirnseite. Hierdurch wird die Befestigung des Sitzringes im Gehäuse der Absperrarmatur weiter vereinfacht und durch die radiale Ausbildung der Ausnehmung die Einstellung des Sitzringes gegenüber dem Gehäuse ermöglicht.

Um den Abstand für eine zuverlässige Dichtung zwischen Drehkegel und Sitzring einfach einstellen zu können, sind zwischen Sitzring und Gehäuse die Dichtung in Form eines oder mehrerer Dichtringe eingebracht wobei die Dichtringe als Distanzscheiben zum Einstellen der optimalen Anlage Dichtphase des Sitzringes an der Kalotte des Drossel- und Verschlusskörpers in seiner Schließstellung dienen.

Nach der Erfindung ist radiale Dejustage beim Anziehen der Befestigungsschraube unerheblich, und die axiale Feineinstellung durch Beilage oder Wegnahme von Dichtringen ermöglicht wird. Die Anforderungen an den Monteur sind also gegenüber dem Stand der Technik wesentlich geringer.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Stellarmatur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie II-II von Fig. 1 durch die Stellarmatur; und
Fig. 3 einen Längsschnitt gemäß der Linie III-III von Fig. 1 durch die Stellarmatur.
In Fig. 1 ist in einem Vertikalschnitt eine Stellarmatur 10 mit einer Welle 12 und einem Drosselkörper 14 dargestellt. Der Drosselkörper 14 ist als Drehkegel ausgebildet und bildet im Hinblick auf die Welle 12 ein erstes Anschlussorgan.
In einem Gehäuse 16 ist die Welle 12 über Lagerringe 18 drehbar um ihre Längsachse 20 gelagert.
Die Stellarmatur 10 ist im Hinblick auf die mit dem Pfeil 22 gekennzeichnete Durchflussrichtung in geschlossener Stellung dargestellt. Insofern liegt der Drehkegel 14 an einem Dicht- und Sitzring 24 an, der mit dem Gehäuse 16 verschraubt ist. Das Gehäuse 16 ist über seine Flansche 16a und 16b an eine hier nicht dargestellte Leitung für ein Fluid angeschlossen.
Die Welle 12 ist mit dem Drehkegel 14 über ihre Stirnseite 32 verbunden. Hierfür weist diese vier exzentrisch zur Längsachse 20 angeordnete Bohrungen sowie eine konzentrisch zur Längsachse 20 angeordnete Gewindebohrung auf. Die Bohrungen befinden sich innerhalb der radialen Erstreckung des Mantelumfangs der Welle 12.
In die Bohrungen sind jeweils Stifte 30 eingebracht, die mit ihrer Bohrung einen Reibschluss bilden und somit darin fixiert sind. Die Stifte 30 ragen über die dem Drehkegel 14 zugeordnete Stirnseite 32 der Welle 12 hinaus und greifen auf der der Welle 12 zugeordneten Seite des Drehkegels 14 in in den Drehkegel 14 eingebrachte Bohrungen 34 hinein. Hierdurch ist die Welle 12 formschlüssig im Hinblick auf die Übertragung der Drehkräfte zum Bewegen des Drehkegels 14 aus der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung in eine Öffnungsstellung mit dem Drehkegel 14 verbunden.
Um zu verhindern, dass nach Abnahme eines an der der Stirnseite 32 entfernt gelegenen Seite angeschlossenen, in Fig. 1 nicht dargestellten Stellantriebes 82, die Welle 12 aufgrund des im Gehäuse 16 vorherrschenden Innendrucks des Fluids sich herausbewegt, ist eine Ausblassicherung in Form einer in die Gewindebohrung 28 eingreifenden Schraube 36 vorgesehen.
Die Schraube 36 greift hierfür in eine in den Drehkegel 14 eingebrachte Durchgangsbohrung 38 sowie in die Gewindebohrung 28 in der Welle 12 ein. Zur Aufnahme des Kopfes der Schraube 36 ist die Durchgangsbohrung 38 auf der der Welle 12 entfernt gelegenen Seite der Form des Kopfes der Schraube 36 angepasst, sodass diese im montierten Zustand über den Kopf und ihren in die Welle 12 eingreifenden Bereich der Schraube 36 die Welle 12 fest und spielfrei mit dem Drehkegel 14 verbindet. Die Welle 12 liegt dabei mit ihrer Stirnseite an dem Drehkegel 14 an.
Zudem ist eine Ausnehmung 40 auf der der Stirnseite 32 zugewandten Seite des Drehkegels 14 vorgesehen, die an die Welle 12 angepasst ist und in die die Welle 12 eingreift. Hierdurch wird erreicht, dass die Kräfte optimal zwischen Welle 12 und Drehkegel 14 übertragen werden.
Das Drehkegel 14 ist auf der der Welle 12 entfernt gelegenen Seite mit einem Axiallager 42 versehen, das in beide axiale Richtungen der Längs- und somit Drehachse 20 der Stellarmatur 10 wirksam ist.
Das Axiallager 42 besteht aus einem unteren Lager 44 sowie einem durch den Drehkegel 14 durchgreifenden und in das untere Lager 44 eingreifenden oberen Lagereinsatz 46. Der obere Lagereinsatz 46 weist eine Schulter 48 auf, der auf einem entsprechend der Schulter 48 zugeordneten Absatz 50 des Drehkegels 14 aufliegt. Damit der obere Lagereinsatz 46 den Drehkegel 14 durchgreifen kann, ist eine Bohrung 52 vorgesehen, in die der obere Lagereinsatz 46 eingebracht ist.
Zum Eingreifen des oberen Lagereinsatzes 46 in das untere Lager 44 ist eine Ausnehmung 54 in das untere Lager 44 eingebracht, die an den oberen Lagereinsatz 46 angepasst ist.
