DE2010632C3

DE2010632C3 - Drehklappenventil für Rohrleitungen

Info

Publication number: DE2010632C3
Application number: DE19702010632
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-03-07
Filing date: 1970-03-06
Publication date: 1976-05-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehklappenventil tor 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 mit einem von der Innenwand des Ringkörpers geringfügig in den Durchlaß vorspringenden Sitzring, der in der Schließstellung mit einer um den Umfang der Drehklappe verlaufenden Anlagefläche zusammenwirkt und zwischen der Schulter einer im Ringkörper angebrachten, zu einer Stirnfläche offenen Ausnehmung und der Endfläche eines in die Ausnehmung von der Stirnfläche des Ringkörpers her eingesetzten Halteringes eingespannt ist.

Bei einem aus der GB-PS 10 06 377 bekannten Drehklappenventil dieser Art besteht der Sitzring aus Gum-

mi oder einem ähnlichen Material, und er ist dadurch eingespannt, daß der Haltering, der einen etwa L-förmigen Querschnitt hat, mittels Senkschrauben, die durch den äußeren Bund des Halterings gehen, gegen eine ringförmige Anlagefläche in der entsprechend ge-

formten Ausnehmung des Ringkörpers festgeschraubt ist. Der Haltering ist dadurch unverrückbar festgelegt, und er ist so bemessen, daß nach dem Einbau seine äußere Endflächt in einer Ebene mit der entsprechenden Stirnfläche des Ringkörpers liegt, während seine innere, mit einer vorspringenden Rippe versehene Endfläche den Sitzring gegen die Schulter der Ausnehmung drückt. Bei dieser bekannten Konstruktion müssen zum Auswechseln des Sitzringes nach dem Entnehmen des Ringkörpers aus den Rohrleitungsflanschen die zur Be-

-5 festigung des Halterings dienenden Senkschrauben gelöst und anschließend wieder eingesetzt und festgezogen werden. Ein Nachspannen des Sitzringes ist nicht möglich. Dies ist bei Sitzringen aus Gummi oder einem ähnlichen elastischen Material während deren Lebensdauer gewöhnlich auch nicht erforderlich. Solche Sitzringe haben aber für viele Anwendungszwecke eine beschränkte Lebensdauer, insbesondere wenn sie starken Drücken oder scheuernden Strömungsmitteln ausgesetzt sind. Das in diesen Fällen erforderliche häufige Auswechseln der Sitzringe ist nicht nur umständlich und teuer, sondern auch sehr störend, weil wegen des erforderlichen Ausbaus des Drehklappenventils die ganze Anlage vorübergehend außer Betrieb gesetzt werden muß

Kür viele andere Anwendungszwecke, insbesondere bei sehr hohen oder sehr niedrigen Temperaturen und bei dgressiven Strömungsmedien, können Sitzringe aus Gummi und ähnlichen elastischen Werkstoffen überhaupt nicht verwendet werden. Für solche extremen Anwendungsbedingungen ist es beispielsweise aus der FR-PS 13 33 991 bzw. der entsprechenden US-PS 32 60 496 bekannt, Sitzringe aus Polytetrafluoräthylen zu verwenden. Dieses Material zeigt ein ausgezeichnetes Verhalten gegenüber aggressiven Medien und bei

-^so extremen Temperaturen und hohen Drücken; es hat aber die Eigenschaft, daß es unter Druckeinwirkung unelastisch fließt, insbesondere bei höheren Temperaturen. Aus diesem Grund ergeben sich bei der Verwendung von Polytetrafluoräthylen als Dichtungsmaterial

-^s? besondere Probleme. Beispielsweise wird ein in der vorstehend angegebenen Weise eingespannter Sitzring aus Polytetrafluoräthylen im Lauf der Zeit unter der Wirkung des Einspanndrucks aus der Einspannstelle wegfließen, so daß sowohl die Einspannung als auch die Abdichtung zwischen Sitzring und Ringkörper an der Einspannstelle verlorengehen. Um zu vermeiden, daß der Sitzring allein wegen der Fließerscheinung in kurzen Zeitabständen ausgewechselt werden muß, ist bei dem aus den zuletzt erwähnten Druckschriften bekann-

