DE19522081C1

DE19522081C1 - Ball cock with sealing rings

Info

Publication number: DE19522081C1
Application number: DE1995122081
Authority: DE
Inventors: Bruno Behrens; Massimo Crippa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-17
Filing date: 1995-06-17
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2015-06-18

Abstract

A passage (8) extends through a plug (7), turned by a handle (9, 10) in the housing (1, 2), and against which two sealing rings (17) bear. Each ring has a face bearing against the plug, and others (18-20) bearing in the radial and axial directions against inner and outer faces and an end face in a seat (12) in the housing. A notch (23) is formed in one ring at least at the side towards the plug, and extends from the face (21) bearing against the latter towards the end face in the housing. A similar notch (24) can be formed in the ring on the opposite side, extending from the end face (19) towards the face bearing against the plug. The end face portion (19') inside the second notch can taper towards the inside. The edge between the inner ring face and the end face can be radiused.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelhahn mit einem einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Gehäuse, einem über ein Stellorgan ver drehbaren, einen Durchlaß aufweisenden Kugelküken und mit zwei im Gehäuse angeordneten und gegen das Kugelküken anliegenden Dichtringen, welche den Einlaß und den Auslaß umgeben und gegen einen Totraum im Gehäuse abdichten, wobei jeder Dichtring gegen das Kugelküken mit einer Dichtfläche anliegt und gegen einen Dichtungssitz im Gehäuse in radialer Richtung mit einer Außenfläche und einer Innenfläche und in axialer Rich tung mit einer gehäuseseitigen Stirnfläche anliegt.The invention relates to a ball valve with an inlet and an outlet housing, a ver via an actuator rotatable ball valve with a passage and with two in Housing arranged and against the ball plug sealing rings, which surround the inlet and the outlet and against a dead space in the Seal the housing, with each sealing ring against the ball plug with a Sealing surface rests and against a seal seat in the housing in a radial Direction with an outer surface and an inner surface and in the axial direction device with an end face on the housing side.

Derartige Armaturen werden in verfahrenstechnischen Anlagen der chemi schen Industrie zur Regelung von Fluidströmen, insbesondere Flüssigkeits strömen, eingesetzt. Die Dichtringe bestehen in der Regel aus Kunststoff, vorzugsweise aus PTFE. Um eine Dichtheit des Kugelhahns auch im Brand fall bei zerstörter Dichtung zu gewährleisten, weisen Einlaß und Auslaß eine sogenannte Firesafe-Lippe auf. Dies sind dünne, sich axial zum Kugel küken hin erstreckende Wandungen am Einlaß und am Auslaß des Gehäuses, welche eine konische oder sphärische Stirnfläche aufweisen, gegen die das Kugelküken bei zerstörter Dichtung dicht anliegt. Durch die Firesafe-Lip pen, welche jeweils den radial innenliegenden Abschnitt eines Dichtungs sitzes bilden, sind die Dichtringe dreiseitig gekammert, das heißt, sie liegen in axialer Richtung mit ihrer Stirnfläche und in radialer Richtung sowohl mit ihrer Innen- als auch ihrer Außenfläche gegen komplementäre Flächen des Dichtungssitzes an.Such fittings are used in chemical engineering plants The industry for regulating fluid flows, in particular liquid pour, used. The sealing rings are usually made of plastic, preferably made of PTFE. For tightness of the ball valve even in the fire To ensure the case of a destroyed seal, have inlet and outlet a so-called Firesafe lip. These are thin, axial to the ball chick-extending walls at the inlet and outlet of the housing, which have a conical or spherical end face against which the Ball valve lies tight when the seal is destroyed. With the Firesafe lip pen, each of which is the radially inner portion of a seal form seat, the sealing rings are chambered on three sides, that is, they lie in the axial direction with their end face and in the radial direction both with its inner and outer surface against complementary surfaces of the seal seat.

Ein entscheidender Nachteil dieser Kugelhähne ist die Gefahr der Zerstö rung ihrer Dichtringe, wenn sich im Totraum ein unzulässig hoher Über druck aufbaut. Der Totraum des Kugelhahns füllt sich spätestens nach mehrmaligem Öffnen und Verschließen mit dem durch den Kugelhahn transportierten Medium. Insbesondere im Falle einer Flüssigkeit können bei vollständig gefülltem Totraum Temperaturerhöhungen oder chemische Reaktionen, die eine Flüssigkeitsausdehnung zur Folge haben, zu einem erheblichen Druckanstieg innerhalb des Totraums führen. Dieser Totraum druck wirkt auf die im Totraum liegenden Flächen der Dichtringe und drückt diese in die Dichtungssitze hinein. Aufgrund der dreiseitigen Kam merung der Dichtringe können sich diese nicht elastisch in radialer Rich tung nach innen verformen und so dem Totraumdruck nachgeben. Über schreitet der Totraumdruck einen gewissen Grenzwert, so werden die Dichtringe plastisch verformt und durch den Spalt zwischen dem Kugelkü ken und der Firesafe-Lippe gequetscht. Eine derartig beschädigte Dichtung ist zum zuverlässigen Abdichten des Kugelhahns nicht mehr geeignet und muß durch aufwendige Wartungsarbeiten ausgewechselt werden.A major disadvantage of these ball valves is the risk of destruction of their sealing rings if there is an impermissibly high excess in the dead space pressure builds up. The dead space of the ball valve fills up at the latest repeated opening and closing with the through the ball valve transported medium. Especially in the case of a liquid can completely filled dead space temperature increases or chemical Reactions that result in fluid expansion into one lead to a considerable increase in pressure within the dead space. This dead space pressure acts on the surfaces of the sealing rings and in the dead space press this into the sealing seats. Because of the three-sided cam Note the sealing rings can not be elastic in the radial direction Deform inward direction and give way to the dead space pressure. About If the dead space pressure exceeds a certain limit, the Sealing rings plastically deformed and through the gap between the ball valve ken and the Firesafe lip bruised. Such a damaged seal is no longer suitable for reliably sealing the ball valve and must be replaced by extensive maintenance work.

