DD201722A5

DD201722A5 - Klappe zur begrenzung einer stroemungsleitung

Info

Publication number: DD201722A5
Application number: DD81231940A
Authority: DD
Inventors: Pierre L Ch Ch Barbe
Original assignee: Pont A Mousson
Priority date: 1980-07-18
Filing date: 1981-07-20
Publication date: 1983-08-03
Also published as: JPS5761865A; CH640325A5; ES287285U; AU528968B2; SU1116982A3; GB2079901B; MX155440A; BE889668A; ES290594Y; BR8104628A; ATA306681A; GB2079901A; DE3125811C2; IN154628B; ZA814347B; CA1161015A; NL187761C; IT1144403B; ES290594U; NL187761B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klappe, bestehend aus einem roehrenfoermigen Gehaeuse zur Begrenzung einer Stroemungsleitung und einer Klappe zu Verschlusszwecken, die im Gehaeuse drehbar um eine senkrecht zur Laengsachse des Gehaeuses verlaufende Querachse angebracht ist. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen in reduzierter Reibung und geringem Verschleiss der Dichtung sowie einwandfreier, sicherer Dichtung der geschlossenen Klappe ueber ihrem gesamten Umfang, auch im Bereich der Drehachse dieser Klappe. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass in jedem Punkt die Mittellinie des Sitzes der Klappe die Tangentialebene am Sitz einen annaehernd konstanten spitzen Winkel mit der Tangente an die Bahn des entsprechenden Punktes der Klappe im Beruehrungspunkt von Dichtung und Sitz bildet. Angewendet wird die Erfindung bei betaetigten Klappen sowie bei Rueckschlagklappen.

Description

Berlin, den 30. 10· 1981

APP 16 K /231 940/0 59 422/25/37

Klappe zur Begrenzung einer Ströraungsleitung Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klappe, bestehend aus einem röhrenförmigen Gehäuse zur Begrenzung einer Ströraungsleitung, und einer Verschlußzwecken dienenden Klappe, die in diesem röhrenförmigen Gehäuse drehbar um eine senkrecht zur Längsachse des Gehäuses verlaufende Querachse angebracht ist, wobei sich auf einem der beiden Teile eine flexible Dichtung und auf dem anderen die Fläche eines Sitzes für diese Dichtung befindet und die Dichtung eine Dichtungslinie beschreibt, die mit der Mittellinie des Sitzes bis auf die Zusammendrückung der Dich» tung identisch ist.

Bei diesen Klappen kann die Dichtung entweder in dem Gehäuse oder auf der Klappe sitzen· Außerdem kann die Drehachse/ Querachse der Klappe auf der Längsachse verlaufen (in Mittellage angeordnete Klappe) oder außerhalb dieser Längsachse (außermittig angeordnete Klappe)'.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das Problem der Abdichtung bei einer Klappe besteht darin, einen guten Umfangskontakt zwischen der Dichtung und dem Sitz in der Schließstellung zu erhalten, insbesondere in dem der Drehachse der Klappe benachbarten diametralen Bereich· Dieses Problem wird bekannterweise durch die PR-PS 1. 543 451 dadurch gelöst, daß eine deutliche überlagerung zwischen Sitz und Dichtung vorgesehen wird, d. h· ein relativ bedeutender radialer Vorsprung der Dichtung über die Fläche des Sitzes vorhanden ist·

ΛΊΙ.ΝΟΐί 1981*970810

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Allerdings führt diese überlagerung zu großen Reibungen nahe der Schließstellung und folglich zu einem hohen Verschleiß der Dichtung, zu einem hohen Betätigungsmoment und einem hohen Leistungsaufwand, die für. die Drehwinkelbewegung der Klappe notwendig werden.

Auf Grund dieser Nachteile hat sich der Anmelder das 'Problem.gestellt, ."sich von der Notwendigkeit jeglicher vorbestimmter Überlagerung oder jeglichen vorbestimmten ' Vorsprungs der Dichtung über die Fläche des Sitzes, auf die sie wirken soll, frei zu machen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Klappe zur Begrenzung einer Strömungsleitung, wobei durch Reduzierung von Reibung und Verschleiß die Lebensdauer der flexiblen Dichtung erhöht wird sowie das Betätigungsmoment und der leistungsaufwand fvr die Drehbewegung der Klappe reduziert werden, um die Ökonomie derartiger Klappen entscheidend zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, jede vorbestimmte Überlagerung bzw. vorbestimmte Vorsprünge der elastischen Dichtung über die Fläche des Sitzes zu vermeiden, auf die sie wirken soll· Die Abdichtung der geschlossenen Klappe soll außerdem über ihren gesamten Umfang, auch im Bereich der Drehachse dieser Klappe, einwandfrei und sicher sein«

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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in jedem Punkt der Mittellinie des Sitzes die Tangentialebene an den Sitz einen mindestens fast konstanten spitzen Winkel mit der Tangente an die Bahn des entsprechenden Punktes der Klappe im Berührungspunkt von Dichtung und . Sitz bildet.

