DE102004043974A1

DE102004043974A1 - Seal for ball valves comprises sealing rings sliding on the surface of a ball and arranged with a seal on its periphery

Info

Publication number: DE102004043974A1
Application number: DE200410043974
Authority: DE
Inventors: Gerhard Seewald
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2004-09-11
Filing date: 2004-09-11
Publication date: 2006-03-16

Abstract

Seal comprises sealing rings (6) sliding on the surface of a ball (3) and arranged with a seal (8) on its periphery. A plate spring (7) presses outwardly on the side of the sealing rings and then presses axially on an adjusting ring (9). The adjusting ring is screwed so far into the connecting thread (11) of a housing passage so that enough connecting thread for connecting screws remains. Preferred Features: The outer diameter of the plate spring is the same as the diameter of the sealing ring and the inner diameter of the plate spring is the same as the inner diameter of the sealing ring. The sealing rings are made from a hard material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelhahnabdichtung, welche zur inneren Abdichtung zwischen der Kugel und den Dichtringen in Kugelhähnen benutzt wird. Die Anwendung der Kugelhähne erfolgt zum Absperren von gasförmigen und flüssigen Medien in Rohrleitungen. Die Erfindung ist sowohl für zapfengelagerte Kugelhähne, deren Anwendung vorzugsweise im Hochdruckbereich erfolgt, als auch für schwimmende Kugelhähne anwendbar.The The invention relates to a ball valve seal, which to the inner Seal between the ball and the sealing rings in ball valves is used. The application of ball valves takes place to shut off gaseous and liquid Media in pipelines. The invention is for both journaled Ball valves, their application is preferably in the high pressure area, as well for floating ball valves applicable.

Kugelhähne werden seit längerer Zeit als sichere Absperrarmatur für die verschiedensten gasförmigen und flüssigen Medien auch deshalb eingesetzt, weil sie einen glatten Durchgang haben. Sie sind auch zum Absperren für hohe Drücke geeignet, dann allerdings, im Gegensatz zu Kugelhähnen mit schwimmender Kugel, sind sie mit einer zapfengelagerten Kugel ausgerüstet. Das ist deshalb notwendig, weil bedingt durch die hohen zu schaltenden Differenzdrücke des zu schaltenden Mediums, hohe Kräfte in Richtung des Gehäusedurchganges wirken, die von den Zapfen der Kugel in Lagerstellen aufgefangen werden müssen. Durch die hohen Differenzdrücke des zu schaltenden Mediums entstehen auch zwischen den Dichtflächen der Dichtungen und der Kugel hohe Flächenpressungen. Aus diesem Grunde sind die Dichtungen von Kugelhähnen für das Schalten von hohen Differenzdrücken meistens neben der zapfengelagerten Kugel mit Dichtringen aus harten Werkstoffen ausgeführt. Trotz der heutigen hochentwickelten Fertigungstechnik entstehen bei der Kugelfertigung mit den räumlichen Kugelflächen und den Zapfen insbesondere Rundlauftoleranzen und Koaxialtoleranzen im Bereich einiger Hundertstel Millimeter. Das gleiche gilt für die räumlichen Innenkugelflächen der Dichtringe und deren Form und Lageabweichung zu ihrer Lagerung und Abdichtung im Gehäusedurchgang. Außerdem wird das gesamte System der Kugelhahnabdichtung, bestehend aus der Kugel mit den darauf gleitenden Dichtringen abhängig vom Schaltzustand des Öffnungswinkels der Kugel und vor allen Dingen vom jeweiligem variablem Differenzdruck des zu schaltendem Mediums verschieden im Bereich der Lagerspiele in den Zapfen aus ihrer Mitte gelenkt. Bei schwimmenden Kugeln wird diese nach stärker aus der Mitte gelenkt.Ball valves are for a long time Time as a safe shut-off valve for a variety of gaseous and liquid Media also used because they have a smooth passage to have. They are also suitable for shutting off high pressures, but then, unlike ball valves with floating ball, they are with a pin bearing ball equipped. This is necessary because of the high switching speed differential pressures of the medium to be switched, high forces in the direction of the housing passage act, which caught by the pins of the ball in bearings Need to become. Due to the high differential pressures of the medium to be switched also arise between the sealing surfaces of the Seals and the ball high surface pressures. For this reason, the seals of ball valves for switching high differential pressures are mostly next to the journal-bearing ball with sealing rings made of hard materials executed. Despite today's sophisticated manufacturing technology arise in the sphere production with the spatial spherical surfaces and the pin in particular concentricity tolerances and coaxial tolerances in the range of a few hundredths of a millimeter. The same applies to the spatial Interior spherical surfaces the sealing rings and their shape and positional deviation to their storage and sealing in the housing passage. Furthermore is the entire system of ball valve sealing, consisting of the Ball with sliding sealing rings depending on the switching state of the opening angle the ball and above all the respective variable differential pressure of the medium to be switched differently in the area of the bearing games steered out of their midst in the cones. When floating balls will this after stronger steered from the middle.

