DE1925472A1

DE1925472A1 - Drehventile

Info

Publication number: DE1925472A1
Application number: DE19691925472
Authority: DE
Inventors: Shafer Homer J
Original assignee: SHAFER HOMER J
Current assignee: SHAFER HOMER J
Priority date: 1968-09-10
Filing date: 1969-05-19
Publication date: 1970-08-27
Also published as: FR2017683A1; US3580268A; NL6904715A; GB1197549A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPI-. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE D-8000 MÖNCHEN 80 · MARIA-THERESIA-STRASSEi ■ TELEFON (0811) 441061

HOMER JOHN SHAFER Mansfield, Ohio, USA

Drehventile

Die Erfindung hetrifft Drehventile im allgemeinen und.insbesondere eine Schmiermittelkonstruktion für die Dichtung von Kugelventilen.

Bei vielen Drehventilen ist es erwünscht, die üblichen elastischen Dichtungen in den Lagerelementen des Gehäuses mit Schmiermitteln zu versehen, speziell da, wo die Leistung der elastischen Dichtungen durch den ausgeübten großen Druck beeinträchtigt wird. In den Lager-

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elementen werden in der Mähe der elastischen Dichtungsringe Schmiernuten vorgesehen, die üblicherweise mittels sich durch das Ventilgehäuse und die Lagerungselemente unmittelbar bis zu den Muten erstreckenden Gängen mit Schmiermitteln gespeist worden sind. Das erfordert' die Schaffung von Gängen, die sich durch die Gehäusewand und die Auflageringe erstrecken, und ein Abdichten der Gänge an den Vereinigungsstellen zwischen den Auflageringen und dem Gehäuse.

Im Patent der. Vereinigten Staaten i\ir. 3.155.368, Figur 6, sind Dichtungsschmiernuten in der Kugel gezeigt, die durch Gange in der Kugel gespeist werden, die mit einem Schmiermittelzufuhrgang in Verbindung stehen, der sich axial zum Ventilschaft erstreckt. Dichtungsschmiernuten in den Auflageringen können in der gleichen Weise gespeist werden. In jedem Pail wird das in die lauten gespeiste Schmiermittel laufend verteilt, u.zwar beim Auf- und Zudrehen des Ventils, es sei denn, daß die Schmiermittelzufuhr jedes Mal bei Drehen des Ventils von Hand oder unabhängig am äußeren Ende des Zufuhrganges abgedreht wird. Es ist jedoch nicht durchführ-' bar, sich darauf zu verlassen, daß jemand diese Tätigkeit ausführt.

Bei einer Konstruktion wie der Figur 6 des Patents der Vereinigten Staaten l\ir. 3.155.3^8 wird das eintretende Schmiermittel im Hauptstrom des Ventils aufgelöst, wenn die Zufuhr nicht abgedreht ist, wenn die Kugel gedreht wird und die Schmiernuten die Strömungskanalöffnungen überqueren. Bei einer ähnlichen Konstruktion, bei der sich die Schmiernuten in den Auflageringen befinden, wird das Schmiermittel bei Drehfi der Kugel in die offene

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Stellung, ohne daß die Schmiermittelzufuhr dabei abgedreht wird, fortwährend aus den Zufuhrgängen in der Kugel in das die Kugel umgebende Gehäuseinnere abgegeben.

Erfindungsgemäß'wird dies erreicht durch ein Drehventil, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Durchflußrohr und einem sich im rechten Winkel zu dem Durchflußrohr erstreckenden Zapfenlager, einem Auflageelement im Durchflußrohr mit einer Auflagefläche, und ein drehbares Ventilelement mit einem im Zapfenlager drehbaren Zapfen und einer mit der Auflagefläche übereinstimmenden äußeren Auflagefläche, gekennzeichnet durch eine Dichtungsschmiernut in einer der Auflageflächen, einen Schmiergang im Ventilelement, der zumindest bei vollständig geschlossener Stellung des Ventilelements mit der Schmiernut verbunden ist, und der sich in den Ventilschaft erstreckt, und eine seitliche Zufuhröffnung für Schmierstoff im Zapfenlager-Hals des Gehäuses, die die nur bei vollständig geschlossener Stellung des Ventilelements mit dem Gang im Ventilschaft in Verbindung steht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von. Ausführungsbeispe^Llen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist.

Fig. 1 ist ein vertikaler Querschnitt durch ein Kugelventil mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäß geschmierten Dichtung und zeigt das Kugelventilelement in geschlossener Stellung.

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Pig. 2 ist ein vergrößerter Teilschnitt, ähnlich dem der Fig. 1.

Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Teilansicht, wobei das Ventilelement in offener Stellung ist.

Fig. k ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 und stellt eine andere Ausführungsform der Erfindung dar.

Das verbesserte Dichtungsschmierelement ist z.B. in den Figuren 1 bis 3 bei einem aus Einzelteilen zusammengeschweißten Kugelventil gezeigt, es versteht sich aber, daö das Dichtungsschmierelement auch bei anderen Arten von Kugel- und Drehventilen ausführbar ist. Das gezeigte Kugelventil enthält ein allgemein mit 10 bezeichnetes Kugelventilelement mit einem axialen Strömungskanal 11, der in offener Stellung mit der Strömungsachse des Ventilkörpers 12 übereinstimmt und, wie in Fig. 3 gezeigt, hat der Strömungskanal 11 den gleichen Durchmesser wie das Innere der Durchflußöffnungen 13 und I** der Strömungsrohre 13' und l^¹, die in die Ventilkörper eingeschweißtsind.

Das Ventilelement 10 hat vorzugsweise auf dem Kreisumfang sich gegenüberliegende Zapfen, die im rechten Winkel zum Strömungskanal 11 stehen und im Ventilkörper drehbar gelagert sind. Der obere Zapfen 15 erstreckt sich als Ventilschaft 16 nach oben und ist in einem im Ventilkörper eingeschweißten Zapfenlager 1? drehbar gelagert und der untere Zapfen 18 1st in einem unteren Zapfenlager 19 drehbar gelagert. Ein Element zum Dreher^Les Kugelventilelements 10 ist am verlängerten Bereich 16 des Ventilschaftes angebracht.

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In den inneren Enden der Strömungsrohre I3¹ und IA' sind Auflagering-Baugruppen angebracht. Jede Baugruppe besteht aus einem Auflagering 22 mit einer kugeligen Innenfläche 23, die mit der ringförmigen, kugelförmigen Außenfläche der Kugel 10 übereinstimmt, einem Stützring 25, einem Abstands- und einem Haltering 26 und 27. Der Haltering 26 kann gespalten sein oder aus entnehmbaren Teilen bestehen, und der King 27 ist vorzugsweise ein Spaltring mit übereinandergreifenden Enden, die mittels Schrauben 28 an üing 26 befestigt, sind. Wenn die Hinge 26 und 27 entnommen sind, können die Hinge 25 herausgenommen und der 0-Hing 29 nach Einsetzen der Hinge 22 eingelegt oder entfernt werden.

Die Kugel 10 hat ringförmige Wüten 30 an ihren geschlossenen Seiten, um die elastischen Dichtungsringe

31 aufzunehmen und zu halten, die die Strömungsöffnungen 13 und I^ umringen und sich radial von ihnen ergtrecken, so daß die äußeren freien Auflägeflächen

32 der Hinge an der inneren Auflagefläche 23 der Auflageringe 22 dichtend anliegen. Die Wüten 30 gehen in die ringförmigen inneren Nuten 3^ über,/ die die Halteringe 35 aufnehmen, die über die Ringe 30 greifen und sich hinter den Paßringen 22 geringfügig radial nach außen erstrecken.

Die Halteringe 35 sind vorzugsweise in mehreren aneinander anliegenden, durch Schrauben 36 in ihrer Lage festgehaltenen Abschnitten hergestellt, die durch die Strömungsgänge eingelegt und entfernt werden können, um die biegbaren Dichtungsringe 31 ebenfalls durch die Strömungsgänge einsetzen oder entfernen zu können.

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i\ieben den Dichtungsringen Jl -sind ringförmige Schmiernut en 38 und 39 in den ringförmigen kugelförmigen Flächen 24 der Kugel ausgebildet, und zwar radial außerhalb der Auflageflächen 32 der Dichtungsringe und in ihrer i\lähe, so daß die üuten sich ausreichend im Bereich der kugeligen Innenflächen 23 der Auflageringe befinden. Diese Muten 38 und 39 werden vorzugsweise jeweils durch die einzeln verlaufenden Gänge 40 und 41 mit Schmierstoff gespeist, die sich von Punkten in der Nähe der Schaftachse quer zur Strömungsachse durch die Kugel erstrecken und an ihren inneren Enden7mit^sden Gängen 42 und 43 verbunden sind, die sich parallel zur Schaftachse in den Schaft erstrecken.

