1 Übersicht
Die Absperrklappe ist ein wichtiges Bauteil in Wasserversorgungs- und Abwasserleitungen. Mit dem Fortschritt der Industrietechnik steigen die Anforderungen an Konstruktion und Leistungsfähigkeit der Absperrklappe. Daher müssen Typ, Material und Anschlussart bei der Konstruktion und Auswahl den jeweiligen Betriebsbedingungen entsprechend sorgfältig ausgewählt werden.
Die Absperrklappe ist ein wichtiges Bauteil in Wasserversorgungs- und Abwasserleitungen. Mit dem Fortschritt der Industrietechnik steigen die Anforderungen an Konstruktion und Leistungsfähigkeit der Absperrklappe. Daher müssen Typ, Material und Anschlussart bei der Konstruktion und Auswahl den jeweiligen Betriebsbedingungen entsprechend sorgfältig ausgewählt werden.
2 Design
2.1 Struktur
Das Schließstück (Absperrklappe) der Absperrklappe befindet sich in der Mitte des Mediums, und sein Einfluss auf den Strömungswiderstand sollte bei der Konstruktion berücksichtigt werden.
2.1 Struktur
Das Schließstück (Absperrklappe) der Absperrklappe befindet sich in der Mitte des Mediums, und sein Einfluss auf den Strömungswiderstand sollte bei der Konstruktion berücksichtigt werden.
Hinsichtlich der Konstruktion der Absperrklappe des großkalibrigen Absperrventils legt die Norm AWWA C504 (American Water Supply Engineering Association Standard) fest, dass die Absperrklappe keine Querrippen aufweisen und ihre Dicke nicht mehr als das 2,25-fache des Durchmessers der Ventilspindel betragen darf.
Die Wassereintrittsfläche und die Wasseraustrittsfläche der Schmetterlingsplatte sollten stromlinienförmig sein.
Die inneren Schrauben dürfen nicht über die Absperrklappe hinausragen, um die dem Wasser zugewandte Fläche nicht zu vergrößern.
2.2 Gummidichtung
Die Wassereintrittsfläche und die Wasseraustrittsfläche der Schmetterlingsplatte sollten stromlinienförmig sein.
Die inneren Schrauben dürfen nicht über die Absperrklappe hinausragen, um die dem Wasser zugewandte Fläche nicht zu vergrößern.
2.2 Gummidichtung
Die Lebensdauer von Gummi-Absperrklappen kann mitunter kurz sein, was von der Gummiqualität und der Breite der Dichtfläche abhängt. Der Dichtring der gummigedichteten Absperrklappe sollte aus hochwertigem Gummimaterial gefertigt sein, und die Prozessvorgaben beim Formpressen müssen eingehalten werden. Die Vulkanisationstemperatur darf nicht willkürlich erhöht, die Vulkanisationszeit hingegen kann verkürzt werden, da dies leicht zu Alterung und Rissbildung des Dichtrings führen kann. Die dem Gummidichtring zugeordnete Metalldichtfläche muss ausreichend breit sein, damit sich der Gummidichtring optimal einbetten kann. Darüber hinaus beeinflussen Form- und Lagetoleranzen, Symmetrie, Präzision, Oberflächenglätte und Elastizität des Dichtrings am Ventilkörper und der Absperrklappe die Lebensdauer des Gummidichtrings.
2.2 Steifigkeit
Die Steifigkeit ist ein wichtiger Aspekt bei der Konstruktion von Absperrklappen und hängt mit Faktoren wie den Klappenplatten, den Ventilwellen und den Verbindungen zusammen.
Die Steifigkeit ist ein wichtiger Aspekt bei der Konstruktion von Absperrklappen und hängt mit Faktoren wie den Klappenplatten, den Ventilwellen und den Verbindungen zusammen.
