DE102007015664A1

DE102007015664A1 - Kugelhahnventil

Info

Publication number: DE102007015664A1
Application number: DE200710015664
Authority: DE
Inventors: Michael Piccolini
Original assignee: ETEC GES fur TECH KERAMIK MBH; Etec Gesellschaft fur Technische Keramik Mbh
Current assignee: Ceramtec ETEC GmbH
Priority date: 2007-03-31
Filing date: 2007-03-31
Publication date: 2008-10-09

Abstract

Es wird ein Kugelhahnventil (10) beschrieben, das insbesondere für abrasive Strömungsmedien vorgesehen ist. Das Kugelhahnventil (10) weist ein zweiteiliges Gehäuse (12) auf, in welchem eine Ventilkugel (14) mittels einer Verstelleinrichtung (30) zwischen einer Durchlass-Stellung und einer Verschluss-Stellung hin- und herverstellbar ist. Ein robustes Kugelhahnventil (10) mit einer gegen Bruch geschützten Ventilkugel (14) ergibt sich dadurch, dass die Ventilkugel (14) einen Kugelkörper (38) aus Metall aufweist, der mit der Verstelleinrichtung (30) formschlüssig verbunden und mit einem Durchgangsloch (40) ausgebildet ist, in dem eine Rohrhülse (42) aus abriebfestem Keramikmaterial befestigt ist. Die beiden Gehäuseteile (16, 18) des Gehäuses (12) weisen jeweils eine Flanschhülse (48) aus abriebfestem Keramikmaterial auf, wobei die beiden Flanschhülsen (48) und die Rohrhülse (42) die gleichen lichten Innenabmessungen besitzen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelhahnventil, das insbesondere für abrasive Medien vorgesehen ist, und das in einem zweiteiligen Gehäuse eine Ventilkugel aufweist, die im Gehäuse mittels einer Verstelleinrichtung zwischen einer Durchlass-Stellung und einer Verschluss-Stellung hin und her verstellbar ist.
Bei derartigen bekannten Kugelhahnventilen besteht die Ventilkugel aus einem abriebfesten Keramikmaterial. Die Verstelleinrichtung ist mit der Vollkeramik-Ventilkugel formschlüssig verbunden, so dass das Keramikmaterial der Ventilkugel beim Verstellen der Ventilkugel zwischen der Durchlass- und der Verschluss-Stellung die entsprechenden Verstellkräfte aufnehmen muß. Diese Verstellkräfte können eine nicht zu vernachlässigende Bruchbelastung, d. h. Bruchgefahr der Vollkeramik-Ventilkugel bedingen.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kugelhahnventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Bruchgefahr der Ventilkugel auf ein Minimum beschränkt bzw. eliminiert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, d. h. dadurch gelöst, dass die Ventilkugel einen Kugelkörper aus Metall aufweist, der mit einem Durchgangsloch ausgebildet ist, in dem eine Rohrhülse aus abriebfestem Keramikmaterial befestigt ist, und dass die beiden Gehäuseteile jeweils eine Flanschhülse aus abriebfestem Keramikmaterial aufweisen, wobei die beiden Flanschhülsen und die Rohrhülse des metallischen Kugelkörpers die gleichen lichten Innenabmessungen besitzen.
Bei dem erfindungsgemäßen Kugelhahnventil ist die Verstelleinrichtung mit dem metallischen Kugelkörper formschlüssig verbunden, so dass die Verstellkräfte gegen den metallischen Kugelkörper wirksam werden und die Bruchgefahr des Kugelkörpers – im Vergleich zur Bruchgefahr eines bekannten Kugelkörpers aus Vollkeramik – vernachlässigbar gering ist. Zu diesem Zwecke ist der metallische Kugelkörper an seiner Außenoberfläche mit einer Aussparung für die Verstelleinrichtung ausgebildet.
Zweckmäßigerweise ist die im metallischen Kugelkörper vorgesehene Aussparung als längliche Nut gestaltet. Die längliche Nut ist vorzugsweise an der zum Durchgangsloch senkrechten Äquatorialebene des metallischen Kugelkörpers ausgebildet.
Bei dem erfindungsgemäßen Kugelhahnventil ist die Rohrhülse im Durchgangsloch des metallischen Kugelkörpers vorzugsweise festgeklebt. Dieses Festkleben kann mit Hilfe eines Zweikomponenten-Epoxidharzklebers o. dgl. erfolgen.
Bevorzugt ist es, wenn die Außenoberfläche des metallischen Kugelkörpers mit der in seinem Durchgangsloch befestigten abriebfesten Rohrhülse auf das Kugelendmaß der Ventilkugel geschliffen sind.
Erfindungsgemäß besteht die Rohrhülse bspw. aus einem Aluminiumoxid-Keramikmaterial. Hierbei handelt es sich z. B. um Alotec 92 der Anmelderin. Der Kugelkörper besteht vorzugsweise aus Stahl. Hierbei kann es sich z. B. um Stahl 1.4301 handeln.
Die beiden Gehäuseteile des Gehäuses des erfindungsgemäßen Kugelhahnventiles sind vorzugsweise jeweils mit einem Verbindungsflansch und mit einem Anschlussflansch ausgebildet. Die beiden Gehäuseteile bestehen z. B. aus Grauguß GGG 40.
