DE102022109587A1

DE102022109587A1 - Kugel für einen Kugelhahn, Herstellungsverfahren und Kugelhahn

Info

Publication number: DE102022109587A1
Application number: DE102022109587.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Kraus
Original assignee: DKM ARMATURENTECHNIK GmbH
Current assignee: DKM ARMATURENTECHNIK GmbH
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2023-10-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kugel für einen Kugelhahn, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kugel und ein Kugelhahn aufweisend eine solche Kugel.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kugel für einen Kugelhahn, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kugel und ein Kugelhahn aufweisend eine solche Kugel.
Stand der Technik
Das Steuern eines durch eine Rohrleitung strömenden Mediums mittels Armaturen ist wohlbekannt. Allerdings ist die Hauptströmungsrichtung des durch die Rohrleitung strömenden Mediums durch die verbauten Armaturen in der Regel fest vorgegeben. Daher weisen solche Systeme nur eine geringe Flexibilität bei häufig hoher Komplexität auf.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und insbesondere Mittel anzugeben, mit denen ein Medium in Rohrleitungen in einfacher aber dennoch zuverlässiger und kostengünstiger Weise flexibel entlang unterschiedlicher Hauptströmungsrichtungen steuerbar ist.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt dadurch gelöst, dass eine Kugel für einen Kugelhahn, die Kugel aufweisend einen Kugelkörper mit zumindest einem von einem Medium durchströmbaren Kugeldurchgang und zumindest einen innerhalb des Kugeldurchgangs schwenkbaren und/oder drehbaren Verschlusskörper zum Unterbinden eines Rückflussstromes des Mediums durch den Kugeldurchgang, vorgeschlagen wird.
Der Erfindung liegt damit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch die Integration eines Rückschlagmittels (wie eine Rückschlagscheibe) innerhalb der Kugel eines Kugelhahns die zugelassene Hauptströmungsrichtung eines die Kugel durchströmenden Mediums durch einfaches Drehen der Kugel einstellbar und veränderbar ist.
Denn je nachdem, wie die Kugel innerhalb des Kugelhahns gedreht wird, kann eine Strömung eines Mediums durch den Kugelhahn, entlang einer ersten Richtung zugelassen und entlang einer antiparallel dazu verlaufenden zweiten Richtung unterbunden werden oder umgekehrt. Der Verschlusskörper dient daher vorteilhafterweise als Rückschlagmittel.
Gleichzeitig kann mit der vorgeschlagenen Kugel auch die bekannte Absperrfunktion eines Kugelhahns vorteilhafterweise zur Verfügung stehen. Somit ermöglicht es die vorgeschlagene Kugel gewissermaßen, Kugelhahn und Rückschlagmittel in einer einzigen Armatur zu verwirklichen. Dadurch wird die Komplexität von Rohleitungssystemen verringert und damit der Aufwand für deren Installation, Inbetriebnahme und Wartung. Außerdem können sowohl Platzbedarf als auch Kosten für die notwendigen Armaturen reduziert werden.
Die Kugel kann vorteilhafterweise in einem herkömmlichen Kugelhahn eingesetzt werden, so dass auch bestehende Systeme leicht mit der vorgeschlagenen Kugel nachrüstbar sind.
Wird die Kugel in einem Kugelhahn verbaut, kann sie darin also vorteilhafterweise zwei Funktionen erfüllen: Die Funktion des Schließens. Und die Funktion des Verhinderns der Rückströmung in wahlweise einer von zwei Richtungen, je nachdem wie die Kugel in die Strömung gedreht wird.
Das die Kugel durchströmbare Medium ist beispielsweise ein Fluid, aufweisend etwa Wasser. Der Kugeldurchgang ergibt sich vorzugsweise aus der der Nennweite und Druckstufe bzw. nach den vorhandenen Betriebsbedingungen bzw. der Norm.
Beispielsweise beträgt der, insbesondere größte, Außendurchmesser des Kugelkörpers 10 mm oder mehr, vorzugsweise 30 mm oder mehr, vorzugsweise 50 mm oder mehr, vorzugsweise 100 mm oder mehr, vorzugsweise 200 mm oder mehr, 300 mm oder weniger, vorzugsweise 200 mm oder weniger, vorzugsweise 100 mm oder weniger, vorzugsweise 50 mm oder weniger, vorzugsweise 30 mm oder weniger, und/oder zwischen 10 mm und 300 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 100 mm.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Verschlusskörper mit zumindest einem Haltemittel verbunden ist, wobei vorzugsweise das Haltemittel stabförmig, zylinderförmig und/oder als Welle ausgebildet ist, und/oder um zumindest eine, vorzugsweise durch das Haltemittel definierte, Drehachse drehbar ist.
