DE2065787C2

DE2065787C2 - Drehklappenventil für Rohrleitungen

Info

Publication number: DE2065787C2
Application number: DE19702065787
Authority: DE
Inventors: Jean Soisy-Sous-Montmorency Val D'oise Gachot
Original assignee: Individual
Current assignee: Omnibrev Holding Ag Zug Ch
Priority date: 1969-03-07
Filing date: 1970-03-06
Publication date: 1983-02-10
Also published as: DE2065787A1

Description

Fi g. 3 eine geschniu-neTeilansichi des Sitzrings und der Drehklappe in der Schließlage in größerer Darstellung und

Fig.4 eine radial geschnittene Teilansicht einer anderen Einbauart des Sitzrings der Drehklappe.

Das in Fig. 1 bis 3 dargestellte Drehklappenventil 1 ist zwischen den Flanschen 2 einer Rohrleitung 3 eingebaut. Es besteht aus einem Ringkörper 4 mit einem zwischen den beiden Abschnitten der Rohrleitung 3 liegenden zylindrischen Durchlaß 5 und einer Drehklappe 6, die in Achszapfen 7 und 8 im Ringkörper 4 drehbar gelagert ist. Die Drehklappe 6 ist gegen die Drehachse der Achrzapfen 7 und 8 seitlich versetzt.

Der Ringkörper 4 hat zwei parallele Stirnflächen 9, welche den Rohrleitungsflanschen 2 gegenüberliegen, und er ist zwischen den Rohrleitungsflanschen durch nicht dargestellte, durch Bohrungen 11 der Flansche tretende Zugschrauben eingespannt.

An jeder Stirnfläche 9 ist ein in einer Nut 13 angeordneter, nach außen vorspringender Dichtungsring 12 aus Polytetrafluoräihylen zur Abdichtung zwischen dem Ringkörper 4 und den Rohrleitungsflanschen 2 angebracht

Ein zu dem Durchlaß 5 konzentrischer Sitzring 14 ist zwischen einer Schulter 15 des Ringkörpers 4 und einem an dem Ringkörper 4 durch Senkschrauben 17 befestigten Haltering 16 angeordnet Der Sitzring 14 springt etwas in das Innere des Durchlasses 5 vor, und zwar größenordnungsmäßig um 1 bis 2 mm. Die Öffnung des Sitzrings 14 weist eine kegelstumpfförmige Oberfläche auf.

Der Sitzring 14 besteht aus einem Material auf der Basis von Polytetrafluoräthylen, beispielsweise aus reinem Polytetrafluoräthylen oder aus einem Gemisch aus Polytetrafluoräthylen und gemahlenen Glasfasern, wobei der Anteil an zugesetzten Glasfasern zwischen 12% und 18% schwankt, was einem für aggressive Reagenzien indifferenten, für hohe Temperaturen (etwa 28O⁰C) geeigneten Material entspricht.

Ein nicht dargestellter Betätigungsgriff ist auf das mit Gewinde versehene Ende 27 des Achszapfens 7 aufgeschraubt. Der Achszapfen ist mit der Drehklappe 6 durch einen Antriebsvierkant 28, der in einen an der Drehklappe befestigten Ring 29 eingreift, drehfest verbunden.

Die Drehklappe 6 ist in ihrem mittleren Abschnitt verdickt, damit sie den Druck des Itrömungsmittels aushält. Sie besteht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl oder einem anderen korrosionsfesten Metall. An ihrem Umfang weist sie eine ringförmige konvexe Anlagefläche 32 auf, welche id der Schließlage an der kegelstumpfförmigen Innenfläche des Sitzrings 14 anliegt

Die konvexe ringförmige Anlagefläche 32 ist durch einen Abschnitt einer Kugel 5 gebildet, deren Mittelpunkt auf dem Schnittpunkt 0 der Achse des Durchlasses 5 und der Drehachse der Drehklappe 6 liegt.

