DOUBLE ECCENTRIC BUTTERFLY VALVE

Abstract: 1. A shutting flap with a case (1) and in there a double-eccentric flap disc (7) which has a camber (14) on its side facing the swivelling axis (8) and extending through the total width in parallel with the swivelling axis (8) with constant longitudinal section, the circumference of which is modeled as a sealing surface (9) to perform sealing action in conjunction with an associated sealing surface (6) of the case - in particular metallic - the sealing surface (6) of the case being arranged on the generator of a cone with the cone axis being co-axial with the case axis (4) and the case having two cylindrical recesses (20, 21) which are concentric with the swivelling axis for pivoting the flap disc (7) for rotatable arrangement of the shaft ends (18, 19) in there in which the flap disc is mounted, characterized in that half of the diameter of the saft ends (18, 19) is larger than the maximum camber (14) of the flap disc (7) within the range of the swivelling axis, that the swivelling axis (8) runs outside the camber of the flap disc (7), and that eccentric mounting of the flap dics (7) each shaft end (18, 19) is provided at its face (17) directing to the inside of the case with a journal (16) which is eccentric with the swivelling axis (8), the journal engaging an associated recess (15) of the flap disc (7).

Description: Beschreibung Doppelexzentrische Absperrklappe Die Erfindung betrifft eine Absperrklappe mit einem Gehäuse und darin doppelt exzentrisch gelagerter Klappenscheibe, die einseitig eine sich längs der Schwenkachse Uber die ganze Breite erstreckende Überhöhung aufweist und deren Umfang als Dichtfläche ausgebildet ist, die mit einer zugeordneten Dichtfläche des Gehäuses insbesondere metallisch abdichtet, wobei die Dichtfläche des Gehäuses auf dem Mantel eines Kegels mit zur Gehäuse achse koaxialer Kegelachse angeordnet ist und das Gehäuse zur Lagerung der Klappenscheibe zwei zur Schwenkachse konzentrische zylindrische Ausnehmungen für darin drehbar angeordnete Wellenenden aufweist, an denen die Klappenscheibe befestigt ist. Derartige Absperrklappen sind aus der Praxis bekannt. Sie können mit einem Stelltrieb versehen sein und werden dann als Absperrt oder Regeiklappen eingesetzt. Derartige Absperrt klappen können aber auch ohne Stelltrieb als RUekschlagklap- pen eingesetzt werden, bei denen sich die Klappenscheibe nach Massgabe der Strömungsverhältnisse selbsttätig einstellt. Absperrklappen der beschriebenen Gattung sind herstellungs- technisch deswegen besonders günstig, weil die Dichtflächen den Mantel eines abgestumpften Kreiskegels bilden und deswegen auch mit einfachen Maschinen ohne weiteres bearbeitet werden können. Um eine optimale Dichtwirkung zwischen den einander zugeordneten Dichtflächen zu erreichen, müssen bestimmte geometri- sche Verhältnisse zwischen einerseits dem Kegelwinkel und andererseits der Lage der Schwenkachse zu den Dichtflächen eingehalten werden. Von der Lage der Schwenkachse hängt aber auch die Lage der vollständig geöffneten Klappenscheibe ab, wenn diese sich im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung erstreckt. Aus strömungstechnischen GrUnden ist es wUnschenswert, wenn die vollständig geöffnete Klappenscheibe sich im Bereich der Gehäusemitte bzw. des darin gebildeten Strömungskanals befindet. Das lässt sich jedoch bei bekannten Absperrklappen nicht oder nicht ohne wesentliche Vergrösserung des Strömungswiderstandes der Klappenscheibe selbst erreichen, weil dann die Uberhöhung der Klappenscheibe so gross werden mUsste, dass bei vollständig geöffneter Klappenscheibe der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals im Gehäuse wesentlich eingeschränkt wird. Die Überhöhung der Klappenscheibe wird in der Regel so ausgeführt, dass die Klappenscheibe einen profilähnlichen Querschnitt mit geringem Strömungswiderstand erhält. Cegebenenfalls kann die Überhöhung auch so gestaltet sein, dass die Klappenscheibe bei einem bestimmten Anstellwinkel zur Strömung schwingungsfrei in stabiler Lage bleibt. Die Überhöhung soll aber auch die statischen Verhältnisse der Klappenscheibe verbessern, damit diese insbesondere in