DE1600811A1 - Kugelventil - Google Patents

Description

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BREMER BANK 100(072 POSTSCHECK HAMBURG 255Λ7

MEIN ZEICHEN: TJ Μ
DATUM:

Eille-McCanna Company, Carpentersville, Staat Illinois
(V. St. A.)

Kugelventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil, das als Schließkörper eine verdrehbare und durchbohrte Kugel besitst.

Derartige Ventilse sind in vielfältigen Ausführungen, bekannt, sie haben sum Veil erhebliche konstruktive Vorteile, die dazu geführt haben, daß derartige Ventile
sich stark verbreitet haben. Viele dieser Vorteile
lassen sieb, dadurch erzielen, daß die Ventilsitze
aus nachgiebigen, polymeren Materialien hergestellt
werden, die die Zu- und die Abströmseite der Kugel
gegenüber dem Gehäuse abdichten. Die Vorteile von
Ventilsitzen aus dem genannten Material kommen besonders

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gut zur Geltung, wenn die Kugelventile mit achwlffimenden Ventilkugeln ausgerüstet sind, die sich unter der Kraft des Strömungsmittels gegen den auf der AbatrÖmaeite befindlichen Sitz legen·

Beim Schließen derartiger Ventile gibt der auf der AbstrSmseite liegende Ventilsitz unter der vom Druckmedium über die Ventilkegel auf ihn übertragen en Kraft etwas nach, wodurch die Abdichtung mit der zugehörigen Eugeloberfläche bewirkt wird. Eine solche Abdichtung zwischen dem auf der Abströ'mseite liegenden Ventilsitz und der Kugel ist von ausgezeichneter Güte und demgemäß vorteilhaft in der Anwendung· Gleichzeitig kann auch der aus demselben nachgiebigen polymeren Material bestehende Ventilsitz auf der Zuströmseite des Ventiles eine zusätzliche Abdichtung gegenüber der Ventilkugel auf der Zuströmseite bewirken.

Trotz ihrer bedeutenden Vorteile konnten Kugelventile, deren Kugeln unter der Wirkung des Druckmittels gegen den aus einem nachgiebigen, polymeren Material bestehen» den Ventilsitz gedrückt wurden, nicht in Rochdruckanlagen verwendet werden, weil in diesen fällen die von dem Druckmittel auf den an der Abströmseite liegenden Ventilsitz ausgeübten großen Kräfte zu einer beschleu-

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nigten Abnutzung und Beschädigung dee betreffenden ■ Ventilsitzes führten*

Dar vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe ssugrunde_t ein Kugelventil ao auszubilden, daß es ausgezeichnet© Bichttsirkungen unter Verwendung Tön Ventilsitzen aus nachgiebigem, polymeren. Material und einer schwimmenden Veatilkugel hat, die sich unter der Wirkung dee Strönmngsmitteldruckes gegen den auf der Abströmseite liegenden Ventilsitz legt und vor allem unter Aufrechterhaltfing sämtlicher Vorteile bekannter Ventile sowie unter Vermeidung von deren Nachteilen auch in Hochdruckanlagen eingebaut werden kann.

Bei einem, diese Aufgabe lösendem Ventil wird die Ventilkugel unter dem Strömungsmitteldruck gegen den auf der Abströmseite liegenden Ventilsitz gepreßt, welcher die Ventilkugel mit Hilfe von zwei nachgiebigen Sitzringen abstützt, die ihrerseits konzentrisch aneinander anstoßend in einer Tandemanordnung eingebaut sind. Die beiden Sitzringe jedes Ventilsitzes bestehen aus den erwähnten nachgiebigen Materialien, wobei mindestens der äußere Sitzring aus einem nachgiebigen, polymeren Material und der innere Sitzring aus einem Material hergestellt ist, das vorzugsweise einen Elastizitate-

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modul hat, der verhältnismäßig groß in beäug auf den Elastizitätsmodul des angrenzenden Süßeren Sitzringes ist.

Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der nachgiebige innere Sitzring des auf der Abströmseite des Ventiles vorgesehenen Ventilsitzes einen größeren Teil der von dem Strömungsmittel über die Engel ausgeübten Kraft aufnimmt, und der zu einem großen Teil unabhängig von dem aus einem nachgiebigen Polymer hergestellten äußeren Sitzring abgestützt ist. Der Außenumfang des inneren Ringes hat einen gegenüber dem Süßeren Ring beträchtlich größeren Durchmesser und ist in eine Ringnut eingesetzt, die einen größeren Durchmesser hat als die angrenzende Ringnut für den äußeren Ring.

