DE19733938A1

DE19733938A1 - Ball cock with ball plug accommodated in housing

Info

Publication number: DE19733938A1
Application number: DE1997133938
Authority: DE
Inventors: Friedrich Kopp
Original assignee: Franz Schuck GmbH
Current assignee: Franz Schuck GmbH
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 1999-03-04

Abstract

The two seat rings support a sealing ring (3.1) which faces the ball surface of the ball plug (1). Devices are provided which at least reduce the effect of the pressure elements (3.2) over a specific intermediate pivot range of the ball plug during the operating process. Each seat ring (3) has a spacer (4). The ball plug has a curve surface (5) which works in conjunction with the spacer. The curve surface is formed by a ring, which fits on the ball plug.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn mit einem Kugelküken, einem Gehäuse zur Aufnahme des Kugelkükens und mit Sitzringen, die im Gehäuse aufgenommen und gegen die Außenfläche des Kugelkükens anpreßbar sind.The invention relates to a ball valve with a ball plug, a housing to accommodate the ball plug and with seat rings that are in the housing recorded and can be pressed against the outer surface of the ball plug.

Der Bereich der Sitzringe ist entscheidend für die Dichtheit zwischen Kugelküken und Gehäuse sowie für das einwandfreie Funktionieren und insbesondere für die Lebensdauer des Kugelhahnes. Der einzelne Sitzring enthält einen Dichtring, der in geöffnetem und in geschlossenem Zustand satt an der Kugelfläche anliegt. Der Dichtring besteht im allgemeinen aus einem verhältnismäßig weichen Material, beispielsweise aus einem Elastomer. Er ist je nach Fördermedium, das durch den Kugelhahn hindurchströmt, einem mehr oder minder hohen Verschleiß ausgesetzt. Seine Anpressung gegen die Kugelfläche erfolgt durch die Kraft von Federn, die über den Umfang verteilt in den betreffenden Sitzring eingelassen sind. Die Anpreßkraft muß hoch genug sein, um eine Abdichtung zu erzielen, darf jedoch andererseits nicht so groß sein, daß eine vorzeitige Zerstörung des Dichtringes eintritt.The area of the seat rings is crucial for the tightness between Ball plug and housing as well as for the perfect functioning and especially for the life of the ball valve. The single seat ring contains a sealing ring that is full when open and closed rests on the spherical surface. The sealing ring generally consists of a relatively soft material, for example made of an elastomer. He is depending on the pumped medium that flows through the ball valve exposed to more or less high wear. His pressure against the Spherical surface is created by the force of springs, which are distributed in circumference the seat ring in question are embedded. The contact pressure must be high enough on the other hand, in order to achieve a seal, it must not be so large be that the sealing ring is destroyed prematurely.

Eine ganz besonders kritische Phase liegt während des Schaltvorganges vor. Hierbei ruht nämlich nur ein Teil der Anpreßfläche des Sitzringes - d. h. ein Teil der Anpreßfläche des Dichtringes - auf der Kugelfläche. Die genannten Anpreßfedern wirken aber gleichwohl unvermindert. Hieraus folgt, daß der an der Kugelfläche anliegende Teil des Dichtring es die volle Federkraft aufnehmen muß, und daß damit die Pressung pro Flächeneinheit unverhältnismäßig groß ist. Die Dichtringe werden hierdurch übermäßig beansprucht, was zu starkem Verschleiß und vorzeitigem Ausfall des Dichtringes führen kann.A particularly critical phase exists during the switching process. This is because only part of the contact surface of the seat ring rests - d. H. a part the contact surface of the sealing ring - on the spherical surface. The above However, pressure springs have an undiminished effect. It follows that the part of the sealing ring that is in contact with the spherical surface has full spring force Must record, and that the pressure per unit area is disproportionately large. This will make the sealing rings excessive claimed, which leads to excessive wear and premature failure of the Can lead sealing ring.

Besonders der Dichtring wird außerdem einer Schubbelastung durch die Kante der Durchtrittsöffnung durch das Kugelküken unterworfen. Diese Kante neigt nämlich dazu, das Dichtringmaterial beim Schaltvorgang vor sich herzuschieben, so daß sich bei elastomeren Dichtungswerkstoffen ein Wulst bilden kann. Besonders nachteilig ist es, wenn das Kugelküken eines solchen Kugelhahnes über längere Zeit zwischen der offenen und der geschlossenen Position verbleibt. Dies kann zu bleibenden Verformungen der Dichtringe und damit zu bleibenden Schäden führen.In particular, the sealing ring is also subjected to a shear load from the Edge of the passage opening subjected to the ball plug. That edge tends to put the sealing ring material in front of it during the switching process push so that there is a bead in elastomeric sealing materials can form. It is particularly disadvantageous if the ball plug is such Ball valve for a long time between the open and the closed Position remains. This can lead to permanent deformations of the sealing rings and thus causing permanent damage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelhahn gemäß dem Oberbegriff von Anspruch I derart zu gestalten, daß die Dichtringe in geringem Maße als seither beansprucht werden.The invention has for its object a ball valve according to the Preamble of claim I to design such that the sealing rings in less than claimed since then.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Demgemäß werden Mittel vorgesehen, um die Wirkung der Anpreßelemente über einen bestimmten Schwenkbereich (Zwischenbereich) des Kugelkükens zwischen der offenen und der geschlossenen Position wenigstens zu verringern.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. Accordingly, means are provided for the effect of the Pressure elements over a certain swivel range (intermediate range) of the ball plug between the open and the closed position at least to decrease.

