DE3513060A1 - Klappenventil - Google Patents

Description

VON KREISLER iSCJHÖtiWAßD :"EfSiJOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler 11973
Dr.-Ing. K. W. Eishold 11981

Mark Controls Corporation ^\ⁿf £^S _s ^chönwald

Industriegebiet Rengen DipL-Cnem-Alelc von Kreisler

Dipl.-Chem. Carola Keller

5568 Daun Dipl.-Ing. G. Setting

Dr. H.-K. Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KOLN 1

Sg-Da/Fe

11. April 1985

Klappenventil

Die Erfindung betrifft ein Klappenventil, insbesondere als Endarmatur an Rohrleitungen, mit einem Ventilgehäuse, an dessen zwei axialen Enden Rohrleitungen anflanschbar sind, und mit einer in dem Ventilgehäuse schwenkbar gelagerten Ventilklappe, die in Schließstellung radial gegen einen Sitzring im Ventilgehäuse abdichtet.

Es sind zwischen zwei Rohrleitungen montierbare Klappenventile mit einem im Ventilgehäuse befindlichen Ventilsitzring bekannt, bei denen der Ventilsitzring axial von den Rohrflanschen der Rohrleitungen eingeklemmt wird. Werden solche Klappenventile als Endarmatur eingesetzt, muß an dem freien Ende des Ventilgehäuses als Ersatz für den fehlenden zweiten Rohrflansch ein Ringflansch angebracht werden, um den Ventilsitzring ab-

dichtend zu klemmen und axial abzustützen. Dadurch ent-

Telefon: (0221) 131041 ■ Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompatent Köln

steht ein höherer Material- und Montageaufwand. Wird kein Ringflansch montiert, besteht bei Druckbeaufschlagung die Gefahr, daß der Ventilsitzring axial verrutscht und aus dem Ventilgehäuse heraustritt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Klappenventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das als Endarmatur ohne zusätzlichen Montageaufwand und zusätzliche Teile verwendbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Ventilgehäuse an einem axialen Ende einen Ringsteg aufweist, der den Sitzring an seiner einen Stirnfläche zumindest teilweise übergreift und einseitig axial abstützt.

Durch eine solche Ausbildung des Ventilgehäuses werden mehrere wesentliche Vorteile erzielt. Der Sitzring läßt sich von dem dem Ringsteg abgewandten, stromaufwärtigen Ende des Ventilgehäuses leicht ein- und ausbauen. Im eingebauten Zustand wird der Sitzring an dem stromabwärtigen Ende von dem Ringsteg im Betrieb sicher gehalten, so daß eine einwandfreie axiale und radiale Abdichtung durch den Sitzring gewährleistet ist. Bei Druckbeaufschlagung kann der Sitzring an dem offenen stromabwärtigen Ende nicht seitlich aus dem Ventilgehäuse heraustreten. Die Montage eines solchen Klappenventils als Endarmatur kann mit erheblich geringerem Zeitaufwand durchgeführt werden, da das Klappenventil lediglich mit dem Abschlußflansch am Rohrleitungsende verschraubt werden muß. Das Klappenventil 1 kann auch als Zwischenarmatur zwischen zwei Rohrleitungen eingebaut werden, wobei der Ringsteg 19 durch seinen bündigen seitlichen Abschluß mit der Anschlagfläche 27 des

Ventilgehäuses 5 das Anflanschen eines Rohrflansches nicht behindert. Schließlich hat das erfindungsgemäße Klappenventil als Endarmatur den Vorteil, ein geringes Gewicht aufzuweisen. Dies ist bei Verwendung des Klappenventils z.B. auf Off-Shore-Stationen von wesentlicher Bedeutung.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß der Sitzring aus einem äußeren Dichtring und mindestens einem im Inneren des Dichtrings konzentrisch angeordneten Tragring besteht. Durch den inneren Tragring erhält der Sitzring die notwendige Formstabilität beim Verspannen zwischen Ringsteg und Rohrflansch und bei der Betätigung der Ventilklappe, während der äußere weichelastische Dichtring die radiale und axiale Abdichtung ermöglicht.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Tragring gegenüber dem Dichtring radial übersteht und am Ventilgehäuse anliegt und daß der Ringsteg den Tragring an seiner einen axialen Stirnfläche abstützt.