Das alles, die Fertigungstoleranzen und die Differenzdruck bedingte Auslenkung der Kugel insbesondere bei hartdichtender Paarung zwischen Kugel und Dichtringen, führt zu Undichtheiten des Kugelhahnes, die noch durch Verschleiß, an der Berührung der Kugeloberfläche und den Dichtflächen der Dichtringe, vergrößert werden kann.The everything, the manufacturing tolerances and the differential pressure conditional Deflection of the ball especially in hard-sealing mating between Ball and sealing rings, leads to leaks of the ball valve, which is still due to wear, at the Touch the spherical surface and the sealing surfaces the sealing rings are enlarged can.

Bei der Entwicklung von Kugelhähnen für hohe Drücke hat es sich als zweckmäßig erwiesen die Rohranschlüsse über Verschraubungen im Anschlußgewinde des Gehäusedurchganges zu verschrauben.at the development of ball valves for high pressures it has proved to be useful Pipe connections via screw connections in the connection thread the housing passage to screw.

Es wurden deshalb Kugelhähne entwickelt, bei denen mit Hilfe von beidseitigen Stellringen sich die Dichtungen auf die Kugel einstellen lassen. Im Anschlußgewinde des Gehäusedurchgang werden die Stellring eingeschraubt und drücken dabei die Dichtringe gleichmäßig auf die Kugel. Das Einschrauben der Stellringe im Anschlußgewinde ist dabei so tief in das Gehäuse, das an den Außenseiten noch genügend Anschlußgewinde verbleibt, um Rohranschlüsse in dieses Anschlußgewinde dichtend einzuschrauben und zu befestigen. Ein Beispiel für einen derartig entwickelten Kugelhahn ist in der DE OS 2 241 521 „Kugelventil" offenbart.It were therefore ball valves developed in which by means of two-sided collars, the Set the seals on the ball. In the connection thread the housing passage The adjusting rings are screwed in and press the sealing rings evenly the ball. Screwing in the collars in the connection thread is so deep in the case, that on the outsides yet enough connecting thread remains to pipe connections in this connection thread screw in tight and fasten. An example of one such developed ball valve is disclosed in DE OS 2 241 521 "ball valve".

