DE1199079B

DE1199079B - Flap valve

Info

Publication number: DE1199079B
Application number: DEM47526A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans-Eberhard Schmidt
Original assignee: Dipl-Ing Hans-Eberhard Schmidt
Current assignee: Dipl-Ing Hans-Eberhard Schmidt
Priority date: 1960-12-27
Filing date: 1960-12-27
Publication date: 1965-08-19

Description

Klappenventil Die Erfindung bezieht sich auf ein Klappenventil mit einer in einem rohrförmigen Gehäuse mittels einer das Gehäuse durchragenden Betätigungswelle schwenkbaren scheibenförmigen Klappe, die über ein auf dem aus dem Gehäuse herausragenden Ende der Betätigungswelle festsitzendes Zahnrad unter der ständigen Einwirkung einer Schließkraft steht.Flap valve The invention relates to a flap valve one in a tubular housing by means of an actuating shaft protruding through the housing swiveling disc-shaped flap that protrudes from the housing via a End of the operating shaft stuck gear under the constant influence of a Closing force is.

Es ist bekannt, zum Absperren von Leitungen Rückschlagklappen zu benutzen, welche sich bei Verringerung bzw. Umkehrung des Strömungsdruckes selbsttätig schließen. Derartige Klappenventile sind gewöhnlich exzentrisch gelagert, und es wirkt ständig eine Kraft auf die Klappe, welche bestrebt ist, sie in der Schließrichtung zu bewegen. Dieser Kraft wirkt der Strömungsdruck entgegen und hält sie in einer Stellung, bei der die Klappe je nach Größe des Strömungsdruckes teilweise oder ganz geöffnet ist. Mit dem Rückschlagantrieb, der durch die Kraft einer Feder oder durch ein Gewicht dargestellt sein kann, ist die Klappe beispielsweise dadurch verbunden, daß ein an der Klappenwelle befindliches Zahnsegment in eine Zahnstange eingreift, in deren Längsrichtung der Antrieb wirkt. Dabei kann noch für die Bewegung der Zahnstange eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen sein; diese bremst die Schließbewegung der Klappe und verhindert, daß bei Rückstößen in der Leitung die Klappe schlagartig auf den Sitz gedrückt und dadurch beschädigt oder zerstört wird.It is known to use non-return valves to shut off lines, which close automatically when the flow pressure is reduced or reversed. Such flap valves are usually mounted eccentrically, and it works all the time a force on the flap tending to move it in the closing direction. The flow pressure counteracts this force and holds it in one position which the flap is partially or fully open depending on the size of the flow pressure. With the non-return drive, which is operated by the force of a spring or a weight can be shown, the flap is connected, for example, in that a Gear segment located on the flap shaft engages in a toothed rack in which The drive acts in the longitudinal direction. It can still be used for the movement of the rack a damping device can be provided; this brakes the closing movement of the Flap and prevents the flap from abruptly in the event of recoil in the line pressed onto the seat and damaged or destroyed as a result.

Es besteht das Bedürfnis, solche Klappenventile zeitweise auch als reine Absperrklappen oder auch als Drosselklappen zu benutzen. In solchen Fällen hat man bisher den Stellantrieb der Absperrklappe zum Zwecke der wahlweisen Verwendung mittels einer lösbaren Kupplung oder Arretiervorrichtung mit der Klappenachse verbunden, unter Beibehaltung des üblichen auf die Klappenachse wirkenden Rückschlagantriebes.There is a need to temporarily use such flap valves as to use pure shut-off valves or as throttle valves. In such cases you have so far the actuator of the butterfly valve for the purpose of optional use connected to the flap axis by means of a releasable coupling or locking device, while maintaining the usual non-return drive acting on the valve axis.

Eine solche Anordnung ist umständlich in der Bedienung und im Aufbau, auch schließt sie die Benutzung der Klappe als Rückschlagklappe bei gedrosselter Stellung aus.Such an arrangement is cumbersome to operate and set up, it also excludes the use of the valve as a non-return valve when throttled Position off.

