DE2201940C3 - Drosselklappenventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drosselklappertveniil mit einer beim Öffnungsvorgang zunächst vom Ventilsitz abhebbaren und anschließend um eine zum Sitz parallele Achse schwenkbaren Klappenscheibe, die in ihrem Mittelbereiche Lagerböcke trägt, mi· denen an einer das Klappengehäuse durchdringenden Beia'igungswel-Ie drehfest angeordnete Schwenkhebel über Schwenkbolzen gelenkig verbunden sind, und mn im Gehäuse vorgesehenen Führungskurven, in die an der Klappen scheibe befestigte Führungsstücke eing' ifcn Derani ge Ventile werden insbesondere zum Drossein bzw.

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60 Absperren gasförmiger Medien eingesetzt; durch den angegebenen Abhuf der Bewegung der Klappenscheibe wird erreicht, d;'ß sie jeweils normal und unter Vermeidung tangentieller Bewegungskomponenten auf den Ventilsitz aufgelegt und von ihm abgehoben wird. so daß die Dichtungen bzw. Dichiungsilächen des Sitzes nur geringem Verschleiße unterworfen sind und eine gute Abdichtung über lange Zeiten erhallen wird, während die anschließende Kippbswegung einen großen Durchtrittsquerschnitt sichert ohne daß es erforderlich ist, das Ventilgehäuse mit größeren Abmessungen auszuführen ais die abzusperrenden Leitungen od· r aber den Ventilsitz so zu teilen, daß die Klappcnscheibu in der Sitzebene selbst geschwenkt werden

kann.

Verbreitet sind den oben bezeichneten Bewegungsablauf benutzende Drosselklapper.ventile unter der Bezeichnung »Dreihebelklappen« in Gebrauch {Firmendruckschrift 1.2.03.01-09. Zimmermann & Jansen GmbH, Düren). Als Führungsmittel für die Klappenscheibe sind seitlich im Gehäuse gelagerte Lenker vorgesehen, während die Betä'-i'ingswelie außerhalb des eigentlichen Klappengehäuses angeordnet ist, so daß dieses einen erhöhten Raumbedarf aufweist und ver hältnismäßig hohe Herstellungskosten erfordert.

Die DT-PS 7 59 156 offenbart ein Drosseiklappenventil mit das Klappengehäusc durchdringender rfetätigungswelle, das sich wegen des Verzichtes auf Führungsmittel durch einfachen Aufbau und geringe Herstellungskosten auszeichnet. Der gewünschte Bewegungsablauf und damit der Schutz des Ventilsitzes werden durch das Vorspannen der Klappenscheibe mittels, einer Feder nur unvollkommen erreicht, da der Rand der Klappenscheibe sich während der ersten Phase des Abhebens schleifend einseitig auf den Ventilsitz ab stützt, und schon bei der geringsten Schmutzbeladung des abzusperrenden Mediums und/oder bei hohen Temperaturen desselben versagt die Fecter hinnen kurzen durch Zusehen mit Schmutz bzw. durch temperaturbedingte Erschlaffung.

Aus der GB-PS 4 05439 sowie der FR-PS 9 03 215 sind Drosselklappsnventile bekannt, deren Gehäuse flanken mit Führungskurven ausgestattet sind, in welche auf der Klappenscheibe vorgesehene Vorsprünge eingreifen. Als nachteilig erweist es sich, daß die jeweils seitlich angeordneten Führungskurven nur einseitig geöffnet sind, so daß sie vom abzusperrenden Medium mitgeführten Schmutz aufiat-gende Taschen darstellen und schon nach kurzer Betriebszeit so weit zusetzen, daß die Klappenscheibe sich nur schwer bev/egen läßt und dann völlig blockiert wird. Zudem sind die einseitig geschlossenen und auf der Wandung des Klappengehäuses aufliegenden Führungskurven nicht einfach zu ciaicircii. bereits die HSCh SußSK g'JECh!o5Seⁿe F'"'hrungskurve bedingt aufwendige Arbeitsvorgänge, und die Form des gesamten K. ensiückes wird kompliziert, da die Frontfläche parallel zur Symmetriepbene des Klappengehäuses verlaufen muß, während die Rückseite der Form des mindestens in einer Richtung gekrümmten Gehäuses anzupassen ist.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, Drosselklappenventile der bezeichneten Gattung so auszubilden, daß bei einfachem Aufbau eine hohe Sicherheit gegen Verschmutzung der Führungskurven erreicht wird, so daß mit geringem Aufwände lange Standzeiten des Ventils erreicht werden.

