DE1750172A1 - Kugelventil - Google Patents

Description

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CRANE CO«, CHICKK), ZIL./USA Kugelventil

Die Erfindung besieht eich auf eine Kugelventi Ikonetruktion und insbesondere «ine Anordnung mit geteilte» Ventilsitz und Deckel eur Tervendung bei eine« Kugelventil* vsrschlußteil.

Insbesondere richtet sich die Erfindung auf die Verbesserung einer Kugelventilkonstruktion, wie sie in den US-Patentschriften 3 100 501, 3 168 900 und 3 171 431 der Anmelderin beschrieben wurde· Die·· Patentschriften richten eich auf Kugelventile der Bauart, die mit «Ine« flexiblen Ventilsit» arbeiten und die dasu dienen, ein mit Offnungen versehenes KugelVerschlußteil einaukapeeln.

Der Ventilsite ist typiecherweiee aus fines Hastomerenicaterial, beispielsweise Buna-Η hergestellt. Bei dieser

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Art von Kugelventil let es insbesondere wichtig, eine Konetruktionsauslegung au erreichen, bei der ein Austreten von Strömungsmittel völlig beseitigt wird» ohne daß der flexible Ventilsitz übermäßigen Spannungen oder übermäßiger Deformation ausgesetzt wird. Dieses Problem wird besonder j beachtlich bei Kugelventilen größerer Abmessungen, wo Bearbeitungen und Pormungstoleransen schwieriger beizubehalten sind. DarUberhlnaus sollte das Volumen an Material im flexiblen Yentllelts auf ein Minimum beschränkt werden, um eine unzulässige Expansion und eine hieraus reoultierende Extrudierung des Materials in Offnungen und Durchlaß zu verhindern* Es 1st darttberhinaus wttn-8chen.T«rert, eine go gleichmäßig wie mögliche Belaetung auf dem Ventilsitz aufrecht zu erhalten, um eine adäquate Strömungamittelabdlchtung sicherzustellen.

Es hat eLch nun herausgestellt, daß gewisse Konstruktionänderungen in vorhandenen Kugelventllkonstruktlonen dieser Art zu einem erheblich verbesserten Leistungsvermögen. insbesondere bei Kugelventilen größerer Abmessungen führen. Unter Zunutzemachung dieser Lehre wird erflndungsgemäß ein Kugelventil vorgeschlagen, das aus einem Hauptgeh&uee mit den Üblichen Sin- und Auelaßeinrichtungen besteht. Das Qehäuse bildet eine innere Ventilkammer, die

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kegelstumpfförmig in der Ausgestaltung ist und die einen offenen oberen Teil und «inen unteren Teil in wesentlichen -von Kugelflächenform aufweist. Der mit Offnungen versehene flexible Ventilsitz, der aus zwei identischen Hälften hergestellt ist, besitzt einen Unterfl&ahentell, der im vesentlicher, kongruent mit dem Teil der Unterseite der 7entllkamoer ist. Ein mit Offnungen versehenes Kugelventil vernchlußteil 1st innerhalb der ineinanderpassenden Giften des Ventilsitzes eingekapselt, wobei die Betäti-'jun-ruspinael des Verschlußtsiles durch den OberflächenteiL des Ventilsitzes vorragt. Der Oberflächonteil des Yentllaitzee besitzt kegelstumpfförmige Ausbildung mit <:nem geringen nach oben gegen den Ventilschaft gerichteten Winkel. Ein Deckel oder eine Haube ist vorgesehen, UQ das offene Ende der Ventilkammer zu schließen und glatt über dem OberflMchentell des Ventilsitzes zu liefen . Aufgrund des geringen nach oben gerichteten Xegel-Btumpfwinkels des oberen Oberflächenteile des Ventilsitzes wird das Gesamtvolumen des Material· im Ventilsitz vermindert. DarUberhinaus wird die Belastung des Ventilsitzes ausgeglichen, da die Querschnittsfläche des Ventilsitzes gleichförmig ausgebildet wird· Der Deckel kann mit einer inneren Ringauasparung versehen Bein, um die» Expansion des Ventilsitzes aufnehmen zu können. LMe Spindel, die durch den Deckel auf die Außenseite

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dee TentilB führt, kann mittel» eine· ringförmigen Dichtungsringes abgedichtet sein, der der Unterseite des Deckels und/oder einer Dichtungomutternanordnung auf der Außenseite dee Deckels sugeordnet ist.

