CN101283208B - 球阀 - Google Patents

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Abstract

一种用于液态和/或气态流动介质的两通球阀(10)，其基本包括由两个彼此连接的壳件(22，28)组成的阀门装置(12)，球体(18)可转动地支承在该阀门装置中并且具有用于让介质流过的孔(20)和垂直于孔(20)分布的驱动轴(68)。另外在球体(18)的两侧与阀门装置(12)的纵轴(L)同轴地分别设置了密封半壳(40，42)，它们将球体(18)包围并将阀门装置(12)和球体(18)之间的死区(38)完全充满。密封半壳(40，42)在轴向(L)上分别具有与球体(18)的孔(20)的横截面相符的、用于驱动轴(68)的端面开口。密封半壳(40，42)仅在其端面开口的区域内贴附在球体(18)上，密封半壳和球体之间构成窄的镰形环间隙。根据一个变型，在流动介质(16)的流入侧安装了调节隔板(58)。

Description

球阀
技术领域
本发明涉及一种用于液态和/或气态流动介质的两通球阀，其包括由两个彼此连接的壳件组成的阀门装置，球体可转动地支承在该阀门装置中并且具有用于让介质流过的孔和垂直于该孔分布的驱动轴，另外在球体的两侧与阀门装置的纵轴同轴地设置了彼此顶靠的密封半壳，密封半壳将球体包围并将阀门装置和球体之间的死区完全充满，其中，密封半壳在轴向上分别具有至少与球体的孔的横截面相符的端面开口，并且在顶靠的环面上分别具有半圆形的、用于驱动轴的径向开口。
背景技术
在工业中以及在居住区的基础设置中常见利用管路输送介质，其中管路受制于变化的压力及温度。为了调节流量而在管路中使用调节机构，尤其是球阀，以确保最佳的工作条件以及环境的安全。
在DE 7703253 U1中已经公开了一种作为可用于液态或气态流动介质的闭锁-和调节机构的球阀，该球阀具有设在壳体中的可转动并被钻通的作为闭锁件的球体。球体的孔可以依赖球体在壳体中的相对转动位置选择性地与壳体的入-或出口对准，或者可以与壳体的入-或出口不并排地定位。另外，球阀还具有在流动方向上直接在球体之前和/或之后固定在壳体上的、与壳体的入-或出口对准并被圆形地限界的调节盘，该调节盘具有期望的、与所测量的节流口相符的调节特征曲线。
从US 4815704中已知，在一种球阀中设置了使得在球体与阀门装置之间的环间隙式死区变小的密封环或密封半壳。死区相对较大，因为这两个密封半壳设有很大的间距。流动介质的回流有利地得到了略微的降低，然而却不能避免。球阀装置中的死体积中会始终存有一部分流动介质并具有如下的危险，即，在球体与阀体之间的介质沉淀泄露并在死区中腐化并污染流过的介质。由于通常的死体积不能被观察到，所以这形成不可忽视的潜在危险。
在DE 7918227 U1中公开的具有含通孔的壳体和可转动的闭锁球的球体如下地构成，即，闭锁球可以完全无死区地得到支承。所述死区分别通过由密封材料形成的球瓦式密封环得到填充。这些密封环在圆周处以端面顶靠。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种开文所述种类的两通球阀，其中排除了被流动介质回流(Hinterspülen)这一缺点。此外，该种球阀还可以更好地用于不同的压力范围和温度范围并且更加耐磨损。
该目的按照发明通过下述内容得以解决，提供一种用于液态和/或气态流动介质的两通球阀，其包括由两个彼此连接的壳件组成的阀门装置，球体可转动地支承在该阀门装置中并且具有用于让介质流过的孔和垂直于孔延伸的驱动轴，在球体的两侧与阀门装置的纵轴线同轴地设置了互相顶靠的密封半壳，它们将球体包围并将阀门装置和球体之间的死区完全充满，其中密封半壳在轴向上分别具有至少与球体的孔的横截面相应的端面开口，并且在相互顶靠的环面上分别具有用于驱动轴的半圆形径向开口，其中，密封半壳仅在其端面开口的范围内靠在球体上并在密封半壳和球体之间在形成窄的镰形环间隙的情况下具有很小的距离
按照发明彼此顶靠的密封半壳亦只称作球瓦并优选被一个沿轴向作用在它们上的力压合。通过如下方式可以进一步改善这两个密封半壳的在顶靠区域中的密封效果：
-顶靠面截锥形地构成，以及/或者
-在这两个密封半壳的边缘范围内在端面上分别开出一个环槽并嵌入相对坚固的大量凸起的O-环。当把这两个壳件拧到一起时，O-环被挤压并压扁在阀门装置的、阶形地收边(abkragend)的环面上。施加的力将密封半壳从两侧压到一起并使得它们在顶靠范围内非常紧密。
当然也可以在顶靠范围内等效地或有可比效用地设置其它几何形状来代替截锥形。
在本发明的一个特别优选的改型中，密封半壳仅在其端面开口的窄区域中密封地贴附在球体上，例如1-2mm宽。在这两个密封的环形支承面之间，密封半壳具有离球体较小的距离，优选最大约0.5mm，尤其优选最大约0.2mm。随之形成非常小的死区，原因在于，例如水可以逐渐地泄露通过两侧的密封面。容积如此之小，以致于可以避免超过预定限值的污染。尤其对于液态介质而言，这种窄间隙也具有正面效用，其中会形成使得球体转动变得容易的润滑膜。