Es sind auch Absperrklappen bekannt, die über eine lösbare Kupplung oder Arretiervorrichtung wahlweise mittels Handantrieb oder Druckmittelantrieb bedient werden können, wobei beliebige Drosselstellungen bei Druckmittelantrieb durch einen verstellbaren Anschlag bewirkt werden, der gleichzeitig als verstellbares Dämpfungsorgan für die jeweilige Endlage ausgebildet ist. Derartige Klappen haben keinen Rückschlagantrieb und schließen die wahlweise Verwendung als Rückschlagklappe aus. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein mit einem Rückschlagantrieb versehenes Klappenventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es wahlweise als reine Rückschlagklappe, als reine Absperrklappe für beide Strömungsrichtungen ohne automatischen Rückschlag, schließlich auch in gedrosselter Stellung als Rückschlagklappe benutzt werden kann.There are also butterfly valves known that have a releasable coupling or locking device operated either by hand drive or pressure medium drive can be, with any throttle positions in the pressure medium drive by a adjustable stop are effected, which also acts as an adjustable damping element is designed for the respective end position. Such flaps do not have a non-return drive and exclude the optional use as a non-return valve. The invention lies therefore the object is based on a flap valve provided with a non-return drive of the type mentioned above so that it can be used as a pure non-return valve, as a pure shut-off valve for both flow directions without automatic non-return, Finally, it can also be used as a non-return valve in the throttled position.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Betätigungswelle der Klappe in an sich bekannter Weise gegen die Gehäuseachse versetzt ist, das mit dem Rückschlagantrieb verbundene, auf der Betätigungswelle festsitzende Zahnrad als Segmentrad ausgebildet ist und ein weiteres auf der Betätigungswelle drehbares Segmentzahnrad so angeordnet ist, daß die radialen Begrenzungsflächen beider Segmenträder als gegenseitige Anschläge dienen und daß bei Berührung zweier Begrenzungsflächen die anderen beiden Begrenzungsflächen einen Winkel bilden, der nur wenig größer ist als der Drehwinkel der Klappe. Das auf der Betätigungswelle drehbare Segmentrad trägt zweckmäßig am Umfang eine Schneckenverzahnung, die in eine mittels Handrad oder Verstellmotor zu betätigende Schnecke eingreift.This object is achieved according to the invention in that the actuating shaft the flap is offset in a known manner against the housing axis, which with Gear wheel connected to the non-return drive and fixed on the actuating shaft is designed as a segment wheel and another rotatable on the actuating shaft Segment gear is arranged so that the radial boundary surfaces of both segment gears serve as mutual stops and that when two boundary surfaces touch the other two boundary surfaces form an angle that is only slightly larger is than the angle of rotation of the flap. The segment wheel rotatable on the operating shaft appropriately carries a worm gear on the circumference, which is converted into a handwheel or adjusting motor engages the worm to be operated.

Um die jeweilige Funktion und den Betriebszustand der Klappe anzuzeigen, wird auf einer kreisbogenförmigen Skala übereinanderlaufend einerseits ein mit dem auf der Betätigungswelle festsitzenden Segmentrad verbundener Zeiger, andererseits ein mit dem um die Betätigungswelle drehbaren Segmentrad verbundener segmentartiger Zeiger angeordnet, wobei der Öffnungswinkel zwischen den beiden Schenkeln des segmentartigen Zeigers gleich ist dem größten von den einander zugewandten radialen Begrenzungsflächen der beiden Segmenträder gebildeten Winkel.To display the respective function and the operating status of the flap, is on an arc-shaped scale running one on top of the other with the pointer connected to the actuating shaft, on the other hand a segment-like segment wheel connected to the segment wheel rotatable about the actuating shaft Pointer arranged, the opening angle between the two legs of the segment-like The pointer is equal to the largest of the facing radial boundary surfaces the angle formed by the two segment wheels.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht des Klappenventils, F i g. 2 das Klappenventil in einem Schnitt durch die Klappenwelle bei geöffneter Klappe; F i g. 3 zeigt in einer der F i g. 1 entsprechenden Ansicht das Gehäuse von außen mit der darauf befindlichen Skala; F i g. 4 bis 6 sind Ansichten der Skala mit verschiedenen Zeigerstellungen.In the drawings is an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown, namely shows F i g. 1 is a side view of the flap valve, F i g. 2 the flap valve in a section through the flap shaft when it is open Flap; F i g. 3 shows in one of FIGS. 1 corresponding view of the housing from the outside with the scale on it; F i g. 4 through 6 are views of the scale with different pointer positions.