(1) Ventilwellengröße Die Ventilwellengröße ist in AWWA C504 spezifiziert. Entspricht die Ventilwellengröße nicht den Anforderungen, kann dies zu unzureichender Steifigkeit, Rückdichtungsleckagen und einem zu hohen Öffnungsdrehmoment führen. Die Steifigkeit der Welle ist proportional zu 1/EI. Um die Steifigkeit zu verbessern und Verformungsprobleme zu reduzieren, sollte daher zunächst der Elastizitätsmodul (EI) erhöht werden. E ist der Elastizitätsmodul. Im Allgemeinen sind die Unterschiede zwischen verschiedenen Stahlsorten gering, und die Materialwahl hat nur einen geringen Einfluss auf die Steifigkeit. I ist das Flächenträgheitsmoment und hängt von der Querschnittsgröße der Welle ab. Die Ventilwellengröße wird üblicherweise anhand der kombinierten Biege- und Torsionsbeanspruchung berechnet. Sie hängt nicht nur vom Drehmoment, sondern vor allem vom Biegemoment ab. Insbesondere bei Absperrklappen mit großem Durchmesser ist das Biegemoment deutlich größer als das Drehmoment.
(2) Wellenbohrungskoordination: Die alte Fassung der AWWA C504 legte fest, dass die Welle des Absperrklappenventils eine gerade Welle ist. Nach der Fassung von 1980 wurde vorgeschlagen, sie in zwei kurze Wellen zu unterteilen. Gemäß AWWA C504 und GB12238 sollte die Einbaulänge von Welle und Bohrung 1,5d betragen. Der Spalt (C-Wert) zwischen der Kante des Ventilkörpers und dem Auflagepunkt der Absperrklappe in axialer Richtung des japanischen Absperrklappenventils ist spezifiziert und hängt im Allgemeinen vom Durchmesser ab. Dieser liegt zwischen 25 und 45 mm und dient dazu, den Abstand zwischen den Wellenauflagen (C-Wert) zu minimieren und dadurch das Biegemoment und die Verformung der Welle zu reduzieren.
(3) Schmetterlingsplattenstruktur: Die Struktur der Schmetterlingsplatte steht in direktem Zusammenhang mit ihrer Steifigkeit. Daher wird sie neben der flachen Plattenform meist auch als Topf- oder Fachwerkform ausgeführt. Kurz gesagt, es geht darum, das Flächenträgheitsmoment des Querschnitts zu erhöhen und somit die Steifigkeit zu steigern.
(4) Ventilkörperstruktur: Auch bei der Konstruktion von Absperrklappen mit großem Durchmesser treten Steifigkeitsprobleme auf. Üblicherweise werden Ring- und Kreuzrippen verwendet. Die Kreuzrippen erhöhen die Stabilität lediglich und sollten nicht zu zahlreich sein. Hauptsächlich werden Ringrippen eingesetzt. Das Hinzufügen von U-förmigen Rippen würde die Steifigkeit zwar weiter verbessern, erschwert jedoch die Fertigung.
2.3 Selbstschmierende Lager
Der mittlere Druck auf die Absperrklappe (Rücklauf) wird größtenteils oder vollständig über die Welle auf das Lager übertragen, weshalb diesem eine entscheidende Rolle zukommt. Manche ausländische Absperrklappen sind leicht und handlich, kleine Ventile lassen sich sogar mit einem Finger bedienen, während andere inländische Modelle schwer sind. Neben Koaxialität, Symmetrie, Bearbeitungsgenauigkeit, Oberflächengüte und Dichtungsqualität ist die Schmierfähigkeit des Hülsenmaterials ein sehr wichtiger Faktor. Die AWWA-Norm C504 schreibt vor, dass die Wellenhülse oder das im Ventilkörper verbaute Lager aus selbstschmierendem Material bestehen muss. Die Wellenhülse muss Reibung reduzieren und Schmierung gewährleisten; Korrosion ist unzulässig. Ohne Wellenhülse kann es selbst bei einer Ventilwelle aus Edelstahl zu Rost- und Verklebungsproblemen am Ventilkörper kommen. Der Einsatz von Buchsen kann die Steifigkeit zusätzlich erhöhen.