⁶^ ten Drehklappenventil eine Einrichtung zum Nachspannen des Sitzringes vorgesehen: Der in die Ausnehmung des Ringkörpers eingeschraubte Haltering liegt nicht direkt am Sitzring an, sondern enthält eine Reihe

von Gewindebohrungen, in die Madenschrauben eingeschraubt sind, die an einem den Sit/nng aufnehmenden Stützring angreifen. Durch Anziehen der Madenschrauben ist es daher möglich, den auf den Sitzring ausgeübten Einspanndruck einzustellen und bei Bedarf auch nachzuspannen. Hier/u muß aber das Drehklappenventil vollständig ausgebaut werden, so daß das Nachspannen praktisch den gleichen Zeit- und Arbeitsaufwand wie das Auswechseln des Sitzringes erfordert; insbesondere besteht auch der gleiche Nachteil, daß die Anlage für die Dauer dieser Arbeit stillgesetzt werden muß.

Aus der US-PS 32 82 558 ist schließlich ein Drehklappenventil bekannt, bei dem der Haltering nicht fest mit dem Ringkörper verschraubt ist. sondern nur in die Ausnehmung ces Ringkörpers eingesetzt ist. Die Ausnehmung ist abgestuft, und der Haltering ist so bemessen, daß er nach dem Einbau des Ringkörpers zwischen dem ihm zugewandten Rohrieitungsflansch und einer Stufenfläche der Ausnehmung festgelegt ist und mit der Schulter der Ausnehmung eine Ringnut begrenzt, die den aus Gummi bestehenden Sitzring und einen ihn stützenden Ring aus Gummi oder Asbest aufnimmt. Die Breite der Ringnut ist etwas größer als die Breite des Sitzringes, so daß dieser nicht fest eingespannt ist, sondern axial beweglich ist. Diese Art der Lagerung ist für Sitzringe aus Polytetrafluoräthylen ungeeignet, weil dieses Material infolge seiner Fließeigenschaft einfach in die Ringnut wegfließen würde, so daß nach einiger Zeit keine Dichtwirkung mehr vorhanden wäre. Da der Sitzring nicht fest eingespannt ist. besteht natürlich auch keine Möglichkeit zum Nachspannen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Drehklappenventils der eingangs angegebenen Art, das aile Vorteile der Verwendung von Sitzringen aus Polytetrafluoräthylen aufweist und lange Betriebszeiten ohne die Notwendigkeit eines Ausbaus ermöglicht.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Verwendung eines Sitzringes aus einem Material auf der Basis von Polytetrafluoräthylen der Haltering frei beweglich mit Spiel in der Ausnehmung des Ringkörpers gelagert ist und an der dem zugewandten Rohrleitungsflansch gegenüberliegenden Stirnfläche einen vorspringenden Dichtungsring trägt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Drehklappenventils ergibt die Wirkung, daß die beim Einspannen des Ringkörpers zwischen die Rohrleitungsflansche auf den vorspringenden Dichtungsring ausgeübte Kraft, welche die Abdichtung zwischen der betreffenden Seite des Drehklappenventils und dem zugewandten Rohrieitungsflansch bewirkt, über den frei beweglichen Haltering auf den Sitzring übertragen wird und somit zugleich die Einspannkraft für den Sitzring bildet. Dies ermöglicht einen einfachen Einbau des Drehklappenventils und ein leichtes Auswechseln des Sitzringes, weil der Sitzring und der Haltering nur lose in die Ausnehmung eingesetzt zu werden brauchen, in der sie dann beim Einspannen des Ringkörpers automatisch festgelegt werden. Ferner ist es möglich, die auf den Dichtungsring und den Sitzring ausgeübten Kräfte beim Einbau durch die auf die Rohrleitungsflansche, beispielsweise mit Hilfe von Zugschrauben, ausgeübten Einspannkräfte zu dosieren. Vor allem aber ist es jederzeit ohne Ausbau des Drehklappenventils und ohne Unterbrechung des Betriebs der Anlage möglich, die Einspannung des Sitzringes nachzustellen, indem die auf die Rohrleitungsflansche wirkenden Einspannmittel (Zugschrauben) angezogen werden. Dadurch können die nachteiligen FlieQerscheinungen des Materials des Sitzringes über einen langen Betriebszeitraum kompensiert werden, während auf der anderen Seite die vorteilhaften Eigenschaften dieses Materials voll ausgenutzt werden können.