Mit 1 ist das Getriebegehäuse des Klappenventils bezeichnet. Es ist am abzusperrenden Rohrstück 25 angebracht, das beiderseits in Flanschen 26 endet. In dem Gehäuse sitzt exzentrisch die Achse 2 der Klappe 27, die gestrichelt in der geschlossenen Lage und strichpunktiert in der offenen Lage dargestellt ist. Mit einer ringsumlaufenden Dichtung 28 legt sich die Klappe gegen die Rohrwandung. Durch Schwenkung um etwa 70° gelangt die Klappe 27 aus der punktiert dargestellten größten Öffnungs- in die gestrichelt dargestellte Schließstellung.1 with the gear housing of the flap valve is referred to. It is attached to the pipe section 25 to be shut off, which ends in flanges 26 on both sides. In the housing sits eccentrically the axis 2 of the flap 27, which is shown in dashed lines in the closed position and dash-dotted lines in the open position. With a circumferential seal 28 , the flap lies against the pipe wall. By pivoting about 70 °, the flap 27 moves from the largest open position shown in dotted lines to the closed position shown in dashed lines.

Soll das Klappenventil als Rückschlagventil fungieren, und zwar für die durch den Pfeil 29 in F i g. 1 angedeutete Hauptströmungsrichtung, so muß eine ständig wirkende Kraft vorgesehen werden, welche die Klappe 27 in die Schließstellung zu bringen trachtet, sobald der Strömungsdruck nachläßt. Die Einrichtung, durch welche dieses bewerkstelligt wird, besteht aus einem fest auf der Klappenwelle 2 sitzenden Segment 3, welches am Rand Zähne 5 trägt, die in die Zahnstange 4 eingreifen. Die Zahnstange 4 trägt auf der einen (in F i g. 1 rechten) Seite einen Kolben 14, der in die Federkammer 16 hineinragt. In der Federkammer 16 sind zwei vorgespannte Druckfedern 17 und 18 angeordnet und teleskopartig ineinandergeschoben; sie sind durch einen Zwischenkolben 19 miteinander gekoppelt. Diese Bauweise ermöglicht eine kurze Baulänge der Federkammer bei großem Federweg. Die Kraft der Federn 17 und 18 wirkt in dem Sinne auf die Kolbenstange 4, daß das fest auf der Klappenwelle 2 sitzende Segment 3 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gedreht und damit die Klappe 27 in die Schließstellung gebracht wird.If the flap valve is to function as a check valve, specifically for the areas indicated by arrow 29 in FIG. 1 indicated main flow direction, a constantly acting force must be provided, which seeks to bring the flap 27 into the closed position as soon as the flow pressure decreases. The device by which this is accomplished consists of a segment 3 which is firmly seated on the valve shaft 2 and which has teeth 5 on the edge which engage in the toothed rack 4. The rack 4 carries on one side (on the right in FIG. 1) a piston 14 which protrudes into the spring chamber 16. In the spring chamber 16, two prestressed compression springs 17 and 18 are arranged and telescopically pushed into one another; they are coupled to one another by an intermediate piston 19. This design enables a short overall length of the spring chamber with a large spring deflection. The force of the springs 17 and 18 acts on the piston rod 4 in the sense that the segment 3, which is firmly seated on the valve shaft 2, is rotated counterclockwise and thus the valve 27 is brought into the closed position.