Eine bevorzugte Ausfiihrungsform der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig._} 1 einen Längsschnitt durch ein gemäß der

Erfindung aufgebautes Ventil, entsprechend der Linie 1-1 in Fig, 2;

Pig· 2 in verkleinertem Maßstab eine Draufsicht auf das Ventil entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

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Figo 3 iß stark vergrößertem Maßstab einen

Schnitt durch einen Ventilaita, dessen Sifcsriage in einer Stellung stehen, in der sie noch keine Kräfte aufzunehmen haben;

Fig. 4 einen der Fig. 3 ähnlichen Teilschnitt eines Ventilsitsea auf der Abströmseite des Ventiles mit voll angepreßter Ventilkegel ;

Fig. 5 einen dar Fig. 3 ent sprechend» Teileefcnltt durch einen auf der SuatrömgQite liegenden Ventilsits, dessert Siteringe ia derjenigen Stellung stehen, die sie beim Anliegen der Veati!kugel an dem gegenüberliegenden Ventilsitz einnehmenι wa&

eitlen ebe&fallo dar Fig. 3 ähnliches Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausföhrungsform eines Ventilsitzes gemäß der Erfindung·

Das in den Figo 1 und 2 gezeigte Ventil 10 hat ©in Gehäuse 12, das aus sw©i Teilen 14,16 besteht, di@ im zusammengesetzten Zustand den ianealiegendea Sehließraum 18 von eylindrischer Form bilden» Wie ββ aus den Zeichnungen hervorgeht ₉ sind di@ beiden Sieile 14,16 des Gehäuses 12 mit Hilfe einer Anzahl kreisförmig angeordneter BoIsea 20 verbunden und enthalten Ströaungskanäle 22_S«?4·, di© von den freien Stirnseiten des Gehäuses zum Schließraum 16 fü

Die Verbindung awisehen den Strömungskanälen 22,24 wird mit Hilfe einer Kugel 26 hergestellt, welche eine zentral verlaufende Bohrung 28 aufweist, di© durch Ver··

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drehen der Kugel 26 die sich gegenüberliegenden inneren Baden der Strösmngskanäle 22,24- wahlweise verbindet oder trennt» Die Drehachse der Kugel 26 verläuft dabei senkrecht zur Längsachse des Schlioßraumea 18·

Die Kugel 26 wird zwischen ihrer öffnung- und ihrer Schließstellung durch eine Betätigungseinrichtung verdreht , die ein Schwimmen der Kugel im Schließraun 18 erlaubt, so daß sich diese unter dem Einfluß des Druckes des Stromungsmitteis In Richtung auf das innere Ende des einen oder anderen StrSmungskanales 22,24 bewegt; auf diese Weise wird die von dem Strömungsmittel ausgeübte Kraft dazu benutzt, die Kugel gegen den jewel*· Ii gen Abströmkanal dichtend anzulegen, wenn sie in der nachstehend noch erläuterten Weise in ihre Sehließstellung gedreht wird.

In dar Kugel 26 ist ein Schiita 30 vorgesehen, der eine abgeflachte Zunge 3*2 aufnimmt, die ihrerseits am Inneren Ende einer Ventil-Betätigungswelle 34- vorgesehen ist. Diese Betätigungswelle verläuft durch eine Radialbohrung 36» die in einem verdickten Ansatz 38 des Grehäuseteilee 14 vorgesehen ist xur Außenseite des Ventiles 10« Die Abmessungen der Zunge 32 sind etwas kleiner als diejenigen des Schlitzes 30, so daß ein begrenztes Spiel zwi-

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sehen der Kugel vm& der. Stange 32 vorhanden ist, die das schon erwähnte Schwimmen der Sngel im Schließraum 18 ermöglicht.

Sie Ventilbetätigungswelle 3* wird in dem dargestellten AUeführungßbeiapiel der Erfindung Tran einem Hendrad 40 irerdreht, das fest mit dem äußeren, freien Eade der Betätigungswölle 34 verbünden ist* wobei diese Verbindung eine axiale Relativbewegung zwischen Handrad und Beta· tigungowolle ermöglicht=·

Ein StröimingaaiittelVBrlust; aus dem SchlieSraum 18 entlang der BetätigUBgewelle 3^ wird Mt Hilfe wm drei Ringdichtungon verhisfisrt^ Sie tos einer inneren Dichtung 42, einer äuS«.^a<?t©n. Biehtimg 4-4 xmä. @iaer JSiriaeh@Bäi@litiaag 46 gebildet sind* Die innere Diehtmig 42 sitzfein ©iaer eingesenkten Bohrung 48 im Bereieh des innerenEndes der Radialbohrung 36 um die Betätigungswelle 34 herum und wird mit Hilfe eines Ringflansches 50 der Betätigungswelle 34« dessen Außendurchmeeser etwa gleich dem Durchmesser der Bohrung 48 entspricht, gegen den Boden der Bohrung 48 gedrückt. Die äußere Dichtung 44, die ebenfalls die Betätigungswelle 3^ umgibt, sitzt in einer eingesenkten Bohrung 52 am äußeren Ende der Bohrung 36 wird von einer Büchse 54, die mit Spiel auf der Be-