Die DE 29 33 459 und die US 3 488 033 zeigen Kugelhähne mit einer Totraum- Druckentlastung. Diese Kugelhähne verfügen jedoch nicht über eine Firesafe-Lippe.DE 29 33 459 and US 3,488,033 Ball valves with a dead space Pressure relief. These ball valves do not have one Firesafe lip.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Kugelhähnen mit Totraum und Firesafe- Lippen die Gefahr der Zerstörung der Dichtringe durch Überdruck im Totraum zu reduzieren.The object of the invention is to provide ball valves with dead space and firesafe Lips the danger of the sealing rings being destroyed by overpressure in the Reduce dead space.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Dichtring eine kugelseitige Ringkerbe aufweist, die sich, ausgehend von der gegen das Kugelküken anliegenden Dichtfläche, auf die gehäuseseitige Stirnfläche zu erstreckt. Die Kontaktzonen zwischen dem Dichtungssitz und einerseits der Außenfläche und andererseits der gehäuseseitigen Stirnfläche des Dichtrings werden in der Regel schon allein aufgrund der Oberflächenrauhigkeit bei einem bestimmten Überdruck innerhalb des Totraums von dem Medium im Totraum hinterspült.This object is achieved in that at least one Sealing ring has a ball-side ring groove, which, starting from the against the ball valve sealing surface, on the housing side End face too extends. The contact zones between the seal seat and on the one hand the outer surface and on the other hand the housing side End face of the sealing ring are usually due alone the surface roughness at a particular Overpressure within the dead space backwashed by the medium in the dead space.

Um Fehler bei der Montage durch die Verwendung falscher Dichtringe zu vermeiden sowie die Anzahl unterschiedlicher Bauteile des Kugelhahns zu reduzieren, ist es sinnvoll, beide Dichtringe des Kugelhahns identisch auszubilden. To avoid assembly errors due to the use of incorrect sealing rings avoid as well as the number of different components of the ball valve reduce, it makes sense to have both sealing rings of the ball valve identical to train.

Durch die kugelseitige Ringkerbe wird der Dichtring in einen radial in nerhalb der Ringkerbe liegenden Innenteil und einen außerhalb der Ringker be liegenden Außenteil unterteilt. Durch die Ringkerbe wird die Biegestei figkeit des Dichtrings derart herabgesetzt, daß der Innenteil relativ zum Außenteil zumindest über gewisse Abschnitte des Umfangs elastisch schwenkbar ist. Erreicht der Überdruck innerhalb des Totraums einen Grenzwert, so fließt das Medium im Totraum hinter die Außenfläche des Dichtrings und hinterspült die gehäuseseitige Stirnfläche. Der Druck des Mediums im Totraum schwenkt das Innenteil des Dichtrings gleichzeitig zur Kugelhahnmitte hin und radial nach außen, wobei die kugelseitige Dicht fläche des Dichtrings an dem Kugelküken des Kugelhahns entlanggleitet. Sobald diese Schwenkbewegung einen Grenzwert überschreitet, das heißt, sobald der Differenzdruck zwischen Totraum und Durchlaß des Kugelhahns zu groß wird, heben die Dichtflächen des Innenteils des Dichtrings von dem Dichtungssitz ab und das Medium kann aus dem Totraum ausströmen. Dabei kann der Totraumdruck absinken, ohne den Dichtring zu zerstören. Im Idealfall mit homogener Kräfte- und Druckverteilung würden die Innenteile beider Dichtringe simultan verschwenken und gleichzeitig einen Ringspalt zum Abblasen des Mediums aus dem Totraum freigeben. Aufgrund kon struktiver Toleranzen und Abweichungen ist jedoch zu erwarten, daß nur einer der beiden Dichtringe an einer Stelle seines Umfangs dem Totraum druck nachgibt und eine Druckentlastung bewirkt.Due to the ball-side ring notch, the sealing ring is turned into a radial inside the ring notch and one outside the ring notch be divided outer part. The bending ridge becomes through the ring notch ability of the sealing ring so reduced that the inner part relative to Outer part elastic at least over certain sections of the circumference is pivotable. If the overpressure within the dead space reaches one Limit value, the medium flows in the dead space behind the outer surface of the Sealing rings and backwashing the housing end face. The pressure of the Medium in the dead space swings the inner part of the sealing ring at the same time Ball valve center outwards and radially outwards, the ball-side sealing surface of the sealing ring slides along the ball plug of the ball valve. As soon as this swiveling movement exceeds a limit value, that is, as soon as the differential pressure between the dead space and the passage of the ball valve becomes too large, the sealing surfaces of the inner part of the sealing ring lift off Seal seat off and the medium can flow out of the dead space. Here the dead space pressure can drop without destroying the sealing ring. in the The inner parts would ideally have a homogeneous distribution of forces and pressure swivel both sealing rings simultaneously and simultaneously an annular gap release to blow off the medium from the dead space. Due to con Structural tolerances and deviations can, however, be expected only one of the two sealing rings at one point on its circumference the dead space pressure yields and relieves pressure.