Von den zahlreichen, denkbaren konkreten Ausführungsformen ist die folgende besonders hervorzuheben:Of the numerous conceivable specific embodiments, the to emphasize the following:

Es werden Abstandshalter vorgesehen, die während des Schaltvorganges der Kraft der Anpreßelemente entgegenwirken. Diese Abstandshalter sind dem betreffenden Sitzring zugeordnet. Das Kugelküken weist eine Kurvenfläche auf, die mit den Abstandshaltern zusammenarbeitet. Die Kurvenfläche ist derart gestaltet, daß sie die Abstandshalter und damit auch die Sitzringe entgegen der Kraft der Federn dann verschiebt, wenn geschaltet wird. Damit findet ein Entlasten der Dichtringe als Bestandteile der Sitzringe statt. Die Entlastung kann bis zu einem völligen Abheben führen. Das Abheben braucht nur im Millimeterbereich oder darunter stattzufinden. Spacers are provided, which during the switching process Counteract the force of the pressure elements. These spacers are that associated seat ring. The ball plug has a curved surface that works with the spacers. The curve surface is designed so that they the spacers and thus the seat rings then moves against the force of the springs when shifting. In order to the sealing rings are relieved as part of the seat rings. The Relief can lead to complete lifting. Taking off takes only take place in the millimeter range or below.

Die Abstandshalter können auf vielfältige Weise ausgeführt sein. So kommen beispielsweise Bolzen in Betracht, die einen kreisrunden oder anderen Querschnitt haben. Auch kommen Schrauben in Betracht, so daß das Maß des Abhebens einstellbar ist.The spacers can be designed in a variety of ways. So come For example, consider bolts that are circular or other Cross section. Screws are also considered, so that the measure lifting is adjustable.

Im allgemeinen wird man den betreffenden Abstandshalter dem Sitzring zuordnen, und diese beiden genannten Elemente fest miteinander verbinden oder gar einteilig machen, und die Kurvenfläche am Kugelküken vorsehen. Eine kinematische Umkehrung kommt jedoch ebenfalls in Betracht.In general, the spacer in question becomes the seat ring assign, and firmly connect these two elements mentioned or even make one piece, and provide the curved surface on the ball plug. However, a kinematic reversal is also possible.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The invention is explained in more detail with reference to the drawings. In it is in each shown the following:

Fig. 1 ist eine Ansicht eines Kugelkükens in halbgeöffnetem Zustand mit zwei Sitzringen. Fig. 1 is a view of a ball plug in the half-open state with two seat rings.

Fig. 2 zeigt den Gegenstand von Fig. 1 mit dem Kugelküken in geschlossener Schaltposition (linke Hälfte) und offener Schaltposition (rechte Hälfte). Fig. 2 shows the object of Fig. 1 with the ball plug in the closed switching position (left half) and open switching position (right half).

Fig. 3 zeigt den Gegenstand von Fig. 1, gesehen in Richtung der Längsachse des Betätigungszapfens in halbgeöffneter Schaltposition des Kugelkükens. Fig. 3 shows the object of Fig. 1, seen in the direction of the longitudinal axis of the actuating pin in the half-open switching position of the ball plug.

Fig. 4 zeigt den Gegenstand von Fig. 1 in derselben Ansicht wie Fig. 3, jedoch bei geschlossener Schaltposition des Kugelkükens. Fig. 4 shows the object of Fig. 1 in the same view as Fig. 3, but with the switch position of the ball plug closed.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in vergrößerten Darstellungen den Sitzring von Fig. 1 und die angrenzenden Bereiche des Kugelkükens in halboffener Schaltposition. FIGS. 5 and 6 illustrate in enlarged views the seat ring of FIG. 1 and the adjacent areas of the ball valve in a half-open switching position.

Die Fig. 7 und 8 zeigen den Gegenstand der Fig. 5 und 6 in geschlossener bzw. offener Schaltposition. FIGS. 7 and 8 show the subject of FIGS. 5 and 6 in the closed or open switching position.

