DE10335521B4

DE10335521B4 - Kugelventil

Info

Publication number: DE10335521B4
Application number: DE2003135521
Authority: DE
Inventors: Alfred Langer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: DE10335521A1; DE112004001939D2; CN100366963C; WO2005012776A1; CN1820160A

Abstract

Kugelventil mit einem Gehäuse, das zwei miteinander in Verbindung stehende Anschlußöffnungen aufweist, und einem in dem Gehäuse angeordneten, um eine Achse drehbaren Schließkörper, der in einer Stellung die Anschlußöffnungen voneinander trennt und der eine als Kugelkalotte ausgebildete Dichtfläche aufweist, wobei der Schließkörper einen Grundkörper und einen lösbar an dem Grundkörper befestigten Kalottenkörper aufweist, der die Dichtfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (1) eine Ausnehmung (14) aufweist, in welcher der Kalottenkörper (2) angeordnet ist, wobei der Kalottenkörper (2) mit einer zur Mittelachse der Kugelkalotte konzentrischen, sich axial erstreckenden Mantelfläche in die Ausnehmung (14) eingreift und in dieser zentriert ist und daß zur axialen Abstützung des Kalottenkörpers (2) an dem Grundkörper (11) ein zwischen diesen beiden Teilen angeordnetes, auswechselbares Ausgleichselement vorgesehen ist, welches den Abstand des Kalottenkörpers (2) vom Kugelmittelpunkt bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelventil mit einem Gehäuse, das zwei miteinander in Verbindung stehende Anschlußöffnungen aufweist, und einem in dem Gehäuse angeordneten, um eine Achse drehbaren Schließkörper, der in einer Stellung die Anschlußöffnungen voneinander trennt und der eine als Kugelkalotte ausgebildete Dichtfläche aufweist, wobei der Schließkörper einen Grundkörper und einen lösbar an dem Grundkörper befestigten Kalottenkörper aufweist, der die Dichtfläche bildet.
Kugelventile der angegebenen Art werden unter anderem bei der Förderung abrasiver Medien und großen Nennweiten eingesetzt. Sie ermöglichen die Herstellung der kugelkalottenförmigen Dichtfläche aus einem besonders verschleißfesten Vollmaterial oder aus einer verschleißfesten Panzerung in Anwendungsfällen, in denen ein einteiliger Schließkörper nicht in entsprechender Verschleißfestigkeit ausgeführt werden kann. Vor allem bei großen Nennweiten ist die Herstellung eines einteiligen Schließkörpers aus sehr hochwertigem Material aufwendig und teuer und eine Panzerung der Dichtflächen des Schließkörpers ist wegen der auftretenden Materialspannungen mit manchen Panzerungswerkstoffen nicht möglicht, insbesondere wenn größere Schichtdicken benötigt werden.

Aus DE 198 18 628 C2 ist ein zur Anwendung in Fluggeräten bestimmtes Kugelventil bekannt, bei dem die Dichtfläche von einem mit einem Grundkörper verbundenen Dichtsegment gebildet wird, das aus einem Material mit hoher Oberflächengüte besteht. Der Grundkörper besteht hierbei aus einem zweiten Material mit geringem spezifischen Gewicht, um das Gewicht des Verschließorgans und somit auch des Ventils zu reduzieren. Das Dichtsegment weist hierbei an seinem äußeren Rand eine ebene Anlagefläche auf, mit der es auf einer ebenen Gegenfläche des Grundkörpers aufliegt. Mit Hilfe eines radial innerhalb seines äußeren Randes angeordneten Zentrierringes ist das Dichtsegment auf dem Grundkörper zentriert. Zur Befestigung ist eine zentrale Schraube vorgesehen, die von außen in eine Senkbohrung des Dichtsegmentes eingesetzt und in eine Gewindebohrung des Gewindekörpers eingeschraubt ist.

Es ist weiterhin aus DE 1 283 050 B ein Absperrhahn mit einem am Küken beweglichen Abdichtkörper bekannt, der durch den von der Zuflußseite her in das Innere des Kükens einleitbaren Leitungsdruck gegen die zugeordnete Dichtfläche des Gehäuses andrückbar ist. Der Abdichtkörper hat hierbei die Form eines Ringes, der in eine ringförmige Ausnehmung des Kükens eingesetzt ist.