geschlossemen Zustand den Strömungsdruck aufnehmen kann. Die Überhöhung beeinflusst auch die Gewichtsverteilung der Klappenscheibe im Hinblick auf die Schwenkachse, und diese Gewichtsverteilung ist wiederum funktionell von Bedeutung, wenn die Absperrklappe als RUckschlagklappe eingesetzt ist. Schliesslich dient die Über- höhung auch zur Befestigung der Klappenscheibe an den Wellenenden oder an einer durchgehenden Welle, wobei die Welle enden oder die Welle in der Überhöhung gefUhrt und darin befestigt sind. Wollte man eine bekannte Absperrklappe so ausbilden, dass die geöffnete Klappenscheibe sich im wesentlichen in der Mitte des Strömungskanals erstreckt, dann müsste die Schwenkachse in verhältnismässig grosser Entfernung von der Gehäuseachse angeordnet sein, wobei Jedoch mit Rücksicht auf die vorgegebenen und die Dichtwirkung bestimmenden geometrischen Verhältnisse nur ein beschränkter Bereich für die Anordnung der Schwenkachse zur Verfügung steht. Man erhält dann aber eine sehr starke Überhöhung der Klappenscheibe, die damit einen sehr grossen Strömungswiderstand besitzt und den Strömungsquerschnitt im Strömungskanal des Gehäuses erheblich einschränkt. Gleichzeitig wird auch die Schwerpunktlage der Klappenscheibe ungünstig beeinflusst, so dass es erforderlich werden kann, an einem sich durch das Gehäuse erstreckenden Wellenende Ausgleichsgewichte anzubringen. Eine andere bekannte Absperrklappe vermeidet diese Nachteile dadurch, dass die Dichtflächen des Gehäuses nicht mehr auf dem Mantel eines Kegels mit zur Gehäuseachse koaxialer Kegelachse angeordnet sind, sondern auf dem Mantel eines Kegels, dessen Kegelachse unter einem Winkel zur Gehäuseachse steht. Dann werden die Dichtflächen des Gehäuses und der Klappenscheibe aber elliptisch und können nicht mehr mit einfachen Maschinen bearbeitet werden. Ausserdem nimmt die Xlappenschei be in geschlossenem Zustand eine Lage ein, bei der sie unter einem Winkel zur Gehäuse achse steht. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Absperrklappe der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, dass die Lage der Schwenkachse und die Form der Klappenscheibe unabhängig voneinander vorgegeben werden können0 Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Durchmesser der Wellenenden grösser ist als die maximale Überhöhung der Klap penscheibe im Bereich der Schwenkachse und dass die Klappenscheibe exzentrisch an den Wellenenden befestigt ist. Bei der erfindungsgemässen Absperrklappe sind die Lage der Schwenkachse einerseits und die Form der Klappenscheibe andererseits funktionell gleichsam entkoppelt, so dass die Lage der Schwenkachse nach Massgabe der gewünschten Dichtwirkung und Dichtkräfte einerseits sowie nach Massgabe der gewünschten Lage der Klappenscheibe in Offenstellung andererseits-frei gewählt werden kann, während die Form der Klappenscheibe im Hinblick auf geringen Strömungswiderstand, Festigkeit und Schwerpunktlage ausgewählt werden kann. Insbesondere ist eine exzentrische Befestigung der Klappenscheibe an den verhältnismässig grossen Wellenenden derart möglich, dass die Schwenkachse ausserhalb der Klappenscheibe verläuft. Man kann folglich unabhängig von den jeweils gewUnschten Dich- tungsverhältnissen und der gewünschten Lage in Offenstellung der Klappenscheibe eine verhältnismässig dUnne Klappenscheibe einsetzen, die bei hinreichender Festigkeit strömungsgünstig gestaltet ist und die bei vollständig geöffneter Stellung den QUerschnitt des Strömungskanals nicht oder nur unwesentlich verkleinert. Die Gewichtsverteilung und damit die Schwerpunktlage der Klappenscheibe kann so eingerichtet werden, dass bei Einsatz der Absperrklappe als Rückschlagklappe eine hinreichende Eigendämpfung der Klappenscheibe vorhanden ist und dass die Klappenscheibe auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten noch zuverlässig arbeitet. Die Lage der Schwenkachse, durch die die Dichtungsverhältnisse sowie die Lage der Schwenkklappe in Offenstellung bestimmt werden, kann unabhängig von der Form der Klappenscheibe im Rahmen der vorgegebenen geometrischen Verhältnisse gewählt werden. Es versteht sich, dass die erfindungsgemässe Absperrklappe auch mit halbmetallischen