Es kann in der Leitung auch sehr plötzlich ein Rückstoß eintreten. In diesem Falle wirkt nicht nur der Druck der Federn 17 und 18, sondern auch die rücklaufende Druckwelle des Mediums im Sinne einer Schließbewegung. Um ein plötzliches Zurückschlagen der Klappe zu verhindern, taucht ein an der Zahnstange 4 auf der anderen Seite befindlicher Kolben 15 in einem Zylinder 20, dessen zwischen Zylinderdeckel 21 und Kolben 15 befindlicher Raum mit Luft ausgefüllt ist. Im Zylinderdeckel 21 befindet sich ein Ventil 22, das ebenso im Kolben 15 angebracht sein kann und dessen Verschlußstück 24 mit dem Ventilsitz 23 zusammenwirkt. Eine Feder 13 drückt normalerweise das Verschlußstück 24 auf den Sitz 23. In diesem Falle wird nur durch die enge mittlere Bohrung 12 eine Verbindung zwischen der Außenluft und dem Innenraum des Zylinders 20 hergestellt. Dieses ist dann der Fall, wenn die Zahnstange sich von rechts nach links bewegt, die Klappe also die Schließbewegung ausführt. Infolge des geringen Querschnittes der Bohrung 12 findet bei schneller Schließbewegung der Klappe eine Komprimierung der Luft im Zylinder 20 und damit eine Bremsung der Schließbewegung statt.Recoil can also occur very suddenly in the line. In this case, not only the pressure of the springs 17 and 18, but also the returning pressure wave of the medium acts in the sense of a closing movement. In order to prevent the flap from suddenly striking back, a piston 15 located on the rack 4 on the other side plunges into a cylinder 20, the space between the cylinder cover 21 and the piston 15 being filled with air. In the cylinder cover 21 there is a valve 22, which can also be mounted in the piston 15 and the closure piece 24 of which cooperates with the valve seat 23. A spring 13 normally presses the closure piece 24 onto the seat 23. In this case, a connection between the outside air and the interior of the cylinder 20 is established only through the narrow central bore 12. This is the case when the rack moves from right to left, i.e. when the flap executes the closing movement. As a result of the small cross section of the bore 12, when the flap closes rapidly, the air in the cylinder 20 is compressed and the closing movement is slowed down.

Bei der Öffnungsbewegung der Klappe 27 bewegen sich die Zahnstange 4 und der Kolben 15 nach rechts. Dadurch entsteht im Zylinder 20 zunächst ein geringer Unterdruck, der ausreicht, um das Verschlußstück 24 vom Sitz 23 abzuheben, so daß die Luft über den vollen Querschnitt in den Zylinder 20 strömen kann, eine nennenswerte Bremsung also nicht eintritt.During the opening movement of the flap 27, the rack move 4 and the piston 15 to the right. This initially creates a small amount in cylinder 20 Vacuum sufficient to lift the closure piece 24 from the seat 23 so that the air can flow into the cylinder 20 over the full cross section, a notable one So braking does not occur.

Um ein in der beschriebenen Weise ausgebildetes Klappenventil auch als reine Absperrklappe für beide Strömungsrichtungen oder die Klappe in nur teilweise geöffneter Stellung als Rückschlagklappe bei der durch den Pfeil 29 angedeuteten Strömungsrichtung benutzen zu können, ist um die Klappenwelle 2 lose drehbar das Segmentzahnrad 6 angeordnet, und zwar in der gleichen Ebene wie das Segmentrad 3. Am Segmentzahnrad 6 greift die Schnecke 7 an; sie kann mittels des Handrades 8 bedient werden. Falls ein größeres Übersetzungsverhältnis erforderlich ist, kann man noch ein Übersetzungsgetriebe zwischen der Schnecke 7 und dem Handrad 8 vorsehen. Die Segmenträder 3 und 6 haben, als Radialschnitte durch die Klappenachse, die beiderseitigen Anschlagflächen 30, 31 und 32, 33. Der Schwenkbereich des Segmentzahnrades 6 ist so groß, daß durch Drehen desselben bei einem Anliegen der Anschlagflächen 30 und 32 das Segmentrad 3 aus der öffnungs- in die Schließstellung und bei einem Anliegen der Anschlagflächen 31 und 33 das Segmentrad 3 aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung gebracht werden können. Wenn das eine Paar der Anschlagflächen 30 und 32 anliegt, so verbleibt zwischen den beiden anderen Anschlagflächen, in diesem Falle 31, 33, ein segmentförmiger freier Ausschnitt. Der Zentriwinkel dieses freien Ausschnittes ist nur wenig größer als der Öffnungswinkel der Klappe.In order to be able to use a flap valve designed in the manner described also as a pure shut-off flap for both flow directions or the flap in only partially open position as a non-return flap in the flow direction indicated by the arrow 29 , the segment gear 6 is loosely rotatable around the flap shaft 2, and although in the same plane as the segment gear 3. The segment gear 6 engages the worm 7; it can be operated by means of the handwheel 8. If a larger transmission ratio is required, a transmission gear can also be provided between the worm 7 and the handwheel 8. The segment wheels 3 and 6 have, as radial sections through the flap axis, the stop surfaces 30, 31 and 32, 33 on both sides from the open position to the closed position and when the stop surfaces 31 and 33 are in contact, the segmented wheel 3 can be moved from the closed position into the open position. When one pair of stop surfaces 30 and 32 is in contact, a segment-shaped free cutout remains between the two other stop surfaces, in this case 31, 33. The central angle of this free section is only slightly larger than the opening angle of the flap.