Die gegenseitigen Lagen des Sitzrings 14 und der Anlagefläche 32 sind so gewählt, daß die kegelstumpfförmige Oberfläche des Sitzrings 14 und die Anlagefläche 32 in der Sehließlage tangential zueinander liegen (F ig. 3).

Das beschriebene Drehklappenventil arbeitet wie folgt:

Wenn sich die Drehklappe 6 in der Öffnungslagc (V i g. 2) befindet, und das Strömungsmittel in dem Sinn des Pfeils G strömt, wird /um .Schließen des Ventils der Betätigungsgriff im Sinn des Pfeils F gedreht und kommt durch die von dem Vierkant 28 angetriebene Drehklappe 6 in die in Fi g. 2 strichpunktiert dargestellte Lage, dit der Schließlage von Fig. 1 entspricht. Sie wird durch einen nicht dargestellten Anschlag angehalten.

Die sphärische Anlagefläche 32, deren Mittelpunkt auf dem Schnittpunkt 0 der Achse des Durchlasses 5 und der Drehachse der Drehklappe 6 liegt, beschreibt bei in der Drehung der Drehklappe 6 eine zu der kegelstumpfförmigen Oberfläche des Sitzrings tangentiale Kugel.

Während der Drehung der Drehklappe 6 bleibt die Anlagefläche 32 auf ihrem ganzen Umfang oder einem Teil desselben in tangentialer Berührung mit der kegelstumpfförmigen Oberfläche des Sitzrings 14, so daß der vollständige Verschluß ohne Schwierigkeit erhalten wird.

In der Schließlage sucht der in dem Sinn des Pfeils G

wirkende Druck des Strömungsmittels den Sitzring 14 in

-" Richtung auf den Abschnitt großen Durchmessers der Anlagefläche 32 umzubiegen, wodurch die Abdichtung verstärkt wird. Wenn daher der öitzring 14 aus Polytetrafluorethylen besteht, zeigt er bei ,lohem Druck keine Fließneigung. Da er nur um einen oder zwei Millimeter vorspringt, besteht keine Gefahr, drß er durch eine bedeutende Ringfläche zurückgedrückt wird.

Die Einarbeitung von gemahlenen Glasfasern, welche

nach dem Mahlen eine längliche Struktur beibehalten, hat die überraschende Wirkung, den Ausdehnungskoef-

w fizienten des Gemischs stark zu verringern, und zwar größenordnungsmäßig um zwei Drittel. Der aus diesem Gemisch bestehende Sitzring 14 hat daher einen bemerkenswerten Widerstand gegen das Fließen, insbesondere bei hohen Temperaturen und starken

J5 Drücken. Er hat ferner eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Strömungsmittel mit Abriebwirkung.

In der Praxis werden sehr gute Ergebnisse erhalten, wenn der Neigungswinkel a (Fig.3) der kegelstumpfförmigen Oberfläche des Sitzrings 14 (d. h. der halbe ■•o Kegelwinkel) zwischen 6° und 10° liegt und vorzugsweise 8° beträgt.

Wenn das Schließen im Betrieb unter bedeutenden Drücken erfolgt, zeigt die Praxis, daß bei der beschriebenen Ausbildung das in der Schließrichtung ⁴> wirkende Drehmoment bis nahezu zum Erreichen der Schließlage unbedeutend ist Beim ö^ffnen ist. das Drehmoment in der Nähe des Abhebens groß, worauf es sehr schnell unbedeutend wird.

Bei geringen Drücken bleibt die Abdichtung befriedigend, wenn das Strömungsmittel in der dem Pfeil G entgegengesetzten Richtung strömt

Bei einer anderen Ausführung (F i g. 4) ist der in das

Innere des Kanals vorspringende Sitzring 14 in eine Nu!

50 des Ringkörpers 4 eingelassen, welche praktisch die gleicht Breite wie der Sitzring hat. Der Einbau erfolg«.

durch Verformung des Sitzrings 14.