Die notwendige Schwächung der Steifigkeit des Dichtrings läßt sich durch eine ausreichend tiefe Ringkerbe bewirken. Allerdings liegt bei einer tiefen Ringkerbe der Schwenkpunkt, um den der Innenteil des Dichtrings in bezug auf den Außenteil des Dichtrings verschwenkbar ist, weit von der an das Kugelküken anliegenden Dichtfläche entfernt. Beim Verschwenken ergibt sich so eine erhebliche Bewegung der Dichtfläche des Innenteils des Dicht rings auf das Kugelküken zu, wodurch das Kugelküken eine dem Druck abbau entgegenwirkende Kraft auf die Innenteile der beiden Dichtringe ausübt. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, zusätzlich eine gehäuseseitige Ringkerbe vorzusehen, die sich von der gehäuseseitigen Stirnfläche in Richtung der Dichtfläche erstreckt. Der Schwenkpunkt liegt in diesem Fall auf der Mitte der kürzesten Verbindungslinie zwischen den einander gegen überliegenden Ringkerben und somit näher an dem Kugelküken. Die Dicht fläche wird beim Verschwenken um ein geringeres Maß auf das Kugelküken zu bewegt, und die von dem Kugelküken gegen die Dichtfläche wirkende Kraft ist geringer als in dem Fall einer einseitigen, allein von der kugelsei tigen Dichtfläche ausgehenden Ringkerbe.The necessary weakening of the rigidity of the sealing ring can be achieved by cause a sufficiently deep ring notch. However, lies with a deep Ring notch is the pivot point around which the inner part of the sealing ring is related is pivotable on the outer part of the sealing ring, far from that to the Ball plug adjacent sealing surface removed. When swiveling results so there is a significant movement of the sealing surface of the inner part of the seal all the way to the ball plug, which gives the ball plug a pressure degradation counteracting force on the inner parts of the two sealing rings exercises. For this reason, it is advantageous to add a housing side Provide a ring notch, which extends from the housing end face in Extends direction of the sealing surface. The pivot point is in this case on the middle of the shortest connecting line between each other overlying ring notches and thus closer to the ball plug. The dense when swiveling, the surface is reduced by a smaller amount on the ball plug to moved, and that acting from the ball plug against the sealing surface Force is less than in the case of a one-sided, alone from the ball egg ring face.

Für den Fall, daß die gesamte gehäuseseitige Stirnfläche in einer radialen Ebene liegt, wirkt die Druckkraft, die von dem Medium im Totraum auf den inneren Abschnitt der gehäuseseitigen Stirnfläche ausgeübt wird, in axialer Richtung. Da der Innenabschnitt des Dichtrings sowohl in axialer als auch in radialer Richtung verschwenkt, ist es sinnvoll, auch die Druckkraft in beide Richtungen wirken zu lassen. Hierzu kann der Abschnitt der gehäu seseitigen Stirnfläche des Dichtrings, der innerhalb der gehäuseseitigen Ringkerbe liegt, auf einer Kegelfläche verlaufen, deren axialer Abstand zur gegenüberliegenden Fläche des Dichtungssitzes nach innen, daß heißt radial zur Symmetrieachse des Dichtringes hin, zunimmt. Auf diese Weise wird diejenige Fläche des Dichtrings, die das Einschwenken des Innenteils des Dichtrings bewirkt, geneigt. Die Normale auf diese Fläche, in der auch die resultierende Druckkraft liegt, verläuft gleichzeitig axial und radial nach außen, so daß ihre Richtung der Tangente an die gegenüberliegende Fläche des Kugelkükens angenähert ist und die resultierende Druckkraft auf den Innenteil des Dichtrings zuverlässig dessen Verschwenken in dieser tangen tialen Richtung bewirkt.In the event that the entire housing end face in a radial Level, the compressive force acts on the medium in the dead space the inner portion of the housing-side end face is exercised in axial direction. Since the inner portion of the sealing ring in both axial and also pivoted in the radial direction, it makes sense, also the pressure force to work in both directions. The section of the hous face-side end face of the sealing ring, which is inside the housing-side Ring notch is located on a conical surface, the axial distance to the opposite surface of the seal seat inwards, that is radial towards the axis of symmetry of the sealing ring, increases. That way that surface of the sealing ring that prevents the swiveling of the inner part of the Seals caused, inclined. The normal to this area, in which also the resulting compressive force runs axially and radially at the same time outside so that their direction of tangent to the opposite surface of the ball plug is approximated and the resulting pressure force on the Inner part of the sealing ring reliably swivels in this tang tial direction.

Vorteilhafterweise ist die Ringkante zwischen der Innenfläche und der gehäuseseitigen Stirnfläche des Dichtrings abgerundet. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß diese Kante der Innenfläche des Dichtrings beim Ver schwenken des Innenteils des Dichtrings nicht in radialer Richtung nach innen ausgelenkt wird. Dadurch wird vermieden, daß der durch die Firesafe-Lippe gebildete Abschnitt des Dichtungssitzes dem Verschwenken des Innenteils des Dichtrings entgegenwirkt.The ring edge is advantageously between the inner surface and the end face of the sealing ring is rounded. That way ensured that this edge of the inner surface of the sealing ring when ver do not pivot the inner part of the sealing ring in the radial direction is deflected inside. This avoids that by the Firesafe lip formed portion of the seal seat pivotal counteracts the inner part of the sealing ring.