Um die Stellung beider Segmenträder, insbesondere auch die Stellung der Klappe, außerhalb des Gehäuses ohne weiteres erkennen zu können, befindet sich an dem Gehäuse 1 eine kreisbogenförmige Skala 10, aus der der Grad der Offenstellung der Klappe erkennbar ist. Auf dieser Skala laufen übereinander einmal der fest auf der Klappenachse sitzende Zeiger 9, welcher damit auch dieselben Winkeldrehungen beschreibt wie das Segmentrad 3, außerdem das Zeigersegment 11, welches starr mit dem Segmentzahnrad 6 verbunden ist und an dem sich die beiden Zeiger 34 und 35 befinden. An Hand der verschiedenen in den F i g. 4 bis 6 erkennbaren Stellungen des Zeigers 9 und den beiden Zeigern 34 und 35 des Zeigersegmentes 11 sollen die verschiedenen Arbeitsmöglichkeiten der Klappe im Betrieb erläutert werden.In order to be able to easily recognize the position of both segment wheels, in particular also the position of the flap, outside the housing, an arcuate scale 10 is located on the housing 1 , from which the degree of the open position of the flap can be recognized. On this scale, the pointer 9, which is firmly seated on the flap axis and thus also describes the same angular rotations as the segment wheel 3, run one above the other, as well as the pointer segment 11, which is rigidly connected to the segment gear 6 and on which the two pointers 34 and 35 are located . On the basis of the various in FIGS. 4 to 6 recognizable positions of the pointer 9 and the two pointers 34 and 35 of the pointer segment 11 are intended to explain the various working options of the flap during operation.

Bei der Zeigerstellung der F i g. 3 nimmt das Segmentzahnrad 6 die in F i g. 1 dargestellte Lage ein. Das Segmentrad 3 nimmt nicht diejenige Lage ein, die aus F i g. 1 erkennbar ist, sondern diejenige Lage, die der größten Öffnungsstellung der Klappe 27 (in F i g. 1 strichpunktiert dargestellt) entspricht, d. h., die Anschlagflächen 30 und 32 liegen aneinander. Läßt der Strömungsdruck nach, so wird naturgemäß die Klappe mehr oder weniger schließen, der Zeiger 9 also nach links schwenken. Das Zeigersegment 11 bleibt in der aus F i g. 3 erkennbaren Lage stehen. Die Klappe wirkt als reine Rückschlagklappe.In the pointer position of FIG. 3 takes the segment gear 6 the in Fig. 1 position shown. The segment wheel 3 does not occupy the position from FIG. 1 can be seen, but that position that is the greatest open position corresponds to the flap 27 (shown in phantom in FIG. 1), d. i.e., the stop surfaces 30 and 32 are next to each other. If the flow pressure decreases, the Close the flap more or less, so swivel the pointer 9 to the left. That Pointer segment 11 remains in the figure shown in FIG. 3 recognizable position. The flap acts as a pure non-return valve.