Durch diese Anordnung wird die Abdichtung auf dem gesamten Umfang der Klappe mittels einfachen Zusammendrückens oder fortschreitenden Quetschens der Dichtung gewährleistet· Sobald der entsprechende Winkel einen ausreichenden Wert erreicht hat, legt sich diese Dichtung rutsch- und reibungsfrei ah den Sitz an, und *zwar auch in dem der Drehachse/Querachse benachbarten diametralen Bereich·

Damit sind nicht nur der Verschleiß der Dichtung und das Betätigungsmoment der Klappe gering, sondern der Sitz kann auch gegossen sein und erfordert keine mechanische Nachbearbeitung . Unter "gegossen" ist nicht zu verstehen, daß die Oberfläche des Sitzes grob ist, denn die heutigen Mittel der Gußformerei gestatten, eine gute Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen, indem beispielsweise der Einsatz von feinkörnigen Sanden erfolgt, die mit handelsüblichen synthetischen Bindern agglomeriert werden.

Der betreffende konstante spitze Winkel, der vorzugsweise, 20° bis 30° betragen soll, kann zur Erleichterung der Fertigung auf dem gesamten Umfang der Klappe und des Sitzes genau konstant sein. Er kann sich aber auf diesem Umfang auch umgekehrt zum Bewegungsradius des laufenden Punktes der Dichtungslinie verändern, damit die Zusammendrückung der Dichtung in allen Schließstellungen der Klappe, auch noch vor dem Erreichen der maximalen Schließstellung, einheitlich wird·

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Entsprechend einer Ausführungsart der Erfindung weist die am Gehäuse beschriebene Dichtungslinie im Schnitt durch die Ebene, die die Längsachse des Hohlraumes enthält und senkrecht zur Querachse der Klappe verläuft, wobei diese Ebene eine Symmetrieebene* für die Klappe ist, ein Amphorenhälften- Profil auf, das auf der einen Seite der Längsachse von ihrem Endpunkt an einen fast geradlinigen schrägen Abschnitt, der dem Fuß der Amphore entspricht und sich an einen bauchigen Abschnitt .anschließt, dessen Kuppe abgerundet und konvex ist und sich außerhalb der Längsachse befindet, und auf der anderen Seite dieser Längsachse einen konkaven Abschnitt umfaßt, der dem Hals der Amphore entspricht·

Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung liegen die End-Punkte des Amphorenhälften-Profiles in einer Fluchtlinie mit dem Punkt der Querachse an dieser Ebene·

Außerdem ist es möglich, die Dichtung durch eine Ausstülpung einer Elastverkleidung zu bilden, welche die gesamte Klappe überzieht, wobei der Kamm dieser Ausstülpung die Dichtungslinie der Klappe beschreibt.

Die den Sitz bildende Fläche der jeweiligen Seite desselben ist als Regelfläche ausgebildet, wobei jede Mantellinie dieser Fläche vertikal zur Tangente an die Dichtungslinie dieser Fläche im betreffenden Punkt verläuft.

Der genannte spitze Winkel ist auf dem gesamten Umfang der Klappe und der Fläche der Seite des Sitzes konstant.

Eine andere Ausführung sieht vor, daß sich dieser Winkel auf dem gesamten Umfang der Klappe und der Fläche der Seite des Sitzes umgekehrt zum Bewegungsradius des laufenden Punktes der Dichtungslinie der Klappe verändert.

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Die Seite der Klappe, auf deren umfang sich die Dichtung befindet, ist gewölbt und stellt eine zylindrische Fläche mit parallel zur Querachse verlaufenden Mantellinie dar·

Gemäß einer veränderten Ausführung der Klappe ist die Seite_s auf deren Umfang die Dichtung sitzt, vertieft. Diese vertiefte Seite stellt eine zylindrische Fläche mit vertikal zur Querachse verlaufenden Mantellinie dar. Die Klappe ist auf einer Welle verkeilt angeordnet, deren Querachse die Längsachse schneidet und die mit eine Drehbewegung ausführenden Antriebsmitteln verbunden ist.

Gemäß einer weiteren Ausführung ist die Klappe auf einer Welle verkeilt angeordnet, deren Drehachse außerhalb der Längsachse liegt, und die Klappe frei im Gehäuse drehbeweglich gelagert, so daß sie eine Rückschlagklappe bildet.

Die den Sitz bildende Fläche der jeweiligen Seite im Hohlraum des Gehäuses ist roh gegossen und erfordert keine nachträgliche mechanische Bearbeitung.

AusführunKsbeispiel

Nachfolgend ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die Zeichnungen folgendes darstellen:

Fig. 1: einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Klappe in Schließstellung;

Fig. 2: einen analogen Längsschnitt der Klappe gemäß Fig. 1 in Öffnungsstellungj

Fig. 3: einen Querschnitt des Sitzes und der Klappe in

Öffnungsstellung in Öffnungsrichtung V der. '- Fig. 2; '..-

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.β.