Beispielsweise Ausfttnrungsfomen der Erfindung sollen nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Figur 1 ein Sohnitt durch eijne lugelTentilkonetruktion nach der Erfindung 1st;

figur 2 ist ein Querschnitt durch die in figur 1 dar* gestellte Konstruktions

Figur 3 ist eine Seitenansicht einer der beiden identischen Hälften eines flexiblen YentllsltseleBentes sur Verwendung nach der Erfindung; und

Figur 4 1st eine Druntersicht auf die in figur 3 gezeigte Ventllsltshälfte.

Oeselgt ist eine KugelYentlleltskonstruktlon nach . . ■ ■" der Erfindung, die aus einen üblichen Ventilgehäuse oder VentllkSrper 10 alt den üblichen 8chraubanschlUeeen 12 sur Befestigung an eine Rohrleitung besteht. Das Ventilgehäuse 10 bildet ein Paar τοη öffnungen 14_V die eine StrtaungsmlttelTerblndung swisohen den Stirnanschlttseen 12 und einer Ventillnnenkamner 16 echaffen. ¥ie am

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besten aus rigor 2 ersiehtlloh, wird die Ventilkamaer 16 durch eine kegelstumpf-koiiieche Innenwand 18 dee Oehäu-βββ 10 gebildet. Sie Ventilkaaaer M ist. la oberen lad« offen und la unteren Bade durch einen la wesentlichen kugelförmigen Oberfläehaatell 20 abgeschlossen, der eins Verlängerung der Wand 18 bildet. Ia unteren Oberfläche»· teil 20 der Ventilkaaaner 16 1st eine Zapfenlagerbohrung vorgesehen· (Vach der hier gewählten Beseichnung stehen die Ausdrücke "obere" und "untere" la Besiehung» Ua aus Zweckmäßigkeitsgründen die räualiohe lage des Ventile nach der Zeichnung wledersugeben, sine Beschränkung t#* hierdurch nicht beabsichtigt).

Innerhalb der Ventilkammer 16 ist ein «weiteiliger flexibler Ventllsits dargestellt, der allgemein durch das Besugszeichen 24 heseichnet ist. Der Ventllsits 24 setst sich aus «wel identischen susaaaenpassenden Hälften 26 susaaaen» die daeu dienen» ein allgemein kugelförmige« Ventilverschlußteil 28 elnsukapseln. Bas VentilverechluBteil 28» das bei 30 alt einer Öffnung Versehen ist» waist einen Zapfenteil 32 und einen Schaftteil 34 auf. Bis Vorteile und die Konstruktionsmerkmale ' des «weiteiligen Ventilsitzes 24 sowie dessen konstruktives und funktionelles Verhältnis zur Ventilkanaer 16 und sum Verschlufitell SB

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werden awar im folgenden wiedergegeben, eind aber ebenfalle in der genennten US-Patentschrift 3 171 431 be-βehrleben.

Wie sich an beaten aue den figuren 3 und 4 ergibt» be* sitzen die Ventilaitshtlften 26 einen Unttreeitenteil 36, dar im weeentlichen kongruent Bit der Wand 18 sowie der Unterseite 20 der Ventilkammer 16 let* Den Unteraeitentell 36 der Ventllhlllfte 26 eind Sapfan oder roreprlngende Teile 38 augeordnet, die alt den entepreohend auageaparten Teilen 40 im Ventilgehäuse 10 1IH-IIiIiIiItIi. üb eine relative Drehbewegung dea Ventileitaee 24 und dea üateraeitenteile 20 der Ventilkammer 16 au Terhindern.