Vorzugsweise ist das Haltemittel also eine Welle. Diese ist einfach herzustellen. Die Welle kann beispielsweise zumindest einen zumindest bereichsweise zylinderförmigen Körper aufweisen. Die Welle kann massiv ausgeführt sein. Dies erhöht deren Stabilität.
Der Durchmesser der Welle ergibt sich vorzugsweise aus der Nennweite und Druckstufe bzw. nach den vorhandenen Betriebsbedingungen bzw. der Norm.
Beispielsweise beträgt der Durchmesser der Welle 10 mm oder mehr, vorzugsweise 30 mm oder mehr, vorzugsweise 50 mm oder mehr, vorzugsweise 100 mm oder mehr, 120 mm oder weniger, vorzugsweise 100 mm oder weniger, vorzugsweise 50 mm oder weniger, vorzugsweise 30 mm oder weniger, und/oder zwischen 10 mm und 120 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 50 mm.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Verschlusskörper starr mit dem Haltemittel verbunden ist und vorzugsweise das Haltemittel, insbesondere zumindest teilweise innerhalb des Kugelkörpers, um die Drehachse drehbar gelagert ist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Verschlusskörper einstückig mit dem Haltemittel ausgebildet ist.
Dies ermöglicht eine besonders stabile Ausgestaltung des Verschlusskörper-Haltemittel-Kombinations-Elements.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Haltemittel starr mit dem Kugelkörper verbunden, und vorzugsweise einstückig mit diesem ausgebildet, ist und vorzugsweise der Verschlusskörper um die Drehachse drehbar an dem Haltemittel angeordnet ist.
Beispielsweise kann der Verschlusskörper dazu, insbesondere an einem Rand des Verschlusskörpers angeordnete, Ringlöcher aufweisen, durch die hindurch das als Welle ausgebildete Haltemittel verläuft.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Haltemittel nicht zerstörungsfrei aus dem Kugelkörper lösbar ist.
Das Haltemittel ist also mit anderen Worten ausgedrückt vorzugsweise innerhalb des Kugelkörpers gefangen. Dadurch ist das Rückschlagventil besonders widerstandsfähig.
Unabhängig davon kann auch vorgesehen sein, dass der Verschlusskörper nicht zerstörungsfrei von dem Kugelkörper lösbar ist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Haltemittel außerhalb des Kugeldurchgangs angeordnet ist, innerhalb des Kugelkörpers, vorzugsweise innerhalb einer innerhalb des Kugelkörpers vorgesehenen Ausnehmung, angeordnet ist und/oder nicht in den Kugeldurchgang hineinragt.
Indem das Haltemittel nicht in den Kugeldurchgang hineinragt bzw. außerhalb des Kugeldurchgangs angeordnet ist, kann der Kugeldurchgang und damit die Kugel kompakt ausgeführt werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Kugel zumindest ein Dichtelement aufweist, wobei vorzugsweise das Dichtelement an dem Verschlusskörper und/oder an dem Kugelkörper, insbesondere jeweils im Sitzbereich, angeordnet ist und/oder das Dichtelement bei wenigstens einer Stellung, insbesondere Winkelstellung, des Verschlusskörpers zwischen dem Kugelkörper und dem Verschlusskörper dichtend angeordnet ist.
Dadurch ist eine Leckage bei einem Rückflussstrom zuverlässig verhinderbar oder zumindest verringerbar.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Dichtelement weichdichtend oder metallisch dichtend ist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Dichtelement innerhalb einer, insbesondere ringförmigen, Nut des Verschlusskörpers aufgenommen ist.
Dadurch ist das Dichtelement besonders zuverlässig an der richtigen Position haltbar.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Dichtelement einen O-Ring aufweist oder darstellt.
Vorzugsweise ist der O-Ring einstückig mit dem Verschlusskörper ausgebildet. Beispielsweise kann dies besonders einfach bei der Herstellung der Kugel mittels 3D-Druck erreicht werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Kugelkörper zumindest bereichsweise zumindest einen zumindest bereichsweise innerhalb des Kugelkörpers eingeschlossenen und/oder von dem Kugeldurchgang fluidal abgetrennten Hohlraum aufweist.