oder weichen Dichtungen ausger- stet sein kann, ohne dass sich an den angegebenen Verhältnissen etwas ändert. Eine bevorzugte Ausführgsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Jedes Wellenende an seiner ins Gehäuseinnere weisenden Stirnseite einen zur Schwenkachse exzentrischen Zapfen trägt, der in eine zugeordnete Ausnehmung der Klappenscheibe eingreift und mit der Klappenscheibe fest verbunden ist. Die Wellenenden können abgedichtet in ihren Ausnehmungen gelagert sein, wobei gegebenenfalls auch Aus Führungen möglich sind, bei der die Klappenscheibe und ihre Lagerung von innen im Gehäuse montiert werden können, so dass ein aussen vollständig geschlossenes Gehäuse vorhanden ist. Soll die Absperrklappe mit einem Stelltrieb versehen werden, dann empfiehlt sich eine Ausführungsform, bei der ein Wellenende in einer gehäuseaussenseitig geschlossenen Ausnehmung und das andere, mit einem zur Schwenkachse koaxialen An schlusszapfen oder dergleichen versehene Wellenende in einer durchgehenden Ausnehmung gelagert ist. Der Stelltrieb kann dann an dem Anschlusszapfen oder dergleichen angreifen. Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes AusfUh- rungsbeisplel der Erfindung erläutert; es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine doppelt exzentrische Absperrklappe (als Schnitt in Richtung II - II durch den Gegenstand nach Fig. 2), Fig. 2 einen Schnitt in Richtung 1 - 1 durch den Gegenstand nach Fig. 1. Die in den Figuren dargestellte Absperrklappe weist ein Gehäuse 1 mit Anschlussflanschen 2, 3 auf. Das Gehäuse 1 umschliesst einen zur Gehäuseachse 4 konzentrischen Strömungskanal 5, in den eine durchgehend umlaufende Dichtfläche 6 ragt. Die Dichtfläche 6 wird vom Mantel eines abgestumpften Kegels mit zur Gehäuse achse 4 koaxialer Kegelachse gebildet. Beim dargestellten Ausfuhrungsbeispiel handelt es sich um eine metallische Dichtfläche 6. Im Strömungskanal 5 ist eine Klappenscheibe 7 um eine zur Gehäuseachse 4 orthogonale Schwenkachse 8 schwenkbar gelagert. Der Umfang der Klappenscheibe 7 ist als Dichtfläche 9 ausgebildet, die mit der Dichtfläche 6 des Gehäuses 1 zusammenarbeitet. Dementsprechend wird die Dicht fläche 9 von dem Mantel eines Kegelstumpfes gebildet, der den gleichen Ke gelwinkel wie der Kegel der Dichtfläche 6 besitzt. Um ein reibungsfreies Anlegen und Abheben der Dichtflächen 6 bzw. 9 zu gewährleisten, ist die Schwenkachse 8 einerseits exzentrisch zur Gehäuseachse 4 und andererseits exzentrisch zur Klappenscheibe 7 so angeordnet, dass bei der in Figur 1 dargestellten ProJektion oberhalb der Gehäuseachse 4 der Abstand der Schwenkachse 8 von der der Schwenkachse 8 benachbarten Kante 10 der Dichtfläche 6 bzw. der Dichtfläche 9 kleiner ist als der Abstand der Schwenkachse 8 von der entfernteren Kante 11. Unterhalb der Gehäuseachse 4 sind die Verhältnisse umgekehrt. Dementsprechend bewegen sich beim Verschwenken der Klappenscheibe 7 die Kanten der Dichtfläche 9 längs der gestrichelt gezeichneten Linien 12 bzw. 13. Um eine gleichmässige Dichtwirkung zu erzeugen, muss der Abstand der Linien 12, 13 an bezüglich des Mittelpunktes der Klappenscheibe 7 einander diametral gegenüberliegenden Abschnitten Jeweils gleich sein. Die Klappenscheibe 7 weist auf der der Schwenkachse 8 zuge- wandten Seite eine Überhöhung 14 auf, die sich parallel zur Schwenkachse 8 über die gesamte Breite der Klappenscheibe 7 erstreckt und die so ausgebildet ist, dass die Klappenscheibe 7, wenn sie sich in der in Figur 1 dargestellten, voll- ständig geöffneten Stellung befindet, einen möglichst geringen Strömungswiderstand besitzt und den Querschnitt des Strömungskanals nicht oder nur unerheblich einscPu;8nkt. Die Überhöhung 14 weist an gegenüberliegenden Seiten Jeweils eine Ausnehmung 15 für einen darin angeordneten und in an sich bekannter Weise befestigten Zapfen 16 auf. Dieser Zapfen 16 ist exzentrisch an der dem Strömungskanal 5 zugewand ten Stirnseite 17 eines Wellenendes 18 bzw. 19 angeordnet. Die Wellenenden 18 bzw. 19 sind in zugeordneten Lagerausneh mungen 20 bzw. 21 des Gehäuses 1 in an sich bekannter Weise abgedichtet gelagert. Die Lagerausnehmungen 20 bzw. 21 sind konzentrisch zur Schwenkachse 8 und