Der Nachteil der in der DE OS 2 241 521 „ Kugelventil" beschriebenen Anordnung ist, dass eine Anwendung insbesondere für hartdichtende Dichtpaarung zwischen Kugel und Dichtringen deshalb nicht geeignet ist, weil beim Schalten der Kugel bedingt durch Rundlauftoleranzen eine Dichtheit nur in der eingestellten Stellung der Dichtpaarung gegeben ist. Der Dichtring ist nicht in der Lage den meistens vorhandenen Unrundheiten nachzugeben. Entweder es klemmt oder es wird undicht. Dieser Prozeß wird noch verstärkt durch unterschiedlichen Verschleiß der Dichtpaarung. Sofern die Dichtringe aus hartem Material hergestellt sind ist die offenbarte Anordnung auch nicht geeignet, weil der Dichtringe im Gehäuse so nicht abdichten können.Of the Disadvantage of the arrangement described in DE OS 2 241 521 "ball valve" is that an application especially for hard-sealing sealing mating between ball and sealing rings is therefore not suitable, because when switching the ball due to concentricity tolerances tightness is given only in the set position of the sealing mating. The sealing ring is not capable of the most common roundnesses to give way. Either it jams or it leaks. This process is still going on reinforced due to different wear of the sealing mating. Provided The sealing rings are made of hard material is the one disclosed Arrangement also not suitable because of the sealing rings in the housing so not can seal.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kugelhahnabdichtung zu schaffen, die vorzugsweise für hartdichtende Dichtpaarung zwischen Kugel und Dichtringen geeignet ist und toleranzbedingte Form- und Lageabweichungen der Kugel und der Dichtringe aber auch Maßveränderungen durch Verschleiß während einer langen Lebensdauer des Kugelhahnes selbständig ausgleicht. Der Kugelhahn soll unabhängig vom zu schaltendem Differenzdruck, von seiner Schaltstellung und seiner Lebensdauer leichtgängig und dicht bleiben. Die Kugelhahnabdichtung soll gleichermaßen für Kugelhähne mit Zapfenlagerung und schwimmend gelagerter Kugel geeignet sein.task The invention is to provide a ball valve seal, the preferably for hard-sealing Sealing between ball and sealing rings is suitable and tolerance-related Shape and position deviations of the ball and the sealing rings but also Dimensional changes through wear during one long life of the ball valve compensates automatically. The ball valve should be independent from the differential pressure to be switched, from its switching position and Its life is smooth and stay tight. The ball valve seal should equally for ball valves with Journal bearing and floating ball be suitable.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe zur Schaffung einer Kugelhahnabdichtung dadurch gelöst, dass in einem Gehäuse eines Kugelhahnes eine Kugel mit Durchgang als Absperrorgan angeordnet und mit einer dichtend nach außen geführten Schaltwelle verbunden ist. Dichtringe, die dichtend aber gleitfähig auf der Oberfläche der Kugel aufliegen befinden sich beidseitig der Kugel axial verschieblich mit einer an ihrem Umfang angeordnet Dichtung koaxial und dichtend im Gehäusedurchgang. Auf die nach außen zeigende Seite der Dichtringe drückt axial eine Tellerfeder, auf die wiederum axial ein Stellring drückt, der in dem Anschlußgewinde des Gehäusedurchganges so weit eingeschraubt ist, das nach außen nach genügend Anschlußgewinde für Anschlußverschraubungen verbleibt.According to the task of creating a ball valve seal is achieved in that arranged in a housing of a ball valve, a ball with passage as a shut-off and is connected to a sealing outwardly guided switching shaft. Sealing rings, which lie sealingly but slidably on the surface of the ball are axially displaceable on both sides of the ball with a seal arranged on its circumference coaxial and sealing in the housing passage. On the outwardly facing side of the sealing rings axially presses a plate spring, in turn, axially presses a collar, which is screwed so far in the connecting thread of the housing passage, which remains outwardly enough connection thread for Anschlußverschraubungen.

Der Außendurchmesser der Tellerfeder ist etwa gleich dem Außendurchmesser des Dichtringes und der Innendurchmesser der Tellerfeder ist etwa dem des Innendurchmessers des Dichtringes gleich.Of the outer diameter the diaphragm spring is approximately equal to the outer diameter of the sealing ring and the inner diameter of the diaphragm spring is approximately that of the inner diameter the sealing ring same.

Dichtringe bestehen aus hartem Werkstoff Die Dichtringe an der Gleitfläche zur Kugel können aber auch Weicheinlagen enthalten.seals made of hard material The sealing rings on the sliding surface for But can ball also contain soft inserts.

Es kann bei zapfengelagerter Kugel oder einem starrem Dichtring auf einer Kugelseite nur ein Dichtring mit Tellerfeder und Stellring angeordnet sein.It can with pin-bearing ball or a rigid seal on one side of the ball only one sealing ring with disc spring and collar be arranged.

Ein Ausführungsbeispiel wird in den nachfolgenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt die:One embodiment is explained in the following drawings. It shows:

Fig.: Einen Schnitt durch einen Kugelhahn mit der erfindungsgemäßen Kugelhahnabdichtung.Fig .: A section through a ball valve with the ball valve seal according to the invention.