Dadurch ist der Kugelkörper zumindest bereichsweise als Leichtbaustruktur zur Gewichtsreduzierung ausbildbar. Beim Einsatz der Kugel in einem Kugelhahn, sind die hohlen Bereiche des Kugelkörpers dabei vorzugsweise nicht mit dem Kugeldurchgang fluidal verbunden.
Der Hohlraum ist vorzugsweise dann fluidal von dem Kugeldurchgang abgetrennt, wenn keine direkte fluidale Verbindung zwischen Hohlraum und Kugeldurchgang besteht.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass zumindest der Kugelkörper, der Verschlusskörper und das Haltemittel, vorzugsweise einschließlich der Kammer zur Aufnahme einer Weichdichtung, insbesondere zwischen dem Verschlusskörper und dem Kugelkörper im Sitzbereich, und/oder der Hartmetallsitzfläche auf dem Verschlusskörper und/oder auf dem Kugelkörper im Sitzbereich, mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt oder herstellbar sind, insbesondere in einem einzigen Fertigungsgang.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Verschlusskörper zumindest bereichsweise scheibenförmig, insbesondere mit zumindest bereichsweise kreisförmigem Rand, und/oder als Rückschlagscheibe ausgebildet ist.
Solch ein Verschlusskörper ist besonders kompakt herstellbar und damit gewichtsoptimiert und zuverlässig im Betrieb.
Beispielsweise beträgt der Durchmesser des Verschlusskörpers 10 mm oder mehr, vorzugsweise 30 mm oder mehr, vorzugsweise 50 mm oder mehr, vorzugsweise 100 mm oder mehr, vorzugsweise 200 mm oder mehr, 300 mm oder weniger, vorzugsweise 200 mm oder weniger, vorzugsweise 100 mm oder weniger, vorzugsweise 50 mm oder weniger, vorzugsweise 30 mm oder weniger, und/oder zwischen 10 mm und 300 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 100 mm.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Kugeldurchgang, insbesondere wenigstens eine Öffnung davon, durch den Verschlusskörper verschließbar ist.
Indem der Kugeldurchgang durch den Verschlusskörper verschließbar ist, ist vorteilhafterweise der Rückflussstrom des Mediums durch den Kugeldurchgang unterbindbar.
Beispielsweise ist die wenigstens eine Öffnung durch den Verschlusskörper von innerhalb des Kugeldurchgangs her verschließbar.
In einer Ausführungsform kann der Kugeldurchgang durch den Verschlusskörper verschließbar sein, indem der Verschlusskörper von einer Rückströmung des Mediums gegen den Kugelkörper drückbar ist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Kugeldurchgang zumindest abschnittsweise und/oder bereichsweise zylinderförmig ausgebildet ist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Kugelkörper zumindest eine Kammer zur Aufnahme zumindest einer Weichdichtung, insbesondere zwischen dem Verschlusskörper und dem Kugelkörper im Sitzbereich, aufweist, wobei vorzugsweise die Weichdichtung als O-Ring ausgestaltet ist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Verschlusskörper eine Hartmetallsitzfläche im Sitzbereich aufweist und/oder wobei der Kugelkörper eine Hartmetallsitzfläche im Sitzbereich aufweist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Kugelkörper zumindest zwei Öffnungen des Kugeldurchgangs aufweist.
Jede Öffnung ist dabei vorteilhafterweise die Durchstoßfläche des Kugeldurchgangs durch eine äußere Oberfläche des Kugelkörpers. Die Öffnungen sind somit auch von dem Medium durchströmbar.
Der Kugeldurchgang ist dann beispielsweise von einer ersten Öffnung eines ersten Endes des Kugeldurchgangs zu einer zweiten Öffnung eines zweiten Endes des Kugeldurchgangs von dem Medium durchströmbar.
Die Öffnungen sind vorzugsweise rund und/oder weisen jeweils einen kreisförmigen Rand auf.
Beispielsweise beträgt der Durchmesser einer Öffnung 10 mm oder mehr, vorzugsweise 30 mm oder mehr, vorzugsweise 50 mm oder mehr, vorzugsweise 100 mm oder mehr, vorzugsweise 200 mm oder mehr, 300 mm oder weniger, vorzugsweise 200 mm oder weniger, vorzugsweise 100 mm oder weniger, vorzugsweise 50 mm oder weniger, vorzugsweise 30 mm oder weniger, und/oder zwischen 10 mm und 300 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 100 mm.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Verschlusskörper über einen Winkelbereich (a) von bis zu 120°, vorzugsweise von bis zu 110°, vorzugsweise von bis zu 100°, vorzugsweise von bis zu 90°, vorzugsweise von bis zu 85°, vorzugsweise von bis zu 70°, vorzugsweise von bis zu 65°, vorzugsweise von bis zu 50°, vorzugsweise von bis zu 30°, vorzugsweise von bis zu 10°, vorzugsweise von bis zu 5°, und/oder (b) von wenigstens 3°, vorzugsweise von wenigstens 5°, vorzugsweise von wenigstens 30°, vorzugsweise von wenigstens 50°, vorzugsweise von wenigstens 70°, vorzugsweise von wenigstens 75°, vorzugsweise von wenigstens 80°, vorzugsweise von wenigstens 85°, vorzugsweise von wenigstens 90°, schwenkbar und/oder drehbar ist, insbesondere um die Drehachse.