Pig. 4: eine schematische geometrische Darstellung, die den geometrischen Verlauf der Dichtungslinie zwischen der Dichtung und ihrem Sitz sowie den der Dichtungsfläche veranschaulicht;

Fig. 5 u· 6:analoge schematische Darstellungen zu Pig. 4» die zwei Varianten von Dichtungslinien zeigen;

Pig. 7j 8 vereinfachte Perspektivansichten, die Jeweils ^{und 9:} die Sitzfläche allein, die Klappe allein und den Komplex Klappe und Sitz in teilweise geöffneter Stellung der Klappe zeigen;

Pig. 10: eine Schnittansicht einer Variante der Klappe gemäß Pig. 1;

Pig· 11: eine Ansicht in Richtung 11' der Klappe gemäß Pig. 10;

Pig. 12: eine Teilansicht in vergrößertem Maßstab, die die Überlagerung einer Dichtung einer Klappe mit ihrem Sitz gemäß bekanntem Stand der Technik veranschaulicht;

Pig. 13 u· analoge Ansichten von Einzelheiten, die das Zu- sammendrücken der Dichtung auf dem Sitz der

erfindungsgemäßen Klappe veranschaulichen, wobei die Fig. 13 die Dichtung in freiem Zustand zeigt, als sie gerade mit dem Sitz in Berührung

kommt, und die Pig. 14 die Dichtung in zusammengedrücktem Zustand, d. h. in voller Schließstellung;

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Pig..15$ eine zu Pig, 5 und 6 analoge geometrische . schematische Darstellung, die zwei Radien ungleicher Länge zwischen der Dichtungslinie und der Drehachse der Klappe zeigt;

Pig, 16 U. analoge Ansichten zu Pig, 14, die übertrieben

eine Ausführungsvariante der Sitzfläche mit Abänderung des Winkels zwischen den beiden Radien der Pig. 15 zeigen und

Pig· 18: eine analoge Ansicht zu Pig. 1 einer Variante der erfindungsgemäßen Klappe, wobei es sich j

. ' · ' . . ,.' ' . -.'

hierbei um eine außermittig angeordnete Klappe handelt, die als Rückschlagklappe einsetzbar ist· j

. .-. ·. . ' .-.; ; .. . .'.. .:.. ^:;. .: . .- .; . .. \

Gemäß dem Ausführungsbeispiel, das in den Pig· 1 bis 3 und j 7 bis 9 dargestellt ist, findet die Erfindung Anwendung auf j eine gesteuerte Klappe, deren röhrenförmiges Gehäuse 1 mit einer horizontal angenommenen Längsachse X-X mit An- ^!

schlußflanschen 2 an die Rohrleitung versehen ist, an der die Klappe angebracht werden solle Die Plansche 2 sind allerdings fakultativ. Bevorzugte Anwendungsgebiete derartiger Klappen sind Wasserleitungen, Erdölleitungen oder Leitungen anderer Flüssigkeiten sowie Rohrleitungen, die gasförmige Medien oder pulverförmige feste Stoffe transportieren·

Das Gehäuse 1 weist auf halber Länge vorspringend im Innern des zylindrischen Hohlraums 3₉ in dem das Medium fließt, mit kreisrundem Querschnitt einen Sitz 4 auf, der aus zwei Seiten 5 und 6 ungleicher Neigung gebildet wird· Die Seiten 5 und 6 werden gebildet durch unregelmäßige Plächen,

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welche kontinuierlich, um die Längsachse Σ - X verlaufen, sich in einer Kante 7 schneiden und damit eine ungleichmäßige geschlossen© JSclileife um diese Längsachse· X-X bilden«, Die Seite 5 Mit geringer Heigung bildet' den eigentlichen Sitz der Klappe_o Das Gehäuse 1 ist als Gußteil ausgebildet ₉ wobei der Sits; 4 eine exakte Oberflächenbeschaffenheit auf Grund der Anwendung eines modernen Feingußverfahrens aufweist_o

Eine drehbares, als Verschlußorgan ausgebildete Klappe 8 ist mittig im Hohlraum,3 angeordnet,. d_o h_e, sie ist auf einer Welle 9 verkeilt₉ die senkrecht zur Längsachse X-X in einer Querechse Y — J verlauft, welche ebenfalls hori«· zontal verläuft und. erst©re im Punkt 0 schneidet« Die Welle 9 ist mit bekannten _$ aber nicht gezeigten₉ Antriebs·» mitteln verbunden«, die eine Drehbewegung in beiden Richtungen ermöglichen_e Die Klappe 8 besitzt eine eben© Seite 1O₉ ¹ die an der Querachse I - Ϊ in einem zylindrischen Abschnitt bauchig ist, um die Welle 9 aufzunehmen· Des weiteren besitzt die Klappe 8 eine gewölbte Seite 11, die mit der ebenen Seite 10 über deren beide von der Querachse Y - Y am weitesten entfernten Enden verbunden ist· Schließlich besitzt die Klappe 8 zwei gewölbte Seitenflächen 12s die die Klappe 8 in ihrem Umfang schließen und durch die die Welle 9 hindurchgeht_ö

In diesem Beispiel ist die Querachse Y-Y insofern verschoben, als sie nicht in der Ebene der Seite 10 der Klappe 8 liegt, sondern um einen geringen Abstand d gegenüber dieser Ebene zur gegenüberliegenden Seite 1.1 hin ver·» setzt

Der gesamte Umfang der gewölbten Seite 11 ist mit einer Dichtung 13 aus Elastomer umgeben, die dicht auf dem Sitz

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zur Anlage kommt· Bei dieser Ausführungsart ist die Dichtung 13 eine lippenartige Ausstülpung einer ElastverkleidungH₁ mit der die gesamte Klappe 8 versehen ist. Diese lippenförmige Ausstülpung beschreibt einen kurvenförmigen gewundenen geschlossenen Umriß und hat eine geringe, Breite zu beiden Seiten einer Dichtungslinie 15· Der Querschnitt der Dichtung 13 ist dreieckig, wobei die Dichtungslinie 15 die Spitze dieses Dreiecks bildet. Eine Dichtungslinie 16 des Sitzes 4 ist bis auf die Quetsfchung des Elastomers mit der Dichtungslinie 15 identisch, wie aus dem folgenden ersichtlich sein wird,

