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Kugelschieberventil
Die Erfindung betrifft ein Kugelschieberventil mit einem Gehäuse, dessen Einlass und Auslass in eine von einem ausbaubaren Gehäuseeinsatz begrenzte Schieberkammer einmünden, in der ein mit einem Durchlass zur Verbindung von Ein-und Auslass versehener Kugelschieber quer zu den
Einmündungen drehbar angeordnet ist, wobei jede Einmündung von einem gegen Gehäuse,
Gehäuseeinsatz und Schieber abdichtenden Sitzkörper umschlossen ist.
Bei derartigen Kugelschieberventilen ist es bekannt, den Kugelschieber in einem Gehäuseeinsatz lose drehbar anzuordnen und lediglich drehschlüssig mit einer Handhebelwelle zu seiner Betätigung zu verbinden. Der lose drehbare Kugelschieber kann sich in Schliessstellung unter der Wirkung des
Einlassdruckes fest gegen einen an der Auslasseinmündung in die Schieberkammer befindlichen
Sitzkörper anlegen und so dicht abschliessen. Ein Beispiel für diesen Stand der Technik zeigt die
USA-Patentschrift Nr. 3, 405, 909.
Obzwar bei dieser bekannten Konstruktion die Schliesswirkung ausser
Zweifel steht, besteht ihr Nachteil darin, dass die dem Einlassdruck proportionale Pressung zwischen
Kugelschieber und Auslasssitz das Öffnen und Schliessen des Ventils inbesondere bei höheren Einlassdrücken sehr erschwert und die Gefahr einer Zerstörung des Sitzkörpers oder eines
Herauspressens von dessen Sitzdichtung mit sich bringt. Kugelschieber dieser Art sind daher nur für niedrigere Einlassdrücke verwendbar, obwohl ihr schnelles und dichtes Schliessen gerade bei hohen Einlassdrücken von Vorteil wäre.
Ziel der Erfindung ist es, ein einfaches, betriebssicheres Kugelschieberventil zu schaffen, das auch bei hohem Einlassdruck leicht zu öffnen und zu schliessen ist. Dieses Ziel wird im wesentlichen dadurch erreicht, dass der Kugelschieber im Gehäuseeinsatz um eine starre Achse drehbar gelagert ist und jeder Sitzkörper zur Abdichtung gegen den Kugelschieber eine nur gegen überdruck in dem den Kugelschieber umschliessenden Ringteil der Schieberkammer wirksame Einwegdichtung aufweist.
Die drehbare Lagerung des Kugelschiebers um eine starre Achse fängt die gesamte Belastung durch den Einlassdruck in einer Weise ab, die nur geringen Einfluss auf den öffnung-un Schliesswiderstand des Ventils ausübt. Die Sitzdichtung ist hiedurch entlastet und gegen Beschädigung oder Verpressung gesichert. durch ihre Ausbildung als Einwegdichtung ist einerseits jede Möglichkeit ihres Auspressens in die Ringkammer um den Kugelschieber ausgeschaltet, anderseits ein hoher Widerstand gegen Auspressen in den Auslass und genügend Elastizität zur Abdichtung gegen den mit starrer Drehachse gelagerten Kugelschieber vorhanden.
Hinsichtlich des Ladungszustandes der Ringkammer um den Kugelschieber ergeben sich dieselben vorteilhaften Verhältnisse für die Abdichtungsfunktion der Sitzkörper zwischen Gehäuse und Gehäuseeinsatz, wie sie gemäss der genannten USA-Patentschrift durch die lose Lagerung des Kugelschiebers gegeben sind.
Eine besonders wirksame und dabei einfache, insbesondere produktionstechnisch vorteilhafte Ausbildungsform der Einwegdichtung und des Sitzkörpers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzkörper zumindest zur Abdichtung gegen Gehäuseeinsatz und Kugelschieber eine gemeinsame Dichtung aufweist, die mit je einer gegen den Ringteil der Schieberkammer weisenden Dichtlippe an dem Gehäuseeinsatz und dem Kugelschieber elastisch anliegt.
Eine vorteilhafte Aufhängung des Kugelschiebers ergibt sich dadurch, dass der Kugelschieber an jedem seiner Pole mit dem Ende je einer von zwei im Gehäuseeinsatz koaxial drehbar gelagerten
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Spindeln lösbar verankert ist. Diese Aufhängung erlaubt es z. B., den Kugelschieber bei ausgebautem Gehäuseeinsatz ohne Ausbau seiner Drehlager auszutauschen, dies war bisher durch die lose Lagerung des Kugelschiebers ermöglicht.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. l ist ein Längsschnitt eines in eine Rohrleitung eingebauten erfindungsgemässen Kugelschieberventils in geöffneter Stellung ; Fig. 2 ist eine der Fig. l ähnliche Ansicht, jedoch in Schliessstellung ; Fig. 3 ist eine Schrägansicht des Ventils von Fig. l und 2, jedoch mit von der Leitung getrenntem Ventilgehäuse und mit aus dem Gehäuse entnommenem Gehäuseeinsatz ; Fig. 4 ist eine auseinandergezogene Darstellung des Kugelschiebers der Spindeln und der Sitze, ohne Gehäuseeinsatz ; Fig. 5 ist ein vergrösserter Querschnitt einer der Sitze.