Aus DE 86 17 138 U1 ist ein Kugelhahn mit mehrteiligem Küken bekannt, das in einer Ausführung aus einem Mittelteil und zwei aufgesetzten Kugelkalotten besteht. Hierbei werden die Kugelkalotten als federnde Dichtelemente mittels Federn, die an dem Mittelteil abgestützt sind an die Gehäusesitze angepreßt. Die Kugelkalotten sind an Führungsstiften geführt, die entfallen können, wenn die Kugelkalotten im Mittelteil zentriert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelventil der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß eine Reparatur durch Nacharbeiten von Teilen auf einfache Weise möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Kugelventil mit den in den Ansprüchen 1 oder 7 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.

Bei dem erfindungsgemäß ausgestalteten Kugelventil kann der Kalottenkörper in seiner Dickenabmessung in gewissem Umfang variieren, da der richtige Abstand des Kalottenkörpers zum Kugelmittelpunkt einstellbar ist. Dies hat den Vorteil, daß der aus einem sehr teuren Material und gegebenenfalls nach einem aufwendigen Verfahren hergestellte Kalottenkörper im Bereich seiner Dichtfläche wiederholt nachgearbeitet werden kann und daher der Kalottenkörper bei Verschleiß nicht sogleich durch einen neuen ersetzt werden muß. Besonders bei Ventilen großer Nennweite, die starker abrasiver Belastung ausgesetzt sind, kann durch das Nacharbeiten des Kalottenkörpers eine erhebliche Reduzierung der Betriebsmittelkosten erreicht werden.

Wird der Kalottenkörper nachgearbeitet, so kann zum Ausgleich der dadurch verringerten Dickenabmessung des Kalottenkörpers bei der Lösung nach Anspruch 1 das Ausgleichselement durch ein entsprechend dickeres ersetzt werden, um die richtige Lage der kalottenförmigen Dichtfläche wieder herzustellen.