Bei der Zeigerstellung nach F i g. 4 ist gegenüber der in F i g. 3 dargestellten Lage das Segmentzahnrad 6 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinne gedreht worden. Infolge des Anliegens der Flächen 30 und 32 der Segmenträder hat das Segmentrad 3 folgen müssen: damit wurde die Klappe 27 im Schließsinne gedreht und in einer Stellung gehalten, bei der sie nur noch teilweise geöffnet ist. In dieser gedrosselten Stellung wirkt die Klappe aber immer noch als Rückschlagklappe.In the pointer position according to FIG. 4 is opposite to that in FIG. 3 position shown, the segment gear 6 rotated counterclockwise been. As a result of the contact between the surfaces 30 and 32 of the segment wheels, the segment wheel has 3 follow must: with this the flap 27 was turned in the closing direction and held in a position where it is only partially open. In In this throttled position, however, the valve still acts as a non-return valve.

Die Lage der Segmenträder, welche der Zeigerstellung nach F i g. 5 entspricht, ist aus derjenigen der F i g. 4 dadurch entstanden, daß durch weiteres Drehen des Segmentzahnrades 6 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne das Segmentrad 3 in die in F i g. 1 dargestellte Lage gebracht und damit die Klappe 27 geschlossen worden ist. Sie wirkt in diesem Falle als reine Absperrklappe.The position of the segment wheels, which the pointer position according to F i g. 5 corresponds to that of FIG. 4 arose from the fact that by further Turn the segment gear 6 counterclockwise the segment gear 3 into the in F i g. 1 brought the position shown and thus the flap 27 is closed has been. In this case it acts as a pure butterfly valve.

Die Stellung der Segmenträder, die der Zeigerstellung nach F i g. 6 entspricht, entsteht dadurch, daß das Segmentzahnrad 6 aus der in F i g.1 dargestellten Lage im Uhrzeigersinne gedreht wird, wobei unter Anliegen der beiden Anschlagflächen 31 und 33 das Segmentrad 3 in die der Vollöffnungsstellung der Klappe 27 entsprechenden Lage gebracht wird. In dieser Lage wird das Segmentrad durch Selbsthemmung des Segmentzahnrades gehalten. Der durch die Druckfedern 17,18 dargestellte Rückschlagantrieb ist also außer Funktion gesetzt, und die Klappe 27 befindet sich in Vollöffnungsstellung. In dieser Stellung kann sie in beiden Strömungsrichtungen des Mediums gehalten werden.The position of the segment wheels, which the pointer position according to F i g. 6 corresponds, arises from the fact that the segment gear 6 from the one shown in F i g.1 Position is rotated clockwise, with the two stop surfaces in contact 31 and 33 the segment wheel 3 in the fully open position of the flap 27 corresponding Location is brought. In this position the segment wheel is self-locking of the segment gear held. The non-return drive represented by the compression springs 17, 18 is therefore deactivated, and the flap 27 is in the fully open position. In this position it can be held in both directions of flow of the medium.

Claims

Claims: 1. Flap valve with one in a tubular Housing pivotable by means of an actuating shaft projecting through the housing, disk-shaped Flap over one end of the actuating shaft protruding from the housing stuck gear is under the constant action of a closing force, thereby characterized in that the actuating shaft (2) in a known manner against the Housing axis is offset, the gear is designed as a segment wheel (3) and a further on the shaft rotatable segment gear (6) is arranged so that the radial Boundary surfaces of both segment wheels as mutual stops (30, 31, 32, 33) serve and that when two boundary surfaces (z. B. 31, 33) touch the other both boundary surfaces (z. B. 30, 32) form an angle that is only slightly larger is than the angle of rotation of the flap (27).

2. Flap valve according to claim 1, characterized characterized in that the segment gear (6) rotatable on the actuating shaft (2) on the circumference carries a worm gear, which is in a z. B. by means of a handwheel (8) or a screw (7) to be actuated by means of an adjusting motor engages.

3. Flap valve according to claim 1 and 2, characterized in that on a circular arc-shaped scale (10) one on top of the other a with the segment wheel (3) connected pointer (9), on the other hand with the about the actuating shaft (2) rotatable segment gear (6) connected segment-like pointer (11) are arranged, the opening angle between the two legs (34, 35) of the pointer segment is equal to the largest of the facing radial boundary surfaces (30, 32; 31, 33) of the segment wheels (3, 6) formed Angle. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1013 134; U.S. Patent Nos. 2,390,882, 2,426,212 ,. 2 504 006, 2 761424, 2 910 266.