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tatigungswelle 34 sitst, gegen den Boden der Bohrung gepreßt. Mit Hilfe einer auf die Bet'ätigungawelle 34 aufgeschraubten Stellmutter 55 wird die Büchse 5**· In ihrer Läge gehalten, dio Büchse 54 nach Innen gegen die auflere Dichtung 44 gepreßt und gleichzeitig der Ringflansch 50 nach außen gesogen, um dadurch die innere Dichtung 42 festeupresöen. Die Zwischendichtung ~ wird von einem G-Ring gebildet, der in einer Ringnut

58 der Betätigungswelle 34 sitst und sich an der Wand der Hadialbohrung 56 absttttit. Weiterhin 1st eine Mutter 56 vorgesehen, die auf daß frei· äußere Ende der Betätigungswelle y\r aufgeschraubt iet und das Handrad 40 gegen eine an der Büchse 54 vorgesehene Anechlagfläche

59 festlegt; dadurch wird die erwähnte abgliche Relativbewegung zwischen Betätigungewelle 34 und Handrad 40 aufgehoben.

Wie es der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist der Gehäuseteil 16 so ausgebildet, daß er eine abnehmbare Abdeckung für den Schließraum 18 bildet. Dadurch wird die maschinelle Bearbeitung des Schließraumes erleichtert und ein bequemes Zusammenbauen und Auseinandernehmen des Ventiles ermöglicht. Es sei angemerkt, daß die Betätigungflwelle 34 von unten durch den Schließraum in die Radialbohrung 36 eingesetzt wird,,

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Die Abdichtung der Kugel 26gegen ein Umströmen durch das Strömungsmittel in der geschlossenen Ventilstellung wird mit Hilfe von zwei ringförmigen Ventilsitzen 60,62 bewirkt, die herausnehmbar und die inneren Enden der Stromungslcanäle 22,24- umgebend in dem Schließraum 18 untergebracht sind. Die Ventilsitze 60,62 sind Identisch ausgebildet und worden in komplementärer Lage beiderseits der Kugel 26 angeordnet.

Es leuchtet ein, daß die Enge). 26 beim Verdrehen in ihre Schließstellung der vom Strömungsmittel ausgeübteen Kraft ausgesetzt ist, die die Kugel gegen dasjenige innere Ende eines der Sfcrömungskanäle 22,24 preßt, welches unter dem niedrigeren Druck steht· Die Ventilsitze 60,62 sind so ausgebildet, daß sie die gesamte, auf die Kugel 26 einwirkende Kraft des Strömungsmittels aufnehmen, so daß die Kugel sich voll auf jeweils einem Ventilsitz abstützt,, welcher eine aktive Dichtung gegen* über der Kugel darstellt; die Ventilsitze sind dabei so ausgelegt, daß slo aufgrund ihres Aufbaues aus einem nachgiebigen Material diese Kraft auch aufnehmen können und aufgrund ihrer besonderen Ausbildungsform ein besonders ßutgo Abdichten ermöglichon, während si© gleichzeitig sich selbst vor den auf sie einwirkenden Kräften

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selbst darm schützen, wenn did Kugel unter dem vollen Druck eines Strömungsmittels steht.

Gemäß Fig. 3 besteht jeder Ventilalts 60,62 aus ewei kreisförmigen Sitdringen 64,66» die beide aus einem nachgiebigen Material bestehen· Die beiden Sitaringβ 64,66 eines jeden Ventilsitzes 60,62 sind in einen ringförmigen Halter 68 untergebracht, der als Seil des Ventilsitzes herausnehmbar in dem Schließraum 18 angeordnet ist.

Die Sitzringe 64,66 eines jeden Ventilsitzes sind koaxial zueinander angeordnet und haben alt bezug auf den Mittelpunkt der Kugel 26 die in den Zeichnungen gezeigte relative Lege zueinander. Sowohl der innere Sitzring 64 als auch der äußere Sitzring 66 eines jeden Ventilsitzes arbeiten bei der Herstellung der gewünschten Abdichtung gegenüber der Kugel 26 zusammen. Dennoch sind innerer und äußerer Sitzring unterschiedlich ausgebildet, so daß beide Sitzringe beim Herstellen und Aufrechterhalten dar Dichtung zwar zusammenwirken, jedoch verschiedene speziolle Punktionen dabei ausüben. Aus diesem Grund ist einer dor Sitzringe,und zwar vorzugsweise der innere Sitzring 64 aus einem nachgiebigen Material hergestellt, das (insbesondere im Falle einer

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Kompression) ©is<sa -rerMltniamfeßig hohen modul hat, während der äußere Sitzring 66,, der ebenfalls aus einen nachgiebigen Material besteht, einen (speziell im Falle von Kompression) relativ niedrigen Elastizitätsmodul hat.