Das Hinterspülen der Außenfläche und der gehäuseseitigen Stirnfläche des Dichtrings kann auf unterschiedliche Weise erreicht werden. Zunächst ist es möglich, diese Flächen und die gegenüberliegenden Flächen des Dichtungs sitzes mit einer ausreichend hohen Oberflächenrauhigkeit zu versehen, so daß das Medium im Totraum bei hohem Totraumdruck zwischen diese Flächen kriecht. Weiterhin ist es möglich, die Außenfläche des Dichtrings in axialer Richtung länger als die ihr zugeordnete Fläche des Dichtungs sitzes auszubilden, so daß der Endabschnitt der Außenfläche in den Totraum hineinragt. Ein erhöhter Totraumdruck wirkt auf diesen freien Endabschnitt der Außenfläche und drückt diese nach innen aus dem Dichtungssitz heraus, so daß das Medium die Außenfläche hinterspülen kann.Backwashing the outer surface and the front surface of the housing Sealing rings can be achieved in different ways. First of all it is possible these surfaces and the opposite surfaces of the seal to provide the seat with a sufficiently high surface roughness, so that the medium in the dead space at high dead space pressure between them Surfaces creep. It is also possible to use the outer surface of the sealing ring in the axial direction longer than the surface of the seal assigned to it seat form, so that the end portion of the outer surface in the dead space protrudes. An increased dead space pressure acts on this free end section the outer surface and pushes it out of the sealing seat, so that the medium can backwash the outer surface.

Alternativ oder zusätzlich können die Außenflächen der Dichtringe oder die diesen gegenüberliegenden Flächen des Dichtungssitzes mit sich axial erstreckenden Flüssigkeitskanälen versehen sein.Alternatively or additionally, the outer surfaces of the sealing rings or the these opposite surfaces of the seal seat with itself axially extending liquid channels.

Dagegen sollten Flüssigkeitskanäle auf der gehäuseseitigen Stirnfläche bzw. der gegenüberliegenden Dichtungssitz-Fläche überhaupt nicht oder nur mit sehr geringer Tiefe angebracht werden, da diese Flächen wesentlich zur Abdichtung des Einlasses und des Auslasses des Kugelhahns beitragen.In contrast, liquid channels should be on the housing-side face or the opposite seal seat surface not at all or only with very shallow depth, since these surfaces are essential for Seal the inlet and outlet of the ball valve.

Vorzugsweise ist der Abschnitt der Dichtfläche, der in radialer Richtung außerhalb der kugelseitigen Ringkerbe liegt, im Abstand zur Oberfläche des Kugelkükens angeordnet. Auf diese Weise entsteht zwischen diesem Dicht flächenabschnitt und dem Kugelküken ein Spalt. Das Kugelküken stützt sich dadurch nicht direkt über das Dichtungsmaterial an dem Gehäuse ab. Viel mehr liegt es ausschließlich gegen die an den Innenteilen der Dichtringe befindlichen Dichtflächenabschnitte an, welche sich über den durch die Ringkerben geschwächten, elastisch verformbaren Bereich des Dichtrings und den Außenteil des Dichtrings gegen das Gehäuse abstützen. So wird das Kugelküken durch die beiden Dichtringe elastisch gehalten und kann mit relativ niedrigem Widerstand die Ausweichbewegungen ausführen, die notwendig sind, um ein Einschwenken eines Dichtring-Innenteils zur Druck entlastung des Totraums zu ermöglichen.Preferably, the section of the sealing surface is in the radial direction is located outside the ball-side ring notch, at a distance from the surface of the Ball plug arranged. In this way, there is a seal between them surface section and the ball plug a gap. The ball chick is supported therefore not directly from the sealing material on the housing. A lot more it is exclusively against the inner parts of the sealing rings located sealing surface sections, which over the by the Ring notches weakened, elastically deformable area of the sealing ring and support the outer part of the sealing ring against the housing. That's how it is Ball plug is held elastically by the two sealing rings and can be used with relatively low resistance perform the evasive movements that are necessary to swivel a sealing ring inner part to pressure To allow relief of the dead space.

Weitere Vorzüge und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgen den Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen zeigen inFurther advantages and details of the invention result from the following the description of the drawing. The drawings show in

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Kugelhahn im Längsschnitt und Fig. 1 shows a ball valve according to the invention in longitudinal section and

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts I. aus Fig. 1, in dem insbesondere die Kontur des Dichtrings zu erkennen ist. Fig. 2 is an enlarged view of section I. from Fig. 1, in which the contour of the sealing ring can be seen in particular.