In der Schließstellung der Klappe 8 haben der Sitz 4 und die Klappe 8 als gemeinsame Symmetrieebene eine Ebene P (Pig. 3), die vertikal zur Querachse Y - Y verlauft und auf der Längsachse X.- X liegt«

Auf dem gesamten Umfang der Leitung, also in jedem Punkt M der Dichtungslinie 16, bildet eine Tangentialebene T an die Dichtungsfläche bzw. den Sitz 4 einen konstanten oder nahezu konstanten spitzen Winkel χ mit einer Tangente t an den Kreis mit dem Radius R und der durch den Punkt M verlaufenden Querachse Y-Y (Fig. 4 und 13)· Diese Bedingung wird sogar in den der Querachse Y-Y benachbarten extremen Bereichen mit dem Verlauf des Punktes 0 erfüllt·

Zur Erklärung der Dichtungslinie 16 wird auf die Fig. 4 verwiesen, in der der zylindrische Hohlraum 3 schematisch dargestellt und die Dichtungslinie 16 als auf diesem Hohlraum 3 verlaufend angenommen wird·

Ausgehend von einem beliebigen Punkt M auf dem Hohlraum 3 wird die Tangente t an den Kreis mit der Querachse Y - Y gelegt, die durch den Punkt M verläuft. Die gesuchte Tangentialebene T bildet einen gegebenen Winkel χ mit

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der Geraden M/t_e Es handelt sich also um eine Tangentialebene T zu einem Kegel C mit der Geraden M/T als.Achse und dem halben spitzen Winkel x, in der sich eine gesuchte Tangente M/t.» befindet. Im Hinblick auf die Abmessung der Klappe vertikal zur Querachse Y — Y wird bei einer gegebenen Tangentialebene T die Tangente M/t- so gewählt s daß sie durch die Mantellinie des Kegels C in dieser Ebene gebildet wird«

Zur Bestimmung der Tangentialebene T ist zu bemerken» daß die Tangente M/t. ebenfalls zur Tangentialebene T im Punkt M an den Hohlraum 3 gehörte Diese Tangente M/twird also schließlich durch den Schnittpunkt (oder durch einen der Schnittpunkte) dieser Tangentialebene T mit dem Kegel G gebildet»

Diese Konstruktion wurde Punkt für Punkt nachvollzogen und die notwendige Kontinuität berücksichtigt und somit für die Dichtungslinien 13 und 16 das Profil einer Amphorenhälfte festgelegt j wie es in FIg₁₅,¹' 1 und 2 dargestellt ist« Ausgehend von einem äußeren Punkt A₀ der in der Schließstellung von der Querachse Y - Y am weitesten entfernt ist und den Fuß der Amphore bildet, wobei dieser Punkt A in Figo 1 der höchstgelegene ist, umfaßt dieses Profil nacheinander einen Abschnitt 17» der fast geradlinig oder " leicht konkav ist und schräg von der ebenen Seite 10 (Fig. 2) weg verläuft» Des weiteren umfaßt es;einen gewölbten Abschnitt 18, dessen abgerundete Kuppe 19 nahe der Längsachse X « X_s aber noch vor dieser liegt» Im Anschluß daran₉ etwa von dieser Längsachse X - X ab₉ enthält dieses Profil einen konkaven Abschnitt 1O₉ der sich bis zu einem anderen äußersten Punkt B erstreckt_s der von der Querachse Y - Y am weitesten entfernt ist.

Somit liegt die Dichtungslinie 15 ganz auf der einen Seite der Seitenfläche 12· Die Punkte A und B können entweder in einer Fluchtlinie mit Punkt 0 liegen^ wie in Fig. 1

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und 2, oder sie können als Variante in dieser oder jener Richtung parallel zur Längsachse X-X verschoben sein, wie in Pig. 5 und 6 dargestellt· Die gewählte Lösung weist die kleinste axiale Abmessung auf, was von Fall zu .Fall zu untersuchen ist ο

Vertikal gesehen, d. h. entsprechend der Längsachse X- X, hat die Dichtungslinie 15 bei maximaler Öffnungsstellung der Klappe 8 die Form einer Mulde mit zwei Inflexionspunkten nahe an ihren Enden, wie aus Fig. 3 hervorgeht,,

Der Tunkt M des Kurvenverlaufes der Dichtungslinie 16 zur Querachse X-Y ist so gewählt, daß diese Dichtungslinie.16 möglichst günstig ist· Erreicht· werden muß, daß man zu einem bauchigen Abschnitt 18 gelangt, dessen konvexe abgerundete Kuppe 19 möglichst nahe an der Querachse Y-X liegt und dabei doch den notwendigen Durchgang für die Welle 9 frei läßt· Es wäre beispielsweise ungünstig, einen Punkt M zu wählen, der von der Querachse Y-Y zu weit entfernt ist und damit an einer Stelle die Vertiefung der Innenwand des Hohlraumes 3 notwendig macht, um den erforderlichen Bewegungsradius OM der Klappe 8 zu erhalten.