Der Winkelbereich liegt vorzugsweise bei 75° oder mehr als 75°. Hierbei wurde ein Zeta-Wert festgestellt, der geringer als bei herkömmlichen Rückschlagklappen sein kann.
Wenn sich der Verschlusskörper in einer Stellung befindet, in der er einen Rückfluss des Mediums unterbindet, insbesondere eine Öffnung des Kugeldurchgangs verschließt, kann ein dann definierbarer Winkel beispielsweise als eine Auslenkung von 0° definiert sein. Ausgehend von dieser Stellung kann der Winkelbereich, etwa in einer Querschnittsebene senkrecht zur Drehachse, messbar sein.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Verschlusskörper durch das in eine erste Richtung strömende Medium aus einer Sperrstellung, in der der Verschlusskörper zumindest eine Öffnung des Kugeldurchgangs verschließt, in eine Passierstellung, in der der Verschlusskörper zumindest teilweise die eine Öffnung des Kugeldurchgangs freigibt, vorzugsweise derart, so dass das Medium durch die eine Öffnung in den Kugeldurchgang hineinströmen und in Richtung der anderen Öffnung des Kugeldurchgangs strömen kann, überführbar ist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Verschlusskörper durch das in eine, vorzugsweise zur ersten Richtung antiparallele, zweite Richtung durch den Kugeldurchgang strömende Medium aus einer Passierstellung, in der der Verschlusskörper zumindest teilweise eine Öffnung des Kugeldurchgangs freigibt, vorzugsweise derart, so dass das Medium durch die eine Öffnung aus dem Kugeldurchgang hinausströmen und/oder in den Kugeldurchgang hineinströmen kann, in eine Sperrstellung, in der der Verschlusskörper die eine Öffnung des Kugeldurchgangs verschließt, vorzugsweise derart, so dass das Medium daran gehindert wird, durch die Öffnung aus dem Kugeldurchgang hinauszuströmen, überführbar ist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Kugel derart konfiguriert ist, dass der Verschlusskörper in zumindest einer Stellung, insbesondere Winkelstellung, einen Durchfluss eines Mediums durch den Kugeldurchgang, insbesondere einer Öffnung davon, entlang zumindest einer Durchflussrichtung verhindert, wobei das Medium vorzugsweise einen absoluten Druck von zwischen 1 bar und 10 bar, insbesondere von zwischen 2 bar und 4 bar, vorzugsweise 3 bar, aufweist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Kugel innerhalb eines Kugelhahns verbaubar und darin in zumindest zwei Drehstellungen derart drehbar ist, dass die Richtungen der in den beiden Drehstellungen unterbindbaren Rückflussströmungen eines jeweils durch den Kugelhahn strömenden Mediums zueinander antiparallel sind.