Da der Tragring einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Dichtring, liegt der Tragring direkt an dem Ringsteg an. Dadurch wird die Formstabilität des Sitzrings zusätzlich erhöht, da der Tragring auf seiner stromabwärtigen Seite von zwei zueinander rechtwinkligen, starren Flächen am Ringsteg gehalten wird. Der gesamte Sitzring erhält dadurch und durch den Sitzring verspannenden Rohrflansch auf der stromaufwärtigen Seite eine exakt definierte axiale Lage, die sich weder bei Betätigung der Ventilklappe noch bei hohem Betriebsmitteldruck ändert.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß an dem anderen axialen Ende des Ventilgehäuses ein Ring lösbar befestigt ist, der den Tragring an seiner anderen axialen Stirnfläche zumindest teilweise übergreift und einseitig axial abstützt.

Ein derartiges Klappenventil kann beidseitig als Endarmatur mit hohem Druck beaufschlagt werden, da der Tragring einerseits von dem Ringsteg und andererseits von dem Ring in beide axialen Richtungen starr abgestützt ist. Dies ist dann vorteilhaft, wenn beim Aufbau einer Rohrleitungsanlage noch nicht feststeht, welcher Teil der Rohrleitung einseitig gelöst bzw. welcher Teil der Rohrleitung bei vollem Differenzdruck abgesperrt werden muß.

Der Tragring kann an beiden axialen Stirnflächen radiale Abstufungen aufweisen, in die der Ringsteg einerseits und der Ring andererseits eingreifen. Dies hat den Vorteil, daß der Ring, der an seiner radialen Außenfläche im Ventilgehäuse abgestützt ist, auch an seiner radialen Innenfläche eine Abstützung durch den Tragring erfährt, so daß bei hohen Druckbelastungen die mechanische Festigkeit der Ringbefestigung am Ventilgehäuse erhöht wird.

Der Ringsteg kann von einem dem Ring entsprechenden, weiteren lösbar befestigten Ring gebildet sein. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, den Sitzring von beiden Seiten des Klappenventils auszuwechseln.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Klappen-Ventils mit einseitig angeflanschter Rohrlei

tung im Querschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den in das Ventilgehäuse eingebauten Sitzring als vergrößerter Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.

Das Klappenventil 1 ist in Fig. 1 als Endarmatur mit einseitig angeflanschter Rohrleitung 2 dargestellt. Die Ventilklappe 3 ist um eine von der Spindel 4 gebildeten Achse quer zur Strömungsrichtung des Betriebsmittels schwenkbar im Ventilgehäuse 5 gelagert. Die Spindel 4, die drehfest mit der Ventilklappe 3 verbunden ist, wird an ihrem einen aus dem Ventilgehäuse 5 heraustretenden Ende von einem Schneckentrieb 6 über einen Handhebel 7 betätigt, um die Ventilklappe 3 zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verschwenken zu können.

In Schließstellung sperrt die Ventilklappe 3 den Strömungsquerschnitt vollständig ab, indem sie gegen einen Sitzring 8 radial abdichtet, der aus einem Dichtring 9 und einem Tragring 10 besteht. Die Abdichtung erfolgt durch Verformung des elastischen Dichtrings 9, der den konzentrisch, im Inneren des Sitzrings 8 angeordneten Tragring 10 im wesentlichen U-förmig umgibt, wobei die radiale Außenfläche des Sitzrings 8 im wesentlichen von

dem Tragring 10 gebildet ist. Die radiale Außenfläche des Tragrings 10 liegt direkt radial am Ventilgehäuse 5 an, während die radiale Innenfläche aus elastischem Material den Sitz für die Ventilklappe 3 bildet. Der elastische Dichtring 9 ist, wie erwähnt, im Querschnitt im wesentlichen U-förmig gestaltet, wobei die rohrleitungsseitige Stirnfläche 11 gegen den Rohrflansch 12 der Rohrleitung 2 axial abdichtet. Dieser Rohrflansch 12 wird mit mehreren Schrauben 13 am Ventilgehäuse 5 festgeschraubt, das hierfür am äußeren radialen Umfang entsprechende Augenlöcher 14 mit Innengewinde aufweist.

