DE1800017A1

DE1800017A1 - Kugelventil

Info

Publication number: DE1800017A1
Application number: DE19681800017
Authority: DE
Inventors: Richards Cecil Graham Francis
Original assignee: BC Richards and Co Pty Ltd
Current assignee: BC Richards and Co Pty Ltd
Priority date: 1968-10-01
Filing date: 1968-10-01
Publication date: 1970-04-09

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Uedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

B 3860

B. C. RICHARDS & CO. PTY. LTD. Bilsen Road, Geebung, Brisbane, Queensland, AUSTRALIEN

Kugelventil

Die Erfindung betrifft ein Kugelventil, bei dem in einem Ventilgehäuse eine quer zur Durchströmungsrichtung gerichtete Montageöffnung zum Einsetzen einer Ventilkugel mit einer Durchströmungsöffnung und dieser zugeordneten Abdichtungen vorgesehen ist.

Lo/Kr

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In vielen Fällen ist es erwünscht, Ventile der eingangs genannten Gattung zu montieren oder zu demontieren, ohne das Ventilgehäuse von den entsprechenden Leitungen zu trennen. Dabei können die Ventilkugel und die Dichtanordnung nicht längs der Leitungsachse eingebaut werden, sondern müssen quer zu der Achse durch eine Montageöffnung eingesetzt werden. Ohne spezielle Vorkehrungen ist es jedoch nicht möglich, einerseits eine wirkungsvolle Abdichtung zwischen der Ventilkugel und dem Ventilkörper zu erzielen und andererseits Beschädigungen der Dichtung beim Einsetzen, Entfernen oder beim Drehen der Ventilkugel auszuschalten.

Es ist bereits eine Reihe von Vorschlägen für derartige Ventile gemacht worden. So beschreibt z.B. die USA-Patentschrift 3 161 204 (Roy) Dichtringe, die in Position geschwenkt werden, sobald die Kugel eingesetzt ist. Die USA-Patentschrift 2 895 710 (Sanctuary) beschreibt ein Ventil, in dem die Ventilkugel und die Dicht anordnung als Einheit einsetzbar sind. Schließlich ist gemäß einem Vorschlag in der USA-Patentschrift 3 047 007 (Lunken) die Ventilkugel parallel zur Strömungsrichtung abgeflacht und seitlich einsetzbar. Anschließend wird sie in Berührung mit der Dichtanordnung gebracht.

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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kugelventil vorzuschlagen, bei dem sich die Ventilkugel direkt zwischen die in Eindrehungen des Ventilkörpers gelagerten Dichtkörper ohne Beschädigung oder Verschiebung dieser Dichtkörper einsetzen läßt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Abdichtungen gegen Feder wirkung beim Einsetzen der Ventilkugel verschieblich in Eindrehungen des Ventilgehäuses angeordnet sind und die Ventilkugel die Mündungen der Durchströmungsöffnung umgebende, innerhalb des gedachten exakten Kugelprofils liegende Ringflächen besitzt.

Vorzugsweise sind die Ringflächen Toroidflachen. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Abdichtung aus einem Dichtring mit einer der Ventilkugel zugeordneten Dichtfläche und einer konischen Innenwandung zur Aufnahme eines entsprechend konisch geformten Stützringes.

Nachfolgend wird anhand der beiliegeden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 . eine Sprengdarstellung des gesamten Ventils einschließlich eines Ventilgehäuses;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Ventilgehäuse mit abgenommenem Deckel; '

Fig. 3 Querschnitte durch das Ventil gemäß den Fig. 1 und 2 bis 6

mit verschiedenen Einsetzpositionen der Ventilkugel und

Fig. 7 Teilschnitte durch Ventilkugel und Dichtanordnung in Of- und 8

fen- und Schließstellung der Kugel.

Ein Ventilgehäuse 10 besitzt eine Montageöffnung 11 mit einem Dekkel 12, die den Zugang zum "Inneren des Ventilgehäuses 10 quer zur Strömungsrichtung erlaubt. Das Ventilgehäuse 10 weist mit Gewinden versehene Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen 13 auf. Im Innerendes Ventilgehäuses 10 sind vertikale Flächen 14 ausgebildet, in denen die Öffnungen 13 vorgesehen sind und die diese begrenzen. Bei 15 ist die Durchgangsöffnung im Ventilgehäuse 10 hinterdreht.