11: Gehäusecasing
22: SchaltwellenaufsatzSwitching shaft attachment
33: KugelBullet
44: Kugelzapfenball pin
55: Schaltwelleshift shaft
66: Dichtringseal
77: TellerfederBelleville spring
88th: Dichtungpoetry
99: Stellringcollar
1010: GehäusedurchgangHousing passage
1111: Anschlußgewindeconnecting thread

Gemäß der Fig. ist bei der Kugelhahnabdichtung in einem Gehäuse 1 eines Kugelhahnes eine Kugel 3 mit Kugelzapfen 4 und Durchgang als Absperrorgan angeordnet. Eine drehfeste Verbindung besteht zwischen dem oberem Kugelzapfen 4 mit einer dichtend nach außen geführten Schaltwelle 5, welche durch den Schaltwellenaufsatz 2 ragt. Dichtringe 6, die dichtend aber gleitfähig auf der Oberfläche der Kugel 3 aufliegen befinden sich beidseitig der Kugel 3 axial verschieblich mit einer an ihrem Umfang angeordneter Dichtung 8 koaxial und dichtend im Gehäusedurchgang 10. Auf die nach außen zeigende Seite der Dichtringe 6 drückt axial eine Tellerfeder 7, auf die wiederum axial ein Stellring 9 drückt, der in dem Anschlußgewinde 11 des Gehäusedurchganges 10 so weit eingeschraubt ist, das nach außen noch genügend Anschlußgewinde 11 für Anschlußverschraubungen verbleibt.According to the Fig. Is in the ball valve seal in a housing 1 a ball valve a ball 3 with ball studs 4 and passage arranged as a shut-off. A non-rotatable connection exists between the upper ball pivot 4 with a sealing outwardly guided switching shaft 5 , which by the Schaltwellenaufsatz 2 protrudes. seals 6 that are sealing but slippery on the surface of the sphere 3 lie on both sides of the ball 3 axially displaceable with a arranged at its periphery seal 8th coaxial and sealing in the housing passage 10 , On the outward facing side of the sealing rings 6 axially presses a plate spring 7 , in turn, axially a collar 9 pushes that in the connecting thread 11 the housing passage 10 is screwed in so far, the outward enough connection thread 11 remains for connection fittings.

Der Außendurchmesser der Tellerfeder 7 ist etwa gleich dem Außendurchmesser des Dichtringes 6 und der Innendurchmesser der Tellerfeder 7 ist etwa dem des Innendurchmessers des Dichtringes 6 gleich.The outer diameter of the diaphragm spring 7 is approximately equal to the outer diameter of the sealing ring 6 and the inner diameter of the diaphragm spring 7 is about the inner diameter of the sealing ring 6 equal.

Die Dichtringe 6 bestehen aus hartem WerkstoffThe sealing rings 6 are made of hard material

Claims

Ball valve seal, being in a housing 1 a ball valve a ball 3 arranged with passage as obturator and with a sealing outwardly guided switching shaft 5 is connected, characterized in that, the sealing but slidable on the surface of the ball 3 rest on sealing rings 6 on both sides of the ball 3 axially displaceable with a seal arranged on its circumference 8th coaxial and sealing in the housing passage 10 located on the outwardly facing side of the sealing rings 6 axially a plate spring 7 presses on the turn a collar axially 9 pushes that in the connecting thread 11 the housing passage 10 is screwed in so far, the outward enough connection thread 11 remains for connection fittings.

Kugelhahnahdichtung, according to claim 1, characterized in that, the outer diameter of the plate spring 7 approximately equal to the outer diameter of the sealing ring 6 and the inner diameter of the diaphragm spring 7 approximately equal to the inner diameter of the sealing ring 6 is.

Ball valve seal, according to claim 1, characterized in that, the sealing rings 6 made of hard material.

Ball valve seal, according to claim 1, characterized in that, the sealing rings 6 at the sliding surface to the ball 3 Soft inserts included.

Ball valve seal, according to claim 1, characterized in that, on a ball side only a sealing ring 6 with plate spring 11 and collar 9 is arranged.