Somit kann durch einfaches Drehen des Kugelkörpers die Hauptströmungsrichtung des Mediums durch den Kugelhahn umgekehrt werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Kugel innerhalb eines Kugelhahns verbaubar und darin in wenigstens zwei Drehstellungen derart drehbar ist, dass in einer ersten Drehstellung eine Rückströmung eines durch den Kugelhahn, insbesondere durch die Kugel, strömenden Mediums entlang einer ersten Rückströmungsrichtung verhindert wird und, dass in einer zweiten Drehstellung eine Rückströmung eines durch den Kugelhahn, insbesondere durch die Kugel, strömenden Mediums entlang einer zweiten Rückströmungsrichtung, wobei vorzugsweise die zweite Rückströmungsrichtung antiparallel zur ersten Rückströmungsrichtung ist, verhindert wird, wobei vorzugsweise die Kugel innerhalb des Kugelhahns in wenigstens drei Drehstellung derart drehbar ist, dass in einer dritten Drehstellung das Medium nicht durch den Kugelhahn, insbesondere durch die Kugel, strömen kann.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Kugelkörper aus einem austenitischen Werkstoff, einem ferritischen Werkstoff, einem martensitischen Werkstoff, einem Sonderwerkstoff, einem nichtmetallischen Werkstoff und/oder einem Kunststoff hergestellt ist, daraus besteht oder diesen aufweist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Haltemittel aus einem austenitischen Werkstoff, einem ferritischen Werkstoff, einem martensitischen Werkstoff, einem Sonderwerkstoff, einem nichtmetallischen Werkstoff und/oder einem Kunststoff hergestellt ist, daraus besteht oder diesen aufweist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Verschlusskörper aus einem austenitischen Werkstoff, einem ferritischen Werkstoff, einem martensitischen Werkstoff, einem Sonderwerkstoff, einem nichtmetallischen Werkstoff und/oder einem Kunststoff hergestellt ist, daraus besteht oder diesen aufweist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Kugelkörper umlaufende Hohlräume, insbesondere zur Gewichtsoptimierung, aufweist, wobei vorzugsweise beim Einsatz der Kugel in einem Kugelhahn das durch den Kugeldurchgang hindurchströmende Medium nicht in die Hohlräume gelangen kann und/oder die Hohlräume totraumfrei sind.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Herstellung einer Kugel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei das Verfahren aufweist, zumindest den Kugelkörper, das Haltemittel und den Verschlusskörper mittels eines 3D-Druckverfahrens in einem einzigen Fertigungsgang herzustellen, vorgeschlagen wird.
Mittels des 3D-Drucks können auch die zueinander beweglichen und/oder voneinander nicht zerstörungsfreu lösbaren Teile der Kugel in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Dies macht den 3D-Druck für die vorgeschlagene Kugel besonders interessant.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Kugelhahn aufweisend eine Kugel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei vorzugsweise die Kugel drehbar in einem Gehäuse des Kugelhahns gehalten ist, insbesondere zum Schließen und/oder Öffnen des Kugelhahns, vorgeschlagen wird.
Für den Kugelhahn gelten alle in Bezug auf die Kugel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Vorteile gleichermaßen. Daher kann hier auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass durch die Kugel eine Rückströmung eines Mediums, insbesondere eines beim Einsatz des Kugelhahns durch den Kugelhahn strömenden Mediums, entlang einer von zwei antiparallel zueinander verlaufender Rückströmungsrichtungen verhinderbar ist, je nachdem, wie die Kugel relativ zur Hauptströmungsrichtung des Mediums gedreht ist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Kugel innerhalb des Kugelhahns in wenigstens zwei Drehstellungen derart drehbar ist, dass in einer ersten Drehstellung eine Rückströmung eines durch den Kugelhahn, insbesondere durch die Kugel, strömenden Mediums entlang einer ersten Rückströmungsrichtung verhindert wird und, dass in einer zweiten Drehstellung eine Rückströmung eines durch den Kugelhahn, insbesondere durch die Kugel, strömenden Mediums entlang einer zweiten Rückströmungsrichtung, wobei vorzugsweise die zweite Rückströmungsrichtung antiparallel zur ersten Rückströmungsrichtung ist, verhindert wird, wobei vorzugsweise die Kugel innerhalb des Kugelhahns in wenigstens drei Drehstellung derart drehbar ist, dass in einer dritten Drehstellung das Medium nicht durch den Kugelhahn, insbesondere durch die Kugel, strömen kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen erläutert werden.
Dabei zeigen:

1a eine teilweise geschnittene Ansicht einer Kugel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einer ersten Ausführungsform mit einem Verschlusskörper in einer ersten Stellung;
1b eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Kugel aus 1a;
1c eine teilweise geschnittene Ansicht der Kugel der ersten Ausführungsform mit dem Verschlusskörper in einer zweiten Stellung;
1d eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Kugel aus 1c;
1e eine perspektivische Ansicht der Einzelteile der Kugel der ersten Ausführungsform;
1f eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Einzelteile aus 1e;
2a eine teilweise geschnittene Ansicht einer Kugel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform mit einem Verschlusskörper in einer ersten Stellung;
2b eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Kugel aus 2a;
2c eine teilweise geschnittene Ansicht der Kugel der zweiten Ausführungsform mit dem Verschlusskörper in einer zweiten Stellung;
2d eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Kugel aus 2c;
2e eine perspektivische Ansicht der Einzelteile der Kugel der zweiten Ausführungsform;
2f eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Einzelteile aus 2e;
3a eine teilweise geschnittene Ansicht einer Kugel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einer dritten Ausführungsform mit einem Verschlusskörper in einer ersten Stellung;
3b eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Kugel aus 3a;
3c eine teilweise geschnittene Ansicht der Kugel der dritten Ausführungsform mit dem Verschlusskörper in einer zweiten Stellung;
3d eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Kugel aus 3c;
3e eine perspektivische Ansicht der Einzelteile der Kugel der dritten Ausführungsform;
3f eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Einzelteile aus 3e;
4a eine teilweise geschnittene Ansicht einer Kugel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einer vierten Ausführungsform mit einem Verschlusskörper in einer ersten Stellung;
4b eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Kugel aus 4a;
4c eine teilweise geschnittene Ansicht der Kugel der vierten Ausführungsform mit dem Verschlusskörper in einer zweiten Stellung;
4d eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Kugel aus 4c;
4e eine perspektivische Ansicht der Einzelteile der Kugel der vierten Ausführungsform; und
4f eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Einzelteile aus 4e.