TJm ein Beispiel für zwei verwendbare Materialien em geben, die sich als besonders vorteilhaft bei der Herstellung der Bitsringe herausgestellt haben, sei auf das unter dem Warenzeichen "TEFLON" vertriebene reine Polytefcrafluoräthylen verwiesen, daa für die Herstellung des äußeren Sit»ringes 66 verwendet werden kann, und es sei auf Polytetrafluorethylen mit einem Zusatz eines pi&lverförmigen inerten Materials verwiesen„ das zva? Herstellung des inneren Sitzringes 64 verwendbar ist. Ein derartiges Polytetrafluorethylen mit einer Dispersion eines infueiblen Materials wird von der Firma Polymer Corporation, Heading, Pennsylvania, unter dem Warenseichen "FIÄJOHOSINT" vertrieben. Die Verwendung einer Dispersion von pulverförmigen Inerten Materialien, wie z.B. pulverförmiges Keramikmaterial, In Verbindung mit Polytetrafluorethylen dient einer starken Erhöhung der Festigkeitseigenschaften des Materials im Verhältnis zu reinem oder unvermischtem Polytetrafluorethylen. Derartige, unter dem Warenzeichen

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"FIAJOROSIIiT" vertriebene Materialien sind mit Elastiisitätakoeffizienten mit bezug auf Druck und Biegung erhältlich, die sehr viel hoher sind als die entsprechenden Koeffizienten von reinem Poly tetrafluorethylen oder "TEFLOH*¹. FUr die Herstellung des inneren Sitzringes 64-kann "FLDOROSINT" auch durch andere Materialien mit vergleichbar niedrigen Elastizitätsmodulen, vergleichbar niedrigen Sitzeigenschaften gegenüber Kompression und vergleichbar niedrigen Kaltfließeigenschaften verwendet werden. Derartige Materialien, nie z.B. verdichteter Asbest, metallumhülltes Gummi, gekrlorate Metallfolien und gegossene Kohle/Graphitstoffe sind mit besonderem Vorteil verwendbar«

In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die inneren und äußeren Sitzringe 64,66 in je einer einzelnen Ringnut 70,72 des Halters 68 so eingesetzt, daß sie aneinanderstoßend koaxial zueinander liegen. Die innere Hingnut 70 hat einen größeren Durchmesser als die äußere Ringnut 72 und nimmt den inneren Sitzring 64- auf, dessen Außendurchmesser wiederum größer ist, als derjenige des äußeren Sitzringes 66. Der innere Sitsring 64 iet so dimensioniert, daß er den äußeren Sitzring 66 in radialer Richtung überlappt und in axialer Richtung an der radial verlaufenden

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Innenfläche 74 des äußeren Sitssringsä anliegt. Damit aich der innere Sit3xlng 64 nicht in axialer Richtung vom äußeren Sitzring 66 fortbewegen kann, wird er von einer radial nach innen vorspringenden und die eine Seite der Ringnut 70 begrenzenden Lippe 76 im Halter 68 festgelegt.

Der innere Sitaring 64 eines jeden Ventilsitzes steht nach innen voto Halter 68 ab und verläuft quer zu diesem in einer Richtung auf den Mittelpunkt der Kugel 26 au, wodurch eine Dichtfläche 78 entsteht, deren Form einem Kugelausschnitt mit einem Radius entspricht, der demjenigen der Kugel 26 ähnlich ist·

Der äußere Sitzring jedes Ventilsitzes wird an seinem Außenumf ang von der Nut 72 im Halter 68 und im übrigen von dem inneren Sitzring 64 gehalten. Der äußere Sitz* ring 66 erstreckt sich radial nach innen über den inneren Sitzring 64 hinaus und verläuft nach innen sowie quer mit bezug auf den Halter 68 in Richtung auf den Mittelpunkt der Kugel zu, wodurch eine Dichtfläche 80 entsteht, welche mit der angrenzenden Oberfläche der Kugel 26 zusammenwirkt. Die Dichtfläche 80 hat grundsätzlich die Form eines Kugelabschnittes mit einem Radius, der dem Radius der Kugel 26 etwa gleich iat.