Weiter oben war ersichtlich, daß die Tangentialebene T an die Fläche des Sitzes 4 im Punkt M gleichzeitig mit der Tangente M/t.j an die Dichtungslinie 16 erhalten wird. Die Fläche des Sitzes 4 ist eine Regelfläche, die die Umhüllende aller Tangentialebenen T entlang der Dichtungslinie 16 bildet. Um die Mantellinie im Punkt M zu erhalten, trägt man in der Tangentialebene T einen kurzen Abschnitt einer Geraden MV; MV¹ vertikal zur Geraden M/t/und in einer :.. Länge 1 zu beiden Seiten des Punktes M ein· Die Fläche des

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Sitzes 4 verläuft gewunden um die Längsachse X-X, wobei sie im Punkt A₈ der auf der einen Seite der von den Längsund Querachsen X - Σ und Y-Y gebildeten Ebene liegt, zu dem einen Ende des Gehäuses 1 und im gegenüberliegenden Punkt B zu dem anderen Ende des Gehäuses 1 gedreht ist· Die leigung der Symmetrieachse 13 a des Schnittes der Dichtung 13 der Klappe 8 gegenüber dieser gleichen Ebene verläuft auf ähnliche Art und Weise_s so daß in jedem Punkt der Dichtungslinie 15 diese Dichtung 13 am Ende des Schließens der Klappe 8 zu dem Sitz 4 bzw« der Seite f hingewendet ist, wie in Pig«, 13 dargestellt ist·

Wie die Dichtung 13 funktioniert ₉ ist in Pig. 13 und 14 dargestellt: In jedem Punkt legt sich diese Dichtung 13 mit ihrem höchsten Punkt M an den Sitz 4 an (Pig· 13)_s und das weitere Drehen der Klappe 8 bewirkt ein reines Zusammendrücken der Dichtung 13 mit Verformung des Elastomers, aber ohne jegliches Gleiten oder Reiben (Pig« 14)· Dies ist zu vergleichen mit der in Pig. 12 dargestellten Dichtung 113» die zu der bekannten Klappe gehört, welche im bekannten . Stand der Technik in der PR-PS 1 543 451 beschrieben.wird. Hier weist die Dichtung 113 die Klappe 108 eine Überlagerung bzw* eine Zusammendrückung £ mit dem Sitz 105 auf und legt sioh an diesen seitlich an, so daß beim Schließen wie beim Öffnen ihr Zusammendrücken mit einer hohen Reibung verbunden ist_s die zu einem schnellen Verschleiß führt»

Der Winkel X₉ der durch die Tangentialebene T an die Fläche des Sitzes 4 in einem Punkt M und durch die Tangente t im Punkt M an den Kreis mit dem Radius OM gebildet wird, ist in Abhängigkeit von dem optimalen Quetschen bzw. der möglichen Zusammendrückung der Elast-Dichtung 13 auf den Sitz 4 bzw© die Seite 5 zu wählen,» Unter optimaler Zusammendrückung £ ist das Maß der Verformung zu verstehen, das auf dem gesamten Umfang der Klappe 8 und der Pläche des Sitzes 4 notwendig und ausreichend ist, um bei einem ge·»

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gebenen Arbeitsdruck die Abdichtung in der Schließstellung der Klappe 8 zu gewährleisten« Bei gleicher Nennweite des Hohlraumes 3 ist die für die Abdichtung notwendige Zusammendrückung ,e bei einem höheren Arbeitsdruck größer als bei niedrigerem Arbeitsdruck. Mit der Zusammendrückung e ist die Schließkraft bzw. das Schließmoment der Klappe 8 verbunden. Dieses Moment ist bei stärkerer Zusammendrückung je größer als bei geringerer Zusammendrückung e_. Somit macht die optimale Zusammendrückung ja genau das Schließmoment erforderlich, das zur Gewährleistung der Abdichtung ausreicht·

Man kann einen streng konstanten Winkel χ auf dem gesamten Umfang der Klappe 8 und der Pläche des Sitzes 4 wählen, womit die Fertigung leichter wäre. Man kann aber auch den Winkel χ entlang dem Umfang der Klappe 8 und der Pläche des Sitzes 4 variieren« In beiden Pällen ist die Zusammendrückung ,e der Elast-Dichtung 13 auf den Sitz 4 in der Schließstellungjfter Klappe 8 auf dem ganzen Umfang dieses Sitzes 4 konstant. Allerdings ist in ersterem Pail die Zusammendrückung e. nur in der maximalen Schließstellung konstant und schwankt auf dem gesamten Umfang zwischen der Stellung des beginnenden Anlegens der Dichtung 13 an die Pläche des Sitzes 4 und der endgültigen Schließstellung. Im zweiten Pail kann dagegen eine konstante Zusammendrückung auf dem gesamten Umfang ab dem Zeitpunkt des Anlegens der Dichtung 13 an den Sitz 4 bis zur End-Schließstellung erzielt werden.

Genauer gesagt beginnen bei konstantem Winkel χ während der Drehung der Klappe 8 in ihre Schließstellung das Anlegen und das Zusammendrücken der Dichtung 13 an den Punkten der Dichtungslinie 15» die der Querachse Y - Y am nächsten liegen, und breiten sich dann fortschreitend auf dem ganzen Umfang aus.