Beschreibung der Ausführungsformen
1a zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht einer Kugel 1 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einer ersten Ausführungsform. 1b zeigt eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Kugel aus 1a;
Die Kugel 1 weist eine Kugelkörper 3 auf, der einen Kugeldurchgang 5 aufweist. Der Kugeldurchgang 5 ist von einem (in den Figuren nicht dargestelltes) Medium durchströmbar, beispielsweise von der Öffnung 7 zur Öffnung 9, die beide in dem Kugelkörper 3 vorgesehen sind.
Innerhalb des Kugeldurchgang 5 ist ein scheibenförmiger Verschlusskörper 11 schwenkbar. Der Verschlusskörper 11 selbst ist starr mit einem Haltemittel in Form einer Welle 13 verbunden. Die Welle 13 ist außerhalb des Kugeldurchgangs 5 innerhalb einer in dem Kugelkörper 3 vorgesehenen Ausnehmung 15 angeordnet und dort innerhalb des Kugelkörpers 3 um eine Drehachse D drehbar gelagert. Der Verschlusskörper 11 ist damit ebenfalls um die Drehachse D drehbar.
Damit ist der Verschlusskörper 11 zwischen der in 1a und 1b dargestellten Sperrstellung, in der der Verschlusskörper 11 die Öffnung 7 des Kugeldurchgangs 5 verschließt, und einer in den 1c und 1d dargestellten Passierstellung, in der der Verschlusskörper 11 zumindest teilweise die Öffnung 7 des Kugeldurchgangs 5 freigibt, überführbar. In der Sperrstellung liegt der Verschlusskörper 11 an dem Sitzbereich 17 an.
Strömt nun das Medium entlang einer ersten Richtung R1, so ist der Verschlusskörper 11 um die Drehachse D drehbar und dadurch von der Sperrstellung (1a, 1b) in die Passierstellung (1c, 1d) überführbar. In der Passierstellung kann das Medium durch die Öffnung 7 in den Kugeldurchgang 5 hineinströmen und in Richtung der anderen Öffnung 9 des Kugeldurchgangs 5 entlang der ersten Richtung R1 strömen.
Findet nun eine Rückströmung des Mediums statt, so dass das Medium entlang eine zur ersten Richtung R1 antiparallelen zweiten Richtung R2 durch den Kugeldurchgang 5 strömt, kann der Verschlusskörper 11 durch das rückströmende Medium wieder aus der Passierstellung in die Sperrstellung überführt werden. Das rückströmende Medium drückt dann gewissermaßen den Verschlusskörper 11 gegen den Kugelkörper 3. Dadurch ist das Medium daran gehindert, durch die Öffnung 7 aus dem Kugeldurchgang 5 hinauszuströmen und die Rückströmung wird unterbunden.
1e zeigt eine perspektivische Ansicht der Einzelteile der Kugel der ersten Ausführungsform. 1f zeigt eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der Einzelteile aus 1e. Diese Einzelteile sind der Kugelkörper 3 und die starr gekoppelte Kombination aus Verschlusskörper 11 und Welle 13. Die 1e und 1f dienen dabei nur zur illustrativen Darstellung der Einzelteile der Kugel 1. Denn die Welle 13 ist nicht zerstörungsfrei aus dem Kugelkörper 3 lösbar.