从环形密封区域至非常窄的用于在密封半壳与球体之间形成润滑膜的中间区的过渡段可以是连续的，也就是说可以设置缓慢增长并再度减小的距离，或者设置成台阶方式。
这两个密封半壳中的每一个密封半壳都可以两部分地构成。根据该方案，在从密封面至润滑膜的过渡段范围内分布着一个径向的分隔面，其中密封半壳的这两个部分通过压合的O-环密封地互相张紧。该方案的优点在于，当密封受损时不必更换整个球瓦，而是只更换相对球体密封的零件就可以了。尤其对于由昂贵材料制成的球瓦而言，这具有显著的优点。
在一个变型中按照发明通过下述内容解决目的，即，在流动介质的流入-和/或流出侧安装一个调节孔。
具有调节孔的球阀可以更好地适用于不同的压力-和温度范围。当在流入侧嵌入一个结构已知的调节孔的时候，随时间对密封能力产生不利影响的、球体的密封半壳的磨损可以得到更好地平衡，调节孔也作为节流装置作用。调节孔优选包括一个挡圈。
对于密封半壳的构成而言，优选使用一种具有滑导能力的、抗磨损的、机械性能稳固的材料，其中对于流过腐蚀性的介质而言，抗腐蚀性也是必要的。这种材料例如是由聚四氟乙烯、大多简称特氟龙形成的型体，或者是由覆有聚四氟乙烯层的稳固材料形成、由聚酰胺形成或由自润滑的金属合金形成的型体。对于两部分地构成的密封半壳而言，相对球体密封的部分由石墨形成，靠内的、填充死区的部分由聚四氟乙烯形成。
附图说明
借助附图所示实施例对本发明做出详细描述，这些实施例亦即从属权利要求的内容。其中：
图1示出完全开启的球阀的轴向截面；
图2示出完全关闭的图1所示球阀；
图3示出部分开启的图1所示球阀；
图4是开启的球阀的局部剖视图；
图5放大示出两体地构成的密封半壳的过渡段。
具体实施方式
图1示出一个球阀10，其基本上是一个具有用于箭头所示介质16的流动通道14和球体18的阀门装置12，其中球体18具有两侧敞开的孔20。球体18可以根据图4所示方式围绕轴线A转动，轴线A垂直于视图平面并垂直于阀门装置12的纵轴线L分布。孔20在排流开启时是完全开着的。
阀门装置12包括坚固的第一壳件22，第一壳件22具有多个台阶并具有在最大开口范围内构成的侧面的内螺纹24，内螺纹24被台阶形止挡部26限界。具有端面外螺纹30的第二壳件28被拧入至止挡部26。第二壳件28的较宽构成的端面32、第一壳件22的台阶34、以及内表面36连同球体18一起形成环间隙式的死区38，死区38被两个密封半壳40、42完全充满。这两个壳件22、28可拆除地或利用胶料相互连接。它们在其端面44、46上在边周范围内具有环形槽，环形槽内设有O-环48、50。拧入后的第二壳件28将凸起的O-环48、50压缩，并且不仅实现密封，而且也将这两个密封半壳40、42的顶靠到一起的面密封地压合。这两个面不仅可以平坦地构成，而且也可以锥面式和/或台阶式地构成。
密封半壳40、42当前只在端面44、46的范围内直接靠在球体18上并因此形成相对窄的密封区域52、54。在密封区域52、54之间设置非常窄并且在截面呈镰形的环间隙56，为了简便起见通过一条较粗的线条表示该环间隙56。该环间隙56通过毛细作用被逐渐地充入流的介质16并在液态介质的情况下形成润滑膜，该润滑膜可以降低球体围绕轴线A转动所需的扭矩。密封功能不会由此受到损害。
在球阀10的流入侧，在流动通道14中可更换地设置了一个已知的可更换的调节隔板(Regelbende)58，该调节隔板58位于球体18上。根据未示出的变型可以在流出侧单独或附加地设置一个调节隔板或一个另外的调节隔板。调节隔板58的凸缘60位于第一壳件22的台阶62上并通过希格图(Segrring)64得到保持。调节隔板58可以减少在球阀10处于开启位置时的流量。
在图2中，球阀完全关闭，球体相对于图1围绕轴线A转过90°。
根据图3部分开启的球阀联合调节隔板58可调节地减少介质16的流量。
在根据图1至3的所有球体位置中，死区38都不会被回流，因为死区38被这两个密封半壳40、42完全填满。镰形的环间隙56的容积小到以致于即使在介质16逐渐向内扩散时也可以确保不会有可以检测到的、对流过介质16的污染。就液态的介质16而言，润滑膜的构成可以产生有利的效果。
图4所示的剖视图基本对应于图1。在球体18的区域内，坚固的第一壳件22具有在侧面的导向接管66，其中具有一根用于使球体18围绕轴线A转动的驱动轴68(也见图1至3)。在顶端区域中，与球体18形状配合连接地啮合的驱动轴68为四棱方体70，原则上是用于未示出的插入式电机(steckmotor)，也可以用于可人工操作的杆。在导向接管66的区域中，横截面构成圆形的驱动轴68具有两个密封O-环72。根据一个未示出的变型，密封可以通过可再调节的特氟龙密封圈实施。
图5放大示出图3中的区域V。从密封区域52至镰形环间隙56的过渡段在当前呈阶形，当然也可以是连续的。鉴于毛细效应，例如水会通过密封区域52扩散并形成润滑膜74，润滑膜74在当前具有0.1mm的厚度a，该厚度对应于密封半壳42距球体的距离。根据虚线示出的变型，密封半壳42可以两部分地构成，靠内的部分76固定地填充死区38的绝大部分，靠外的部分78是可更换的。