Im unteren Oberflächenteil 36 der VentilaitahMlfte 26 lat eine öffnung .42 ausgebildet, die tin Hineinragen das Zapfenteilea 32 dea Verectalußelementee 28 duroh den Tentilaits und In die Zapfenlagerbohrung 22 erlaubt· Dia Ventilaitahälfte 26 umfaflt auch einen oberen Oberfllohenteil 44» der Ton allgemein kegelatumpffBrmiger Oeatalt ist und der geringfügig naoh oben gegen eine hierin attagebildete SpIndeieffnung 46 abgewinkelt 1st. Sie Spindelöffnung 46 er-Böglloht ein Heraueragen dea Schaftea 34 bis auf die Außenseite des Yentilee unter Durcheetsen dea Teatilaltaea 24·

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Der Ventileite 24 bildet, wenn dlt ineinanderpassenden Hälften 26 zusammengebaut sind, einen la wesentlichen kugelförmigen inneren Hohlraum 48 bot Unterbringung dee Ventilverachlußteilea 28. Sie Yentileitshälften 26 elnd mit kegelstumpfförmigen Offnungen 50 versehen, die» wenn das Ventil eich in offener Stellung befindet, für eine Druckmittelverbindung zwischen den Offnungen 14 durch die öffnung 30 im Verachlußteil 28 sorgen·

Dae obere offene Ende der Ventilkammer 16 wird durch eine Haube oder einen Deckel 52 abgeschlossen, der «a Vent11-tfehiiuae 10 durch geeignete Befestigungsmittel, beispielsweise Bolzen 54, befestigt ist. Die Unterseite 56 des Deckels 52 besitzt kegeletumpfförmige Gestalt und ist im wesentlichen kongruent mit dem Oberflächenteil 44 des Ventileitsee 24· Sine Ringaussparung 58 1st auf der Unterseite 56 des Deckels 52 vorgesehen und nimmt die Expansion des Ventilsitzes 24 auf· Sine Druokmitteldichtung zwischen dem Deckel 52 und dem Ventilgehäuse 10 wird duroh eine federnde Dichtung 60 und einen O-Ring 62 slcherge-9 teilt.

Die Außenseite des Deckela 52 ist mit einer röhrenförmigen Verlängerung 64 versehen, die einer Öffnung 66 im Deckel

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augeordnet let. Der Schaft 34 reicht durch die öffnung und die röhrenförmige Verlängerung 64 und endet in eine« Schraubendteil 68, der eine geeignet« Öffnung in eines Betätigungshebel oder einen Handgriff 70 durcheetet. Der Hebel 70 let an Schaft 54 über eine Mutter oder andere geeignete Befestigungseinrichtung 72 befestigt· Die Außenfläche des Deckels 52 1st auch alt einer röhrenförmigen einer öffnung 66 la Deckel sugeordneten Verlängerung 64 ▼ersehen. Der Schaft 34 reicht durch die öffnung 66 und die röhrenförmige Verlängerung 64 und endet in eines Schraubendteil 68t der eine geeignete Öffnung in einem Betätigungshebel oder Handgriff 70 durohsetst· Der Hebel 70 1st am Schaft 34 Über eine Mutter oder «ine andere geeignete Befestigungseinrichtung 72 befestigt· Die Außenfläche de· Deckel« 52 1st ebenfalle mit einem Paar ▼on Zapfen oder Ansohlagselementen 74 (nur einer ist dargestellt) versehen» dl· alt einem versetzten Teil 76 dee Hebel· 70 «ueewrken, wodurch eine mang·«·!·· Begrensung der Hebelbetätigung herbeigeführt wird und eo die offenen und geschlossenen Stellungen de· Ventile enge se igt werden.