Die Erfahrung zeigt, daß bei gängigen Beti'iebsdrükken und mittleren Ventildurchmessern (von größenordnungsmäßig 10 cm) der so in die Nut 50 eingelassene Sitzring 14 sehr gut hält.

Der Einbau des Sitzrings 14 wird hierdurch vereinfacht. Der Gestehungspreis des Ventils wird durch den Fortfall des Rings 16 und der Schrauben 17 der Ausführung der F i g. 1 beträchtlich gesenkt.
^h) In beiden Fällen stellt man bei Betätigung des DrehklapiKTiventils ^fest. daß die Pressung zwisLhcn dem konischen Sitzring und der sphärischen Anlageflächc der Drehklappe sehr gering ist Trotzdem bleibt das

Ventil unter sehr hohen Drücken dicht. So kann ein Ventil von 50 mm Durchmesser ohne Lack einen Druck von größenordnungsmäßig 40 kg/cm- aushalten, wobei die Drehklappe sehr beweglich bleibt, was ein überraschendes Ergebnis darstellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Drehkiappenventil für Rohrleitungen mit einem zwischen zwei Rohrleitungsflansche einzuspannenden Ringkörper, der einen im wesentlichen rotationssymmetrischen Durchlaß für das Strömungsmedium aufweist, einer in dem Ringkörper drehbar gelagerten Drehklappe, die gegen ihre die Achse des Durchlasses senkrecht schneidende Drehachse versetzt ist und deren Anlagefläche durch einen Abschnitt einer Kugel gebildet ist, deren Mittelpunkt auf dem Schnittpunkt der Achse des Durchlasses und der Drehachse der Drehklappe liegt, und mit einem von der Innenwand des Ringkörpers geringfügig in H den Durchlaß vorspringenden Sitzring, dessen in der Schließlage mit der Anlagefläche der Drehklappe zusammenwirkende Innenfläche des Sitzrings kegelstumpfförmig ist, wobei die Strömungsrichtung im DurchUb von dem Sitzring zur Drehachse gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzring (14) aus einem Material auf der Basis von Polytetrafluoräthylen besteht und in eine ringförmige Nut des Ringkörpers (4), deren Breite gleich der Breite des Sitzrings (14) ist, derart eingelassen ist, daß er um etwa 1 bis 2 mm in das Innere des Durchlasses (S) vorspringt, und daß die kegeisiuniplförmige Oberfläche des Sitzrings einen halben Kegelwinkel (a)von 6° bis 10°, vorzugsweise 8°, hat. jo

J5

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehklappenventil der im Oberbegriff des Patenanspruchs angegebenen Art.

Bei den aus der US-PS 28 93 682 bekannten Drehklappenventilen, die etwa den dem Patentanspruch zugrunde gelegten entsprechen, und die zur Verwendung als Absperrventile bestimmt und geeignet sind, besteht der Sitzring aus Gummi oder einem elastomeren Kunststoff; die Abdichtung ist dort in der Schließlage durch die Elastizität des Materials des Sitzrings gewährleistet. Diese Drehklappenventile arbeiten zwar zufriedenstellend, wenn die Betriebsbedingungen (Temperatur, Druck, Beschaffenheit des Strömungsmittels) den Eigenschaften des Materials des elastischen Sitzrings entsprechen. Bei zahlreichen Anwendungsfällen haben aber elastische Sitzringe aus Gummi oder einem gummiähnlichen Kunststoff keine ausreichende Lebensdauer; dies gilt insbesondere dann, wenn das Drehklappenventil bei hohen Temperaturen oder großen Drücken arbeiten muß, oder wenn der Sitzring aggressiven oder scheuernden Strömungsmitteln ausgesetzt ist.

