DE1500243A1 - Drehventil mit geschweisstem Koerper - Google Patents

Description

Drehventil mit geschweisstem Körper

Die Erfindung "betrifft ein Drehventil mit geschweisstem Körper mit einem zwischen zwei koaxialen Strömling sr ohr en angeordneten Küken.

Die Herstellung von Drehventilen, insbesondere von Kugetlventilen, ist wegen der Erfordernisses genau bearbeiteter, glatter, sphärischer Flächen besonders zeitraubend und kostspielig. Insbesondere kugelförmige Küken für Hochdruckleitungen erfordern verhältnismässig grosse und damit schwere Kugelkörper, deren maschinelle Bearbeitung wegen der schwierigen Einspannung aufwendig ist.

Bei einem bekannten Ventil dieser Art wird daher der Kugelkörper nicht aus einem einzigen Stück sondern aus einem Paar gleicher, hohler Halbkugelglieder, die an einem Äquator entsprechenden Rändern miteinander verbunden sind, hergestellt, wobei die Halbkugelglieder aus Metall gepresst sind (USA-Patentschrift 3 246 873). '

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Dadurch wird zwar erreicht, dass das Küken verhältnismässig leicht ist, jedoch ist es auch bei diesen Halbkugelgliedern schwierig, glatte sphärische Flächen auf maschinell nicht aufwendige Weise zu erzielen.

Aufgabe der Erfidnung ist es daher, ein Ventil der eingangs beschrieben Art zu schaffen, bei dem das Küken nur ein Minimum an maschinell bearbeiteten " sphärischen Flächen aufweist.

Zu diesem Zweck besteht das Küken gemäss der Erfindung aus einem zentralen Strömungsrohr, an das diametral gegenüberliegend Ringdichtungen tragende Dichtungsschilder sowie ebenfalls diametral gegenüberliegend Lagerzapfenschilder angeschweisst sind, die im Ventilkörper drehbar gelagerte Zapfen tragen.

Auf diese Weise ist ein verhältnismässig leichtes, nur kleine sphärische Flächen aufweisendes Küken geschaffen, das mit nur geringem maschinellen Aufwand herstellbar und dennoch starken Beanspruchungen gewachsen ist.

Vorteilhaft sind die Dichtungsschilder und lagerzapfenachilder in rechtwinkliger Anordnung um das

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zentrale Strömungsrohr und tangential an dieses anstossend angeordnet.

Zweckmassig sind gewölbte Yerstärkungsrippen, die sich quer zwischen den Dichtungsschildern erstrekken, mit dem Strömungsrohr sowie zwischen ihren Enden mit gegenüberliegenden Seiten der Lagerzapfenschilder und an ihren Enden mit den Dichtungsschildern verschweisst.

Weitere Merkmale der Erfindung ergen sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiöite der Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschrieben, und zwar stellen dar:

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Figur 1' eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des neuartigen Erehventilgliedea$ sie zeigt, wie die versohiedenen Scheiben um das zentrale vorgeiormte Ströraurigerohr montiert werd«m,

Figur 2 eine perspektivische Ansicht des zusammengebauten Drehventilgliedes,

Figur 3 einen vertikalen Schnitt durch die Achse des 'Strömungsrohrs,

Figur A einen Querschnitt des Ventils in der geöffneten

. Stellung und .·* ^

Figur 5 einen vergrösserten Teilschnittj sie zeigt die zwischen Ventilglied und Ventilkörper angeordnete Bichtungskonstruktion.

Der Ventilkörper, in dem das Ventilglied drehbar montiert wird, ist,in den Fig. 5 und 4 gezeigt und wird vorzugsweise '

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aus vorgeformten zusammengeechweissten Rohren gebildet· Der Körper weist ein zentrales kreisförmiges Glied 10 auf mit diametral gegenüberliegenden Hohlnaben 11 und 12, in die 4M· Zapfenhüleen zur drehbaren Lagerung des Ventilgliedee montiert sind.