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Eine Ventilkugel 16 mit einer Strömungsöffnung 17 besitzt um die Mündungen der Strömungsöffnung 17 Ringflächen 18, deren Form von der im übrigen als Kugelfläche ausgebildeten Oberfläche abweicht, Der Abstand χ zwischen diesen beiden Mündungen ist um einen bestimmten Bruchteil kleiner als der Abstand y zwischen den Flächen 14 im Ventilgehäuse 10.

In jeder Hinterdrehung 15 ist eine Dichtungsanordnung eingesetzt, die aus einer Federscheibe 19, einem starren Stützring 20 mit konischer Vorderfläche 21 und einem nachgiebigen Dichtring 22 mit in Anpassung an die Vorderseite 21 des Stützringes - konisch eingedrehter Rückseite und einer an die Ventilkugel 16 angepaßten Vorderseite besteht. Die Ventilkugel 16 ist mit einem Schlitz 23 versehen, in den ein Steg 24 am unteren Ende einer Welle 25 zur Drehung der Ventilkugel einsteckbar ist. Die Welle 25 ragt durch den Deckel 12 hindurch und ist mittels Dichtscheiben 26, 27 zwischen zwei Absätzen 28, 29 auf der Welle 25 und entsprechend den ringförmigen Eindrehungen 30, 31 im Deckel 12 abgedichtet. Der Deckel 12 selbst ist gegenüber dem Ventilgehäuse 10 mittels eines Dichtringes 32 abgedichtet und mittels vier Schrauben 33 mit dem Ventilgehäuse verschraubt.

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Die Welle 25 ist über eine Mutter 34 an dem Ventildeckel 12 befestigt. Sie trägt eine doppelkonische Federscheibe 35, die sich wiederum auf einer Beilagscheibe 36 abstützt, An einem Vierkant 38 der Welle 25 ist mit seiner Mutter 39 ein Betätigungsgriff 37 befestigt.

Wenn die Ventilkugel 16 voll in das Ventilgehäuse 10 eingesetzt ist, liegt ihre untere Kugelfläche auf einem halbkreisförmigen Steg 40 im Gehäuse 10 auf, sodaß sie dadurch genau positioniert ist.

Das Ventil wird folgendermaßen montiert:

Die Dichtungsteile 19, 20, 22 werden jeweils in die Hinterdrehung 15 eingesetzt und stehen um einen bestimmten Betrag über die Flächen 14 (Fig. 3) hinaus. Durch das Einsetzen der Ventilkugel 16 zwischen die beiden Flächen 14 werden die Dichtungen bis nahezu bündig mit den beiden Flächen 14 unter Zusammendrückung der Federscheiben 19 zurückgeschoben (Fig. 4), Wenn die Ventilkugel 16 nun ganz eingesetzt ist (Fig. 5), berührt die Dichtungsanordnung die Ventilkugel 16 im Bereich der Ringfläche 18" "um die Mündungen der Strömungsöffnung 17. Dabei ragen die Dichtungen etwas weiter über die Flächen 14 hinaus

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als in Fig. 4 dargestellt ist und werden durch die Feder 19 in Dichtkontakt mit der Ventilkugel 16 gedrückt.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, besitzt der Dichtring 22 eine zylindrische Umfangsflache 42, die satt in die Hinterdrehung 15 hineinpaßt. Die vordere oder Dichtfläche besitzt eine schmale, senkrecht zur Achse stehende ringförmige Stirnfläche 41 und eine weitgehend kegelstumpiförmig nach hinten gerichtete Dichtfläche 43. Die Flächen 41 und 43 schneiden sich in einem Kreis 44.

Die Dichtfläche 43 ist so ausgebildet, daß sie an der Kugeloberfläche der Ventilkugel 16 sauber anliegt. Gemäß Fig. 8 wird diese Dichtfläche 43 in der Schließstellung der Ventilkugel 16 an diese angedrückt, während die Dichtungsteile 19, 20, 22 soweit zurückgedrückt werden, daß die schmale Ringfläche 41 nahezu bündig mit den Flächen 14 ist. Dabei übt die Feder 19 aufgrund ihrer starken Verformung ihren* größten Druck aus und bewirkt dadurch eine besonders wirkungsvolle Abdichtung.