Der Schaft 34 let Innen über einen O-Ring 78 abgedichtet, der einer ringförmigen Vertiefung 80 angeordnet let, die

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in der Unterseite 56 des Deokela 52 in der Whe der öffnung 66 auegebildet 1st. Der Schaft let auch auf der Innenseite des Ventile mittels einer Stopfbüchse oder Matter 82 abgedichtet, die unter Sohrauben gegen das obere Ende der röhrenförmigen Verlängerung 64 befestigt ist» Die Abdichtungemutter 82 ist* beispielsweise bei 84» mit einer öffnung versehen, um den Schaft 34 duroheulassen, das Innere der Matter ist mit einem geeigneten Abdichtungsmaterial 86 versehen.

Aue der vorstehenden Beschreibung 1st auch die Wlrinmgeweise des Kugelventils siohtbar geworden» Sas Yereohloflteil 28 ist frei und kann sich innerhalb des Hohlraums 48 des Ventilssltses 24 drehen und so kann durch Betätigung des Hebele 70 die öffnung 30 im Verschlußelement in und außer Ausrichtung mit den öffnungen 30 im Tentllsits sieh bewegen· Aussparungsteile 49, die am Innenumfange des Sitses 24 angeordnet sind, vermindern die Reibungskräfte für das sioh drehende Element 28 und sorgen auch für eine Expansion des Elastomeren. Der Zapfenlagereite 22 dient dazu, ein axiales Ausrichten des YereohluSelementes 28 beisubehalten und die Zapfen 38 und Aussparungen dienen dasu, den Yentilsits 24 gegen Drehung su sichern·

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Der kleine naoh oben kegelstumpfftfrmige Winkel (der vorzugsweise la Bereich von 5 ble etwa 15° belogen auf die horizontale Tentllaohse dee Ventilgehäuse* 10 liegt) der' Oberseite 44 dee Ventilsitsee 24 dient dazu, den Querschnitt des Ventilsitzes glelohfSrmiger zu maohen und sichert so eine gleichmäßige Belastung durch die entsprechend sich verjüngende Unterseite 56 des Deokels 52, wenn der Deckel an «einem Ort durch Bolsen befestigt ist. Das Verjüngen der Oberfläche 44 führt sur Verwendung weniger Elaetomerenmaterials für den Ventilsitz 24 und damit ist die Chance eines unerwünschten Auspressens aufgrund Expansion des Ventilsitzes geringer· Die Ringenssparung 58 in der Unterseite 56 des Deckels 52 sorgt tür den Blum sur Iwfnahme der Expansion das Ventileltzee 24·

Wird somit der Deckel 52 in Biohtung naoh unten angesogen, so passen die Hälften 26 des Ventilsitzes 24 zwangsweise um das verkapeelte Verschlussteil 28 mit einer minimalen Verformung oder minimalem "Quetschen" des Ventilsitzes. Somit sorgt der Ventilsitz 24 tVbc eine strumungsmitteldichte Abdichtung innerhalb der Ventilkammer 16 um den Schaft 34 und den Zapfenteil 32 herum, ohne dad Strömungsmittel hierswisohen austreten könnte» Darüberhinaus ermöglicht die Ringaussparung 58 in der unterm Oberfläche

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des Deckels 52 eine Expansion des Tentilsitses 24 ohne daß der Leistungegrad der Dichtung beeinträchtigt würde. Schließlich rerhindern die durch den O-Ring 76 geechaf- , fönen Doppeldichtungen und die Dichtungseutter 62 tin Austreten τοπ Strömungsmittel aas «ine« Bereich um den Ventilschaft 34 herum.