Der Tragring 10 des Sitzrings 8 hat einen größeren Außendurchmesser als der Dichtring 9, so daß er radial übersteht. Der Sitzring 8 weist zwei Bohrungen auf, die quer durch den Sitzring 8 verlaufen und durch die die Spindel 4 der Ventilklappe 3 hindurchgeführt ist. Auf seiner radialen Außenfläche ist an den Durchtrittsstellen der beiden Bohrungen jeweils eine Ringnut 15 angeordnet, die zur Abdichtung des Sitzrings 8 gegen die Spindel 4 einen O-Ring 16 enthr.lt. Dieser O-Ring 16 dichtet auch gegen das radial angrenzende Ventilgehäuse 5 und jeweils eine mit der Spindel 4 koaxiale im Ventilgehäuse 5 befindliche Führungsbuchse 17 der Spindel 4 ab. Die Innenflächen 18 der Bohrungen durch den Sitzring 8 sind aus dem elastischen Material des Dichtrings 9 und einstückig mit diesem. Auf der dem Rohrflansch 12 abgewandten Seite des Ventilgehäuses 5 wird der Sitzring 8 von einem Ringsteg 19 gehalten, der von dem Ventilgehäuse 5 radial nach innen absteht. Der Tragring 10 des Sitzrings 8 liegt dabei mit dem Randbereich seiner stromabwärtigen quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Stirnfläche 20a axial an dem Ringsteg 19 an, während der elastische Dichtring 9 an der inneren radialen Um-

fangsflache des Ringstegs 19 radial anliegt. Der Sitzring 8 wird mit Hilfe des Ringstegs 19 exakt in seiner Lage gehalten, so daß er bei Betätigung der Ventilklappe 3 keinen Verformungen unterliegt, die zu einer Undichtigkeit des Ventilklappensitzes führen können.

Das Klappenventil 1 kann auch als Zwischenarmatur zwischen zwei Rohrleitungen eingebaut werden, wobei der Ringsteg 19 durch seinen bündigen seitlichen Abschluß mit der Anschlagfläche 27 des Ventilgehäuses 5 das Anflanschen eines Rohrflansches nicht behindert.

Die Montage des Sitzrings 8 erfolgt von der stromaufwärtigen Seite des Ventilgehäuses 5, indem der Sitzring 8 bis zu dem von dem Ringsteg 19 gebildeten Anschlag in das Ventilgehäuse 5 eingeschoben wird.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Klappenventils, bei dem auf der dem Ringsteg 19 abgewandten Seite des Ventilgehäuses 5 ein mit dem Sitzring 8 konzentrischer, im Querschnitt rechteckiger Ring 21 überwiegend im Ventilgehäuse 5 eingelassen befestigt ist. Hierzu weist der Ring 21 stirnseitig umfangsmäßig gleichmäßig verteilte Bohrungen auf, die Senkgewindeschrauben 24 aufnehmen, die in das Ventilgehäuse 5 eingeschraubt werden. Der Außendurchmesser des Rings 21 entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser der Anschlagfläche 27 am Ringsteg 19. Der Innendurchmesser des Ringes 21 ist kleiner als die Durchtrittsöffnung des Ventilgehäuses 5, so daß ein dem Ringsteg 19 entsprechender Teil 25 radial nach innen absteht. Dabei weist der Ring 21, wie in Fig. 4 ersichtlich, bezüglich des radial vom Ventilgehäuse 5 abstehenden Teils 25

eine zum Querschnitt des Ringstegs 19 symmetrische Kontur auf. Außerdem bildet der Ring 21 mit seiner Stirnfläche 26 eine Anschlagfläche für den Rohrflansch 12, die der Anschlagfläche 27 am Ringsteg 19 spiegelsymmetrisch entspricht.