Für die beiden Gehäuseteile, den metallischen Kugelkörper und die Rohrhülse sind jeweils auch andere geeignete Materialien verwendbar. Von Wichtigkeit ist nur, dass alle mit dem abrasiven Medium in der Durchlass-Stellung der Ventilkugel des Kugelhahnventiles in Berührung kommenden Flächenabschnitte aus verschleiß- d. h. abriebfestem Keramikmaterial bestehen.
Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Kugelhahnventiles wird eine Metallkugel zentral durchbohrt bzw. ausgedreht. Anschließend wird in dem Durchgangsloch eine Rohrhülse aus abriebfestem Keramikmaterial befestigt, d. h. festgeklebt. Das solchermaßen hergestellte Gebilde wird anschließend an seiner Außenoberfläche auf das Kugelendmaß der Ventilkugel geschliffen.
Das erfindungsgemäße Kugelhahnventil weist im Vergleich zu einem bekannten Kugelhahnventil mit einer Vollkeramik-Ventilkugel die folgenden Vorteile auf: Das Kugelhahnventil ist vergleichsweise robust, die formschlüssige Aufnahme für eine Schaltwelle der Verstelleinrichtung des Kugelhahnventiles befindet sich im Metall des Kugelkörpers, so dass die Antriebs- d. h. Verstellkräfte beim Verstellen der Ventilkugel zwischen der Durchlass- und der Verschluss-Stellung nicht von bruchempfindlichem Keramikmaterial sondern vom bruchfesten Metall des Kugelkörpers aufgenommen werden, woraus eine vernachlässigbar geringe Bruchgefahr resultiert. Bei geöffnetem Kugelhahnventil, d. h. wenn seine Ventilkugel die Durchlass-Stellung einnimmt, ist der komplette Durchgangskanal des Kugelhahnventiles gegen einen Verschleiß durch das das Kugelhahnventil durchströmende abrasive Medium geschützt. Das erfindungsgemäße Kugelhahnventil ist preisgünstig herstellbar.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung verdeutlichten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Kugelhahnventiles sowie seiner Ventilkugel.
Es zeigen:
1 halbseitig aufgeschnitten in einer Seitenansicht eine Ausführungsform des Kugelhahnventiles, und
2 die Ventilkugel des Kugelhahnventiles entlang der Schnittlinie II-II in 1.
1 verdeutlicht eine Ausführungsform des Kugelhahnventiles 10, das insbesondere für abrasive Medien vorgesehen ist und in einem zweiteiligen Gehäuse 12 eine Ventilkugel 14 aufweist.
Das Gehäuse 12 besteht aus einem Gehäuseunterteil 16 und einem Gehäuseoberteil 18, die jeweils einen Verbindungsflansch 20 und jeweils einen Anschlußflansch 22 aufweisen. Die beiden Gehäuseteile 16 und 18 sind durch ihre aneinander anliegenden Verbindungsflansche 20 miteinander verschraubt. Diese Verschraubung ist durch die dünnen strichpunktierten Linien 24 angedeutet.
Die Anschlußflansche 22 sind mit Schraublöchern ausgebildet, die durch dünne strichpunktierte Linien 26 verdeutlicht sind. Die Anschlußflansche 22 sind bspw. mit einem Nenndurchmesser 25 bis 100 mm, d. h. DN 25 bis DN 100 dimensioniert. Selbstverständlich sind auch andere Dimensionierungen möglich.
Die Ventilkugel 14 ist in dem durch die beiden Gehäuseteile 16 und 18 bestimmten Hohlraum 28 schwimmend vorgesehen und mit Hilfe einer Verstelleinrichtung 30 zwischen einer Durchlass-Stellung – wie sie in 1 dargestellt ist – und einer Verschluss-Stellung hin und her verstellbar. Zu diesem Zwecke weist die Verstelleinrichtung 30 eine Schaltwelle 32 auf, die sich durch das Gehäuseunterteil 16 hindurch erstreckt und mit der Ventilkugel 14 formschlüssig verbunden ist. Für diese formschlüssige Verbindung ist die Ventilkugel 14 mit einer Aussparung 34 versehen, die als längliche Nut 36 ausgebildet ist (siehe auch die 2).
Bei dem erfindungsgemäßen Kugelhahnventil 10 weist die Ventilkugel 14 einen Kugelkörper 38 aus einem Metall oder einer Metall-Legierung auf. Bei dem Metall handelt es sich bspw. um Stahl. Der metallische Kugelkörper 38 ist mit einem zentralen Durchgangsloch 40 ausgebildet, in welchem eine Rohrhülse 42 aus abriebfestem Keramikmaterial befestigt ist. Bei dieser Befestigung handelt es sich um eine Klebeverbindung bspw. mittels eines Zweikomponenten-Epoxidharzklebers 44.
Die Außenoberfläche 46 des metallischen Kugelkörpers 38 mit der in seinem Durchgangsloch 40 befestigten, d. h. festgeklebten, Rohrhülse 42 ist auf das Kugelendmaß geschliffen, um eine optimale schwimmende Lagerung der Ventilkugel 14 im Hohlraum 28 des zweiteiligen Gehäuses 12 des Kugelhahnventiles 10 zu verwirklichen.
Die beiden Gehäuseteile 16 und 18 des Kugelhahnventiles 10 sind jeweils mit einer Flanschhülse 48 aus abriebfestem Keramikmaterial versehen. Die beiden Flanschhülsen 48 der Gehäuseteile 16 und 18 und die Rohrhülse 42 der Ventilkugel 14 besitzen die gleichen lichten Innenabmessungen, d. h. die gleichen Durchmesserabmessungen.