Bei der Lösung nach Anspruch 7 ist der Kalottenkörper über sein Außengewinde an dem Schließkörper gehalten und kann durch Drehen im Gewinde auf den richtigen Abstand zum Kugelmittelpunkt eingestellt werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Kalottenkörper auf seiner der Kugelkalotte abgekehrten Rückseite einen zylindrischen Ansatz hat, der in eine die Ausnehmung bildende Ringnut im Grundkörper eingreift. Bei dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn das Ausgleichselement aus wenigstens einem in die Ringnut einlegbaren Ring besteht. Zum lösbaren Befestigen des Kalottenkörpers an dem Grundkörper sind vorzugsweise Schrauben vorgesehen, die in Gewindesackbohrungen auf der Rückseite des Kalottenkörpers eingreifen.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Grundkörper eine zur Scheiteltangente der kugelkalottenförmigen Dichtfläche parallele Durchgangsbohrung aufweisen, die in einer Stellung des Schließkörpers die Anschlußöffnungen miteinander verbindet. Die Kanten des Grundkörpers an den Enden der Durchgangsbohrung sind vor allem bei der Förderung abrasiver Medien starkem Verschleiß ausgesetzt. Zur Minderung des Verschleißes ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Kantenbereich an einem Ende der Durchgangsbohrung durch einen Austauschring aus verschleißfestem Material gebildet ist. Auch hier besteht die Möglichkeit der Reparatur bei zu starkem Verschleiß, indem der Austauschring durch einen neuen ersetzt wird. Anders als bei dem Kalottenkörper ist ein Nacharbeiten des Austauschrings wegen des geringen Ringquerschnitts und entsprechend geringem Materialbedarf und wegen des für eine vergleichbare Lösung zu geringen Einbauraumes nicht vorgesehen. Denkbar ist jedoch, daß der Austauschring im Wege der Panzerung nachgearbeitet wird. Anstelle der Anordnung eines Austauschringes kann auch der Grundkörper im Kantenbereich am Ende der Durchgangsbohrung durch Aufbringung einer Panzerung geschützt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen
1 einen Ausschnitt eines Kugelventils nach der Erfindung und
2 einen Ausschnitt des Schließkörpers des Kugelventils gemäß 1.
1 zeigt einen Ausschnitt eines Gehäuses 10 und eines Schließkörpers 1 eines Kugelventils. Der Schließkörper 1 hat die Form einer symmetrischen Kugelscheibe und ist in dem Gehäuse 10 um eine zur Zeichnungsebene senkrechte Achse Z drehbar, die durch den Kugelmittelpunkt geht. Der Schließkörper 1 besteht aus einem Grundkörper 11, der eine sich längs einer Achse Y erstreckende Durchgangsbohrung 12 aufweist. Die Kantenbereiche an den Enden der Durchgangsbohrung 12 werden von Austauschringen 3 gebildet, die mit dem Grundkörper 11 lösbar verbunden sind und aus einem im Vergleich zum Material des Grundkörpers 11 besonders verschleißfesten Material, beispielsweise einem Panzermaterial, bestehen. Die Durchgangsbohrung 12 dient zum Verbinden einer im Gehäuse 10 angeordneten Anschlußöffnung 13 mit einer zweiten, spiegelbildlich zu dieser angeordneten Anschlußöffnung, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Zum Herstellen der Verbindung zwischen den Anschlußöffnungen wird der Schließkörper 1 aus der in 1 gezeigten Stellung um 90° um die Achse Z gedreht.
Zum Verschließen der Anschlußöffnung 13 weist der Schließkörper 1 einen Kalottenkörper 2 mit einer kugelkalotten förmigen Dichtfläche 7 auf. Der Kalottenkörper 2 ist lösbar an dem Grundkörper 11 befestigt. Der Kalottenkörper 2 oder zumindest seine Dichtfläche 7 besteht aus einem besonders verschleißfesten Material.
Der in 2 gezeigte Ausschnitt verdeutlicht die Befestigung des Kalottenkörpers 2 am Grundkörper 11. Zur Aufnahme des Kalottenkörpers 2 weist der Grundkörper 11 eine Ausnehmung 14 mit einer zentralen, ebenen Bodenfläche 15 und eine die Bodenfläche 15 umgebende Ringnut 16 auf, die konzentrische, zylindrische Wandflächen und eine ebene Bodenfläche hat. Der Kalottenkörper 2 ist auf seiner der Dichtfläche entgegengesetzte Rückseite entsprechend der Ausnehmung 14 gestaltet und weist an seinem äußeren Rand einen in die Ringnut 16 eingreifenden zylindrischen Ansatz 8 auf, der eine ebene Kreisfläche 9 umgibt, die der Bodenfläche 15 unmittelbar gegenüberliegt. Zwischen dem Boden der Ringnut 16 und der Stirnfläche des Ansatzes 8 ist ein Zwischenraum vorgesehen, in dem sich ein als Ausgleichselement dienender Ring 4 befindet. Der Kalottenkörper 2 ist über den Ring 4 an dem Grundkörper 11 abgestützt. Der Kalottenkörper 2 wird in der Ausnehmung 14 durch Schrauben 6 gehalten, die von der Durchgangsbohrung 12 aus jeweils durch eine in die Ringnut 16 mündende Bohrung und eine den Ring 4 durchdringende Bohrung hindurchgesteckt und in eine Gewindebohrung im Ansatz 8 eingeschraubt sind. Zur Abdichtung des Kalottenkörpers 2 gegenüber dem Grundkörper 11 weist der Ansatz 8 angrenzend an den Ring 4 zwei Ringausnehmungen auf, in denen Dichtringe 5 aus Elastomer oder Graphit angeordnet sind.
Beim Öffnen und Schließen des Kugelventils ist die Dichtfläche 7 starker Verschleißbeanspruchung ausgesetzt, wenn sich in der Anschlußöffnung 13 abrasives Material befindet. Es ist daher von Zeit zu Zeit eine Erneuerung der Dichtfläche notwendig. Bei der beschriebenen Gestaltung des Schließkörpers kann die Erneuerung der Dichtfläche 7 auf einfache Weise durch Demontage und Nacharbeiten des Kalottenkörpers 2 erfolgen. Da sich durch das Nacharbeiten die axiale Bauhöhe des Kalottenkörpers verringert, muß zum Ausgleich ein entsprechend der Bauhöhenverringerung dickerer Ring 4 in die Ausnehmung 14 eingelegt werden, bevor der nachgearbeitete Kalottenkörper montiert wird. Anstelle eines dickeren Ringes 4 können auch mehrere Ringe mit entsprechender Gesamtdicke verwendet werden.