Es ist bekannt, daß Polytetrafluoräthylen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und chemisch aggressiven öder mechanisch scheuernden Medien aufweist und daher die zuvor gestellten Forderungen hervorragend erfüllen würde. Polytetrafluoräthylen hat aber die Eigenschaft, daß es unter mechanischer Belastung fließt; bei Verwendung b5 dieses Materials für Sit/ringe von Drehklappenventilen hat dies zur Folge, daß eine in der SchließSage bei ausreichend großem Schließdriick zunächst erzielte gute Dichtwirkung im Laufe der Zeit verlorengehl, weil das Polytetrafluorethylen unter dem Schließdruck von der Berührungsstelle zwischen Sitzring und Drehklappe wegfließt. Insbesondere würde bei den beispielsweise aus der AT-PS 2 35 097 und der US-PS 32 82 558 bekannten Drehklappenveniilen, bei denen der Sitzring mit radialem und axialem Spiel in einer Ausnehmung liegt, das Polytetrafluoräthylen in die vorhandenen Hohlräume und Spalten wegfließen.

Zwar ist aus der FR-PS 13 35 570 ein Drehklappenventil bekannt, bei dem ein Silzring aus Polytetrafluoräthylen in eine ringförmige Nut eingelassen ist, deren Breite gleich der Breite des Sitzrings ist, doch handelt es sich hierbei um ein Rückschlagventil, bei welchem die Verwendung eines solchen Sitzrings durch die besonderen Betriebsbedingungen eines Rückschlagventils und die an diese Betriebsbedingungen angepaßte Konstruktion möglich ist Insbesondere erfolgt die Betätigung des Rückschlagventils praktisch im drucklosen Zustand bei der Umkehr der Strömungsrichtung. Die Drehachse der Drehklappe ist gegen die Achse des Durchlasses versetzt, damit ein von der Strömung abhängiges Drehmoment erzeugt wird. Die Drehklappe ist auf elastischen Lagerbuchsen gelagert, damit sie durch den Strömungsmitteldruck axial verschiebbar ist. Der zur Abdichtung erforderliche Anpreßdruck wird dadurch erhalten, daß die Drpljklappe durch den Strömungsmitteldruck gegen den Sitzring gepreßt wird. Dadurch ist es wiederum möglich, den Sitzring auf der druckabgewandten Seite durch eine die ganze Stirnfläche bedeckende Hallep-Iatte abzustützen. In Verbindung mit einer besonderen Formgebung der zusammenwirkenden Rächen der Drehklappe und des Sitzrings wird dadurch dem Fließen des Polytetrafluoräthylens entgegengewirkt. Die besondere konstruktive Ausbildung des Rückschlagventils kann aber nicht auf Absperrventile übertragen werden, die unter dem vollen Strömungsmitteldruck betätigt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zur Verwendung als Absperrventil bestimmtes und geeignetes Drehklappenventil zu schaffen, das korrosionsfest und temperaturbeständig ist und eine ausgezeichnete Abdichtung über einen langen Zeitraum gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs gelöst.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Drehklappenventils ergibt die überraschende Wirkung, daß das Polytetrafluorethylen auch bei längerer Einwirkung des Schließdrucks nicht fließt, so daß die Abdichtung über lange Zeiträume ehalten bleibt. Dadurch ist es möglich, die vorteilhaften Eigenschaften von Polytetrafluoräthylen für als Absperrventile ausgebildete Drehklappenventile auszunutzen. Diese Wirkung wird mit einem einfachen mechanischen Aufbau erzielt, da außer einer sehr einfachen Formgebung des Sitzrings und der Nut keine besonderen Maßnahmen zu treffen sind. Das geringe Vorspringen des Sitzrings ergibt die zusätzlichen Vorteile, daß der Strömungsquerschnitt durch den Sitzring nicht verengt wird, und daß der Sitzring gegen mechanische und chemische Einwirkungen sehr gut geschützt ist.

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen durch die Drehachse der Drehklappe gehenden Diametralschnitt eines Drehklappenventils in der Schließlage.

F i g. 2 den Diametralschnitt längs der Linie U-Il der F i g. I in der Öffnungslage in verkleinerter Darstellung.