1 Q / Π Π ^{59 422/25}

Es hat sich als praktisch erwiesen, mit einem konstanten Winkel χ von 20° bis 30° bei Zulassung von Änderungen von einigen Graden nach oben oder nach unten an verschiedenen Punkten der Dichtungslinie 15 zu arbeiten, damit d.ie Veränderungen bzw. der Verlauf der Krümmung der Fläche des Sitzes 4 abgeschwächt werden» · .

Geometrisch bedeutet dies zuzulassen, daß die Tangente M/t-(Pigβ 4) nicht immer genau am Kegel C liegt, sondern in der Hähe dieses Kegels C liegen kann« Anders ausgedrückt, es wird mitunter auf die kleinste Abmessung der Klappe 8 verzichtet zugunsten einer höheren Sicherheit in der Abdichtung durch eine bessere Einheitlichkeit der Zusammendrückung ,e auf dem Umfange Hierzu ist zu bemerken₉ daß je nach Wahl des Winkels χ (streng konstant auf dem gesamten Umfang der Klappe 8 und des Sitzes 4 oder aber unter Zulassung kleinerer Änderungen) der Bauch des Amphorenhalften«Profils mehr oder weniger stark erhaben sein kann«.

Bei einer befriedigenden praktischen Ausführung sehen der Sitz 4 und die Klappe 8₉ die geometrisch so festgelegt wurden, folgendermaßen aus ι

Der Sitz 4 (Fig_a 1, 3, 7)υτ>Ί 9) steht im Hohlraum 3 innen über und liegt zu beiden Seiten der Ebene P« Die Seite 5 des Sitzes 4 bildet eine gewundene Fläche beiderseitig der Dichtungslinie 15 in Form einer Amphorenhälfte· Durch eine mehr oder weniger fortschreitende Verdrehung unter der Querachse Y-Y auf beiden Seiten der Ebene P ändert die Fläche der Seite 5 die Richtung von Punkt A nach Punkt B und steht damit schräg zur Fließrichtung, wenn sie entgegengesetzt gerichtet war_? oder umgekehrt. Dagegen ist die Fläche der Seite 5 an den beiden Enden der Querachse Y - X mit der Fließrichtung gleich gerichtet, und diese Ausrichtung

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ist bis zu dem Punkt Agleich, der sich bei Öffnungsstellung der Klappe 8 auf deren Seite befindet (Pig. 3)·

Polglich verändert sich der Wert der Zusammendrückung _e_ der Dichtung 13 auf dem gesamten Umfang bis zur maximalen Schließstellung, bei der der Wert der Zusammendrückung _e auf dem ganzen Umfang konstant wird. Soll die Anstellkraft der Klappe 8 in Schließstellung begrenzt werden, d. h· soll nicht die maximale Schließstellung erreicht werden, dann ist abzusichern, daß an den Punkten des Umfangs, an denen die Zusammendrückung e, den niedrigsten Wert hat, dieser Wert ausreichend groß ist, um ausgehend von dem betreffenden Druck die Abdichtung zu gewährleisten.

Man kann dagegen den Winkel χ umgekehrt zum Radius OM auf dem gesamten Umfang der Klappe 8 verändern, d. h· umgekehrt zum Abstand zwischen jedem Punkt M der Dichtungslinie 15 und dem mittleren Punkt 0 der Querachse Y-Y. Entsprechend der Porra der Dichtungslinie 15, die sich als Amphorenhälfte darstellt, ist der RadiusOM₁ (Abstand zwischen Punkt 0 und Punkt 1) am kleinsten in der Nähe der Querachse Y-Y und folglich der winkel xu in diesem Bereich am größten (Pig. 17), wohingegen der Radius OMp am größten an den Enden des Durchmessers AB und somit der Winkel x« am kleinsten an diesen Enden ist (Pig· 16). So kann ein gleichzeitiges Anlegen aller Punkte des Kamms der Dichtung 13 an die Fläche des Sitzes 4 und mit diesem Anlegen ein einheitlicher Wert der Zusammendrückung £ der Dichtung 13 auf dem ganzen Umfang der Klappe 8 und der Pläche des Sitzes 4 erreicht werden, wobei diese Zusammendrückung mit dem Anstellen der Klappe 8 an den Sitz 4, d. h«, mit der Drehung der Klappe 8, immer stärker wird. Während dieses Anstellens bzw· dieser Drehung bleibt die Zusammendrückung auf dem gesamten Umfang einheitlich. Dies bietet den Vorteil, daß

λ _Λ . λ Λ ⁴ 59 422/25

3 1 a 4 U υ . . ie— , :.

bei Uichtanstrebung der maximalen Schließstellung die Abdichtung auf dem gesamten Umfang sicher ist, sobald unter Berücksichtigung des Arbeitsdrucks die Zusammendrückung in einem Punkt ausreichend ist· Damit kann also die Anstellkraft bei einem gegebenen Druck -vermindert werden. Dafür ist allerdings die Erreichung der Dichtungslinie 15 auf der Fläche des Sitzes 4 wesentlich schwieriger und die axiale Abmessung größer, da die Amphore "dickbäuchiger" ist.