Gelöst wird dieser Aufgabe, indem als Führungsstükkc des gattungsgemäßen Drosselklappenventils ein die

über die Lageretellen der Schwenkbolzen hinausragenden Enden der Lagerböcke verbindender Bolzen dient, der einen kreisbogenförmig verlaufenden, die Führungskurve darstellenden Schlitz durchsetzt, der in einem schwertartigen Stützblech angebrocht ist, das von der Gehäusewand radiai vischen die Lagerböcke hineinragt.

Als vorteilhaft wurde erkannt, die effektive Länge der Schwenkhebel in an sich bekannter Weise den halben Radius der Klappenscheibe unterschreiten zu lassen, üin günstiger Bewegungsablauf beim Betät^:gen der Klappenscheibe ergibt sich, wenn der Fu^rungsbolzen in Richtung zur Schwenkachse der Schwenk bei gegen die Symmetrieachse der Klappcnsehcib=· versetzt angeordnet ist. Eine besonders einfache ^r, ;t"':-jng der Führungskurve ergibt sich, wenn difcsc i"· ·■·. -.l-chfalls an sich bekannter Weise kreisbogenföi ".; susgebildet ist und der Kre'iSöogenabschnitt ο'τ;>* die effektive Länge dei Schwenkhebel unterschreit >··-^n Radius aufweist.

Als nachahmenswert wurde gefunden, den Mittclpunkt des iCreisbogens der Führungskurve in der Schließstellung eier Klappenscheibe etwa im gl.ichen Abstand von der Klappenscheibe anzuordnen wie den in die Führungskurve greifenden Führungsbolzen. Eine besonders empfehlenswerte Ausbildung ergibt sich, wenn in der Schließstellung der Klappenscheibe die Schwenkhebel über die ihre Schwenkachse aufweisende Achsnormale des Gehäuses gegen die Klappenscheibe geneigt sind, und wenn der Führungsbolzen in einem über die den Mittelpunkt des Kreisbogens der Führungskurve aufweisenden Achsnormale in Richtung auf die Klappenscheibe hinausreichenden Teil der Führungskurve in geringem Abstande über der Achsnormalen stehi.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses iarsfellendeu Zeichnungen erläutert. Es zei~t hierbei

F i g. 1 die axiale Ansicht eines Drosselklappenventils, dessen Klappengehäuse innerhalb der die Betätigungsachse aufweisenden Achsnormale geschnitten ist, unri

F ί g. 2 einen Längsschnitt durch das in Fig! gezeigte Ventil.

In den Figu.en ist ein Drosselklappjnvenlil dargestellt, dessen Kiappengehause f rohrartig ausgebildet ist, beidendig durch Flansche abgeschlossen wird und einen Ventilsitz 2 aufweist. In der dargestellten Schließsteilung liegt die Klappensch^ibe 3 mit ihrer Dichtung 4 auf dem Ventilsitz 1 auf.

Rückwärtig ist die Klappenscheibe 3 mit zwei Lagerböcken 5 ausgestattet, die, jeweils nach außen weisend, mit Schwenkbolzen 6 ausgestattet sind und in Bohrungen einen sie verbindenden, durch Stille / in semer uxidlen Lage gesicherten Bolzen 8 aufnehmen. Zur Sicherung der Lage und zur Übertragung größerer Momente sind die Schwenkbolzen 6 lagerbockseitig mit breiten Auflagetellern susgeführf ⁿ^ freien F^:nden der Schwenkbolzen werden von I ag*., m hst-n 4 umgriffen, die von den freien Enden <*ir s*h* -ikhrh. ί IO umfaßt sind. Die Schwenkhebel 10 s>nd -»ills m ■ Viben Il ausgestattet, welche auf die Ik-iaι Min^swuii 12 anfp· schoben und mit dieser dun t <.·>' ι I tlretiK ι crbur. den sind, während eine Sunning ^ f»«>r. .-,-..ü> Vtr Schiebungen auch hierdurch sisfu 14 bcwrki isi Du· Bctätigungswelle 12 ist bc:is<. ' > ! w timhsen f> von Lagerkörpern 16 ur ' π ^Ιμιπι <h. η ΛκμηΙι mungen des Klappengehaus· · ■■■»·< st··^· ■■■,<· ' emye schweißt sind. Die Ausarbeitung der Ausnehmungen sowie das Einschweißen wird durch die Verwendung von Lagerkörpern rechteckigen bzw. quadratischer Querschnittes wesentlich erleichtert. Während der Lagerkörj er 16 geschlossen ausgeführt ist, ist der Lagerkörper 17 zum Durchgreifen des freien Endes der Betätigungswelle 12 beidseitig geöffnet und mit einer Dichtungspackung 18 ausgestattet. Die Lagerbuchsen 9 bzw. 15 sind wartungsfrei, bei Durchflußmedien mit höheren· Temperaturen beispielsweise aus graphithaltigem Guß. hergestellt. Die Lagerkörper 16 bzw. 17 sind zweckmäßig mit Fettnippeln, Schmierbüchsen od. dgl. ausgestattet; soweit die bei den Temperaturen des Durchflußmediums sich ergebenden Gehäusetcmperatüren es zulassen, wird hier eine besondere Schmierung vorgesehen.