Der in den Fig. 1 und 2 dargesellte Kugelhahn umfaßt ein aus zwei Gehäu seteilen 1, 2 bestehendes Gehäuse. Beide Gehäuseteile 1, 2 sind mit Schraub flanschen 3, 4 zur Verbindung der Gehäuseteile 1, 2 mit Rohrstutzen ver sehen. Das Gehäuseteil 1 weist den Einlaß 5 und das Gehäuseteil 2 den Auslaß 6 des Kugelhahns auf. Das Kugelküken 7 mit dem Durchlaß 8 ist in der geöffneten Stellung des Kugelhahns dargestellt, in dem der Durchlaß 8 mit dem Einlaß 5 und dem Auslaß 6 fluchtet. Zum Verstellen des Kugelkü kens 7, das heißt zum Verdrehen um seine senkrecht zur Durchlaßachse verlaufenden Hochachse, ist ein Stellorgan vorgesehen, welches hier aus einem Handhebel 9 besteht, der über eine Schaltwelle 10 mit dem Kugelkü ken 7 verbunden ist. Die Schaltwelle 10 wird durch Schraubmuttern 11 in ihrem Wellensitz am Gehäuseteil 1 gehalten und mit mehreren, schwarz dargestellten Dichtringen (keine Bezugszeichen) abgedichtet. Selbstver ständlich können beliebige andere Stellorgane, beispielsweise ein Stellmotor oder ein hydraulischer Stellantrieb, zum Betätigen des Kugelhahns ver wendet werden.The illustrated in Figs. 1 and 2 ball valve comprises a set of two housings 1 , 2 existing housing. Both housing parts 1 , 2 are seen with screw flanges 3 , 4 for connecting the housing parts 1 , 2 with pipe sockets. The housing part 1 has the inlet 5 and the housing part 2 has the outlet 6 of the ball valve. The ball plug 7 with the passage 8 is shown in the open position of the ball valve, in which the passage 8 is aligned with the inlet 5 and the outlet 6 . To adjust the Kugelkü kens 7 , that is, to rotate about its vertical axis perpendicular to the passage axis, an actuator is provided, which here consists of a hand lever 9 , which is connected via a switching shaft 10 with the Kugelkü ken 7 . The selector shaft 10 is held in its shaft seat on the housing part 1 by screw nuts 11 and sealed with a plurality of sealing rings shown in black (no reference numerals). Of course, any other control elements, for example a servomotor or a hydraulic actuator, can be used to actuate the ball valve.

Die beiden Gehäuseteile 1 bzw. 2 weisen an den inneren Enden des Ein lasses 5 bzw. des Auslasses 6 jeweils einen Dichtungssitz 12 auf. Der Dichtungssitz 12 umfaßt eine äußere radiale Fläche 13 und eine axiale Anlagefläche 14. Eine innere radiale Fläche 15 des Dichtungssitzes wird von der äußeren Umfangsfläche einer sogenannten Firesafe-Lippe 16 gebil det. Die Firesafe-Lippe 16 hat eine konische oder sphärische Stirnfläche und dient als Notdichtung für das Kugelküken 7, falls dessen Kunststoff dichtungen zerstört werden.The two housing parts 1 and 2 each have a sealing seat 12 at the inner ends of the inlet 5 and the outlet 6 . The sealing seat 12 comprises an outer radial surface 13 and an axial contact surface 14 . An inner radial surface 15 of the sealing seat is gebil det from the outer peripheral surface of a so-called Firesafe lip 16 . The Firesafe lip 16 has a conical or spherical end face and serves as an emergency seal for the ball plug 7 if its plastic seals are destroyed.

In den Dichtungssitzen 12 des Kugelhahns sind zwei identische Dichtrin ge 17 angeordnet. Die Dichtringe 17 haben eine radiale Außenfläche 18, die gegen die äußere radiale Fläche 13 des Dichtungssitzes 12 anliegt. Die gehäuseseitige Stirnfläche 19 des Dichtrings 17 liegt gegen die axiale Anlagefläche 14 des Dichtungssitzes 12 an, und die radiale Innenfläche 20 wirkt mit der äußeren Umfangsfläche 15 der Firesafe-Lippe 16 zusammen. So ist jeder Dichtring 17 in seinem Dichtungssitz 12 dreiseitig gekammert. Das Kugelküken 7 liegt gegen eine konische oder sphärische Dichtfläche 21 des Dichtrings 17 an.In the seal seats 12 of the ball valve, two identical sealing rings 17 are arranged. The sealing rings 17 have a radial outer surface 18 which bears against the outer radial surface 13 of the sealing seat 12 . The end face 19 of the sealing ring 17 on the housing lies against the axial contact surface 14 of the sealing seat 12 , and the radial inner surface 20 interacts with the outer peripheral surface 15 of the Firesafe lip 16 . Each sealing ring 17 is chambered on three sides in its sealing seat 12 . The ball plug 7 bears against a conical or spherical sealing surface 21 of the sealing ring 17 .