Die Fläche der Seite 5 bleibt in einem konstanten oder fast konstanten Winkel auch im Bereich der Querachse Y - Y im Verhältnis zur Tangente in einem beliebigen Punkt M der Dichtungslinie 15 an den Kreis mit dem Radius OM, der die Bahn ist, welche bei Drehung der Klappe 8 von dem Punkt M beschrieben wird, geneigt» Dieser Winkel beträgt 20° bis 30°· Die genannte₂ der Abdichtung dienende Fläche 5 umgeht den Hohlraum der Welle 9 mit der Querachse Y - Y und liegt auf nur einer Seite dieser Welle 9» Das gleiche gilt für die Dichtung 13 der Klappe 8.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 und 7 bis 9 ist die der ebenen Seite 10 gegenüberliegende Seite der Klappe 8 als gewölbte zylindrische Fläche mit Mantellinien ausgebildet j die parallel zur Querachse Y-Y verlaufen« Als Variante, wie in Fig. 10 und .11 dargestellt, kann diese Seite 11a als Mulde vertieft sein mit Mantellinien, die fast vertikal zur Querachse Y - Y verlaufen. Die minimale Stärke dieser Klappe 8 a reicht gerade aus, um den Durchgang der Welle 9 zu ermöglichen (Fig. 10)« In beiden Fällen hat die Klappe 8 bzw. 8a in voller Öffnungsstellung, 90° zu ihrer Schließstellung, ein aerodynamisches bzw» hydrodynamisches Profil und setzt damit der .Strömimg einen Mindestwiderstand entgegen.

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Wie vorstehend angegeben, nähert sich die Dichtung 13 bei der Schließdrehung der Klappe 8 der Fläche der Seite 5 und legt sich an diese mehr oder weniger gleichzeitig auf dem gesamten Umfang der Klappe 8 und der Seite 5 an, je nachdem wie der Winkel χ entsprechend der beschriebenen Ausführungen gewählt wurde. Dieses Anlegen erfolgt gleit- und reibungsfrei, ausschließlich durch Zusammendrücken oder fortschreitendes Quetschen der Dichtung 13 gegen den Sitz 4· In geschlossener Stellung besteht diese Zusammendrückung der Dichtung 13 auf dem gesamten Umfang der Klappe 8 und des Sitzes 4, und zwar auf nur einer Seite der Welle 9, die umgangen wird.

Somit ist die Schließung der als Hohlraum 3 ausgebildeten Leitung absolut hermetisch· Da ein Gleiten oder Reiben ausbleibt, erfolgt sie mit einem Minimum an Verschleiß der Dichtung 13 bei den aufeinanderfolgenden Betätigungen der Klappe 8· Auch in dem Bereich der Querachse Y - Y erfolgt das Anlegen der Dichtung 13 an .die Seite 5 ihres Sitzes A₉ wie es in den Pig. 13 und 14 veranschaulicht ist. Die Dichtung 13 wird während der Drehung der Klappe 8 ohne Gleiten oder Reibung fortschreitend auf den Sitz 4 gedrückt» Während dieses Anlegens trifft jeder Punkt des Kammes der Dichtung 13 auf eine Tangentialebene T an der Fläche der Seite 5» die mindestens fast die gleiche Neigung zur Tangente an den Drehkreis des betreffenden Punktes der Dichtung 13 hat·

In der Variante gemäß Fig. 18 hat eine Klappe 8b die gleiche Form wie die Klappe 8 der Fig. 1 bis 3 und 7 bis 9, nur daß sie außermittig gelagert ist· Ihre Drehachse Z-Z fällt nicht mit der Längsachse X-X zusammen, wobei sie selbstverständlich nach wie vor senkrecht zu ihr verläuft.

α π ^{59 422/25}

Genauer ausgedrückt, der Hals Be des Amphorenhälften-Profils befindet sich auf der Seite der Drehachse Z-Z einer Welle 9bj, die frei im Gehäuse 1b rotiert, während die Kuppe 19 des Bauches jenseits der Längsachse X -X liegt· Die Klappe 8b ist auf der Welle 9b mittels eines Ansatzpaares 20' verkeilt j das auf der ebenen Seite 10 übersteht·

Da der Hals und der Bauch des Profils der Klappe 8b so zu der Längsachse X-X und der Drehachse Z-Z aufgeteilt sind, wird die Klappe 8b absichtlich ungleichgewichtig gemacht, so daß bei einer Pließrichtung f das Bestreben der Klappe 8b, sich unter der Schwerkraftwirkung um die Drehachse Z - Z in Drehrichtung g zu bewegen, d. h. immer in die Schließstellung zurückzugehen, durch die Strömung ausgeschaltet werden muß. Bei einer umgekehrt zur Pließrichtung f verlaufenden Pließrichtung schließt die Klappe 8b, indem sie sich in Drehrichtung £ bewegte Polglich verhindert die Klappe 8b das Pließen umgekehrt zur Pließrichtung frund verhält sich somit wie eine Rückschlagklappe.

Die geometrischen Bedingungen für die Dichtungslinien 15 und 16 sowie für die Fläche der Seite 5 sind die gleichen wie vorher» Auch die vorstehend angeführten Vorteile hinsichtlich der Schließ·=» und Abdichtungsbedingungen sind gleich, insbesondere in dem Bereich der außermittig angeordneten Drehachse Z-Z,

Zu bemerken ist, daß bei dieser Variante das röhrenförmige Gehäuse 1b keine Plansche an den Enden hat. Ein derartiges Gehäuse 1b ist dazu bestimmt, zwischen zwei Plansche einer Leitung, die auf bekannte V/eise miteinander durch Zugstangen verbunden sind, geklemmt zu werden.