In Figur 4 ist ein Sitzring 8 gezeigt, dessen Tragring 10 an seinen axialen Enden radial mit Abstufungen 22, 23 abgestuft ist. Der Ringsteg 19 bzw. der Teil 25 des Rings 21 greifen in die beiden Abstufungen 22, 23 jeweils ein und stützen den Tragring 10 sowohl axial als auch radial. Dadurch ist die Lage des Tragrings 10 starr fixiert, so daß das Klappenventil 1 von beiden Anschlußseiten her mit hohem Differenzdruck beaufschlagt werden kann und somit wahlweise von beiden Seiten her als Endarmatur verwendet werden kann.

Der elastische im Querschnitt im wesentlichen U-förmige Dichtungsring 9 liegt mit den radialen Umfangsflachen seiner Schenkel einerseits an der radialen Umfangsfläche des Ringstegs 19 und andererseits an der inneren radialen Umfangsflache des Rings 21 an. Die radialen Umfangsflächen sind dabei auf der gleichen Höhe wie die radialen Umfangsflächen der Abstufungen 22,23. In Axialrichtung steht der Dichtungsring 9 beidseitig etwas über die jeweiligen stirnseitigen Anschlagflächen 26, 27 des Ventilgehäuses 5 bzw. des Ringes 21 vor, um beim Anflanschen eines Rohrflansches abdichtend zusammengepreßt zu werden.

Das Ausführungsbeispiel des Klappenventils gemäß Fig. 3 mit dem Ring 21 kann auch in Verbindung mit einem Tragring 10 ohne Abstufungen, wie in den Fign. 1 und 2 gezeigt, verwendet werden.

Der Ringsteg 19 kann auch durch eine spiegelsymmetrische Anordnung eines weiteren, dem Ring 21 entsprechenden Ringes gebildet sein, wodurch der Sitzring 8 von beiden Seiten des Klappenventils 1 auswechselbar ist, ohne das gesamte Klappenventil demontieren zu müssen.

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Claims (6)

ANSPRÜCHE

1. Klappenventil, insbesondere als Endarmatur an Rohrleitungen, mit einem Ventilgehäuse, an dessen zwei axialen Enden Rohrleitungen anflanschbar sind, und mit einer in dem Ventilgehäuse schwenkbar gelagerten Ventilklappe, die in Schließstellung radial gegen einen Sitzring im Ventilgehäuse abdichtet,

dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventilgehäuse (5) an einem axialen Ende einen Ringsteg (19) aufweist, der den Sitzring (8) an seiner einen Stirnfläche zumindest teilweise übergreift und einseitig axial abstützt.

2. Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzring (8) aus einem äußeren Dichtring (9) und mindestens einem im Inneren des Sitzrings (8) konzentrisch angeordneten Tragring (10) besteht.

3. Klappenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (10) gegenüber dem Dichtring (9) radial übersteht und am Ventilgehäuse (5) anliegt und daß der Ringsteg (19) den Tragring (10) an seiner einen Stirnfläche (20a) abstützt.

4. Klappenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem anderen axialen Ende des Ventilgehäuses (15) ein Ring (21) lösbar befestigt ist, der den Tragring (10) an seiner anderen Stirnfläche (20b) zumindest teilweise übergreift und einseitig axial abstützt.

5. Klappenventil nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (10) an beiden Stirnflächen (20a,20b) radiale Abstufungen (22,23) aufweist und daß der Ringsteg (19) einerseits und der Ring (21) andererseits in die jeweilige Abstufung (22,23) eingreifen.

6. Klappenventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringsteg (19) von einem dem Ring (21) entsprechenden, lösbar befestigten Ring gebildet ist.