Claims

Kugelventil mit einem Gehäuse, das zwei miteinander in Verbindung stehende Anschlußöffnungen aufweist, und einem in dem Gehäuse angeordneten, um eine Achse drehbaren Schließkörper, der in einer Stellung die Anschlußöffnungen voneinander trennt und der eine als Kugelkalotte ausgebildete Dichtfläche aufweist, wobei der Schließkörper einen Grundkörper und einen lösbar an dem Grundkörper befestigten Kalottenkörper aufweist, der die Dichtfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (1) eine Ausnehmung (14) aufweist, in welcher der Kalottenkörper (2) angeordnet ist, wobei der Kalottenkörper (2) mit einer zur Mittelachse der Kugelkalotte konzentrischen, sich axial erstreckenden Mantelfläche in die Ausnehmung (14) eingreift und in dieser zentriert ist und daß zur axialen Abstützung des Kalottenkörpers (2) an dem Grundkörper (11) ein zwischen diesen beiden Teilen angeordnetes, auswechselbares Ausgleichselement vorgesehen ist, welches den Abstand des Kalottenkörpers (2) vom Kugelmittelpunkt bestimmt.
Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalottenkörper (2) auf seiner der Kugelkalotte abgekehrten Rückseite einen zylindrischen Ansatz (8) hat, der in eine Ringnut (16) im Grundkörper eingreift.
Kugelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement aus wenigstens einem in die Ringnut (16) einlegbaren Ring (4) besteht.
Kugelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalottenkörper (2) an dem Grundkörper (11) durch Schrauben (6) befestigt ist, die in Gewindesackbohrungen auf der Rückseite des Kalottenkörpers (2) eingreifen.
Kugelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (11) eine zur Scheiteltangente der kugelkalottenförmigen Dichtfläche (7) parallele Durchgangsbohrung (12) aufweist, die in einer Stellung des Schließkörpers die Anschlußöffnungen miteinander verbindet, wobei der Kantenbereich an wenigstens einem Ende der Durchgangsbohrung (12) durch einen Austauschring (3) aus verschleißfestem Material gebildet ist.
Kugelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (11) im Kantenbereich am Ende der Durchgangsbohrung (12) durch Aufbringung einer Panzerung geschützt ist.
Kugelventil mit einem Gehäuse, das zwei miteinander in Verbindung stehende Anschlußöffnungen aufweist, und einem in dem Gehäuse angeordneten, um eine Achse drehbaren Schließkörper, der in einer Stellung die Anschlußöffnungen voneinander trennt und der eine als Kugelkalotte ausgebildete Dichtfläche aufweist, wobei der Schließkörper einen Grundkörper und einen lösbar an dem Grundkörper befestigten Kalottenkörper aufweist, der die Dichtfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (1) eine Ausnehmung (14) aufweist, in welcher der Kalottenkörper (2) angeordnet ist, wobei der Kalottenkörper (2) mit einer zur Mittelachse der Kugelkalotte konzentrischen, sich axial erstreckenden Mantelfläche in die Ausnehmung (14) eingreift und in dieser zentriert ist und daß die Mantelfläche des Kalottenkörpers mit einem Außengewinde versehen und in ein entsprechendes, in der Wand der Ausnehmung vorgesehenes Innengewinde einschraubbar ist, wobei der Abstand des Kalottenkörpers (2) vom Kugelmittelpunkt durch Drehen im Gewinde einstellbar ist und lösbare Arretierungsmittel vorgesehen sind, die den Kalottenkörper an dem Grundkörper gegen Verdrehung sichern.