Eine obere Zapfenhülse 13 ist in der Nabe 11 montiert und hat einen äusseren kreisförmigen Anbauflanach 14 zum Aufnehmen eines nicht dargestellten hydraulischen Motors, der den in der Zapfenhülse gelagerten und an dem Lagerzapfen 16 des Drehventilgliedes mittels in äam Bohrungen 25 des Zapfens angeordneter Stifte 17 aufgekeilten Ventilschaft 15 dient. Die Zapfenhülse 13 wird vorzugsweise mittels Schrauben 18 an der Habe 11 befestigt. Der untere Seil des Ventilsohafts und der obere» an den Schaft anstossende Teil des Lagerzapfens 16 werden vorzugsweise mittels einer in der ZapfenhUlse 13 angeordneten Buchse 19 gelagert« Wie dargestellt, kann die untere Fläche des Schafts einen konischen Vorsprung 20 aufweisen« der in eine konische* in der oberen fläche des Lagerzapfens 16 angeordnete» zentrierende Ausnehmung 21 hineinpasst* O-Dichtringe 22 und 23 aind um den Ventilschaft und den Lagerzapfen herum in der Zapfenhülse 13 vorgesehen; eine Dichtung 24 ist in dem Aussenteil der Hülse innerhalb der Nabe montiert.

Ein unteres Zapfenlagerglied 26 ist in der Hohlnabe 12 montiert und dient als Lager für den unteren, von dem Drehventilglied nach unten vorspringenden Lagerzapfen 27» wobei vor-

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zugsweise eine Buchse 28 in dem den Lagerzapfen lagernden Lager und in dem oberen Seil des Lagers um den Lagerzapfen ein O-Ring 29 angeordnet sind. Das Lagerglied kann mittels einer ringförmigen Schwelssung 30 in der Habe 12 befestigt werden und weist vorzugsweise ein Drucklagerechild 31 auf» das mit einer Schraube 32 gegen die Bodenfläche des Zapf ens 27 nachstellbar gehalten wird. Das Schild 31 kann einen in die in dem Lagerzapfen 27 angeordnete Zentrierausnehmung passenden konischen Vorsprung 33 aufweisen.

Der Ventilkörper besteht ferner aus Strömungsrohren 36 und 37 mit inneren konischen Teilen 38 und 39« die mittels ringförmiger SchwelsBungen 40 und 41 mit dem zentralen Bohr 11 verbunden sind· Die Aussenenden dieser Bohre sind mit Absohrägungen zweohs Verbindung mit Standardsohweiseteilen gezeigt« sie können aber auch mit Verbindung sf !ansehen versehen werden·

Sie oben beschriebene Ventilkörperkonstruktion gehurt an sich nicht zur Erfindung.

Eau neue Drehventilglied hat ein zentrales Strömungerohr 43t das aus einem Stüok Bohr von solcher Länge besteht« dass es zwischen die Strömungerohre 38 und 39 des zueammenmontierten Ventilkörpers passt« wie in Fig. 3 dargestellt} dabei muss berücksichtigt werden, dass später zu beschreibende Sitzringe zwischen das Bohr und die zylindrischen Teile der Bohre 36 und 37 eingeführt werden« wenn das Ventil in der geöffneten Lage ist·

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Wie in den Pig. 1 und 2 dargestellt, besteht das Drehventilglied aus diametral gegenüberliegenden oberen und unteren lagenzapfenschildern 44 und 45» an lenen die Lagerzapfen und 27 befestigt sind, z.B. durch Sohweiesen. Die Schilder 44 und 45 sind tangential zum Rohr 43 montiert und zwar in einer um 180° gegeneinander versetzten Anordnung, wie am besten aus Pig. 4 zu ersehen ist. I:i einem rechten Winkel zu den Schildern 44 und 45 sind zwei diametral gegenüberliegende, tangential auf dem Rohr 43 montierte und, wie bei 48 angedeutet, an den ans tossenden Kanten der Lagerzapfenschilder angeschweisste Dichtschilder 46 und 47 angeordnet. Die Lager--, zapfenschilder 44 und 45 und die Dishtsehilder 46 und 47 sind also rechtwinklig um das Rohr 43 unl tangential dazu angeordnet·

Die Lagerzapfenschilder 44 und 45 und die DictitecKilder 46 und 47 werden an dem Rohr und um daß Rohr konstruktiv getragen von awei Paaren oberer und unterer gewölkter Rippenplatten 50 und 51, die mit axialem Abstand angeordnet sind und sich quer zum Rohr erstrecken. Sie inneren Seitenflächen der Rippenplatten 50 und 51 stossen an die Seitenkanten dee Lagerzapfenschildeβ 44 und sind an dieses angeschweiest; die unteren Rippenplatten 50 und 51 stoesen an das untere Lagerssapfenschild 45 und sind an dieses angeschwelest» Die Endflächen 52 der Rippenplatten 50 und 51 stossen planar an die Innenflächen der Dichtschilder 46 und 47 und sind an diesen angeschweisst·