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Beido Sitzringe 6*1-,66 sind so geformt und dimensioniert, daß der äußere Sitzring 66, bevor die Ringe von der Kugel unter Spannung gesetzt und deformiert werden, über den inneren Sitzring 6* in Richtung auf den Kugelmittelpunkt hin vorsteht; die Dichtfläche 80 dee äußeren Ringes hat dabei in radialer Richtung einen Abstand vom Kugelmittelpunkt, der etwas kleiner 1st als der entsprechende radiale Abstand der Dichtfläche 78 des inneren Dichtringes. Der Grund für diese Anordnung wird nachstehend noch deutlich werden.

Der äußere Sitzring 66 der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist so geformt, daß er an seinem Außenumfang eine Basis 82 von verhältnismäßig großer radialer Dicke bildet, welcher glatt zwischen den inneren Sitzring 64 und dl· axial außen liegende Seite der zugeordneten Ringnut 72 paßt· Innerhalb der Basis 82 hat der Sitzring 66 einen Dichtbereich 83, dessen axial außen liegende Fläche 84 in der Ruhestellung, d.h. vor der Beaufschlagung dee Sitzringes durch die Kugel 26 grundsätzlich flach ist. Am Halter 68 ist eine ringförmige Stützfläche 86 vorgesehen, die der axialen Außenflache 84 des äußeren Sitzringes 66 direkt gegenüberliegt. Die Stützfläche 86 verläuft von der Basia 82 dea Sit»ringes radial nach innen in axial

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divergierender Richtung von der unbeaufschlagten Lage der Außenfläche 64 weg. Auf diese Weise definieren die Stützfläche 86 und die Außenfläche 84· gemeinsam einen Zwischenraum 88, in den der Diehöbereich 83 des Sitzringes von der Kugel 26 hereingedrückt werden kann· Das dazu erforderliche Ausbiegen des Sichtbereiche8 in Sichtung auf die Stützfläche 86 wird durch eine Ringnut 90 erleichtert, die dicht unterhalb der Basis

82 in der axialen Außenfläche 84 des Sitzringes vorgesehen ist; diese Ringnut verkleinert den wirksamen Querschnitt des ' Sitzringes, so daß ein Gelenkbereich 91 entsteht, der das Ausbiegen des Dichtbereiches

83 erleichtert.

Es sei hervorgehoben, daß der Hauptteil des Sitz^ißges 66, der den Dichtbereich 83 umfaßt, radial innerhalb der Basis 82 liegt«, Die radiale Dicke der Basis 82 beträgt nur etwa ein Viertel der radialen Gesamtabmessung des Außenringes 66, und die Ringnut 90 hat eine Tiefe, die etwa nur ein Drittel der axialen Gesamttiefe des Sitzringes beträgt. Obwohl die Ringnut 90 das Ausbiegen des Dichtbereichos 83 in Richtung auf die Stützfläche 86 erleichtert, verschlechtert nie dadurch (jedoch nicht den festen Zusammenhalt zwischen der Basis 82 und dem Dichtboreich 83.

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Aft Innenumfang des Halters 68 1st eine fiinglippe 92 vorgesehen, die vom inneren Ende der Stützfläche 86 in Richtung auf den Mittelpunkt der Kugel 26 vorsteht. Diese Ringlippe hat zwei Funktionen: sie bildet ein« ringförmige Anlagefläche 94» die eben innerhalb des angrenzenden äußeren Sitzringes 66 liegt, wenn dieser in Richtung auf die Stützfläche 86 abgebogen ist und verhindert ein Ausdrücken des Sitzringee 66 nach innen entlang der Stützfläche 86 unter der Druckbelastung, die von der Kugel auf den Ring ausgeübt wird, Die Hinglippe 92 bildet mit ihrer festen Mchtkante 96, die als Sicherheitsabdichtung unter einem kleinen Abstand von dem Kugelumfang" dieser gegenüberliegt. Der Abstand zwischen der Dichtkante 96 und der Kugeloberfläche ist so gewählt, daß die Kugel nur dann gegen sie stoßen kann, wenn die Sitzringe 64,66 aufgrund unnormaler Umstände, wie ss.B. übermäßiger Wärmeeinwirkung aufgrund eines Brandes zerstört sind.

Gemäß den Fig. 3-5 ist an der Fläche 80 eines jeden äußeren Sitzringee 66 ein in den Zeichnungen zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellter Dichtwulst 98 vorgesehen, der "beim ersten Zusammenbau des Ventiles 10 aine Linie besonders hohen Dichtungsdruckes zwischen dem äußeren Sitzring und der Kugel bewirken soll-, um

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eine völlige Abdichtung der Kugel bei der ersten Inbetriebnahme de3 Ventllea zu erreichen· Dieser Dichtwulst 98 wird dann im Betrieb abgetragen werden. Jeder Dichtwulst 98 liegt dabai etwa in der Mitte seiner zugeordneten Dichtfläche 80, so daß der größere !teil des Dichtbereiches 83 als Abstützung für den Wulst dient.