durchgehend. Die Lagerausnehmung 20 auf der linken Seite der Figur 2 ist aussen mit einem am Gehäuse 1 befestigten Deckel 22 abgedeckt, der auch ein Widerlager für das Wellenende 18 bildet Auf der Aussenseite der Lagerausnehmung 21 ist am Gehäuse 1 ebenfalls ein Deckel 23 befestigt, Jedoch mit einem Durchlass für einen mit dem Wellenende 19 verbundenen und konzentrisch dazu an geordneten Anschlusszapfen 24. An den Anschlusszapfen 24 kann ein Stelltrieb oder gegebenenfalls auch ein Gewichtsausgleich angeschlossen werden. Die Stirnseiten 17 der Wellenenden 18 brwe 19 ragen nicht in den Strömungskanal 5 hlrein, sondern schliessen einseitig tangential an die den Stromungskanal 5 begrenzende Gehäusewandung ane Wie man der Zeichnung entnimmt, ist der Durchmesser der Wellenenden 18 bzw. 19 erheblich grösser als die maximale Über- höhung 14 der Klappenscheibe 7 im Bereich der Schwenkachse 8, und ist die Klappenscheibe 7 exzentrisch an den Wellenenden 18 und 19 derart befestigt,dass die Schwenkachse 8 ausserhalb der glappenscheibe 7 verläuft. Diese Anordnung ermöglicht es, die Lage der Schwenkachse 8 relativ zu den Dichtflächen 6 bzw. 9 einerseits und zur Gehäuseachse 4 andererseits so zu wählen, dass bei reibungsfreiem Anlegen bzw. Abheben der Dichtflächen 6, 9 sowohl eine optimale Dichtwirkung selbst bei metallischer Dichtung zwischen den Dichtflächen 3 und 6 erreicht werden kann als auch eine Offenstellung der Klappenscheibe 7, bei der sich diese im wesentlichen in der Mitte des Strömungskanals 5, also beidseits der Gehäuse achse 4, parallel zur Strömung erstreckt. Unabhängig davon kann die Form der Klappenscheibe 7 im Hinblick auf strömungsgünstigen Widerstand, Festigkeit und Schwerpunktlage gewählt werden. Wenn die dargestellte Absperrklappe als Regel- oder Stellklappe eingesetzt wird, kann eine Schwerpunktlage gewählt werden, bei der die Gewichtskräfte Uber den Schwenkweg der Klappenscheibe 7 weitgehend ausgeglichen sind. Wenn die Absperrklappe als Ruckschlagklappe, insbesondere in vertikaler Anordnung, eingesetzt wird, dann lässt sich die Gewichtsverteilung der Klappenscheibe 7 auch so einrichten, dass diese eine hinrei- chende Eigendämpfung besitzt.

Claims: Aesprllchg 1. Absperrklappe mit einem Gehäuse und darin doppelt exzen trisch gelagerter Klappenscheibe, die einseitig eine sich längs der Schwenkachse über die ganze Breite er streckende Überhöhung aufweist und deren Umfang als Dichtfläche ausgebildet ist, die mit einer zugeordneten Dichtfläche des Gehäuses insbesondere metaLlisch abdich text, wobei die Dichtfläche des Gehäuses auf dem Mantel eines Kegels mit zur Gehäuseachse koaxialer Kegelachse angeordnet ist und das Gehäuse zur Lagerung der Klappen scheibe zwei zur Schwenkachse konzentrische zylindrische Ausnehmungen für darin drehbar angeordnete Wellenenden aufweist > an denen die Klappenscheibe befestigt ist > d a d u r c h g e k e n n z e i G h n e t , dass der Durchmesser der Wellenenden (18 19) grösser ist als die maximale Überhöhung (14) der Klappenscheibe (7) im Be- reich der Schwenkachse (8) und dass die Klappenscheibe (7) exzentrisch an den Wellenenden (18, 19) befestigt ist 2 Absperrklappe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schwenkachse (8) ausserhalb der Klappenscheibe (7) verläuft. 3. Absperrklappe nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Jedes Wellenende (18, 19) an seiner ins Gehäuseinnere (5) weisenden Stirnseite (17) einen zur Schwenkachse (8) exzentrischen Zapfen (16) trägt, der in eine zugeordnete Ausnehmung (15) der Klap penscheibe (7) eingreift. 4. Absperrklappe nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wellenenden (18, 19) abgedichtet in ihren Ausnehmungen (20, 21) gelagert sind. 5. Absperrklappe nach einem der Ansprüche 1 - 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass¯ein Wellenende-(18) in einer gehäuseaussenseitig geschlossenen Ausnehmung (20) und das andere, mit einem zur Schwenkachse (8) koaxialen An schlusszspfen (24) oder dergleichen versehene Wellenende (19) in einer durchgehenden Ausnehmung (21) gelagert ist.

Inventors: BEHRENS, HELMUT
Applicants: BEHRENS, HELMUT
Application year: 1980
Main classification: F16K1
IPC codes: F16K1