Die Dichtringe 17 dichten den Durchlaß 8 des Kugelhahns im Bereich des Einlasses 5 und des Auslasses 6 des Gehäuses ab, so daß ein durch die beiden Dichtringe 17 begrenzter und zwischen dem Gehäuse 1, 2 und dem Kugelküken 7 liegender Totraum 22 entsteht. Um diesen Totraum 22 im Falle der eingangs beschriebenen Überdruck-Ausbildung zu entlasten und den Überdruck abzubauen, sind die Dichtungen 17 jeweils mit zwei ringför migen Kerben 23, 24 versehen. Die kugelseitige Ringkerbe 23 geht vom mittleren Teil der Dichtfläche 21 aus und erstreckt sich im wesentlichen keilförmig zur gehäuseseitigen Stirnfläche 19 hin. Durch diese Ringker be 23 wird das Dichtungsmaterial geschwächt, so daß der Innenteil 25 des Dichtrings 17 gegenüber dessen Außenteil 26 nach außen hin verschwenkbar ist, wobei sich die Dichtfläche 21 am Kugelküken 7 entlangbewegt. Eine zusätzliche Materialschwächung wird durch die gehäuseseitige Ringkerbe 24 erzeugt, die sich von der gehäuseseitigen Stirnfläche 19 im wesentlichen in axialer Richtung auf das Kugelküken 7 zu erstreckt. In der Mitte der Ver bindungslinie zwischen dem Kerbengrund der kugelseitigen Ringkerbe 23 und dem Kerbengrund der gehäuseseitigen Ringkerbe 24 liegt der Bereich, um den das Innenteil 25 des Dichtrings 17 bei axialer Belastung herum schwenkt.The sealing rings 17 seal the passage 8 of the ball valve in the area of the inlet 5 and the outlet 6 of the housing, so that a dead space 22 is formed which is delimited by the two sealing rings 17 and lies between the housing 1 , 2 and the ball plug 7 . In order to relieve this dead space 22 in the case of the excess pressure formation described at the outset and to reduce the excess pressure, the seals 17 are each provided with two ring-shaped notches 23 , 24 . The ball-side ring notch 23 starts from the central part of the sealing surface 21 and extends essentially in a wedge shape towards the housing-side end surface 19 . Through this ring core be 23 , the sealing material is weakened, so that the inner part 25 of the sealing ring 17 can be pivoted outwards relative to its outer part 26 , the sealing surface 21 moving along the ball plug 7 . An additional material weakening is generated by the housing-side ring notch 24 , which extends from the housing-side end face 19 essentially in the axial direction towards the ball plug 7 . In the middle of the connecting line between the notch base of the ball-side ring notch 23 and the notch base of the housing-side ring notch 24 is the area around which the inner part 25 of the sealing ring 17 pivots under axial load.

Die Außenfläche 18 des Dichtrings 17 ist so ausgebildet, daß sie bei einem erhöhten Druck im Totraum 22 von dem Medium im Totraum 22 hinterspült wird. Hierfür sind in Fig. 2 zwei Maßnahmen zu erkennen. Erstens ist die radiale Außenfläche 18 des Dichtrings 17 länger als die äußere radiale An lagefläche 13 des Dichtungssitzes, so daß ihr freies Ende 27 in den Totraum 22 hineinragt. Durch dieses überstehende Ende 27 der Außenfläche 18 entsteht bei einem erhöhten Totraumdruck eine radial nach innen wirkende Kraft, die die Außenfläche 18 des Dichtrings 17 von der Anlagefläche 13 des Dichtungssitzes 12 abhebt.The outer surface 18 of the sealing ring 17 is designed such that it is backwashed by the medium in the dead space 22 at an increased pressure in the dead space 22 . Two measures can be seen for this in FIG. 2. First, the radial outer surface 18 of the sealing ring 17 is longer than the outer radial contact surface 13 of the sealing seat, so that its free end 27 projects into the dead space 22 . This protruding end 27 of the outer surface 18 creates a radially inward force at an increased dead space pressure, which lifts the outer surface 18 of the sealing ring 17 from the contact surface 13 of the sealing seat 12 .

Zweitens sind über den Umfang des Dichtrings 17 verteilte Flüssigkeits kanäle 28 vorgesehen, die sich in axialer Richtung erstrecken und ein Einströmen des Mediums aus dem Totraum zwischen die radiale Außen fläche 18 des Dichtrings 17 und die äußere Anlagefläche 13 des Dichtungs sitzes 12 ermöglichen.Second, distributed over the circumference of the sealing ring 17 liquid channels 28 are provided, which extend in the axial direction and allow an inflow of the medium from the dead space between the radial outer surface 18 of the sealing ring 17 and the outer contact surface 13 of the sealing seat 12 .

Bei einem weiteren Anstieg des Drucks im Totraum 22 wird das Medium hinter den Dichtring 17, das heißt in den Spalt zwischen der gehäuseseiti gen Stirnfläche 19 des Dichtrings 17 und der axialen Anlagefläche 14 des Dichtungssitzes gedrückt, so daß sich auch in diesem Bereich ein Überdruck gegenüber dem inneren Bereich des Kugelhahns aufbaut. Dieser Überdruck wirkt auf den am Innenteil 25 des Dichtrings 17 liegenden Abschnitt 19′ der gehäuseseitigen Stirnfläche 19 und erzeugt eine Kraft, die den Innenteil 25 des Dichtrings 17 nach außen schwenkt. Um ein zuverlässiges Verschwen ken des Innenteils 25 des Dichtrings 17 zu bewirken, ist der innere Ab schnitt 19′ der gehäuseseitigen Stirnfläche 19 kegelförmig ausgebildet, so daß der Abstand zwischen der axialen Anlagefläche 14 des Dichtungssitzes 12 und dem inneren Stirnflächenabschnitt 19′ sich von der Ringkerbe 24 aus nach innen vergrößert. Hierdurch wirkt die durch den erhöhten Druck auf den inneren Stirnflächenabschnitt 19′ wirkende resultierende Kraft nicht allein in axialer Richtung, sondern schräg nach außen, so daß ihr Verlauf dem Verlauf der Oberfläche des Kugelkükens angepaßt ist.When the pressure in the dead space 22 increases further, the medium is pressed behind the sealing ring 17 , that is to say into the gap between the end face 19 of the housing 19 of the sealing ring 17 and the axial contact surface 14 of the sealing seat, so that an overpressure is also applied in this area builds up the inner area of the ball valve. This overpressure acts on the inner part 25 of the sealing ring 17 section 19 'of the housing end face 19 and generates a force which pivots the inner part 25 of the sealing ring 17 to the outside. In order to cause a reliable pivoting of the inner part 25 of the sealing ring 17 , the inner section 19 'of the housing-side end face 19 is conical, so that the distance between the axial contact surface 14 of the sealing seat 12 and the inner end face section 19 ' is from the ring groove 24 enlarged from the inside. As a result, the resulting force acts on the inner end face portion 19 'not only in the axial direction, but obliquely outwards, so that its course is adapted to the shape of the surface of the ball plug.