In Fig· 1 ist schließlich noch eine weitere Dichtung

die
gezeigt ,/zwischen dein Halter 68 eines Jeden VentilSitzes 60,62 und dem Gehäuse 12 'Vorgesehen'und Je einem ö-fiing 100 gebildet ist. Dieser O*RLfig wird von eines ringförmigen Vorsprung 102 des Halters 68 beaufschlagt und von diesem in eine im Gehäuse 12 vorgesehene Ringnut 104 eingepreßt·

Es leuchtet ein, daß'der Ventilsitz 60, die Kugel 26 und der Ventilsits 62 vor dem Zusammenbau der Gehäuse* teile 14,16 in des Sohlleßraum 18 eingebaut wird« Vor Jeglicher Beanspruchung durch Anlage der Kugel 26 nimmt Jeder der beiden äußeren Sitzringe 66 mit bezug auf seinen Halter 68 und den angrenzenden inneren Sitzring 64 die in 51g· 5 gezeigte Lage ein. Die Art, in der der äußere Sitzring in Richtung auf den Kugelmittelpunkt über den inneren Sitzring 64 vorsteht, kann

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unter Berücksichtigung der die Kugel 26 darstellenden strichpunktierten Linie aus Big. 3 entnommen, werden, WoI)Oi vorausgesetzt ist, daß die Kugel am inneren Sitaring anliegt.

Beim Zusammenbau des Tentilee 10 drückt die Kugel 26 die Dichtbereiche des äußeren Sitzringes 66 etwas in Richtung auf die zugeordnete Sitzfläche 36, wie es in Tig· 4 gezeigt 1st. Sas Bestreben eines Jeden äußeren Sitzringes, seine anfängliche Lage einzunehmen, führt dazu, daß dieser Ring eine wirksame Abdichtung gegenüber der Kugel bildet.

Sobald die Kugel in Schließstellung verdreht wird, wird sie der Kraft des Strömungsmittels ausgesetzt, die die Hügel In Richtung auf denjenigen Strömungakanal 22,24 drückt, der unter dem niedrigeren Druck steht. Da die Kugel 26 im Schließraum 18 frei schwimmen kann, bewegt sie sich daraufhin in Richtung auf den Strömungskanal alt den niedrigeren Druck und wird dort von dem auf die Kugel einwirkenden Differenedruck zwischen ihrer Zu- und ihrer Abströmseite gegen die auf der Abströmseite befindlichen und aus nachgiebigem, polymeren Material bestehenden Sitzringe 6*,66 gepreßt. Dabei wirken sowohl der innere als auch der äußere Sitzring 6^,66 auf der

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Nie&erdruckseit© des fsatiles zusammen, um die gesamte, Strömungsmittel auf die Kugel 26 übertragene Kraft

Wegen der hoben festigkeit des Inneren Sitzringee und seinem größen Elastizitätsmodul kann dieser Sitz«* ring den größeren Veil der auf die Kugel wirkenden Belastung aufnehmen, ohne wesentlich deformiert zu werden, und zwar auch dann, wenn "beiderseits des Venti-Ies ein besonders hoher Differenzdanick herrscht« Ale

Konsequenz hiervon ist der innere Sitzring (& auf der Niederdrucksßrite des Ventiles widerstandsfähig gegen Beschädigungen und der mit diesem zusammenwirkende äußere Sitaring 6R wivd TSllig vor einer Beschädigung geschützt« G-ViJt.efe-ieitig wird wegen der Fähigkeit do^ Sitzringe, ü±ü gesamüe auf die Kugel eiawirkende Kraft aufn&unehmen, die Notwendigkeit zueätallche mechanische Hemmeinriohtungen an der Kugel vorzusehen, vermieden, wodurch wiederum sichergestellt wird, daß die Kugel unter jeder Umstanden eng und voll wirksam an einem Sitzring anliegt und dadurch eine entsprechend gute Dichtung ermöglicht,

Wie bereits erwähnt, sind die äußeren Sitzringe 66 aus einem nachgiebigen, polymeren Material mit einem Elasti-