Claims (10)

1.一种用于液态和/或气态流动介质的两通球阀(10)，其包括由两个彼此连接的壳件(22，28)组成的阀门装置(12)，球体(18)可转动地支承在该阀门装置中并且具有用于让介质流过的孔(20)和垂直于孔(20)延伸的驱动轴(68)，在球体(18)的两侧与阀门装置(12)的纵轴线(L)同轴地设置了互相顶靠的密封半壳(40，42)，它们将球体(18)包围并将阀门装置(12)和球体(18)之间的死区(38)完全充满，其中密封半壳(40，42)在轴向(L)上分别具有至少与球体(18)的孔(20)的横截面相应的端面开口，并且在相互顶靠的环面上分别具有用于驱动轴(68)的半圆形径向开口，其特征在于，密封半壳(40，42)仅在其端面开口的范围内靠在球体(18)上并在密封半壳和球体之间在形成窄的镰形环间隙(56)的情况下具有很小的距离(a)，其中密封半壳(40，42)的环间隙(56)离球体(18)具有最大0.5mm的距离。
2.按权利要求1所述的球阀(10)，其特征在于，密封半壳(40，42)的环间隙(56)离球体(18)具有最大0.2mm的距离。
3.按权利要求1或2所述的球阀(10)，其特征在于，密封半壳(40，42)离球体(18)的距离(a)连续地先增后减。
4.按权利要求1或2所述的球阀(10)，其特征在于，从球体(18)至密封半壳(40，42)的距离(a)的过渡段台阶形地构成。
5.按权利要求1或2所述的球阀(10)，其特征在于，密封半壳(40，42)在1至2mm宽的范围内靠在球体(18)上。
6.按权利要求1或2所述的球阀(10)，其特征在于，这两个密封半壳(40，42)两部分地构成，具有在镰形环间隙(56)与密封区域(52，54)之间的径向分隔面。
7.按权利要求1或2所述的球阀(10)，其特征在于，在流动介质(16)的流入侧和/或流出侧安装了调节孔(58)。
8.按权利要求7所述的球阀(10)，其特征在于，调节孔(58)包括希格圈(64)。
9.按权利要求1或2所述的球阀(10)，其特征在于，凸起的O-环(48，50)在密封半壳(40，42)的端面(44，46)的边周范围内嵌入相应的环槽中。
10.按权利要求1或2所述的球阀(10)，其特征在于，单件的密封半壳(40，42)由聚四氟乙烯形成，或者由机械性能稳固的覆有聚四氟乙烯层的材料形成，或者由聚酰胺形成，或者由自润滑的金属合金形成，而密封半壳(40，42)的靠外的、相对于球体(18)密封的部分(48)由石墨形成，靠内的、填充死区(38)的部分由聚四氟乙烯或经烧结的聚四氟乙烯形成。
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