Über eine Schraube 56 ist der obere Lagereinsatz 46 fest mit dem unteren Lager 44 verbunden. Als Verdrehsicherung ist zusätzlich eine Bohrung 58 mit Stift 60 vorgesehen. Da die Schraube 56 zusätzlich in das Gehäuse 16 eingreift, ist somit eine feste axiale Fixierung des Drehkegels 14 gegeben. Der Drehkegel 14 dreht sich somit um den oberen Lagereinsatz 46 sowie auf dem unteren Lager 44 um die Längsachse 20 der Welle 12.
Der Dicht- und Sitzring 24 ist mit Bohrungen 70 versehen, die parallel zur Durchflussrichtung 22 eingebracht sind und sich radial erstrecken, damit der Dicht- und Sitzring 24 bei der Montage ausgerichtet werden kann. Zwischen Gehäuse 16 und Dicht- und Sitzring 24 ist eine Distanzscheibe 72 eingebracht, über deren Dicke der Abstand der Dichtfläche 74 zum Drehkegel 14 eingestellt wird, um eine optimale Dichtung in der Schließstellung des Drehkegels 14 zu erhalten.
In die Bohrung 70 des Dicht- und Sitzrings 24, in entsprechende Bohrungen in der Distanzscheibe 72 und in entsprechende Gewindebohrungen im Gehäuse 16 greifen Schrauben 76 ein, über die der Dicht- und Sitzring 24 gegenüber dem Drehkegel 14 im Gehäuse 16 befestigt ist. Der Dicht- und Sitzring 24 ist als Drehteil aus einer Metalllegierung ausgebildet und greift in eine Ausnehmung 78 des Gehäuses 16 ein, die so ausgebildet ist, dass der Dicht- und Sitzring 24 radial eingestellt werden kann. Die Schrauben 76 sind vollständig im Dicht- und Sitzring 24 versenkt. Das Gehäuse 16 und die senkrecht zur Durchflussrichtung 22 verlaufende Stirnseite 80 bilden eine im Wesentlichen geschlossene Fläche ohne Absätze.
Durch die Ausbildung der Dichtphase 74 als Teil des Sitzringes 24 kann die Montage erheblich vereinfacht werden. Zudem ist über Distanzscheiben 72 die Distanz des Sitzringes 24 zum Drehkegel 14 einfach und schnell einstellbar, auch wenn der Dicht- und Sitzring 24 ausgetauscht werden muss.
In Fig. 2 ist ein Schnitt gemäß der Linie II-II von Fig. 1 dargestellt. Hier ist deutlich der Drehkegel 14 mit seiner auf der der Stirnseite 32 der Welle 12 zugeordneten Seite vorgesehenen Ausnehmung 40, den vier Stiften 30 zugeordneten Bohrungen 26 sowie der konzentrisch zur Längs- und somit zur Drehachse 20 der Welle 12 eingebrachten Durchgangsbohrung 38 erkennbar, in die die Schraube 36 eingreift.
In Fig. 3 ist ein Schnitt gemäß der Linie III-III von Fig. 1 dargestellt. Diese Darstellung zeigt im Wesentlichen die Merkmale, die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt wurden. Zudem ist an der dem Drehkegel 14 entfernt gelegenen Seite der Welle 12 ein Zwischenglied 62 vorgesehen. Das Zwischenglied 62 ist genauso wie der Drehkegel 14 über Stifte 30 und eine Schraube 36 mit der Welle 12 verbunden, wofür eine entsprechende Bohrung 64 und eine Durchgangsbohrung 66 im Zwischenglied 62 vorgesehen ist. An das Zwischenglied 62 wird der Stellantrieb 82 angeschlossen. Eine Aufnahme 68 für den Stellantrieb ist mit dem Gehäuse 16 verbunden.
Die Welle 12 ist somit endseitig jeweils mit einem Anschlussorgan verbunden, auf der einen Seite mit dem Drehkegel 14 und auf der anderen Seite mit dem Zwischenglied 62, das Teil der Antriebsvorrichtung ist. Die Herstellung vereinfacht sich hierdurch erheblich, da durch die symmetrische Ausbildung der Welle 12 und die stirnseitig vorgesehenen Bohrungen ein einfaches Bearbeiten gewährleistet wird.
Wie oben bereits ausgeführt wurde, reduziert sich durch das Axiallager 42, das auf der der Welle 12 entfernt gelegenen Seite des Drehkegel 14 vorgesehen ist, der Einfluss der Wärmedehnung. Hierdurch kann das Spiel des Drehkegels 14 gegenüber dem Gehäuse 16 und somit gegenüber dem Sitz- und Dichtring 24 geringer sein.
Durch die einteilige Ausbildung des Sitz- und Dichtringes 24 wird zudem die Montage ebenfalls erheblich vereinfacht. Der für die Dichtheit in der Schließstellung notwendige Abstand zum Drehkegel 14 kann hier durch Distanz- und Dichtscheiben 72, die zwischen Sitz- und Dichtring 24 und Gehäuse 16 eingebracht sind, eingestellt werden sowie die radiale Ausrichtung des Sitzringes 24 gegenüber der Kalotte des Drehkegels 14 über die entsprechend ausgebildeten Ausnehmungen 70.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass nunmehr eine einfache Herstellung und Montage mit einfachen Mitteln gewährleistet wird. Bezugszeichenliste 10 Stellarmatur
12 Welle
14 Drehkegel
16 Gehäuse
16a, b Flansche zum Anschluss an eine Leitung
18 Lagerring
20 Längsachse der Welle
22 Durchflussrichtung
24 Dicht- und Sitzring
30 Stifte
32 Stirnseite der Welle
34 Bohrungen
36 Schraube
38 Durchgangsbohrung
40 Ausnehmung
42 Axiallager
44 unteres Lager
46 oberer Lagereinsatz
48 Schulter
50 Absatz
52 Bohrung
54 Ausnehmung
56 Schraube
58 Bohrung
60 Stift
62 Zwischenglied
64 Bohrung
66 Durchgangsbohrung
68 Aufnahme für den Stellantrieb
70 Bohrung des Dicht- und Sitzringes
72 Distanz- und Dichtscheibe
74 Dichtfläche
76 Schrauben
78 Ausnehmung
80 Stirnseite
82 Stellantrieb