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BAD QPii©INAL

sitätsmodul hergestellt, der geringer ist ale ge des angrenze-idea Innenringes, wodurch unter verschiedenen Betriebsbedingungen separate Funktionen ausgeübt werden können_e Der auf der Nieäerdruckseite befindliche Si taring 66 unterstützt nicht nur d.en inneren Sitsring bei der Bildung einer wirksamen Abdichtung auch im Falls van hohen Drücken, sondern er dient mit Torteil auch sum Herstellen einer wirksamen Dichtung, wenn das Ventil unter geringen Differenzdrüeken arbeitet, die nicht ausreichen,, die der Abdichtung dienenden Eigenschaften des festeren Innen«* Sitzringe a sum fragen au bringen· Hinzu kommt _p daß der äußere Sitaring 66 auf dar Zustrom- baw. Hochdruckseit© des Ventiles ebanfalls sur Erzeugung einer wirksamen Abdichtung gegenüber der Kugel dient, obwohl diese von dem wirkenden Druck gegen ilen anderen Ventilsitz ge~ preßt wird. In ?ig_e 5 ist in etwas übertr-iebener Darstellung die Lage der einzelnen Teile auf der Hoch» druckseito des Ventiles gpseigt, und es ist ersichtlich, daß trots der Verlagerung der Kugel in Richtung auf den gegenüberliegenden Ventilsits in vorteilhaft or P/eise auch hier eine Abdichtung eraielt t?ird_e Bas bedeutet, daß trot?, der von deia einwirkenden Druck ersougten Verlagerung der Kugel aus einer Mittelstellung in Richtung des niedrigeren Druckes, de:·? äußer3 Sitzring

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dennoch seine anfängliche Lage einnimmt_s der Kugel folgt und in Mehtungsberührung mit der Kugel bleibt»

Es kann swar geschehen^ daß die Sitzring© 64_e66 nach langer Betriebssait eine geringe permanente Verformung erfahren, was insbesondere für/auf der Hiederdruckseite befindlichen Sitzringe autreffen wird» Der mögliche Verfonaungsgrad der äußeren Sitzringe 66 wird jedoch, durch die progressive Zunahme der Anlage des äußeren Sitzringes an dar Stütsflache 86 begreasst; Masu kommt, daß die Anlagefläeh© 9* der Hinglippe 92 ©la Herausdrücken des jeweiligen äußeren Sitzringes 66 aus der Stützfläche 86 verhindert, wodurch die Lebensdauer des gesamten Ventilsitzes weiter erhöht wird»

erfindungsgemäße Tentil bietet selbst bei ganz extremen und abnormalen Bedingungen, beispielsweise im Falle eines Peuersj die su. einer Zerstörung beider Sitzringö 64·,66 führen würden, eine gute Sicherheit gegen große Strömungsmitte3.verluste, weil in diesen Fällen die Vöntilkugal 26 vom Druck des Strömungsmittels gegen die Dichtkante 96 gepreßt wird*

Von Bedeutung ist weiterhin, daß bei einer, nach langer Betriebszeit erforderlichen Überholung des Ventilos

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eia besonders einfaches Austauschen der Ventilsitze 60,62 möglich ist.

Um den Erfindungsgedanken weiter zu verdeutlichen, ist in 31g« 6 noch eine abgewandelte Ausführungsform gezeigt» Sa diese Ausführungsform eine gewisse Übereinstimmung mit der bereits beschriebenen Ausführungsform hat, sind die gleichen Bezugszeichen wieder verwendet und zur Unterscheidung mit einem angehängten "a" versehen wordene

Das Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung gemäß Figo 6 zeichnet sich dadurch aus, daß der Halter 68 fortgelassen wurde und .die Sitzringe 64-a und 66a in einen Halter eingesetzt sind, der von einem Teil des Ventilgehäuse a 12a gebildet ist. Auf diese Weise wird ein getrennter Halter entbehrlich. Diese Ausführungsform unterscheidet sich außerdem dadurch, daß ein der lippe des Halters 68 vergleichbares Teil fortgelassen wurde.

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Claims (1)

1. Ansprüche

   Io Kugelventil, dessen Gehäuse einen Sohließraum umgibt» zu dem zwei Strömungskanale führen und in dem ©ine mit einer Zentralbohruhg versehene und den Schließkörper bildende Kugel ansehen den StrSmungskanälen drehbar angeordnet ist, mit zwei aus nachgiebigem, polymeren Material hergestellten Ventilsitzen, die konzentrisch zu den inneren Enden der StrSmungskanale in Haltern angeordnet sind und relativ verschiebbar zur Ventilkugel an diesel? anliegen, die ihrerseits unter de^ Einwirkung eines unter Brück stehenden Str©~ mungsmittele im Schließraum bewegbar ist und sich unter der Einwirkung dieses Druckes gegen den auf der Seite geringeren Druckes befindlichen Ventilsits legt,und mit einer Einrichtung zum Verdrehen der Kugel, um dadurch das Ventil zu öffnen und zu schließen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilsitz (60,62) von je einem, aus einem nachgiebigen Material bestehenden inneren sowie äußeren Sitzring (64,66) gebildet ist, die von dem Halter (68) in konzentrischer Tandemanordnung zueinander gehalten sind; daß der innere Sitzring relativ verschiebbar im Bereich der inneren Kanten