Wenn sich die Ventilkugel 16 in der Qffenstellung befindet (Fig. 7), berührt der Dichtring 22 die Ventilkugel 16 nicht an der Kugelfläche 43,

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sondern praktisch nur längs der Kreiskante 44, Dies wird durch die Ringfläche 18 an der Strömungsöffnung 17 der Ventilkugel 16 bewirkt.

Der Radius r vom Mittelpunkt C der Ventilkugel 16 zu jedem Punkt der Ringfläche 18 ist kleiner als der Radius R der Kugel 16 selbst. Aus diesem Grunde liegt die Ringfläche 18 innerhalb einer gedachten Kugel mit dem Radius Rund dem Mittelpunkt C. Andererseits kann die Ventilkugel 16 auch als eine Kugel beschrieben werden, um deren durchgehende Öffnung herum eine Ringfläche angedreht ist. Wie aus den Fig. 1 und 7 hervorgeht, besitzt die Ringfläche 18 einen beträchtlich kleineren Krümmungsradius als R. Sie geht jedoch glatt in die Kugelfläche der Ventilkugei 16 über. Daher hat der Dichtring 22 Linienkontakt längs der Kante 44 mit der Ventilkugel 16 (Fig. 7) und Flächenkontakt auf der Fläche 43 (Fig. 8). Aus demselben Grund ragt die Ringfläche 41 des Dichtringes 22 weiter über die Fläche 14 bei der in Fig. 7 dargestellten Position hinaus als in der in Fig. 8 dargestellten Position.

Die angedrehte Ringfläche 18 ermöglicht das Zurückdrücken der Dichtungen beim geraden Einsetzen der Ventilkugel zwischen den Flächen 14. Obwohl die Breite χ der Ventilkugel 16 kleiner ist als der

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Abstand y zwischen den Flächen 14 (Fig. 1), gilt das nicht für eine Kugel, an der keine den Ringflächen 18 entsprechende Flächen angedreht sind. Eine derartige Kugel, die zwar in das Ventilgehäuse eingesetzt werden könnte, würde ein so weites Überstehen der Dichtungen über die Flächen 14 zulassen, daß keine wirkungsvolle Abdichtung erzielt werden könnte. Aufgrund der angedrehten Ringfläche 18 ist ein Einsetzen mit wirkungsvoller Abdichtung in der Offenstellung und auch ein maximaler Dichtdruck in der Schließstellung möglich.

Die konische oder keilförmige Kontaktfläche 21 zwischen dem Dichtring 22 und dem Stützring 20 gewährleistet, daß der Dichtring 22 durch die Keil wirkung satt in die Hinterdrehung 15 gedrückt wird, sobald ein größerer Dichtdruck auf die Dicltanordnung wirkt. Dadurch wird auch der Leckverlust am Rand der Dichtungen herabgesetzt.

Die Praxis hat gezeigt, daß sich die Ventilkugel ohne unzulässige Streckung oder Verformung der Dichtungen in das Gehäuse einsetzen läßt und daß eine leichte Beweglichkeit der Ventilkugel bei sicherer Abdichtung insbesondere in der Schließstellung gewährleistet ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Kugelventil, bei dem in einem Ventilgehäuse eine quer zur Durchströmungsrichtung gerichtete Montageöffnung zum Einsetzen einer Ventilkugel mit einer Durchströmungsöffnung und dieser zugeordneten Abdichtungen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungen (22) gegen Federwirkung beim Einsetzen der Ventilkugel (16) verschieblich in Eindrehungen (15) des Ventilgehäuses (10) angeordnet sind und die Ventilkugel (16) die Mündungen der Durchströmungsöffnung (17) umgebende, innerhalb des gedachten exakten Kugelprofils liegende Ringflächen (18) besitzt.

2. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringflächen (18) Toroidflachen sind.

3. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung aus einem Dichtring (22) mit einer der Ventilkugel (16) zugeordneten Dichtfläche (43) und einer konischen Innenwandung zur Aufnahme eines entsprechend konisch geformten Stützringes (20) besteht.

4. Kugelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Stützring (20) auf einer Federscheibe (19) abstützt.

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5. Kugelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (22) auf seiner der Ventilkugel (16) zugewendeten Stirnseite eine ebene Ringfläche (41) besitzt.

6. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkugel (16) im Ventilgehäuse (10) durch einen halbkreisförmig ausgebildeten Steg (40) gehalten ist.

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