Die oberen Bereiche der Gänge 43 und 43 passen jeweils mit den seitlichen Zufuhröffnungen 44 und 45 im Schaft zusammen, und bei vollkommen geschlossener Ventilstellung stimmen die Öffnungen 44 und 45 genau mit· den seitlichen Öffnungen 46 und 4? überein, die sich durch.den am Zapfenlager unterhalb des Flansches 48 ausgebildeten Hals des Gehäuses 12 erstrecken. In die Zufuhröffnungen 46 und 47 können Schmierstoff-Nippel 50 eingeschraubt werden, die Schmierstoff ein-, aber nicht wieder ausfließen lassen.

Wenn das Ventil in Bebrieb unc£. das Ventileleraent in der vollständig geschlossenen Stellung der Fig. 1 ist, kann Schmierstoff durch die Mppel 50 gepreßt werden, um, wenn gewünscht, beide Schmiernuten 38 und 39 gleichzeitig zu speisen. Vorzugsweise werden Stopfen 5I in cLLe äußeren Enden der Gänge 40 und '41 eingeschraubt. Diese Stopfen 51 haben Öffnungen mit reduziertem Durchmesser, um den Schmiermittelstrom in die Uuten 38 und 39 zu messen.

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Wenn es erwünscht ist, daß die Dichtung nur an einer Seite der Kugel geschmiertwird, kann der Schmierstoff nur einer Seite zugeführt werden. Wenn sich z.B. die Mt 38 auf der Zuflußseite der Kugel befindet und ein Schmieren der Dichtung ah der Abflußseite nicht gewünscht oder nötig ist, kann Schmierstoff nur durch die Gänge 4ό, kk_t k2 und 40 und nicht durch die mit der Dichtung an der Abflußseite verbundenen Gänge gepreßt werden.

Ob nun Schmierstoff nur der Schmiernut 38 an der Zuflußseite oder der. Schmiernut 39 an der Abflußseite oder beiden zugeführt wird, so ist die Schmierstoffzufuhr automatisch abgesperrt, wenn das Ventilelement 10 aus der vollständig geschlossenen Stellung gedreht wird. Da die Muten. 38 und 39 über die Einflußöffnungen in die teilweise oder völlig geöffnete Stellung des Ventilelements gedreht werden, folgt daraus, daß was an Schmierstoff in die Durchflußöffnungen Ik oder in das die Kugel umfassende Ventilgehäuseinnere verloren geht, nur das ist, was sich noch in den i\luten und den zu ihnen führenden Zufuhrgängen befindet. Also ist es nicht nötig, bei jeder Betätigung des Ventils die Schmierstoffzufuhr von Hand oder sonst zuverlässig zu steuern, wie es bei früheren Konstruktionen der Fall war ο

Bei dem konventionellen Bearbeitungsverfahren der Kugel durch Zentrieren an der Strömungsachse ist die Entsprechung der Kugel- und Auflageflächen in der offenen Stellung genauer als in der geschlossenen. Daraus folgt, daß die Dichtung bei geschlossener Stellung - insbesondere bei.starkem Druck - nicht ausreicht. Bei der-vorliegen-

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den Konstruktion wird - um bei geschlossener Stellung eine genaue Entsprechung der äußeren Kugelfläche Zk mit den kugelförmigen ringförmigen inneren Flächen 23 der Auflageringe 22 und damit an jeder.Schmiernut 39 eine im wesentlichen undurchlässige Dichtung zu schaffen - die kugelförmige Fläche Zk an der Kugel daher vorzugsweise bearbeitet, indem die Kugel an den Drehbankzentrierpunkten X, X gedreht wird, und zwar an der Querachse der Kugel, senkrecht zu der Schaftachse und auch im rechten Winkel zu ihrer Strömungsachse.

W Die übrigen kugelförmigen ringförmigen Flächen Zh' werden dann bearbeitet, indem die gleiche Achse zum Zentrieren verwendet wird, und diese Flächen können in der Größenordnung von 0,05 bis 0,076 mm (2/1000 bis 3/1000 inch) hinterdreht werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist, da bei offener Stellung oder bei Bewegung der Kugel in geschlossene Stellung und zurück eine genaue Entsprechung dieser Flächen zu den Auflageringen nicht notwendig ist.

Bei der in Fig. k gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Dichtungsschmiernuten an der Ventilauflagefläche in den Flächen des Auflageringes und nicht in denen der Kugel ausgebildet. Die Zufuhrgänge in Kugel, Schaft und Gehäuse sind mit denen der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform identisch. Die Baugruppe der Auflageringe kann zwar auch die gleiche sein, doch ist in Fig. k eine etwas andere Baugruppe als Beispiel gezeigt.