Gemäss Fig. l und 2 besitzt das in seiner Gesamtheit mit --10- bezeichnete Ventil ein Gehäuse - 11--mit einem dieses in Längsrichtung durchquerenden Strömungskanal --12-- sowie mit einer Öffnung--13--, die das Gehäuse in Querrichtung durchsetzt und den Strömungskanal durchquert.
Die gegenüberliegenden Enden des Strömungskanals --12- sind mit einem Gewinde--14-versehen, um das Ventil verhältnismässig fix in eine Rohrleitung --15-- einfügen zu können.
Das Ventil --10-- besitzt auch einen Gehäuseeinsatz -16--, der sich in die Öffnung - des ersten Gehäuses herausnehmbar einsetzen lässt und von einer zylindrischen Öffnung - durchsetzt wird. Genauer gesagt steckt der Gehäuseeinsatz so in der Öffnung des Gehäuses, dass die Achsen der Öffnung--17--und des Strömungskanals --12-- fluchten. Wie am besten in Fig. 3 zu erkennen, ist die öffnung --13- rechteckig und über ihre ganze Länge von gleichmässigem Querschnitt.
Die gegenüberliegenden Seiten dieser Öffnung, die den Strömungskanal umgeben, sind deshalb zueinander parallel ; wird daher der Gehäuseeinsatz-16-samt dem Abschlussorgan und den Sitzen in die Öffnung --13-- eingeführt bzw. befindet es sich in dieser Öffnung, so ist es parallel zur Achse dieser Öffnung druckentlastet. Wie bei bekannten Ventilen dieser Art braucht der Gehäuseeinsatz --16-- daher nur gegen die Schwerkraft abgestützt werden und benötigt nicht die üblichen lastaufnehmenden Schraubenbolzen, um es an das Gehäuse --1-- anzuschliessen.
Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung besteht diese Vorrichtung zum Halten des
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natürlich auch an beiden Enden der Öffnung Augen vorgesehen werden), und je einem Ansatz--19-auf jeder der beiden Seiten am Ende des Gehäuseeinsatzes, von welchen je nach der seitlichen Orientierung des Gehäuseeinsatzes mit Bezug auf das Gehäuse einer zwischen den Augen--18-- aufgenommen wird. Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, ist der Gehäuseeinsatz daher
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Löcher eingeführt werden kann, um den Gehäuseeinsatz in richtiger Lage innerhalb der Öffnung - -13-- zu halten.
Wie in Fig. 3 dargestellt, weist der Gehäuseeinsatz --16-- einen im wesentlichen rohrförmigen Mittelabschnitt --20-- mit Lagern --21 und 21a- auf, die sich radial von gegenüberliegenden Seiten desselben aus erstrecken, und die Ansätze --19-- erstrecken sich von gegenüberliegenden Seiten des Lagers --21-- aus. Befindet sich der Gehäuseeinsatz in der Öffnung-13--, so liegt je eine Ringfläche --2-- auf den beiden Seiten seines Mittelabschnittes--20--sehr nahe den gegenüberliegenden Seiten der Öffnung--13--und umgibt deren Schnitt mit dem Strömungskanal --12--.
Wie am besten in Fig. l und 2 zu erkennen, ist die Öffnung--17--durch den Gehäuseeinsatz - -16-- um so viel grösser als der durch das Gehäuse--11--verlaufende Strömungskanal--12--, dass ein Absperrorgan--23--mit einem Durchlass --24- von im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie der Strömungskanal aufgenommen werden kann, so dass sich in der offenen Stellung
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Teil desselben, um das Ventil zu schliessen, wie in Fig. 2 dargestellt.
Das Absperrorgan--23--besitzt einen Kugelschieber--25--, in welchem der Durchlass --24-- gebildet wird sowie eine obere Spindel--26--und eine untere Spindel--27--, die sich von der Kegel weg an gegenüberliegenden Seiten des Durchlasses erstrecken. Dabei erstreckt sich die
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Fig. l- 26 und 27-- von der Kugel-25-abmontierbar sein müssen, damit das Abschlussorgan in den Gehäuseeinsatz eingebaut bzw. aus diesem ausgebaut werden kann. Zu diesem Zweck ist auf zwei Seiten der Kugel eine Längsnut --40-- vorhanden, in der Flansche-41 und 42--, die sich an den inneren Enden der Spindeln--26 und 27-befinden, gleiten können.
Jede Spindel besitzt eine Vorrichtung, mit deren Hilfe ihr Flansch in einer festen Längsstellung innerhalb ihrer zugehörigen Nut lösbar festgehalten wird. Wie in Fig. l dargestellt, ist ein Stift-43-
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der Nut --40-- radial nach innen erstreckt. Ein ähnlicher Stift --47-- ist in eine Axialbohrung --48-- der Spindel --27-- eingeschraubt, um sein inneres Ende-49-in ein Loch-50eintreten oder aus diesem austreten lassen zu können, das sich von der Bodenseite der Kugel-25nach innen erstreckt.
Die äusseren Enden der Stifte-43 und 49-besitzen einen Schlitz oder eine andere Formgebung, um mittels eines geeigneten Werkzeuges gedreht werden zu können, und die inneren Enden der Löcher--46 und 50-sind etwas abgeschrägt, um die Einwärtsbewegung des Stiftes --43 bzw. 47--zu begrenzen. Ein O-Ring-51-umgibt den Stift --43--, um ihn gegen die Bohrung --44-- abzudichten, und ein ähnlicher O-Ring-52-umgibt den Stift-47innerhalb der Bohrung--48--.
Beide Nuten --40-- erstrecken sich parallel zur Achse des Durchlasses-24-- ; befindet sich daher der Durchlass --24-- in Schliessstellung des Ventils, wie in Fig. 2 gezeichnet, so stehen die Seiten der Nuten und Flansche zum Strömungskanal --12-- normal. Auf diese Weise verteilt sich die vom Medium in der Leitung auf die Kugel in Schliessstellung ausgeübte Kraft über eine grosse Fläche der
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-53a-- angedeutet,Hilfe eines O-Ringes--54--abgedichtet, der die Spindel umgibt und auf einem Metallring-53ruht, der ebenfalls die Spindel umgibt, jedoch der Kugel näherliegt.
Das innere Ende jeder Lageröffnung - 26a und 27a--ist vergrössert, um die Ringe -54 und 53--zwischen der Ringschulter am äusseren Ende des vergrösserten Abschnittes der Lageröffnung und einer ringschulter --5-- um die Spindel nächst ihrem Schnitt mit dem daran befindlichen Flansch aufzunehmen.
Die Ringe-53 und 54--müssen keinen, vom Leitungsdruck herrührenden, Schub durch die Spindel aufnehmen, da die Flansche an den inneren Enden der Spindeln durch die Hinterschnitte der Nuten-40--in der Kugel --25-- gehalten werden. Zwischen den Lageröffnungen und den Spindeln-26 und 27-- liegen Langerbüchsen --56-- aus Teflon od. ähnl. Material. Die O-Ringe - befinden sich am inneren Ende dieser Büchsen, so dass sie nicht nur den Leitungsdruck aufhalten, sondern auch die Büchsen vor Verunreinigung schützen.
Die Spindel --26-- ragt aus der Lageröffnung --26a-- heraus, damit ihr äusseres Ende zwecks Drehung des Abschlussorgans zwischen der offenen und der geschlossenen Stellung mit einem geeigneten Werkzeug manipuliert werden kann ; an diesem Ende befinden sich mit dem Gehäuseeinsatz - zusammenwirkende Teile, um Anschläge für die offene und die geschlossene Stellung des Abschlussorgans zu bilden. Zu diesem Zweck wird, wie am besten in Fig. 3 zu erkennen, eine Platte --58-- auf das obere Ende der Spindel --26-- aufgeschoben und von Stiften --57-- gegen die Oberseite des Lagers --21-- hinuntergehalten. Die Spindel ist unrund, um ein entsprechend geformtes Loch --58a-- in der Platte aufzunehmen, so dass letztere eine bestimmte Winkelstellung in bezug auf die Spindel beibehält.
An gegenüberliegenden Enden einer bogenförmigen Ausnehmung - 58b-entlang der Platte sind in einem Abstand von 900 Schultern vorhanden. In der offenen Stellung des Ventils berührt ein Stift-59-die eine dieser Schultern und in der geschlossenen Stellung die andere.
Im Zuge der Benutzung des Ventils -10-- wird das Gehäuse --11-- in die Leitung - 15-- eingebaut, wobei der Gehäuseeinsatz -16-- und die darin befindlichen, der Abnutzung unterworfenen Teile bereits eingesetzt sind oder nicht. Im letzteren Falle wird dann der Gehäuseeinsatz mit den der Abnutzung unterworfenen Teilen so in die Öffnung --13-- des Gehäuses --1-eingeführt, dass das Loch im Ansatz --19-- mit den Löchern in den Augen --18-- des Ventilgehäuses fluchtet. Nach dem Einführen des Stiftes --18a-- in diese aufeinander ausgerichteten Löcher ist das Ventil fertig montiert und zum Betrieb in der beschriebenen Weise bereit.
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