Claims

1. Absperrarmatur (10) mit einem drehbeweglichen Drossel- und Verschlusskörper (14) in Form einer Drehklappe oder eines Drehkegels, mit einer orthogonal zur Symmetrieachse des Drossel- oder Verschlusskörpers (14) ausgerichteten Welle (12), mit einem Sitzring (24), der dem beweglichen Drossel- und Verschlusskörper (14) zugeordnet im Gehäuse (16) der Absperrarmatur (10) angeordnet ist und mit einer Dichtung (72) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzring (24) einstückig ausgebildet ist, die Anordnung des Sitzringes (24) radial gegenüber dem Gehäuse (16) einstellbar ist und der Sitzring (24) mit dem gesamten Umfang seiner Dichtphase an der Kalotte des Drossel- und Verschlusskörpers (14) in seiner Schließstellung anliegt.

2. Absperrarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzring (24) aus Metall oder einer Metalllegierung oder einem Metalloxid gebildet ist.

3. Absperrarmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzring (24) als Drehteil ausgebildet ist.

4. Absperrarmatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzring (24) über Schrauben (76) mit dem Gehäuse (16) verbunden ist und zur radialen Einstellung gegenüber dem Gehäuse (16) mit Ausnehmungen (70) versehen ist, in die die Schrauben eingreifen.

5. Absperrarmatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzring (24) eine senkrecht zur Strömungsrichtung ausgerichtete Stirnseite (80) aufweist und die Ausnehmungen (70) für die Schrauben (76) senkrecht zur Stirnseite (80) durch den Sitzring (24) hindurch verlaufen.

6. Absperrarmatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Sitzring (24) und Gehäuse (16) die Dichtung (72) in Form eines oder mehrerer Dichtringe eingebracht ist, wobei die Dichtringe als Distanzscheiben zum Einstellen der optimalen Anlage der Dichtphase des Sitzringes (24) an der Kalotte des Drossel- und Verschlusskörpers (14) in seiner Schließstellung dienen.