Indem die Kugel 1 um 180° um eine innerhalb der Zeichenebene der 1a und senkrecht zur Drehachse D verlaufenden (in den Figuren nicht dargestellte) Mittelachse der Kugel 1 gedreht wird, könnte alternativ eine Rückströmung entlang der Richtung R1 unterbunden und eine Strömung des Mediums entlang der Richtung R2 zugelassen werden. Die Richtungen R1 und R2 wären somit im Vergleich zur oben beschriebenen Situation vertauscht. Wird die Kugel nur um 90° um die Mittelachse der Kugel 1 gedreht, könnte jegliche Strömung des Mediums durch die Kugel 1 unterbunden werden. Je nach Drehstellung der Kugel 1 kann also entweder ein Strömungsfluss in die erste oder in die zweite Richtung R1 oder R2 zugelassen werden oder ganz unterbunden werden.
2a-2f zeigen eine Kugel 1' gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einer zweite Ausführungsform. Merkmale der Kugel 1', die gleich sind zu denen der Kugel 1 sind dabei mit gleichen, jedoch einfach gestrichenen Bezugszeichen versehen.
Auch hier ist die Kugel 1' wieder in den 2a und 2b in einer Sperrstellung und in den 2c und 2d in einer Passierstellung gezeigt. 2e und 2f dienen wieder zur illustrativen Darstellung der Einzelteile der Kugel 1'.
Die Kugel 1' ist ganz ähnlich zur Kugel 1. Allerdings weist die Kugel 1' noch ein Dichtelement in Form eines O-Rings 19' auf, der innerhalb einer ringförmigen Nut 21' des Verschlusskörpers 11' aufgenommen ist. Der O-Ring 19' ist bei der Sperrstellung des Verschlusskörpers zwischen dem Kugelkörper 3' und dem Verschlusskörper 11' dichtend angeordnet.
Auch für die Kugel 1' sind die drei bei der Kugel 1 beschriebenen Drehstellungen möglich.
Die 3a-3f zeigen eine Kugel 1" gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einer dritten Ausführungsform. Merkmale der Kugel 1", die gleich sind zu denen der Kugeln 1 und 1' sind dabei mit gleichen, jedoch zweifach gestrichenen Bezugszeichen versehen.
Auch hier ist die Kugel 1" wieder in den 3a und 3b in einer Sperrstellung und in den 3c und 3d in einer Passierstellung gezeigt. 3e und 3f dienen wieder zur illustrativen Darstellung der Einzelteile der Kugel 1".
Die Kugel 1" ist ganz ähnlich zur Kugel 1. Allerdings weist die Kugel 1" noch Hohlräume 23" innerhalb des Kugelkörpers 3" auf. Diese sind fludial von dem Kugeldurchgang 5" abgetrennt. Die Hohlräume 23" ermöglichen es, das Gewicht des Kugelkörpers 3" zu reduzieren. Sie sind aber nicht direkt mit dem Kugeldurchgang 5" fluidal verbunden.
Auch für die Kugel 1" sind die drei bei der Kugel 1 beschriebenen Drehstellungen möglich.
Die 4a-4f zeigen eine Kugel 1''' gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einer vierten Ausführungsform. Merkmale der Kugel 1''', die gleich sind zu denen der Kugeln 1, 1' und 1" sind dabei mit gleichen, jedoch dreifach gestrichenen Bezugszeichen versehen.
Auch hier ist die Kugel 1''' wieder in den 4a und 4b in einer Sperrstellung und in den 4c und 4d in einer Passierstellung gezeigt. 4e und 4f dienen wieder zur illustrativen Darstellung der Einzelteile der Kugel 1'''.
Die Kugel 1''' ist gewissermaßen eine Kombination von Kugel 1' und Kugel 1'' und ergänzen damit die Kugel 1 um sowohl einen Dichtring 19''', wie er bei Kugel 1' beschrieben wurde, als auch um Hohlräume 23''' zur Gewichtsoptimierung, wie sie bei Kugel 1'' beschrieben wurden.
Auch für die Kugel 1''' sind die drei bei der Kugel 1 beschriebenen Drehstellungen möglich.
Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Zeichnungen und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.
Bezugszeichenliste

1, 1', 1'', 1''': Kugel
3, 3', 3'', 3''': Kugelkörper
5, 5', 5'', 5''': Kugeldurchgang
7, 7', 7'', 7''': Öffnung
9, 9', 9'', 9''': Öffnung
11, 11', 11'', 11''': Verschlusskörper
13, 13', 13'', 13''': Welle
15, 15', 15'', 15''': Ausnehmung
17, 17', 17'', 17''': Sitzbereich
19', 19''': O-Ring
21', 21''': Nut
23'', 23''': Hohlraum
D, D', D'', D''': Drehachse
R1, R1', R1'', R1''': Richtung
R2, R2', R2'', R2''': Richtung

Claims

Kugel (1) für einen Kugelhahn, die Kugel aufweisend einen Kugelkörper (3) mit zumindest einem von einem Medium durchströmbaren Kugeldurchgang (5) und zumindest einen innerhalb des Kugeldurchgangs schwenkbaren und/oder drehbaren Verschlusskörper (11) zum Unterbinden eines Rückflussstromes des Mediums durch den Kugeldurchgang (5).