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   des äußeren Sitzringes (66) an der Kugel (26) anliegt, so daß der auf der Seite geringeren Druckes bzw» der Niederdruekseite des Ventiles (10) befindliche innere Sitzring (64) die von der Kugel unter der Wirkung des Druckmittels ausgeübten Kräfte abstützt und damit den angrenzenden äußeren Sitzring (66) von der Aufnahme übermäßiger Kugelkräfte freistellt; daß der auf der Niederdrucks©itθ befindliche innere Sitzring (64) gleichzeitig unter der Belastung durch die Kugel soweit nachgibt, daß ein begrenzter Teil der Kugelkräfte auf den angrenzenden äußeren Sitzring (66) derart übertragen wird, daß der innere und der äußere Sitzring (64,66) auf der Niederdruckseite des Ventiles zusammen gegenüber der Kugel abdichten; und daß der auf der Hochdruckseite der Kugel (26) befindliche äußere Sitzring (66) seinerseits abdichtend an der Kugel anliegt·

   2· Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Sitzring (64) aus einem nachgiebigen Material besteht, dessen Elastizitätsmodul relaitiv hoch im Vergleich zu dem Elastizitätsmodul des nachgiebigen, polymeren Materials des äußeren Sitzringes (66) ist.

   3· Kugelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   '"'■'■ "-*"■■ 0098 19/0203

   daß der äußere Sitaring (66) aus Polytetrafluorethylen und der innere Sitzring (64) aus Polytetrafluoräthjylen mit einer Dispersion eines infusiblen Materials besteht,

   4, Kugelventil nach einem der Ansprüche 1 <- 3, da« durch gekennzeichnet,, daß der Außenimfang des inneren Sitaringes (64) einen beträchtlich größeren Durchmesser hat als der angrenzende äußere Sitzring (66) und in einer Bingnut (70) gehalten ist, deren Durchmesser größer als der Dareiimesser der zur Aufnahme des äußeren Sitzringes (66) dienenden angrenzenden Hingnut (72) ist*

   5 β Kugelventil nach einem der Ansprüche 1 - 4-₉ dadurch gekennzeichnet, «daß am Halter (68) für den inneren und den " äußeren Sitaring (64_S66) an der Seite des äußeren Sitsringes (66) und gegenüber -vom angrenzenden inneren Sitsring (64) eine Stütsfläche (86) gebildet ist, die τοη ihrem radial äußeren lad© in axialer Richtung nach innen und mit bezug auf den ■ Mittelpunkt der Kugel (26) divergieren und dadurch zwischen d@r im unbelasteten Zustand des äußeren Sitzringes (66) geraden Außenfläche (84) und der Stützfläche (86) einen schmalen ringförmigen Zwischenraum (88) bildes j der snaz¹ Aufnahme von Teilen des äußeren

   BAD

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   -* 26 ··

   Sitsringes bei dessen Auslegung durch die Kugel dient α

   6. Kugelventil nach einem der Ansprüche 1 * 5» dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem inneren Sitsring (64·) gegenüberliegenden Außenseite des äußeren Sitaringes (66) ein© etwa in der Mtrfce verlaufende Ringnut (90) vorgesehen ist, die ein Ausbiegen eines Teiles des äußeren Sitzr-inges in den Zwischenraum (83) unter der Belastung durch die Kugel (26) exrlei enterte,

   7. Kugelventil nach einem der Ansprüche 1 ~ 6_S dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (68) von einem Teil des Gehäuses (12) gebildet ist»

   8. Kugelventil nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß am axial äußeren und radial innen liegenden Teil des Halters (68) ©ine im ilormal« betrieb des Ventiles außer Kontakt mit der Kugel (26) befindliche ringförmige Dichtlcante (96) vorgesehen ist»

   9. Kugelventil nach eineni der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß im unbelasteten Zustand der radiale Abstand dea inneren Sitzringes (64·) vom Mittelpunkt derKugel (26) kleiner iat laa der radiale Abstand des äußeren Sibaringes vom Kugelmittelpunkt,,

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   10* Hugelü-eiitH nach einem der lasprü.öiie i - 9* dadurch gekennzeichnet^ daß ~tqb. dar in Berührung mit dgr Kugel (26) koiaiBe«idea Dichtfläelie (BO) des äußeren Sitsringes (66) ein nalaufencier- Diclitmilst (9S) vorsteht_o

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