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Etwa halbwegs zwischen gegenüberliegenden Enden der Rippen 50 und 51 sind etwa dreieckige Rippen 53 angeordnet, deren äussere Endflächen 54 und 55 an die Lagerzapfenschilder und Dichtsohilder anatossen und mit dieeen zusammangesohweisst sind. Die radial inneren flächen der Rippen 50, 51 und 52 sind bogenförmig ausgebildet, entsprechend der Aussenflache des zentralen Rohrs 43, und die Rippen 50 und 51 sind daraufgeschweisst, wie bei 56 und 57 angegeben«

Die Dichtsohilder 46 und 47 weisen neben ihrem Aussenumfang kreisförmige Nuten 60 zur Aufnahme elastischer Dichtringe auf, deren Winkeltiuerschnittsform am besten aus Fig· JS zu ersehen ist. Die äussere kreisförmige Oberfläche des Ringes 61 stösst an eine Schulter 62 an und die gegenüberliegende Oberfläche wird unterhalb des gerundeten Kopfes des Dichtringes 61 ron einem Sicherungsring 63 festgeklemmt, so dass die Innenseite des Kopfes freigelegt wird. Die Sicherungsringe 63 können mittels Schrauben 64 an den Dichtgohildern 46 und 47 befestigt werden«

Beim Zusammeamontieren und Herstellen des Drehventilgliedes wird das Rohr 43 auf eine vorbestimmte Länge abgeschnitten und als Lehre verwendet, um die die verschiedenen Schilder, aus denen das Glied besteht, zueammenmontiert werden· Zuerst werden die Rippenplatten 50 und 51 gegen das Rohr aufgestellt, und die Lagerzapfensohilder 44 und 45 werden an ihnen angesohweisst, bei 65, wobei die Innenfläche der Rippen 50 und an gegenüberliegend© Seitenkanten der Lagerzapfenschilder

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anstossen» wie in den Zeichnungen dargestellt. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestelltf stehen die Mittelteile 66 der Rippen 50 und 51 radial auswärts von den Lagerzapfensohildern hervor» und zwar zu einem später zu beschreibenden ²WeOk,

Wie in Pig. 1 dargestellt» können die Bndkanten der Lagerzapfensohilder gewölbte Abschrägungen bei 67 aufweisen» um etwa sphärische Flächen zu bilden» wobei flache Endflächen 68 in Form von Kreissegmenten gebildet werden, an die die Innenflächen der Diohtschilder 46 und 47 anstossen. Die Dicht- ä sohilder wrrden sodann an diametral gegenüberliegenden Stellen gesetzt» wobei ihre flachen Innenflächen an den Endflächen 52 der Hippen anstossen; die Schilder werden dann an den Hippen 50 und 51 an zugänglichen Stellen punktgesohweisst·

Das Rohr 43 nird nun aus der zusammengebauten Einheit herausgezogen» wobei alle Kanten der Endflächen 52 der Hippen zugänglich werden, und die Sohilder 46 und 47 werden an den Rippen um die Stosskanten derselben fertiggesehweisst. Nun können die dreieckigen Sohilder 53 halbwegs zwischen die Rippen 50 und 51 gestellt und die Flächen 54 und 55 können um deren Kanten an den X^gerzapfensohlldern 44 und 45 und den Diohtsohildern 46 und 47 angesohweisst werden» wie bei 70 angegeben.

Das Rohr 43 kann nun in die Einheit wieder eingeführt werden; die Dichtschilder und Lagerzapfenaahilder werden entlang ihrer Kanten bei 43 zusammengesohweisst und die äusseren Seiten-

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flächen der Bippen 50 und 51 werden an die Außenfläche des Rohrs angeechweisst, wie bei 71 angegeben* Die Einheit ist nun fertig für die maschinelle Bearbeitung, so dass alle Aussenf lachen» die über die Sitzringe gleiten, spärisch werden; die Einheit wird in einer Maschine an den Zentren 21 und 34 der Lagerzapfen eingespannt und von einem Schneidwerkzeug, das sich mit einem Radius um die Mitte der'linheit dreht, bearbeitet.