Das Drehklappenventil nach der Erfindung ermöglicht die Steuerung von aggressiven Medien bei einer Temperatur von etwa 280 und einem Druck von etwa 40 kg/cm² über eine lange Betriebsdauer ohne Unterbrechung. Es eignet sich daher für viele Anwendungen in chemischen Werken. Erdölraffinerien usw., bei denen verschiedenartige aggressive Medien unter hohen Temperaturen und Drücken gefördert werden müssen. Die Erfindung kann auf einfache und wirtschaftliche

■5 Weise auch bei Drehklappenventilen von großem Durchmesser angewendet werden, der bis zu 800 mm und mehr betragen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht eines Drehklappenventils nach der Erfindung.

F t g. 2 eine vergrößerte Teilansicht des Drehklappenventils von F i g. 1,

F i g. 3 eine nochmals vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Anordnung von F i g. 2.

Das in F i g. 1 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 aus einer Drehklappe 6, die an Achszapfen 7 und 8 im Ringkörper 4 drehbar gelagert ist. Die Drehklappe 6 ist gegen die Drehachse der Achszapfen 7 und 8 seitlich versetzt.

Der Ringkörper 4 hat zwei parallele Stirnflächen 9,

is welche den Rohrleitungsflanschen 2 gegenüberliegen.

und er ist zwischen den Rohrleitungsflanschen durch nicht dargestellte, durch Bohrungen 11 der Flansche tretenden Zugschrauben eingespannt.

Auf jeder Seite des Ringkörpers 4 ist ein in einer Nut angeordneter, nach außen vorspringender Dichtungsring 12 bzw. 13 aus Polytetrafluoräthylen zur Abdichtung zwischen dem Ringkörper 4 und den Rohrleitungsflanschen 2 angebracht. Der Dichtungsring 13 sitzt in einer Nut, die unmittelbar im Ringkörper 4 gebildet ist, während die Anordnung des Dichtungsringes 12 in F i g. 2 genauer dargestellt ist.

Ein zu dem Durchlaß 5 konzentrischer Sitzring 14 ist zwischen einer Schulter 15 des Körpers 4 und einem Haltering 16 angeordnet. Der Sitzring 14 springt etwas

>° in das Innere des Durchlasses 5 vor, und zwar größenordnungsmäßig um 1 bis 2 mm.

F i g. 2 zeigt genauer die Anordnung des Sitzringes 14 im Ringkörper 4. Diese Figur zeigt einen Teil des Ringkörpers 4, welcher eine Ausdrehung 150 besitzt, welche eine Schulter 15 bildet, an welcher sich der Sitzring 14 abstützt.

An die Ausdrehung 150 schließt sich eine an der dem Rohrleitungsflansch 2 zugewandten Stirnfläche 9 des Ringkörpers 4 offene Ausdrehung 153 an, wobei der Haltering 16 entsprechend durch einen sich in die Ausdrehung 153 legenden Bund 154 eingefaßt ist. Die Ausdrehung 153 des Ringkörpers 4 ist so bemessen, daß in sie der den Haltering 16 seitlich einfassende Bund 154 mit einem geringen Spiel eingesetzt werden kann. Ferner ist in die freie Fläche dieses Bundes 154 der vorspringende Dichtungsring 12 eingelassen.

Unter diesen Bedingungen kann der Einbau des Dichtungsrings 12 und des Sitzrings 14 sehr einfach und

schnell erfolgen. Es braucht lediglich beim Einbau des Ringkörpers 4 der Sitzring 14 und dann der mit dem Dichtungsring 12 versehene Haltering 16 in die Ausdrehung 150, 153 eingesetzt zu werden, was ohne ■Werkzeug und ohne Nachbearbeitung erfolgen kann.

Wenn der Ringkörper 4 zwischen den benachbarten Rohrleitungsflanschen 2 eingespannt wird, werden die Dichtungsringe 12 und 14 genügend zusammengedrückt, um die Abdichtung zu gewährleisten.

Wie F i g. 3 zeigt, besitzt die Schulter 15 dem Sitzring 14 zugewandte Rippen 151. In komplementärer Weise besitzt die mit dem Sitzring 14 in Berührung kommende Endfläche des Halterings 16 wenigstens eine ebenfalls dem Sitzring 14 zugewandte Rippe 152. Die Rippen 151 und 152 sind vorzugsweise prismatisch und besitzen je eine scharfe Kante, welche den Sitzring 14 zusammendrückt. Ferner sind vorzugsweise die Rippen 151 und 152 gegeneinander versetzt.

Wenn dann der Haltering 16 gegen die Schulter 15 gedrückt wird, drückt er den Sitzring 14 zusammen. Die Rippen 151, 152 verformen diesen elastisch, wodurch konzentrische Abdichtungszonen erzielt werden.