Mit der Wandung des Klappengehäuses 1 ist ein ra dial in dessen innenraum sich erstreckendes schwertartiges Stützblech 19 verbunden, das mit einem die Füh-

M rungskurve darstellenden Schlitz 20 ausgestattet ibt. welcher den Bolzen 8 umgreift. Aus Ciinden einfacher Herstellung ist der Schlitz 20 in Form ei<ies Kreisbogens ausgebildet, dessen Mittelpunkt 21 einen g.ößeren Abstand vom Ventilsitz 2 aufweist als die Betätigungswelle 12, und dessen Abstand von der Gehäuseachse geringer ist als der der Betätigungswelle. Der Radius der Führungskurve ist geringer als die effektive Länge der Schwenkhebel 10. Die durch den Schlitz 20 dargestellte Führangskurve erstreckt sich über die ihren Mk-

y> telpunkt 21 aufweisende Achsnormale in Richtung auf den Ventilsitz hin, so daß der Bolzen 8 im letzten Abschnitt der Schließbewegung zwar etwa parallel zur Gehäuseachse geführt wird, dabei aber geringfügig gegen die Betätigungswelle i2 hin gelenkt wird.

Beim Betätigen des Ventils zeigt es sich, daß die Bewegung der Klappenscheibe 3 in der gewünschten Bewegungsform zwangsmäßig und eindeutig gelenkt erfolgt. Die Achse der Schwenkbolzen 6 wird in .'inern Kreisbogen von etwa 90° Länge mit dem effektiven Radius der Schwenkhebel 10 um die Betätigungswelle 12 geführt, während der durch die Achse des Bolzens 8 gegebene Punkt um den Mittelpunkt 21 entlang des Schützes 20 bewegt wird. Zu Anfang -der Bewegungsbahn verlaufen beide Bewegungen annähernd tangential zu den durch die Schwenkhebel sowie den Kreisbogen beschriebenen Kreisen. Wären beide Kreisbogen mit gleichem Radius ausgeführt, so ergäbe sich auch eine Gesamtverschiebung der Klappenscheibe 3 entlang eines Kreisbogens ohne Drehung derselben, d. h.

die Ortikurven sämtlicher Punkte der Klappenscheibe 3 verliefen einander parallel. Da jedoch der Radius der durch den Schlitz 20 gebildeten Führungskurve geringer ist als die effektive Länge der Schwenkhebel begmiii Dereits kurz nach Beginn ües Abheben-» Jd Klappenscheibe die Achse des Bolzens 8 zusätziich seitlich ausgelenkt zu werden, so daß aus dem zu Beginn der öffnungsbewegUii? nahezu achsnormalen Abheben der Klapnerneneibe 1 mif fortschreitendem Öffnen eine zunihmeiu!·..¹ Diehbewegung bewirkt wird Nacli Durch lauf des Schvi cnkwinkeis λ von etwa 90 Πικ Ι" π die SthwenklH.I/en h nut Jv") Punkt 22. wa.irend m der t»l>'k-heri /oi dvr !'ul/en 8 ii!)* len Winkel Ί. n;i

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gabengemäß zunächst als etwa normale Translation von der Ebene des Ventilsitzes 2 fortführt und in ihrem weiteren Verlaufe zunehmend von einer ;Drehbcwcgung überlagert wird, weiche die Klappenscheibe 3 um 90° aus dem Strome des Durchflußmedium:, in eine achsparallclc Stellung schwenkt.

Die dargestellte Anordnung hat sich als außerordentlich vorteilhaft erwiesen. Die erhebliche Reduzierung der effektiven Lange ,der Schwenkhebel 10 auf '/j bis ¹A der Länge, die bei außerhalb des Gehäuses durchgeführter Lagerung der Bctät'igüngswellc erforderlich war. erfordert zwar einen vergrößerten Schwenkwinkel, aber nur geringe Antriebsmomente, so daß der Antrieb über Untersetzungen geringeren Untersetzungsverhältnisses erfolgen kann, oder aber bei der Anwendung von Druckstcllgeräten solche verwendet werden können, die ein günstigeres Hub-Kraft-Verhältnis aufweisen. Dementsprechend kann im Bedarfsfall auch ein gegebenenfalls mit dem freien Ende der Betätigungswelle verbundener Antriebahebel mit geringer Länge und damit raumsparend ausgeführt werden. Gegenüber einer Betätigung durch die bekannten, außerordentlich kurzen Schwenkhebel oder eine diesen entsprechenden Kulisse ergibt sich ein Schwenkwinkel, der noch durch Druckstellgeräte einstellbar ist. ohne zu sehr in die den Totpunktlag' π nahen Bereiche des Angriffspunktes vorstoßen zu müssen. Als wesentlicher Vorteil aber ergibt sich die einfache Herstellung sowohl des Gehäuses als auch des die Führungskurve aufweisenden Slülzbleches in Verbindung mit der geringen Anzahl der benötigten Lager: ihre Anzahl ist auf insgesamt vier gesenkt worden, von denen zwei von außen zugangig und damit zu warten sind, während nur zwei Lager sich i<n Strömungsweg des Durdiflußmcdiums befinden-und wartungsfrei auszuführen sind. Mit