Kugel nach Anspruch 1, wobei der Verschlusskörper (11) mit zumindest einem Haltemittel verbunden ist, wobei vorzugsweise das Haltemittel stabförmig, zylinderförmig und/oder als Welle ausgebildet ist, und/oder um zumindest eine, vorzugsweise durch das Haltemittel definierte, Drehachse (D) drehbar ist.
Kugel nach Anspruch 2, wobei der Verschlusskörper (11) starr mit dem Haltemittel (13) verbunden ist und vorzugsweise das Haltemittel (13), insbesondere zumindest teilweise innerhalb des Kugelkörpers (3), um die Drehachse (D) drehbar gelagert ist.
Kugel nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei der Verschlusskörper (11) einstückig mit dem Haltemittel (13) ausgebildet ist.
Kugel nach Anspruch 2, wobei das Haltemittel (13) starr mit dem Kugelkörper (3) verbunden, und vorzugsweise einstückig mit diesem ausgebildet, ist und vorzugsweise der Verschlusskörper (11) um die Drehachse (D) drehbar an dem Haltemittel (13) angeordnet ist.
Kugel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Haltemittel (13) nicht zerstörungsfrei aus dem Kugelkörper (3) lösbar ist.
Kugel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Haltemittel (13) außerhalb des Kugeldurchgangs (5) angeordnet ist, innerhalb des Kugelkörpers (3), vorzugsweise innerhalb einer innerhalb des Kugelkörpers vorgesehenen Ausnehmung (15), angeordnet ist und/oder nicht in den Kugeldurchgang (5) hineinragt.
Kugel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kugel zumindest ein Dichtelement aufweist, wobei vorzugsweise das Dichtelement an dem Verschlusskörper und/oder an dem Kugelkörper, insbesondere jeweils im Sitzbereich, angeordnet ist und/oder das Dichtelement bei wenigstens einer Stellung, insbesondere Winkelstellung, des Verschlusskörpers zwischen dem Kugelkörper und dem Verschlusskörper dichtend angeordnet ist.
Kugel nach Anspruch 8, wobei das Dichtelement weichdichtend oder metallisch dichtend ist.
Kugel nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 9, wobei das Dichtelement innerhalb einer, insbesondere ringförmigen, Nut (21') des Verschlusskörpers (11') aufgenommen ist und/oder wobei das Dichtelement einen O-Ring (19') aufweist oder darstellt.
Kugel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei (i) der Kugelkörper (3'') zumindest bereichsweise zumindest einen zumindest bereichsweise innerhalb des Kugelkörpers (3'') eingeschlossenen und/oder von dem Kugeldurchgang (5'') fluidal abgetrennten Hohlraum (23'') aufweist; (ii) zumindest der Kugelkörper, der Verschlusskörper und das Haltemittel, vorzugsweise einschließlich der Kammer zur Aufnahme einer Weichdichtung, insbesondere zwischen dem Verschlusskörper und dem Kugelkörper im Sitzbereich, und/oder der Hartmetallsitzfläche auf dem Verschlusskörper und/oder auf dem Kugelkörper im Sitzbereich, mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt oder herstellbar sind, insbesondere in einem einzigen Fertigungsgang; (iii) der Verschlusskörper (11) zumindest bereichsweise scheibenförmig, insbesondere mit zumindest bereichsweise kreisförmigem Rand, und/oder als Rückschlagscheibe ausgebildet ist; und/oder (iv) der Kugeldurchgang (5), insbesondere wenigstens eine Öffnung (7) davon, durch den Verschlusskörper (11) verschließbar ist.
Verfahren zur Herstellung einer Kugel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren aufweist, zumindest den Kugelkörper, das Haltemittel und den Verschlusskörper mittels eines 3D-Druckverfahrens in einem einzigen Fertigungsgang herzustellen.
Kugelhahn aufweisend eine Kugel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei vorzugsweise die Kugel drehbar in einem Gehäuse des Kugelhahns gehalten ist, insbesondere zum Schließen und/oder Öffnen des Kugelhahns.