Selbstverständlich gelten alle beschriebenen Möglichkeiten,

auch dann, wenn der Sitz am Umfang der Klappe 8; 8a ausgegebildet und die flexible Dichtung 13 auf dem Gehäuse 1; 1b

angeordnet ist«

Claims

ζ i ι y 4 υ υ - -20 "' ap f i61</23194°/° 59 422/25 Erfindungsanspruch

1, Klappe zur Begrenzung einer Strömungsleitung, bestehend aus einem röhrenförmigen Gehäuse und einer Verschlußzwecken dienenden Klappe« die in diesem röhrenförmigen Gehäuse drehbar um eine zur Längsachse dieses Gehäuses senkrecht verlaufende Querachse angebracht ist, wobei sich auf einem der beiden Teile eine flexible Dichtung und auf dem anderen die Fläche eines Sitzes für diese Dichtung befindet und die Dichtung eine Dichtungslinie beschreibt, die mit der Mittellinie des Sitzes bis auf die Zusammendrückung der Dichtung identisch ist, gekennzeichnet dadurch, daß in jedem Punkt der Mittellinie des Sitzes (4) die Tangentialebene (T) an den Sitz (4) einen mindestens annähernd konstanten spitzen Winkel (x) mit der Tangente (M/t) an die Bahn des entsprechenden Punktes (M) der Klappe (8) im Berührungspunkt von Dichtung (13) und Sitz (4) bildet.

2» Klappe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der genannte Winkel (x) zwischen 20 und 30 beträgt.

3. Klappe nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die am Gehäuse (1) beschriebene Dichtungslinie (16) im Schnitt durch die Ebene, die die Längsachse (X - X) des Hohlraumes (3) enthält, und senkrecht zur Querachse (Y-Y) der Klappe (8) verläuft, wobei dieseEbene eine Symmetrieebene für die Klappe (8) ist, ein Profil in Form einer Amphorenhälfte darstellt, das auf der einen Seite, der Längsachse (X - X) von ihrem Punkt (A) ab und einen fast geradlinigen schrägen Abschnitt (17), der dem Fuß der Amphore entspricht und sich an einen bauchigen Abschnitt (18) anschließt, dessen Kuppe (19) abgerundet und konvex ist und außerhalb der Längsachse (X - X) liegt, und auf der anderen Seite

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dieser Längsachse (X- X) einen konkaven Abschnitt (20) umfaßt, der dem Hals der Amphore entspricht.

4.Klappe nach Punkt 3> gekennzeichnet dadurch^ daß die Punkte (A; B) des Amphorenhälften-Profils in einer Fluchtlinie mit dem Punkt (0) der Querachse (Y- Y) an dieser Ebene liegen«,

5· Klappe nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Dichtung (13) durch eine Ausstülpung einer Elastverkleidung (14), welche die gesamte Klappe (8) überzieht, gebildet wird, wobei der Kamm dieser Ausstülpung die Dichtungslinie (15)der Klappe (8) beschreibt,

6. Klappe nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die den Sitz (4) bildende Fläche der Seite (5) eine Regelfläche ist· ,

7· Klappe nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß jede Mantellinie (V- V) der Fläche der Seite (5) vertikal zur Tangente (M/t) an die Dichtungslinie (16) dieser Fläche im betreffenden Punkt (M) verläuft·

8. Klappe nach Punkt 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Winkel (x) auf dem gesamten Umfang der Klappe (8) der Fläche der Seite (5) konstant ist.

9· Klappe nach Punkt 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß sich der Winkel (x) auf dem gesamten Umfang der Klappe (8) und der Fläche der Seite (5) umgekehrt zum Bewegungsradius des laufenden Punktes (M) der Dichtungslinie (15) der Klappe (8) verändert»

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10· Klappe nach Punkt 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Seite (11) der Klappe (8), auf deren Umfang sich die Dichtung (13) befindet, gewölbt ist«

11. Klappe nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß diese gewölbte Seite (11) eine zylindrische Fläche mit parallel zur Querachse (Y- Y) verlaufender Mantellinie ist.

12. Klappe nach Punkt 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Seite (11a) der Klappe (8a) auf deren Umfang die Dichtung (13) sitzt, vertieft ist.

13· Klappe nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß diese • vertiefte Seite (11a) eine zylindrische Pläche mit vertikal zur Querachse (Y- Y) verlaufender Mantellinie ·.

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14. Klappe nach Punkt 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß die Klappe (8) auf einer Welle (9) verkeilt angeordnet ist, deren Querachse (Y - Y) die Längsachse (X - X) schneidet und die mit eine Drehbewegung ausführenden Antriebsmitteln verbunden ist·

15. Klappe nach Punkt 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch_s daß die Klappe (8b) auf einer. Welle.(9b) verkeilt angeordnet ist, deren Drehachse (Z-Z) außerhalb der Längsachse (X- X) liegt, so daß sie eine Rückschlagklappe bildet.

16. Klappe nach Punkt 1 bis 15, gekennzeichnet dadurch, daß die den Sitz (4) bildende Pläche der Seite (5) roh gegossen ist.

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen