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PATENTANSPRÜCH E
1. Kugelventil, welches ein Ventilgehäuse (10, 110) mit einem Flüssigkeitsdurchlass, eine in diesem Gehäuse zur Bewegung zwischen Offen- und Schliessstellung vorgesehene Kugel (13, 113) röhrenförmige, mit Mitteln zur Aufnahme von Rohrleitungsmündungen versehene, sich gegen die äus seren Endwände (11 A, 12A, lIlA, 11 2A) des Ventilgehäuses stützende, ringförmige Flansche (21, 22, 121, 122) aufweisende Anschlussstutzen (19, 20, 1 19, 120) und nach innen sich erstreckende, mit den Flanschen der Anschlussstutzen zusammenwirkende Ränder (25, 26, 125, 126) sowie mit Aus sengewinden (11 IB, 1 1C) des Ventilgehäuses (10, 110) zusam- menwirkende, Innengewinde (23A, 24A) aufweisende Überwurfmuttern (23,
24, 123, 124) umfasst, wobei die Überwurfmuttern auf dem Ventilgehäuse aufgeschraubt sind, um eine feste Verbindung zwischen dem Ventilgehäuse und den röhrenförmigen Anschlussstutzen zu erreichen, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (10, 110) einen Ven tilkörper (1 1, 111) mit einer durchgehenden, zwei zylinderförmige, unterschiedliche Durchmesser aufweisende Abschnitte aufweisenden Öffnung, ein in dem Abschnitt mit dem grösseren Durchmesser angebrachtes und seinerseits einen zylindrischen Durchlass aufweisendes Anschlussstück (12, 112) und eine die mit einem zylindrischen Durchlass versehene Kugel (13, 113) aufnehmende, durch den Ventilkörper (11, Ill)und durch das Anschlussstück (12, 112) begrenzte Ventilkammer umfasst, und das der Kugel (13, 113) zugewendete,
auf gegenüberliegenden Seiten des Ventil körpers (1 1, 111) und des Anschlussstückes (12, 112) angebrachte, rechteckigen Querschnitt aufweisende Nuten (11 D, 12B, 11 in, 1 12B) vorliegen, wobei in diesen Nuten ringförmige Sitzringe (15, 6, 115, 116) vorgesehen sind, welche durch ebenfalls ringförmige, aus elastischem Gummi bestehende, elastische Ringe (17, 18, 117, 118) gestützt sind.
2. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren Endwände (11 IA, 11 2A) des Ventilgehäuses (110) im wesentlichen konvexe Oberflächen mit auf der Achse des Flüssigkeitsdurchlasses liegenden Krümmungszentren aufweisen und mit diesen äusseren Endwänden (111 1A, 11 2A) des Ventilgehäuses (110) zusammenwirkende innere Endwände (119A, 120A) der röhrenförmigen Anschlussstutzen (119, 120) zu den konvexen Oberflächen der äusseren Endwände(l 1 1A, 1 12A) komplementär ausgebildet sind, und dass innere Endwände (1 25A, 126A) der Ränder (125, 126) der Überwurfmuttern (123,
124) im wesentlichen konkave Oberflächen mit auf der Achse des Flüssigkeitsdurchlasses liegenden Krümmungszentren aufweisen und äussere Endwände (121 A, 122A) der Flansche (121, 122) der röhrenförmigen Anschlussstücke (119, 120) komplementär zu den konkaven Oberflächen der inneren Endwände (1 25A, 126A) der Ränder (125, 126) ausgebildet sind.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelventil gemäss Oberbegriff von Anspruch 1. Kugelventile bekannter Konstruktionsart sind z.B. im US-Patent Nr. 3 550 902 und im nichtvorgeprüften japanischen Patent (Kokai) Nr. 57-37160 beschrieben. Solche Kugelventile umfassen röhrenförmige Anschlussstutzen mit zur Aufnahme der Enden von Rohrleitungen und zum Abstützen gegen die äusseren Wände des Ventilgehäuses geeigneten Gebieten. An den äusseren Oberflächen der röhrenförmigen Anschlussstutzen sind nach aussen sich erstreckende Bunde vorgesehen, welche den äusseren Einwänden des Ventilgehäuses zugekehrt sind.
Weiter umfasst ein Kugelventil Überwurfmuttern mit nach innen sich erstreckenden Bunden und mit Innengewinden. Wird solch ein Innengewinde auf ein Aussengewinde am Ventilgehäuse geschraubt, kann eine feste Verbindung zwischen der Überwurfmutter und dem Ventilgehäuse geschaffen werden.
Das in US-Patent Nr. 3 550 902 beschriebene Kugelventil weist die folgenden Nachteile auf: (a) Der Anschlussstutzen ist nur in das Ventilgehäuse eingefügt, deshalb werden der Anschlussstutzen und die Kugel aufgrund des Einlassdrucks auf die Kugel beim Entfernen des Überwurfmutter auf der Auslassseite sich vom Ventilgehäuse lösen; dies ist z.B. der Fall, wenn der Sitz- oder O-Ring ersetzt werden soll.
(b) Die Sitzringe aus Polytetrafluorethylen weisen keine Elastizität auf, durch die Reibung beim Drehen der Kugel werden sie verschlissen. Dichtendes Zusammenwirken zwischen Kugel und Sitzringen wird deshalb bald reduziert. Deshalb ist es notwendig, die Sitzringe nach vergleichsweise kurzer Verwendungszeit des Ventils zu wechseln.
(c) Die Sitzringe berühren ringförmige Nuten im Ventilgehäuse und im Anschlussstück an ihren beiden Seiten, es besteht deshalb die Wahrscheinlichkeit, dass die Sitzringe aufgrund des Flüssigkeitsdrucks auf die Kugel in den Flüssigkeitsdurchlass ausgepresst werden.
(d) Ist das Kugelventil mit den Rohrleitungen verbunden, so ist es möglich, dass die Rohrleitungen von der Achse des Flüssigkeitsdurchlasses aufgrund von Überhitzung oder Aufbringen von äusserer Kraft abweichen. Diese Abweichung der Rohrleitungen bewirkt Schaden an den Überwurfmuttern und vermindert die Dichtungskraft zwischen dem Ventilgehäuse und den rohrförmigen Anschlussstutzen, zwischen dem Ventilgehäuse und dem Anschlussstück sowie zwischen dem Anschlussstück und der Kugel.
Im nichtvorgeprüften japanischen Patent Nr. 57-37160 wird das Anschlussstück im Ventilgehäuse eingeschraubt.
Deshalb lösen sich Kugel und Anschlussstück beim Entfernen einer Überwurfmutter und dem entsprechenden Anschlussstutzen in Ventilschliessstellung aufgrund des Flüssigkeitsdrucks nicht vom Ventilgehäuse. Im Fall des US Patentes Nr. 3 550 902 löst sich die Kugel jedoch vom Ventilgehäuse, sobald das Anschlussstück zum Ersetzen der Sitzringe vom Ventilgehäuse entfernt wird. Bei diesem Stand der Technik ist es notwendig, verschlissene Sitzringe periodisch zu erneuern. Zusätzlich weist diese Art Kugelventil dieselben Nachteile (c) und (d) wie die früheren Kugelventile auf.
Primäres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Kugelventil zu schaffen, welches die obenerwähnten Nachteile im wesentlichen eliminiert.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kugelventil zu schaffen, bei dem Kugel und Anschlussstück unter Flüssigkeitsdruck sich vom Gehäuse nicht lösen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kugelventil zu schaffen, bei dem die Sitzringe unter Flüssigkeitsdruck nicht in den Flüssigkeitsdurchlass ausgepresst werden; ein einwandfreies Dichten soll so über lange Verwendungsdauer des Ventils erreicht werden.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Kugelventil mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 vorgesehen. Das Ventilgehäuse besteht aus einem röhrenförmigen Ventilkörper, welcher eine in zwei Abschnitte unterteilte Öffnung aufweist. Diese Abschnitte sind zylinderförmig ausgebildet, wobei der eine einen grösseren Durchmesser aufweist. Weiter besteht das Ventilgehäuse aus einem röhrenförmigen, in die Öffnung mit dem grösseren Durchmesser eingefügten Anschlussstück, welches seinerseits eine zylindrische Öffnung aufweist. Dadurch wird zwischen dem Ventilkörper und dem Anschlussstück eine Ventilkammer ausgebildet. Die Ventilkammer ist derart ausgebildet, dass sie die einen zylindrischen Durchlass aufweisende Kugel drehbar aufnehmen kann.
Auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilkörpers und des an die Kugel angrenzenden Anschlussstücks sind ringförmige, im Querschnitt rechtekkige Nuten vorgesehen. Innerhalb dieser ringförmig umlaufenden Nuten befinden sich ringförmige Sitzringe aus hartem Polytetrafluorethylen, diesen sind, um einen genügenden Kontakt mit der Kugel herzustellen, ringförmige elastische Ringe aus elastischem Gummi hinterlegt.
In einem anderen Aspekt der Erfindung entsprechenden Kugelventil sind die äusseren Endwände des Ventilgehäuses vorzugsweise im wesentlichen mit konvexen Oberflächen ausgestattet, das Krümmungszentrum dieser konvexen Oberflächen befindet sich auf der Längsachse der Öffnung für Flüssigkeitsdurchlass. Die inneren Endwände der röhrenförmigen Anschlussstutzen entsprechen den äusseren Endwänden des Ventilgehäuses in dem Sinn, dass sie das Komplement zu der konvexen Wölbung der äusseren Endwände bilden. Die entsprechenden Innenseiten der Überwurfmuttern weisen ebenfalls konvexe Oberflächen auf; die Krümmungszentren liegen ebenfalls auf der Längsachse Offnung für den Flüssigkeitsdurchlass. Äussere Wände der Flansche der Anschlussstutzen weisen den Innenwänden der Überwurfmuttern entsprechend konkav ausgebildete Oberflächen auf.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele etwas näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel eines Kugelventils;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf die Zeichnungen werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele von Kugelventilen aus z.B. Polyvinylchlorid näher erläutert.
Fig. 1 zeigt das Ventilgehäuse 10, den in ihm angeordneten Ventilkörper 11 und das Anschlussstück 12 eines Kugelventils.
Der Ventilkörper 11 weist eine durchgehende Öffnung mit zwei im Durchmesser unterschiedlich ausgebildeten Abschnitten auf. Die Abschnitte treffen aufeinander und liegen beide auf der Längsachse des Ventilgehäuses 10.
Das Anschlussstück 12 weist einen zylindrischen Durchlass auf und ist in den grösseren Durchmesser aufweisenden Abschnitt der Öffnung des Ventilkörpers 11 eingepasst. Die äussere Oberfläche des Anschlussstücks 12 ist mit der inneren Oberfläche des den grösseren Durchmesser aufweisenden Abschnitts mit Hilfe eines geeigneten Klebemittels derart zusammengeklebt, dass eine zentral im Ventilgehäuse 10 liegende Ventilkammer gebildet wird.
In dieser Ventilkammer ist eine drehbare Kugel 13 mit einem zylindrischen Durchlass angeordnet, der Durchlass der Kugel und diejenigen des Gehäuses überdecken sich. Die Kugel 13 ist mit Hilfe neuer und verbesserter Sätze vom Sitzund Stützringen drehbar gelagert, diese Ringe werden detaillierter weiter unten beschrieben.
Die Kugel kann mit Hilfe der Vorrichtung 13a und dem an ihr befestigten Hebel 14 gedreht werden. Zur Kenntnis zu nehmen ist, dass der Durchlass an einem Ende des Ventilkörpers 11, derjenige im Anschlussstück 12 und derjenige in der Kugel 13 zusammenwirkend einen Flüssigkeitsdurchlass durch das Kugelventil bilden.
Zwei ringförmig verlaufende, rechteckige Querschnitt aufweisende Nuten Led und 12B verlaufen auf der Kugel 13 zugekehrten Oberflächen des Ventilkörpers 11 und des Anschlussstücks 12. Die ringförmig verlaufenden Nuten lID und 1 2B liegen in einer zur Ventilgehäuseachse senkrechten Ebene.
Innerhalb der ringförmig umlaufenden Nuten 11 D und 12B befinden sich die ringförmigen, aus hartem Polytetrafluorethylen bestehenden Sitzringe 15 und 16 sowie die sie stützenden elastischen, aus natürlichem oder synthetischem Gummi bestehenden elastischen Ringe 17 und 18. Die Oberflächen der Sitzringe 15 und 16, welche sich an der Kugel 13 abstützen, sind konisch ausgebildet, so dass das dichtende Zusammenwirken zwischen den Sitzringen 15 und 16 und der Kugel 13 gewährleistet ist. Die elastischen Ringe 17 und 18 sind mit rechteckigem Querschnitt versehen und drücken die Sitzringe 15 und 16 mit einem gewissen Druck gegen den Kugelkörper 13.
Wenn durch Betätigen des Hebels 14 die Kugel 13 in Schliessstellunggebracht wird, wirkt der Einlassflüssigkeitsdruck auf die Kugel 13 ein. Der Flüssigkeitsdruck kann durch die Sitzringe 15 und 16 auf die elastischen Ringe 17 und 18 einwirken. Da die Sitzringe 15 und 16 und die elastischen Ringe 17 und 18 innerhalb der einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Nuten lID und 1 2B angebracht sind, wirkt der Flüssigkeitsdruck, welcher von der Kugel 13 auf die Sitzringe 15 und 16 aufgebracht wird, nur auf die elastischen Ringe 17 und 18 und ist nicht gegen die Öffnung für Flüssigkeitsdurchlass hin gerichtet.
Mit anderen Worten: Da die Sitzringe 15 und 16 an den Innenwänden der rechtekkigen Querschnitt aufweisenden Nuten lID und 1 2B mit drei Seiten anliegen, besteht keine Wahrscheinlichkeit dafür, dass die dichtenden Ringe 15 und 16 in die Öffnung für Flüssigkeitsdurchlass ausgepresst werden. Zusätzlich werden sie durch die elastischen Ringe 17 und 18 gegen die Kugel 13 gedrückt und widerstehen dem aufgebrachten Druck. Auf diese Art wird ein genügendes Zusammenwirken zwischen den Sitzringen 15 und 16 und der Kugel 13 erreicht. Durch die Elastizität der elastischen Ringe 17 und 18 wird ein genügendes Dichten der Sitzringe 15 und 16 auch dann sichergestellt, wenn die Polytetrafluorethylenschicht der Sitzringe 15 und 16 durch Reibung beim Drehen der Kugel 13 in wesentlichem Mass abgetragen wird.
Zusätzlich wird durch die elastischen Ringe 17 und 18 die Kugel 13 ausgerichtet. Wirkt auf die Kugel 13 Flüssigkeitsdruck 1, so weicht sie von ihrer ursprünglichen Position ab, z.B. von ihrer Position auf der Achse des Flüssigkeitsdurchlasses. Durch die Sitzringe 15 und 16 werden die elastischen Ringe 17 und 18 die Kugel 13 in ihre frühere korrekte Position zurückdrücken. Auf diese Weise kann die Kugel 13 kontinuierlich auf der Achse des Flüssigkeisdurchlasses gehalten werden.
Das Endgebiet des Ventilkörpers 11 ist mit einer äusseren Wand 11A versehen, diese Wand stützt sich an der Endwand 19A eines Anschlussstutzens 19 ab. Das Endgebiet des Anschlussstücks 12 ist mit einer äusseren Endwand 12A versehen, diese Endwand stützt sich an einer inneren Endwand 20A eines röhrenförmigen Anschlussstutzens 20 ab: Der röhrenförmige Anschlussstutzen 19 ist der Einlassstutzen, der röhrenförmige Anschlussstutzen 20 ist der Auslassstutzen.
Diese Anschlussstutzen 19 und 20 weisen Durchlasse mit denselben Durchmessern auf, wie er in der Öffnung für Flüssigkeitsdurchlass des Ventilgehäuses 10 vorliegt; ferner können an ihnen Rohrmündungen der nicht gezeichneten Rohre angebracht werden. Um ein Lecken des Kugelventils zu vermeiden, sind die O-Ringe 27 und 28 einerseits zwischen dem Ventilkörper 11 und den Anschlussstutzen 19 und andererseits zwischen dem Anschlussstück 12 und dem Anschlussstutzen 20 vorgesehen.
Weiter sind die Aussengewinde 11 B und 11 C an Ventilkörper 11 vorgesehen, diese Aussengewinde wirken zusammen mit den Innengewinden 23A und 24A der Über wurfmuttern 23 und 24. Die Überwurfmuttern 23 und 24 weisen sich nach innen erstreckende Ränder 25 und 26 auf, diese Ränder wirken mit den Flanschen 21 und 22 der Anschlussstutzen 19 und 20 zusammen. Auf diese Weise kann eine feste Verbindung zwischen dem Ventilgehäuse 10 und den röhrenförmigen Anschlussstutzen 19 und 20 dadurch erhalten werden, dass die Gewinde der Überwurfmuttern 23 und 24 auf die Aussengewinde des Ventilkörpers 11 geschraubt werden; die Ränder 25 und 26 gelangen in Kontakt mit den Flanschen 21 und 22.
Aufgrund der oben beschriebenen Tatsache, dass das Anschlussstück 12 und der Ventilkörper 11 mit Hilfe eines klebenden Mittels zusammengeklebt sind, lösen sich der Kugelkörper 13 und das Anschlussstück 12 in Ventilschliessstellung vom Ventilkörper 11 auch dann nicht, wenn die Überwurfmutter 20 entfernt wird und Flüssigkeitsdruck auf die Kugel 13 einwirkt. Es ist also klar, dass Reparatur und Ersetzen des Ventilgehäuses 10 oder Ersetzen der O-Ringe 27 und 28 durch einfaches Lösen und Entfernen der Überwurfmuttern 23 und 24 vom Ventilgehäuse 10 ausgeführt werden kann.
Fig. 2 bezieht sich auf die Konstruktion Ventilkörper Anschlussstutzen in einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäss der vorliegenden Erfindung.
Das Kugelventil 110 von Fig. 2 umfasst manch ähnliche Elemente wie das Kugelventil 10 von Fig. 1. Solche Elemente sind mit denselben, aber zusätzlich eine vorangestellte 1 aufweisenden Nummern versehen und unterscheiden sich sonst von ihren Gegenstücken nicht.
In dem jetzt zu besprechenden Ausführungsbeispiel weisen die äusseren Endwände 11 IA und 1 12A des Ventilkörpers 111 und des Anschlussstücks 112 Oberflächen mit im wesentlichen konvexer Form auf; die Krümmungsradien liegen auf der Längsachse des Flüssigkeitsdurchlasses. Die jeweils beigefügten inneren Endwände 1 19A und 120A der röhrenförmigen Anschlussstutzen 119 und 120 weisen konkave Oberflächen auf, z.B. derart, dass die inneren Endwände 1 19A und 120A das Komplement zu den äusseren Endwänden 11 lA und 1 12A bilden. Es sollte beachtet werden, dass die letztern Krümmungszentren nicht auf der Längsachse der Öffnung für Flüssigkeitsdurchlass liegen müssen.
Die inneren Endwände 125A und 126A der Randgebiete 125 und 126 der Überwurfmuttern 123 und 124 sind mit konkaven Oberflächen versehen, deren Krümmungszentren liegen auf der Achse des Flüssigkeitsdurchlasses. Die beigefügten äusseren Endwände 121 A und 1 22A der Flansche 121 und 122 der röhrenförmigen Anschlussstutzen 119 und 120 weisen entsprechend komplementär-konvex ausgebildete Oberflächen auf.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass die inneren Endwände 125A und 126A derart ausgeführt werden können, dass sie in zu der Achse des Flüssigkeitsdurchlasses senkrechten Ebenen liegen. Wie weiter oben jedoch bereits erwähnt, wird ein besseres Zusammenwirken der Randgebiete dann erreicht, wenn die inneren Endwände 125A und 126A zu den äusseren Endwänden 121A und 122A entsprechend konkav geformte Oberflächen aufweisen.
Die äusseren Endwände 11 1A und 1 12A des Ventilkörpers 111 und des Anschlussstücks 112 weisen vorzugsweise Oberflächen mit grossen Radien auf. Vorzugsweise sind diese Radien vier bis zwanzig Mal grösser als der Durchmesser D des Flüssigkeitsdurchlasses. Am besten ist es, wenn sie das Zehn- bis Zwanzigfache des Durchmessers D betragen.
Ist ein Kugelventil fest mit den Rohrleitungen verbunden, so kann es geschehen, dass das Abflussrohr aufgrund von Hitze oder durch irgendwelche äusseren Umstände aufgebrachten Kräften von der Achse des Flüssigkeitsdurchlasses abweichen will. Dies führt dazu, dass das röhrenförmige Anschlussstück 120 mit dem Rohr abweicht.
In solchen Fällen kann das röhrenförmige Anschlussstück 120 gleitend an der sphärischen äusseren Endwand 1 des Anschlussstücks 112 angebracht werden; die Überwurfmutter 124 und das Anschlussstück 112 werden dann keine übermässigen auf sie einwirkenden Kräfte erfahren. Entsprechend wird auch das dichtende Zusammenwirken zwischen der Überwurfmutter 124 und dem Anschlussstück 112 nicht gestört.
Das oben Beschriebene ist natürlich ebenfalls auf das Einlassrohr und die Überwurfmutter 119 anwendbar.
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PATENT CLAIM E
1. Ball valve, which has a valve housing (10, 110) with a liquid passage, a ball (13, 113) provided in this housing for movement between the open and closed positions, tubular, provided with means for receiving pipe openings, against the outer end walls (11 A, 12A, IIA, 11 2A) of the valve housing supporting, annular flanges (21, 22, 121, 122) having connecting pieces (19, 20, 1 19, 120) and inwardly extending, interacting with the flanges of the connecting pieces Edges (25, 26, 125, 126) as well as union nuts (23, 24A) with internal threads (23A, 24A) and female threads (11 IB, 1 1C) of the valve housing (10, 110)
24, 123, 124), the union nuts being screwed onto the valve housing in order to achieve a firm connection between the valve housing and the tubular connecting piece, characterized in that the valve housing (10, 110) has a valve body (1 1, 111 ) with a continuous opening having two cylindrical sections with different diameters, a connecting piece (12, 112) which is attached in the section with the larger diameter and in turn has a cylindrical passage, and a ball (13, 113) provided with a cylindrical passage receiving valve chamber bounded by the valve body (11, Ill) and by the connecting piece (12, 112), and facing the ball (13, 113),
on opposite sides of the valve body (1 1, 111) and the connecting piece (12, 112), there are rectangular cross-section grooves (11 D, 12B, 11 in, 1 12B), in which grooves annular seat rings (15, 6 , 115, 116) are provided, which are supported by likewise ring-shaped elastic rings (17, 18, 117, 118) made of elastic rubber.
2. Ball valve according to claim 1, characterized in that the outer end walls (11 IA, 11 2A) of the valve housing (110) have essentially convex surfaces with centers of curvature lying on the axis of the liquid passage and with these outer end walls (111 1A, 11 2A ) of the valve housing (110) cooperating inner end walls (119A, 120A) of the tubular connecting pieces (119, 120) are complementary to the convex surfaces of the outer end walls (l 1 1A, 1 12A), and that inner end walls (1 25A, 126A ) the edges (125, 126) of the union nuts (123,
124) have essentially concave surfaces with centers of curvature lying on the axis of the liquid passage and outer end walls (121 A, 122A) of the flanges (121, 122) of the tubular connecting pieces (119, 120) complementary to the concave surfaces of the inner end walls (1 25A , 126A) of the edges (125, 126) are formed.
The invention relates to a ball valve according to the preamble of claim 1. Ball valves of known construction are e.g. in U.S. Patent No. 3,550,902 and Japanese Unexamined Patent (Kokai) No. 57-37160. Such ball valves include tubular connecting pieces with areas suitable for receiving the ends of pipelines and for supporting against the outer walls of the valve housing. On the outer surfaces of the tubular connecting pieces, outwardly extending collars are provided, which face the outer walls of the valve housing.
A ball valve also includes union nuts with inwardly extending collars and with internal threads. If such an internal thread is screwed onto an external thread on the valve housing, a firm connection can be created between the union nut and the valve housing.
The ball valve described in U.S. Patent No. 3,550,902 has the following drawbacks: (a) The port is only inserted into the valve housing, therefore the port and the ball are removed due to the inlet pressure on the ball when the union nut is removed on the outlet side detach from the valve body; this is e.g. the case when the seat or O-ring is to be replaced.
(b) The polytetrafluoroethylene seat rings have no elasticity, they are worn out by the friction when the ball is rotated. Sealing interaction between ball and seat rings will therefore soon be reduced. It is therefore necessary to change the seat rings after a comparatively short period of use of the valve.
(c) The seat rings contact annular grooves in the valve housing and in the connector on both sides, there is therefore a probability that the seat rings will be pressed out into the liquid passage due to the liquid pressure on the ball.
(d) If the ball valve is connected to the pipes, it is possible that the pipes deviate from the axis of the liquid passage due to overheating or application of external force. This deviation of the pipes causes damage to the union nuts and reduces the sealing force between the valve housing and the tubular connecting piece, between the valve housing and the connecting piece, and between the connecting piece and the ball.
In Japanese Patent No. 57-37160, which has not been previously tested, the connector is screwed into the valve housing.
For this reason, the ball and connection piece do not detach from the valve housing when removing a union nut and the corresponding connection piece in the valve closed position due to the liquid pressure. In the case of US Patent No. 3,550,902, however, the ball detaches from the valve housing as soon as the connector for replacing the seat rings is removed from the valve housing. With this prior art it is necessary to replace worn seat rings periodically. In addition, this type of ball valve has the same disadvantages (c) and (d) as the previous ball valves.
The primary object of the present invention is to provide an improved ball valve which substantially eliminates the disadvantages mentioned above.
Another object of the present invention is to provide a ball valve in which the ball and fitting do not separate from the housing under liquid pressure.
Another object of the present invention is to provide a ball valve in which the seat rings are not pressed into the liquid passage under liquid pressure; proper sealing should be achieved over a long period of use of the valve.
According to the present invention, a ball valve having the characterizing features of claim 1 is provided. The valve housing consists of a tubular valve body which has an opening divided into two sections. These sections are cylindrical, one of which has a larger diameter. Furthermore, the valve housing consists of a tubular connecting piece inserted into the opening with the larger diameter, which in turn has a cylindrical opening. As a result, a valve chamber is formed between the valve body and the connector. The valve chamber is designed such that it can rotatably receive the ball having a cylindrical passage.
On opposite sides of the valve body and the connecting piece adjoining the ball, annular grooves with a rectangular cross section are provided. Inside these annular circumferential grooves are ring-shaped seat rings made of hard polytetrafluoroethylene, which are deposited in order to make sufficient contact with the ball, ring-shaped elastic rings made of elastic rubber.
In another aspect of the ball valve according to the invention, the outer end walls of the valve housing are preferably provided essentially with convex surfaces, the center of curvature of these convex surfaces is on the longitudinal axis of the opening for liquid passage. The inner end walls of the tubular connecting pieces correspond to the outer end walls of the valve housing in the sense that they form the complement to the convex curvature of the outer end walls. The corresponding inside of the union nuts also have convex surfaces; the centers of curvature are also on the longitudinal axis opening for the liquid passage. Outer walls of the flanges of the connecting pieces have correspondingly concave surfaces corresponding to the inner walls of the union nuts.
The invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiments illustrated in the drawings. It shows:
1 shows a longitudinal section through an exemplary embodiment of a ball valve according to the invention;
Fig. 2 shows a longitudinal section through a further embodiment according to the present invention.
With reference to the drawings, the preferred embodiments of ball valves from e.g. Polyvinyl chloride explained in more detail.
Fig. 1 shows the valve housing 10, the valve body 11 arranged in it and the connector 12 of a ball valve.
The valve body 11 has a continuous opening with two sections of different diameter. The sections meet and both lie on the longitudinal axis of the valve housing 10.
The connector 12 has a cylindrical passage and is fitted into the larger diameter section of the opening of the valve body 11. The outer surface of the connector 12 is glued to the inner surface of the larger diameter section with the aid of a suitable adhesive in such a way that a valve chamber located centrally in the valve housing 10 is formed.
A rotatable ball 13 with a cylindrical passage is arranged in this valve chamber, the passage of the ball and those of the housing overlap. The ball 13 is rotatably supported by new and improved sets of seat and support rings, these rings are described in more detail below.
The ball can be rotated with the aid of the device 13a and the lever 14 attached to it. It should be noted that the passage at one end of the valve body 11, the one in the connector 12 and the one in the ball 13 cooperate to form a liquid passage through the ball valve.
Two ring-shaped, rectangular cross-sectional grooves Led and 12B run on the ball 13 facing surfaces of the valve body 11 and the connector 12. The ring-shaped grooves ID and 12B lie in a plane perpendicular to the valve housing axis.
Inside the annular circumferential grooves 11 D and 12B are the ring-shaped seat rings 15 and 16 made of hard polytetrafluoroethylene and the elastic rings 17 and 18 supporting them, made of natural or synthetic rubber. The surfaces of the seat rings 15 and 16, which are supported on the ball 13 are conical, so that the sealing interaction between the seat rings 15 and 16 and the ball 13 is ensured. The elastic rings 17 and 18 are provided with a rectangular cross section and press the seat rings 15 and 16 against the spherical body 13 with a certain pressure.
When the ball 13 is brought into the closed position by actuating the lever 14, the inlet liquid pressure acts on the ball 13. The fluid pressure can act on the elastic rings 17 and 18 through the seat rings 15 and 16. Since the seat rings 15 and 16 and the elastic rings 17 and 18 are mounted within the rectangular cross-section grooves ID and 12B, the liquid pressure which is applied by the ball 13 to the seat rings 15 and 16 acts only on the elastic rings 17 and 18 and is not directed towards the opening for liquid passage.
In other words, since the seat rings 15 and 16 rest on the inner walls of the rectangular cross-sectional grooves ID and 12B with three sides, there is no likelihood that the sealing rings 15 and 16 will be pressed into the opening for liquid passage. In addition, they are pressed against the ball 13 by the elastic rings 17 and 18 and withstand the applied pressure. In this way, sufficient interaction between the seat rings 15 and 16 and the ball 13 is achieved. Due to the elasticity of the elastic rings 17 and 18, a sufficient sealing of the seat rings 15 and 16 is ensured even if the polytetrafluoroethylene layer of the seat rings 15 and 16 is substantially removed by friction when the ball 13 is rotated.
In addition, the ball 13 is aligned by the elastic rings 17 and 18. If liquid pressure 1 acts on ball 13, it deviates from its original position, e.g. from their position on the axis of the liquid passage. Through the seat rings 15 and 16, the elastic rings 17 and 18 will push the ball 13 back into its former correct position. In this way, the ball 13 can be kept continuously on the axis of the liquid ice passage.
The end region of the valve body 11 is provided with an outer wall 11A, this wall is supported on the end wall 19A of a connecting piece 19. The end region of the connector 12 is provided with an outer end wall 12A, this end wall is supported on an inner end wall 20A of a tubular connector 20: The tubular connector 19 is the inlet connector, the tubular connector 20 is the outlet connector.
These connecting pieces 19 and 20 have passages with the same diameters as are present in the opening for liquid passage of the valve housing 10; furthermore, pipe orifices of the pipes not shown can be attached to them. In order to avoid leaking the ball valve, the O-rings 27 and 28 are provided on the one hand between the valve body 11 and the connecting piece 19 and on the other hand between the connecting piece 12 and the connecting piece 20.
Next, the external threads 11 B and 11 C are provided on valve body 11, these external threads act together with the internal threads 23A and 24A of the union nuts 23 and 24. The union nuts 23 and 24 have inwardly extending edges 25 and 26, these edges act with the flanges 21 and 22 of the connecting pieces 19 and 20 together. In this way, a firm connection between the valve housing 10 and the tubular connecting pieces 19 and 20 can be obtained by screwing the threads of the union nuts 23 and 24 onto the external thread of the valve body 11; edges 25 and 26 come into contact with flanges 21 and 22.
Due to the fact described above that the connector 12 and the valve body 11 are glued together with the aid of an adhesive, the ball body 13 and the connector 12 in the valve closed position do not detach from the valve body 11 even if the union nut 20 is removed and fluid pressure on the Ball 13 acts. It is therefore clear that repair and replacement of the valve housing 10 or replacement of the O-rings 27 and 28 can be carried out by simply loosening and removing the union nuts 23 and 24 from the valve housing 10.
2 relates to the construction of the valve body connecting piece in a further exemplary embodiment according to the present invention.
The ball valve 110 of FIG. 2 comprises some similar elements to the ball valve 10 of FIG. 1. Such elements are provided with the same numbers, but additionally with a 1 preceding them, and do not otherwise differ from their counterparts.
In the exemplary embodiment now to be discussed, the outer end walls 11 IA and 1 12A of the valve body 111 and the connector 112 have surfaces with a substantially convex shape; the radii of curvature lie on the longitudinal axis of the liquid passage. The attached inner end walls 11A and 120A of the tubular connecting pieces 119 and 120 have concave surfaces, e.g. such that the inner end walls 1 19A and 120A complement the outer end walls 11 1A and 1 12A. It should be noted that the latter centers of curvature do not have to lie on the longitudinal axis of the opening for liquid passage.
The inner end walls 125A and 126A of the peripheral regions 125 and 126 of the union nuts 123 and 124 are provided with concave surfaces whose centers of curvature lie on the axis of the liquid passage. The attached outer end walls 121 A and 1 22A of the flanges 121 and 122 of the tubular connecting pieces 119 and 120 have correspondingly complementarily convex surfaces.
It should be noted that the inner end walls 125A and 126A can be made to lie in planes perpendicular to the axis of the liquid passage. However, as already mentioned above, a better interaction of the edge regions is achieved if the inner end walls 125A and 126A have correspondingly concave surfaces with respect to the outer end walls 121A and 122A.
The outer end walls 11 1A and 1 12A of the valve body 111 and the connector 112 preferably have surfaces with large radii. These radii are preferably four to twenty times larger than the diameter D of the liquid passage. It is best if they are ten to twenty times the diameter D.
If a ball valve is firmly connected to the pipelines, it may happen that the drain pipe wants to deviate from the axis of the liquid passage due to heat or forces exerted by any external circumstances. As a result, the tubular fitting 120 deviates with the pipe.
In such cases, the tubular connector 120 can be slidably attached to the spherical outer end wall 1 of the connector 112; the union nut 124 and the connector 112 will then experience no excessive forces acting on them. Accordingly, the sealing interaction between the union nut 124 and the connector 112 is not disturbed.
The above described is of course also applicable to the inlet pipe and the union nut 119.