Darüber hinaus wird durch den schrägen Abschnitt 19′ der gehäuseseitigen Stirnfläche 19 die axiale Erstreckung des Kontaktbereiches zwischen der inneren radialen Anlagefläche 15 des Dichtungssitzes 12 und der radialen Innenfläche 20 des Dichtrings 17 verkürzt. Schon bei einem geringen Ver schwenken des Innenteils 25 des Dichtrings 17 lösen sich diese Flächen 15, 20 voneinander und der Abbau des Überdrucks im Totraum 22 wird möglich. Es ist auch möglich, den inneren Stirnflächenabschnitt 19′ lokal mit sich radial erstreckenden Nuten (nicht dargestellt) mit einer geringen Tiefe zu versehen. So können ortlich verkürzte axiale Kontaktbereiche zwischen der radialen Innenfläche 20 des Dichtrings 17 und der inneren radialen Anlagefläche 15 des Dichtungssitzes 12 geschaffen werden, an denen das Totraummedium bei Überdruck austritt.In addition, the axial extent of the contact area between the inner radial contact surface 15 of the seal seat 12 and the radial inner surface 20 of the sealing ring 17 is shortened by the inclined portion 19 'of the housing end face 19 . Even at a slight Ver pivot the inner part 25 of the sealing ring 17 , these surfaces 15 , 20 separate from each other and the reduction of the excess pressure in the dead space 22 is possible. It is also possible to provide the inner end face portion 19 'locally with radially extending grooves (not shown) with a small depth. In this way, locally shortened axial contact areas can be created between the radial inner surface 20 of the sealing ring 17 and the inner radial contact surface 15 of the sealing seat 12 , at which the dead space medium escapes under excess pressure.

Schließlich ist der äußere Abschnitt 21′ der Dichtfläche 21 aufgeweitet, so daß ein Spalt zwischen diesem Dichtflächenabschnitt 21 und dem Kugelkü ken 7 entsteht. Hierdurch wird eine geringfügige axiale Bewegung des Kugelkükens 7 ermöglicht, die bei dem Verschwenken der Innenteile 25 der Dichtringe 17 erfolgt. Das Kugelküken 7 ist nicht über das starre Material der Dichtringe 17 im Gehäuse 1, 2 gelagert, sondern stützt sich elastisch gegen das Gehäuse 1, 2 ab. Das Kugelküken 7 liegt gegen den inneren Abschnitt der Dichtfläche 21 an, welcher elastisch mit dem Außenteil 26 des Dichtrings 17 verbunden ist, das Außenteil 26 mit seiner gehäuseseiti gen Stirnfläche 19 gegen die axiale Anlagefläche 14 des Dichtungssitzes 12 anliegt. Die reguläre Dichtfunktion des Dichtrings 17 bei normalen Druck verhältnissen innerhalb des Totraums 22 übernimmt einerseits die am Ku gelküken 7 anliegende Dichtfläche 21 und andererseits der axial gegen die Anlagefläche 14 des Dichtungssitzes 12 anliegende Stirnflächenbereich 19.Finally, the outer portion 21 'of the sealing surface 21 is expanded, so that a gap between this sealing surface portion 21 and the Kugelkü ken 7 is formed. This allows a slight axial movement of the ball plug 7 , which takes place when the inner parts 25 of the sealing rings 17 are pivoted. The ball plug 7 is not supported by the rigid material of the sealing rings 17 in the housing 1 , 2 , but is supported elastically against the housing 1 , 2 . The ball valve 7 lies against the inner portion of the sealing surface 21 , which is elastically connected to the outer part 26 of the sealing ring 17 , the outer part 26 with its housing side end face 19 rests against the axial contact surface 14 of the sealing seat 12 . The regular sealing function of the sealing ring 17 under normal pressure conditions within the dead space 22 takes over, on the one hand, the sealing surface 21 lying on the Ku gelküken 7 and, on the other hand, the end face region 19 lying axially against the contact surface 14 of the sealing seat 12 .

Die dem Kugelküken 7 gegenüberliegende Dichtfläche 21, 21′ ist im radial äußeren Bereich abgebrochen, da dieser Bereich keine zusätzliche Dicht funktion übernimmt. Auf diese Weise entsteht eine freie axiale Fläche 29 des Dichtrings 17, die parallel zu dessen gehäuseseitiger Stirnfläche 19 verläuft.The opposed to the ball plug 7 sealing surface 21 , 21 'is broken off in the radially outer area, since this area does not perform any additional sealing function. In this way, a free axial surface 29 of the sealing ring 17 is created , which runs parallel to its end face 19 on the housing side.