S der Zahl der wartungsfreien Lage ist ,auch die durch diese bedingte Störanfälligkeit erheblich reduziert, zumal die beiden, die freien Enden der Schwenkhebel ab-' stützenden. Lager mit großem Schwcnkwinkcl bctric-

' bcn werden, so daß ein Festsetzen nicht zu befürchten

ίο ist. Die Führung wird durch den zweckmäßig gehärtet ausgeführten Bolzen 8 bewirkt. Der Einfachheil halber ist ein Bolzen runden Querschnittes verwendet: es besteht aber auch die Möglichkeit, die Berührungsbcrcichc des Bolzens mit den Wandungen des Schlitzes 20 mit größcrem Krümmungsradius auszuführen und dementsprechend vom runden Querschnitt abzuweichen, wenn dies zur Senkung der Flächenpressung als zweckmäßig erachtet wird. Die Führung entlang praktisch der gesamten Länge des beidseitig offenen Schlitzes 20 jedenfalls verhindert sowohl eine Ablagerung von im Durchflußmedium miigcführten Fremdkörpern und Schmutzteilchen, als auch ein gegebenenfalls korrosionsbedingles Zusetzen, wie dies bei üblichen Lagern bekannter Führungsmittel auftreten kann. Das erfindungsgemäß ausgeführte Veniil läßt sich daher bedeutend billiger und einfacher herstellen als Ventile mit vergleichbrer Bewegung der Klappenscheibe, und die Antriebs- und Führungsmittel sind denkbar einfach und robust ausgeführt, so daß neben der einfachen Herstellung sich auch die Vorteile einfacher Montage und Unterhaltung sowie geringer Störanfälligkeit ergeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentanspruch" 22 Ol

1. Drosselklappenventil mit _nier beim öffnungs-VGrgang zunächst vom Ventilsitz abhebbaren und anschließend um eine zum Sitz parallele Achse schwenkbaren Klappenscheibe, die in ihrem Miitelbereich Lagerböcke trägt, mit denen an einer das Klappengehäuse durchdringenden Betätigungswelle drehfest angeordnete Schwenkhebel über Schwenkbolzen gelenkig verbunden sind und mit im Gehäuse vorgesehenen Führungskurven, in die an der Klappenscheibe befestigte Führungsstücke eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungssiücke ein die über die Lagersteilen der Schwenkboizen (6) hinausragenden Enden der Lagerböcke (5) verbindender Bolzen (8) dient, der einen kreisbogenförmig verlaufenden, die Führungskurve darstellenden Schütz (20) durchsetzt, der in eirem schwert», .igen Stützblech (19) ange- ao bracht ist, das von der Gehäusewand radial zwischen die Lagerböcke hineinragt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Länge der Schwenkhebel (Vl) den halben Radius der Klappenscheibe (3) unterschreitet.

3. Ventil nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbolzen (8) in Richtung zur Schwenkachse der Schwenkhebel Π0) geg ' die Symmetneac '-.se der Klappenscheib" (3) versetzt angeordnet ist.

4. Ventil nach Ansprüchen 1 bis 3, dHurch gekennzeichnet, daß die Führungskur^e (ΤΊ) kreisbogenförmig ausgebildet ist und der Kreisfcogenabrchnitt einen die effektive Länge der Schwenkhebel (10) unterschreitenden kadius aufweist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (21) des Kreisbogens der Führungskurve (20) in der Schließstellung der Klappenscheibe (3) etwa den gleichen Abstand von der Klappenscheibe aufweist wie der in die Führungskurve greifende Führungsbolzen (8).

6 Ventil nach Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß in der Schließstellung der Klappenscheibe (3) die Schwenkhebel (10) über die ihre Schwenkachse aufweisende Achsiiormale des Gehäuse (1) gegen die Klappenscheibe geneigt sind, und daß der Führungsbolzen-(8) in einem über die den Mittelpunkt (21) des Kreisbogens der Führungskurve (20) aufweisenden Achsnormale in Riehtung auf die Klappenscheibe (3) hinausreichenden Teil der Führungskurve in geringem Abstande über der Achsnormalen steht.