Se wurde eine beispielsweise AusfÜhrungsfom der Xrfin« iiung Torstehend viedergegeben. Die Beschreibung erfolgte jedoch nur anhand eines Ausführungsbe^.spiele, Sahire!ehe änderungen in den lonstruktionsdetails, hinslchtlioh der Atnesaung und Gestalt sowie Anordnung ron Komponenten und Materialien sind aber für den Fachmann erkennbar und »8glich.

Patentansprüche

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'NSPBOTED

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1.) Kugellager, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10) mit Ein- und Auelaßeinrichtung (12); eine in wesentlichen lcegeletumpfförmlge durch das Yentilgehäuse »wischen Bin* und Ausla6einrichtungen gebildete Tentllkammer, die alt letzteren in Verbindung steht, wobei die Ventilkammer einen oberen offenen Teil und einen gegenüberstehenden Untereeitenteil im wesentlichen kugeliger Gestalt aufweist, in dem ein Zapfenlagersitz ausgebildet ist; durch ein sit öffnungen versehenes kugelfBrmlges TerschluBelement (2Θ) mit einem Schaftteil (34) und einem Zapfenlagerteil (32), der in den Zapfenlagers!ts (22) pafiti ein pussendes sweiteiliges hohles mit öffnungen versehenes Sitzelement sum Einkapseln des Verschlufitelles, wobei iaa Siteelement (24) naoh Ineinanderpassung einen Unter-SGitenteil aufweist, der im wesentlichen kongruent mit dam Untereeitenteil der Ventilkammer ist und Einrichtungen aufweist, die eine relative Drehbewegung swisehen den Unterseitenteilen verhindern, wobei der untereeitenteil des Sitselementes eine öffnung bildet, die ein Durchsetzen durch den Zapfenteil des Verschlufiteiles ermöglicht, wobei d&s eingepaßte Sit«element weiterhin einen Oberflä-

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   chenteil im wesentlichen kegelstumpffurmiger Gestalt besitzt und der Oberflächenteil eine Schaftöffnung bildet,

   die ein Hervorregen des Schafttellee dee Verschlußelementes hiervon ermöglicht und der obere Oberflächenteil geringfügig nach oben gegen die Schauöffnung abgewinkelt ist; und durch einen Deckel sum Schließen des offenen Oberteile der Yentilkammer, wobei der Deckel so eingerichtet ist, daß er glatt Über dem Oberflächenteil dee Sitzelementes liegt· .

   2») Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel des Oberflächenteile des Sitzelementes zwischen 5° und etwa 15° bezüglich der Yentilhorizontalaehse des Gehäuses liegt*

   5·) Kugelventil nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Unterseite des Deckels im wesentlichen kongruent mit dem Oberflächenteil des Sitaeleaentes ist.

   4*) Kugelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Deckels wenigstens eine Ringaueaparung zur Aufnahme der Expansion des Sitzelementes aufweist.

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   -U-

   5.) Kugelrentll nach Anapruoh 1, dadurch gekennseiohnet, dad im Deckel eine Öffnung rorgeeehen ist, ein röhrenförmige· Element der Öffnung auf der Obereeite des * Deckels Eugeordnet iet und Dlohtungeeinriohtimgen dem oberen Ende de· röhrenförmigen Teile· sugeordnet elnd, wobei die Öffnung, da· röhrenförmig· Element und dl· Diohtungeelnrichtung sueammen ·ο eingerichtet sind, daß «in Abstehen des Schafttellee de· YereohluAelementee roe Deckel ohne einen Strömungemittelrexluet de· Tentile möglioh let.

   6.) Kugelrentil naoh Inspruoh 5» dadurch gekennBeichnet, daß die Dichtiuagaeinrichtung eine mit Öffnungen rer-8ebene Dichtungemutter aufveiet, dl· duroh SohraubTerbindung am oberen Sad· dee röhrenförmigen Elemente· befestigt

   7.) XugelTentil naoh .Anspruch 6, gekennzeichnet duroh eine der Unterseite dee Deckele angeordnete elastomer· Schaftabdichtung·

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