Das Material der Dichtringe 17 sowie die Abmessungen der Kerben 23, 24 und der Flächen der Dichtringe 17 sowie des Dichtungssitzes 12 sind so auszuwählen, daß der Dichtring 17 bis zu einem gewissen Druck und ins besondere bei einem relativen Unterdruck im Totraum 22 zuverlässig dichtet. Bei der dargestellten Ausführungsform der Dichtringe 17 aus PTFE erfolgt beispielsweise eine Totraumentlastung bei einem Überdruck von 15 bis 20 bar.The material of the sealing rings 17 and the dimensions of the notches 23 , 24 and the surfaces of the sealing rings 17 and the sealing seat 12 are to be selected so that the sealing ring 17 seals reliably up to a certain pressure and in particular with a relative negative pressure in the dead space 22 . In the illustrated embodiment of the sealing rings 17 made of PTFE, for example, there is a dead space relief at an overpressure of 15 to 20 bar.

BezugszeichenlisteReference list

1 Gehäuseteil
2 Gehäuseteil
3 Schraubflansch
4 Schraubflansch
5 Einlaß
6 Auslaß
7 Kugelküken
8 Durchlaß
9 Handhebel
10 Schaltwelle
11 Schraubmutter
12 Dichtungssitz
13 äußere radiale Anlagefläche
14 axiale Anlagefläche
15 äußere Umfangsfläche der Firesafe-Lippe = innere radiale Anlagefläche des Dichtungssitzes
16 Firesafe-Lippe
17 Dichtring
18 radiale Außenfläche
19 gehäuseseitige Stirnfläche
19′ innerer Abschnitt der Stirnfläche
20 radiale Innenfläche
21 Dichtfläche
21′ äußerer Abschnitt der Dichtfläche
22 Totraum
23 kugelseitige Ringkerbe
24 gehäuseseitige Ringkerbe
25 Innenteil
26 Außenteil
27 freies Ende
28 Flüssigkeitskanal
29 freie axiale Fläche 1 housing part
2 housing part
3 screw flange
4 screw flange
5 inlet
6 outlet
7 ball chicks
8 passage
9 hand lever
10 selector shaft
11 screw nut
12 sealing seat
13 outer radial contact surface
14 axial contact surface
15 outer circumferential surface of the Firesafe lip = inner radial contact surface of the sealing seat
16 Firesafe lip
17 sealing ring
18 radial outer surface
19 housing end face
19 ' inner portion of the end face
20 radial inner surface
21 sealing surface
21 ' outer portion of the sealing surface
22 dead space
23 ball-side notch
24 notch on the housing side
25 inner part
26 outer part
27 free end
28 liquid channel
29 free axial area

Claims

1. Ball valve with an inlet ( 5 ) and an outlet ( 6 ) having housing ( 1 , 2 ), a via an actuator ( 9 , 10 ) rotatable, a passage ( 8 ) having ball plug ( 7 ) and with two in Housing ( 1 , 2 ) on ordered and against the ball plug ( 7 ) adjacent sealing rings ( 17 ) which surround the inlet ( 5 ) and the outlet ( 6 ) and seal against a To dream ( 22 ) in the housing ( 1 , 2 ) , wherein each sealing ring ( 17 ) bears against the ball plug ( 7 ) with a sealing surface ( 21 ) and against a sealing seat ( 12 ) in the housing ( 1 , 2 ) in the radial direction with an outer surface ( 18 ) and an inner surface ( 20 ) and bears in the axial direction with a housing-side end face ( 19 ), characterized in that at least one sealing ring ( 17 ) has a ball-side ring notch ( 23 ) which, starting from the sealing surface ( 21 ) bearing against the ball plug ( 7 ) the housing-side end face ( 19 ) to it stretches.

2. Ball valve according to claim 1, characterized in that at least one sealing ring ( 17 ) one of the ball-side ring notch ( 23 ) opposite the housing-side ring notch ( 24 ), which, starting from the housing side end face ( 19 ), against the ball plug ( 7 ) adjacent sealing surface ( 21 ) extends.

3. Ball valve according to claim 1 or 2, characterized in that the section ( 19 ') of the housing-side end face ( 19 ), which lies radially within the housing-side ring notch ( 24 ), extends on a conical surface, the axial distance from the opposite surface ( 14th ) of the sealing seat ( 12 ) increases from the outside inwards.

4. Ball valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that the ring edge between the inner surface ( 20 ) and the housing-side end face ( 19 , 19 ') of the sealing ring ( 17 ) is rounded.

5. Ball valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that the outer surface ( 18 ) of the sealing ring ( 17 ) is longer in the axial direction than the opposite surface ( 13 ) of the sealing seat ( 12 ), so that the end portion ( 27 ) of the outer surface ( 18 ) of the sealing ring ( 17 ) protrudes freely into the dead space ( 22 ).

6. Ball valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that the outer surface ( 18 ) of the sealing ring ( 17 ) has axially extending liquid channels ( 28 ).

7. Ball valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that the outer surface ( 18 ) of the sealing ring ( 17 ) opposite surfaces ( 13 ) of the sealing seat ( 12 ) have axially extending liquid channels.

8. Ball valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that the section ( 21 ') of the sealing surface ( 21 ), which lies in the radial direction outside the ball-side ring notch ( 23 ), was from the surface of the ball plug ( 7 ) runs.