Dabei werden die Aussenkanten 72 der Dichtschi!der und die Aussenkanten 73 des Rohres 43 bis auf sphärische Oberflächen bearbeitet* ebenso wie die Endkanten 67.der Lagerzapfenschilder* Die Endteile 74 der gewölbten Oberflächen der Rippen 50 und 51 werden auch sphärisch bearbeitet, bis sie in die benachbarten Oberflächen 67 und 72 übergehen. Die maschinelle Bearbeitung wird also stark herabgesetzt, weil lediglich die verschiedenen nicht zusammenhängenden Kantenteile maschinell barjfbeitet werden müssen· gegenüber der bisher erforderlichen Bearbeitung der durchgehenden Oberflächen einer massiven Kugel· Die zentralenjpeile 66 der Rippen 50 und 51 werden so gelassen, dass sie sich radial auswärts von den Lagerzapfenschildern 44 und 45 erstrecken, wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich» um der Einheit eine erhöhte konstruktive Festigkeit zu verleihen. Wenn das Drehglied in der in Fig. 4 dargestellten geschlossenen Lage hohem Druck ausgesetzt wird, so verhalten sich die Bippen 5ο und 51 etwa wie unter Druck gesetzte Säulen zwischen den Schildern 46 und 47 und übertragen den Druok auf die Lager-

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zapfen 16 und 27; die vorstehenden zentralen Teile der Kippen "bewirken dabei eine erhöhte Querschnittsfestigkeit.

Die konstruktive festigkeit des Brehgliedes iet in beiden Richtungen gleich» so dass stromaufwärtige Dichtungen an beiden Seiten des Gliedes vorgesehen sind· Demnach kann die Dichtheitbeider Dichtungen, wenn das Ventil in der Rohrleitung eingebaut ist, jederzeit überprüft werden, indem ein Entleerungsstopfen 90 in dem den Hohlraum um die Kugel umgebenden Körper entfernt wird» wenn das Drehglied in der geechlOBsenen Lage unter Druok steht.

Wie gezeigt, können die Dichtschilder 46 und 47 an ihren Aussenfläohen angeschweisste Rippen 75 aufweisen, um ihre Festigkeit und ihren Widerstand gegen hohe Drücke zu erhöhen, wenn das Drehglied in der geschlossenen Lage ist?

In den Pig. 4 und 5 sind die Sitzringe 76 sswischen dem Drehglied und dem Ventilkörper eingesetzt und weisen rundhohle, an die Dichtringe 61 anstossende, sphärische Oberflächen 77 auf. Die Ringe 76 werden durch Sicherungsringe 78 gehalten, unterstützt von Distanzringen 79 t die in Hüten in den Strömungsrohren 36 und 37 passen- In jedem Strömungsrohr wird vorzugsweise ein O-Dichtring zwischen den Ring 78 und eine Aussennut 81 eingesetzt.

Vorzugsweise wird 3edes der Dichtschilder 46 und 47 mit einer Schmiernut 82 versehen, die radial auswärts der Schulter 62

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angeordnet ist und ale Zweit- oder Notdiohtung dient, sollten die Dichtringe 61 beschädigt werden· Eine Armatur 83 zum Einspritzen von Schmiermittel ist in jedes Strömungsrohr eingeschraubt und steht in Verbindung mit einem sich von dem Strömungsrohr durch den Sitzring 76 bis zu der Nut 82 erstreckenden Gang 84» Zwischen dem Strömgungsrohr und dem Sitzring 76 kann eine Dichtkupplung 85 vorgesehen werden.

Wenn die Strömung in Eichtung des in Fig· 4 gezeigten Pfeiles fliegst, drückt der auf die innere freistehende Seite des stromaufwärts angeordneten Hinges 61 wirkende Druck den Ring gegen die anstossende Schulter 62 und bewirkt zwischen dem Sing 61 und der hohlen, auf dem benachbarten Sitzring 76 angeordneten sphärischen Oberfläche 77 eine feste Dichtung* Auf der stromabwärtigen Seite erlaubt die entspannte Oberfläche auf. dem Sicherungsring 63 dem zwischen dem Körper und dem Drehglied auftretenden Druck, in das stromabwärtige Strömungsrohr abzufliessen, und zwar durch radiales Einwärtsbiegen des Kopfes des Dichtringes 61.