In Fig. k besteht der Auflagering aus zwei ineinandergreifenden ringförmigen Teilen 53 und 5^» die beide kugelförmige Auflageflächen haben, die der Außenfläche der Kugel 10 entsprechen. Ein elastischer Auflagering 55 ist

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zwischen den Teilen 53 und 5^ festgehalten, wobei die Kante des Hinges dichtend an der Kugelfläche aufliegt, und die in der Mihe befindliche Nut $6 im Dichtungsring genau auf die Zufuhrnut *H trifft, wenn das Ventilelement 10 sich in vollständig geschlossener Stellung befindet. Die Teile 53 und 5^ des Auflageringes werden durch radial zusammenziehbare Spaltringe oder aus Abschnitten bestehende Hinge 57 und 58 gegen die Kugel festgehalten, die entfernt werden können, damit die Teile $K herausgenommen und der Dichtungsring 55 durch den Strömungskanal eingesetzt oder entfernt werden kann. Eine ßellville-Tellerfeder 59 drückt die Ringe 57 und 58 vorzugsweise elastisch gegen die Auflageteile, und der U-förmige Dichtungsring 60 wird vorzugsweise zwischen Auflageringteil 53 und Haltering 57 eingesetzt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist bei Wegdrehen des Ventilelements 1Ό aus der völlig geschlossenen Stellung die Schmierstoffzufuhr zu den Gängen 40 und ^l wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 - automatisch dadurch abgeschnitten, daß die seitlichen Öffnungen ^k und ^5 nicht auf die Zufuhröffnungen ^6 und H-7 in dem den Ventilschaft umgebenden Gehäuse ausgerichtet sind. Wenn die Zuführeinsätze 51 sich.von den Auflageringen 53 wegdrehen, gelangen sie in das Innere des das Kugelventilelement 10 umgebenden Gehäuses 12·, und das, was sich an Schmierstoff im Gehäuseinneren verteilen kann, ist nur der in den Zufuhrgängen in der Kugel verbliebene Rest, da die Druckschmierung an den Zufuhröffnungen im Gehäuse verschlossen ist.

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Claims

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Patentansprüche

( l.J Drehventil, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Durchflußrohr und einem sich im rechten Winkel zu dem Durchflußrohr erstreckenden Zapfenlager, einem Auflageelement im Durchflußrohr mit einer Auflagefläche, und ein drehbares Ventilelement mit einem im Zapfenlager drehbaren Zapfen und einer mit der Auflagefläche übereinstimmenden äußeren Auflagefläche, ψ gekennzeichnet durch eine Dichtungsschmiernut (38, 39 oder 56) in einer der Auflageflächen, einen Schmiergang (40, 42 und 44 oder 41, 43 und 45) im Ventilelement (10), der zumindest bei vollständig geschlossener Stellung des Ventilelements mit der Schmiernut verbunden ist und der sich in den Ventilschaft (16) erstreckt, und eine seitliche Zufuhröffnung für Schmierstoff (46, 47) im Zapfenlager-Hals (17) des Gehäuses, die nur bei vollständig geschlossener Stellung des Ventilelements mit dem Gang im" Ventilschaft in Verbindung steht.
2. Drehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schmiernut (38 oder 39) sich in der Auflagefläche (24) des Ventilelements (10) befindet.
3. Drehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß die Schmiernut (56) sich in der Auflagefläche (23) des Paßringes (22) befindet.

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4. Drehventil nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet. daß sowohl in Plußrichtung als auch gegen die Plußrichtung Paßringe mit Auflageflächen vorgesehen sind, die alle in dem Durchflußrohr liegen und mit der Auflagefläche (24) am Ventilelement übereinstimmen,» daß gesonderte Schmiernuten (38 und 391 56) an einer der Auflageflächen an den Enden des Ventils sowohl in als auch gegen die Plußrichtung vorgesehen sind, daß gesonderte Schmierstoffgänge (40, 42 und 44 und 41, 43 und 45) im Ventilelement vorgesehen sind, die sich in den Ventilschaft erstrecken und zumindest in vollständig, geschlossener Stellung des Ventilelements mit den Nuten verbunden sind und daß zusätzliche seitliche Zuleitungsöffnungen (46 und 47) im Hals des Zapfenlagers nur bei vollständig geschlossener Stellung des Ventilelements mit den Gängen in Verbindung stehen. .
5. Drehventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (24) am Ventilelement in geschlossener Stellung ein ringförmiger, kugelförmiger Bereich ist, der auf die Querachse des Elements, im rechten Winkel zur Achse des Ventilschafts und der Flußachse des Elements ausgerichtet ist und daß die andere Anlagefläche (24¹) am Element kugelförmig ist, einen etwas geringeren Durchmesser hat und auf die gleiche Achse ausgerichtet ist.

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