Der mittlere Druck auf die Absperrklappe (Rücklauf) wird größtenteils oder vollständig über die Welle auf das Lager übertragen, weshalb diesem eine entscheidende Rolle zukommt. Manche ausländische Absperrklappen sind leicht und handlich, kleine Ventile lassen sich sogar mit einem Finger bedienen, während andere inländische Modelle schwer sind. Neben Koaxialität, Symmetrie, Bearbeitungsgenauigkeit, Oberflächengüte und Dichtungsqualität ist die Schmierfähigkeit des Hülsenmaterials ein sehr wichtiger Faktor. Die AWWA-Norm C504 schreibt vor, dass die Wellenhülse oder das im Ventilkörper verbaute Lager aus selbstschmierendem Material bestehen muss. Die Wellenhülse muss Reibung reduzieren und Schmierung gewährleisten; Korrosion ist unzulässig. Ohne Wellenhülse kann es selbst bei einer Ventilwelle aus Edelstahl zu Rost- und Verklebungsproblemen am Ventilkörper kommen. Der Einsatz von Buchsen kann die Steifigkeit zusätzlich erhöhen.
2.4 Verbindung von Welle und Flügeltür
Die Welle und die Klappenplatte von Absperrklappen mit kleinem Durchmesser werden vorzugsweise mittels Keil- oder Keilwellenverbindung verbunden; alternativ sind auch Polygon- oder Stiftverbindungen möglich. Bei Absperrklappen mit großem Durchmesser erfolgt die Verbindung meist mittels Keil- oder Kegelstiften. Aktuell werden Wellen und Scheiben vermehrt mit Stiften verbunden. Unter starker Beanspruchung kann der Verbindungsstift beschädigt werden. Dies ist hauptsächlich auf Fertigungsmängel zurückzuführen. Zu den möglichen Ursachen zählen ungenaue Verbindungen, ungeeignete Stiftabmessungen, unzureichende Stifthärte oder ungeeignetes Material. Für die Verbindung von Welle und Klappenplatte großer Absperrklappen kann ein spezielles Verfahren angewendet werden.
Die Welle und die Klappenplatte von Absperrklappen mit kleinem Durchmesser werden vorzugsweise mittels Keil- oder Keilwellenverbindung verbunden; alternativ sind auch Polygon- oder Stiftverbindungen möglich. Bei Absperrklappen mit großem Durchmesser erfolgt die Verbindung meist mittels Keil- oder Kegelstiften. Aktuell werden Wellen und Scheiben vermehrt mit Stiften verbunden. Unter starker Beanspruchung kann der Verbindungsstift beschädigt werden. Dies ist hauptsächlich auf Fertigungsmängel zurückzuführen. Zu den möglichen Ursachen zählen ungenaue Verbindungen, ungeeignete Stiftabmessungen, unzureichende Stifthärte oder ungeeignetes Material. Für die Verbindung von Welle und Klappenplatte großer Absperrklappen kann ein spezielles Verfahren angewendet werden.
2,5 Strukturlänge
Die Baulänge der Absperrklappe wird zwar in kurzen Baureihen realisiert, doch ist hierbei Vorsicht geboten. Eine zu kurze Baulänge kann die Festigkeit beeinträchtigen. Internationale Normen legen die Baulänge kurzer Flansch-Absperrklappen fest, jedoch sollte die Baulänge von Ventilen mit höherem Druck nicht verkürzt werden, da dies insbesondere bei spröden Werkstoffen wie Gusseisen zu Problemen führen kann.
Die Baulänge der Absperrklappe wird zwar in kurzen Baureihen realisiert, doch ist hierbei Vorsicht geboten. Eine zu kurze Baulänge kann die Festigkeit beeinträchtigen. Internationale Normen legen die Baulänge kurzer Flansch-Absperrklappen fest, jedoch sollte die Baulänge von Ventilen mit höherem Druck nicht verkürzt werden, da dies insbesondere bei spröden Werkstoffen wie Gusseisen zu Problemen führen kann.
Nortech ist einer der führenden Hersteller von Industriearmaturen in China und verfügt über die Qualitätszertifizierung ISO9001.
Veröffentlichungsdatum: 20. August 2021