Wenn Schmiermittel durch die an der stromabwärtigen Seite angeordenete Armatur 83 eingespritzt wird, so bewirkt der Druckunterschied zwischen dem höheren Druck im Hohlraum und dem niedrigeren stromabwärtigen Druck zusammen mit dem unter- . schied zwischen dem Druck an der dem Hohlraum ausgesetzten Sitzringfläohe und dem Druck an der dem stromabwärtigen Druck ausgesetzten Fläche, dass der Sitzring 76 gegen das Dichtungeschild 47 gepresst wird und eine Dichtung zwischen diesen beiden Teilen aufrechterhält.

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Sas Drehventilglied gemäss der Erfindung besteht ganz aus zusamme ngeschweiss ten Standardrohren und -blechen, ohne dass Teile gegossen werden müssten; es besitzt maximale Festigkeit bei herabgesetztem Gewicht zur Verwendung in Hochdruckleitungen; und es wird auf einfache Weise zusammengebaut, mit einem Mindestmass an maschineller Bearbeitung, und erlaubt« leistungsfähige und langdauernde Dichtungen in beiden Richtungen zu erzielen, die durch Schmiermitteldichtung ergänzt werden können· Das neuartige Glied ist baulich derart konstruiert, dass der Leitungsdruck von den Dichtungsschildern auf die Lagerzapfen Übertragen wird, wenn das Glied in geschlossener Lage in eine Leitung eingebaut ist. Das Glied kann also äusserst hohen Drücken widerstehen.

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Claims (1)

1. S 9a 900 XII/'47g 5· Juni 1967

   Homer John Sbafer Jn

   Patentansprüche

   1. Drehventil mit geschwelssteu Körper alt einea ewisohen swei koaxialen Strötnungsrohren angeordneten Küken, dadaroh gekennzeiohnet, dass das Küken aas einen zentralen Ströomngarobr (43) besteht» an das dianetral gegenüberliegend Ringdlohtongen 01) tragende Dichtungsachi !der (46, 47) sowie ebenfalls diaoetral gegenüberliegend Lager isapXenschild er (44t 45) angeschweisst sind, die im Ventilkörper drehbar gelagerte Lagerzapfen (16, 27) tragen.

   2. Drehventil nach Ansprach 1₉ dadaroh gekennzeichnet, dass die Dichtungsschleier (46, 47) kreisförmige Kuten (60) «or Aufnahme elastischer Diohtringe (61) aufweisen.

   5« Drehventil naob Ansprach 1, dadurch gekennselcbnet, dass die Dicbtungescbilder (46, 47) and LegereapfenBohilder (44ι 45} in rechtwinkliger Anordnung an das zentrale Ströeungsrohr (A3) and tangential an dieses anstossend angeordnet sind·

   4ο Drehventil nach Ansprach 1 oder 2, dadaroh gekennzeichnet, dass gewölbte Yerstärkongsrippen (50, 51» 53)» sich qaer ewisohen den Diohtangssohildern (46, 47) erstreckend« mit dem Strömangsrohr (43) sowie swisoben ihren Enden mit gegenüberliegenden Seiten der Lagersapfenocbilö&r (44, 45) and an ihren Enden mit den Dichtongssohildern (46, 47) verschwelest sind.

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   JS

   5. Drehventil nach Anspruoh 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (50, 51) zentrale Zeile aufweisen, die mit den gegenüberliegenden Rändern der LagerzapfenschiIder (44, 45) vorsohweiest Bind und sieb von diesen radial auswärts erstrecken.

   6. Drehventil nach einem der An epr liehe 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (73) des zentralen Strömungsrohree (4-3) die radial äusseren Ränder (72) der Diebtungsscbilder (46, 47) und die radial äusseren Ränder (67) der Lager- βapfenβchilder (44* 45) um das Zentrum des zentralen Strö- I mungsrohres sphärisch ausgebildet sind.

   7. Drebventil nacb einem der Ansprüche 3 bis 5t dadurch gekennzeichnet, dass die radial äusseren Ränder (74) der Verstärkungsrippen (50, £1) um das Zentrum des zentralen Strömungsrobres sphärisch ausgebildet sind.

   8. Drehventil nacb einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsrippen (50, 51, 53) den Lei- j tungsdruok auf die Lagerzapfen (16, 27) Übertragen, um so stromaufwärtige Dichtungen in beiden Richtungen zu schaffen*

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