Der Sitzring 14 besteht aus einem Material auf der Basis von Polytetrafluoräthylen, beispielsweise aus einem Polytetrafluoräthylen oder aus mit Zusatzsioffen versehenem Polytetrafluoräthylen. Ein bevorzugtes Material ist ein 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 280⁰C) geeigneten Material entspricht.

Bei dem beschriebenen Beispiel weist die öffnung des Sitzringes 14 eine kegelstumpfförmige Umfangsfläche auf. Die Drehklappe 6 ist in ihrem mittleren Abschnitt verdickt, um den Druck des Strömungsmittels auszuhalten. Sie besteht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl oder einem korrosionsfesten Metall. An ihrem Umfang besitzt sie eine ringförmige konvexe Anlagefläche 32, welche in der Schließstellung an den Sitzring 14 anliegt.

Bei dem beschriebenen Beispiel ist die konvexe ringförmige Anlagefläche 32 durch einen Ausschnitt aus einer Kugelfläche S gebildet, deren Mittelpunkt auf dem Schnittpunkt 0 der Achse des Durchlasses 5 und der Drehachse der Drohklappe 6 liegt.

In der Schließstellung sucht der in dem Sinn des ίο Pfeils G wirkende Druck des Strömungsmittels den Sitzring 14 in Richtung auf den Abschnitt großen Durchmessers der Anlageflächc 32 umzubiegen, wodurch die Abdichtung verstärkt wird. Wenn daher der Sitzring 14 aus Polytetrafluoräthylen besteht, zeigt er bei hohem Druck keine Fließneigung. Da er nur um einen oder zwei Millimeter vorspringt, besteht keine Gefahr, daß er durch den auf freie Ringflächen wirkenden Druck deformiert wird.

Durch die Einarbeitung von gemahlenen Glasfasern, welche nach dem Mahlen einen länglichen Aufbau beibehalten, wird der Ausdehnungskoeffizient des Gemischs stark verringert, 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 Drücken. Er hat ferner eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Strömungsmittel mit Abriebwirkung.

Bei Betätigung des Ventils steilt man fest, daß die Pressung zwischen dem konischen Sitzring und der sphärischen Anlagefläche der Drehklappe sehr gering ist. Trotzdem bleibt das Ventil unter sehr hohen Drükken dicht. So kann ein Ventil von 50 mm Durchmesser ohne Leck einen Druck von größenordnungsmäßig 40 kg/cm² ausgehalten, wobei die Drehklappe sehr beweglich bleibt, was ein überraschendes Ergebnis darstellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Drehklappenventil für Rohrleitungen mit einem zwischen zwei Rohrleitungsilansche 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 mit einem von der Innenwand des Ringkörpers geringfügig in den Durchlaß vorspringenden Siizrinj». der in der Schließstellung mit einer um den Umfang der Drehklappe verlaufenden Anlagefläche zusammenwirkt lind zwischen der Schulter einer im Ringkörper angebrachten, zu einer Stirnfläche offenen Ausnehmung end der Endfläche eines in die Ausnehmung von der Stirnfläche des Ringkörpers her eingesetzten Halterings eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Sitzrings (14) aus einem Material auf der Basis von Poiytetrafluoräthylen der Haltering (!6) frei beweglich mit Spiel in der Ausnehmung (153) des Ringkörpers (4) gelagert ist und an der dem zugewandten Rohrleitungsflansch (2) gegenüberliegenden Stirnfläche einen vorspringenden Dicntungsring (12) trägt.

2. Drehklappenventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzring (14) aus einem Gemisch von Polytetrafluoräthylen: und Glasfasern besteht.

3. Drehklappenventil nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt: an Glasfasern zwischen 12 und 18% beträgt.

4. Drehklappenventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzring (14) aus mit Zusatzstoffen versehenem Polytetrafluoräthylen besteht.

5. Drehklappenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Sitzring (14) in Berührung stehende Schulter (15) der Ausnehmung (150) vorspringende Rippen (151) aufweist.

6. Drehklappenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Sitzring (14) in Berührung stehende Endfläche des Halterings (16) vorspringende Rippen (152) aufweist.

7. Drehklappenventil nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (151, 152) an der Schulter (15) und an der Endfläche des Halterings (16) auf Lücke angeordnet sind.

8. Drehklappenventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (151,152) in eine scharfe Kante auslaufen.