10: Kugelhahnventil
12: Gehäuse (von 10)
14: Ventilkugel (in 12)
16: Gehäuseunterteil (von 12)
18: Gehäuseoberteil (von 12)
20: Verbindungsflansch (von 16, 18)
22: Anschlußflansch (von 16, 18)
24: Verschraubung/strichpunktierte Linie (von 20 mit 20)
26: Schraublöcher/strichpunktierte Linie (in 22)
28: Hohlraum (in 10 für 14)
30: Verstelleinrichtung (von 10 für 14)
32: Schaltwelle (von 30)
34: Aussparung (in 14 für 32)
36: längliche Nut (von 34)
38: metallischer Kugelkörper (von 14)
40: Durchgangsloch (in 38 für 42)
42: Rohrhülse (in 40)
44: Kleber (zwischen 42 und 38)
46: Außenoberfläche (von 38 mit 42)
48: Flanschhülsen (in 16, 18)

Claims

Kugelhahnventil, das insbesondere für abrasive Medien vorgesehen ist, und das in einem zweiteiligen Gehäuse (12) eine Ventilkugel (14) aufweist, die im Gehäuse (12) mittels einer Verstelleinrichtung (30) zwischen einer Durchlass-Stellung und einer Verschluss-Stellung hin und her verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkugel (14) einen Kugelkörper (38) aus Metall aufweist, der mit einem Durchgangsloch (40) ausgebildet ist, in dem eine Rohrhülse (42) aus abriebfestem Keramikmaterial befestigt ist, und dass die beiden Gehäuseteile (16, 18) des Gehäuses (12) jeweils eine Flanschhülse (48) aus abriebfestem Keramikmaterial aufweisen, wobei die beiden Flanschhülsen (48) und die Rohrhülse (42) die gleichen lichten Innenabmessungen besitzen.
Kugelhahnventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Kugelkörper (38) an seiner Außenoberfläche (46) mit einer Aussparung (34) für die Verstelleinrichtung (30) ausgebildet ist.
Kugelhahnventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im metallischen Kugelkörper (38) vorgesehene Aussparung (34) als längliche Nut (36) ausgebildet ist.
Kugelhahnventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die längliche Nut (36) an der zum Durchgangsloch (40) senkrechten Äquatorialebene des metallischen Kugelkörpers (38) ausgebildet ist.
Kugelhahnventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhülse (42) im Durchgangsloch (40) des metallischen Kugelkörpers (38) festgeklebt ist.
Kugelhahnventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhülse (42) im Durchgangsloch (40) des metallischen Kugelkörpers (38) mittels eines Zweikomponenten-Epoxidharzklebers (44) festgeklebt ist.
Kugelhahnventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche (46) des metallischen Kugelkörpers (38) mit der in ihm befestigten Rohrhülse (42) auf das Kugelendmaß geschliffen sind.
Kugelhahnventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhülse (42) aus einem Aluminiumoxid-Keramikmaterial besteht.
Kugelhahnventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelkörper (38) aus Stahl besteht.
Kugelhahnventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile (16, 18) jeweils mit einem Verbindungsflansch (20) und jeweils mit einem Anschlußflansch (22) ausgebildet sind.