Wie man aus den Figuren erkennt, umfaßt der Kugelhahn als wichtigstes Bauteil ein Kugelküken 1. Das Kugelküken 1 weist zwei Lagerzapfen 1.1 und 1.2 auf. Der eine Lagerzapfen ist mit einem hier nicht dargestellten Betätigungszapfen drehfest verbunden.As can be seen from the figures, the most important component of the ball valve is a ball plug 1 . The ball plug 1 has two bearing journals 1.1 and 1.2 . One bearing pin is connected in a rotationally fixed manner to an actuating pin, not shown here.

Das Kugelküken ist im Gehäuse 2 gelagert, das in den Fig. 1 und 2 nur bruchstückhaft dargestellt ist.The ball plug is mounted in the housing 2 , which is only shown in fragments in FIGS . 1 and 2.

Zwischen Kugelküken 1 und Gehäuse 2 sind zwei Sitzringe 3, 3' zwischengefügt. Wegen des völlig gleichen Aufbaus und der symmetrischen Gestaltung soll im folgenden nur Sitzring 3 mit Zubehör beschrieben werden. Sitzring 3 ist im Gehäuse 2 gelagert, das eine im Profil von Sitzring 3 entsprechende Aussparung aufweist. Sitzring 3 weist auf seiner dem Kugelküken 1 zugewandten Seite einen Dichtring 3.1 auf. Dieser besteht beispielsweise aus Fluorkunststoffen oder Elastomeren. Sitzring 3 weist einen weiteren Dichtring 3.2 auf.Between the ball valve 1 and the housing 2 , two seat rings 3 , 3 'are interposed. Because of the completely identical structure and the symmetrical design, only seat ring 3 with accessories will be described below. Seat ring 3 is mounted in the housing 2 , which has a corresponding recess in the profile of the seat ring 3 . Seat ring 3 has a sealing ring 3.1 on its side facing the ball plug 1 . This consists, for example, of fluoroplastics or elastomers. Seat ring 3 has a further sealing ring 3.2 .

Im Gehäuse 2 sind zahlreiche Dichtungen 3.2 angeordnet. Diese sind um den Umfang des Sitzringes 3 verteilt in entsprechende Aussparungen im Gehäuse 2 eingelassen. Sie wirken gegen den Sitzring 3 derart, daß sie diesen an die Umfangsfläche des Kugelkükens 1 andrücken wollen.Numerous seals 3.2 are arranged in the housing 2 . These are distributed around the circumference of the seat ring 3 in corresponding recesses in the housing 2 . They act against the seat ring 3 in such a way that they want to press it onto the peripheral surface of the ball plug 1 .

Gemäß der Erfindung sind Maßnahmen getroffen, um die Anpreßwirkung der Federn 3.2 gegen den Sitzring 3 über einen bestimmten Schwenkbereich des Kugelkükens 1 zu verringern, nämlich um einen Bereich zwischen der offenen und der geschlossenen Position des Kugelkükens 1. Zu diesem Zwecke sind im vorliegenden Falle zwei Abstandhalterbolzen 4 vorgesehen. Diese sind - in Bezug auf den Sitzring 3 - einander diametral gegenüberliegend angeordnet. According to the invention, measures are taken to reduce the contact pressure of the springs 3.2 against the seat ring 3 over a specific pivoting range of the ball plug 1 , namely by a range between the open and the closed position of the ball plug 1 . For this purpose, two spacer bolts 4 are provided in the present case. These are arranged diametrically opposite one another with respect to the seat ring 3 .

Die Bolzen 4 arbeiten jeweils mit einer Kurvenfläche 5 zusammen. Die Kurvenfläche ist im vorliegenden Falle dem Kugelküken 1 unmittelbar angedreht. Die Kurvenfläche kann auch von einem besonderen Körper gebildet sein, beispielsweise einem Ring, der auf das Kugelküken 1 aufgesetzt und mit diesem fest verbunden wird. Eine mögliche Gestalt der Kurvenfläche 5 ist aus den Fig. 3 und 4 sowie 6 und 7 erkennbar. Genauer gesagt ist die Kurvenfläche 5 derart gestaltet, daß die Stirnfläche eines jeden Bolzens 4 immer dann mit der Kurvenfläche 5 in Eingriff gelangt, wenn sich das Kugelküken 1 in dem genannten Bereich zwischen Offenposition und Schließposition befindet, somit wenigstens während eines Teiles der Schaltphase. Ein solcher Zustand ist dargestellt in den Fig. 1, 3 sowie 5 und 6. Dann wird nämlich der Sitzring 3 mittels des genannten Eingriffes zwischen den Abstandhalterbolzen 4 und der Kurvenfläche 5 entgegen der Kraft der Federn 3.2 bewegt. Die Bewegung braucht nicht zu einem effektiven Abheben des Dichtringes 3.1 von der Umfangsfläche des Kugelkükens 1 zu führen. Wesentlich ist, daß eine Druckentlastung stattfindet, so daß der Dichtring 3.1 mehr oder minder druckfrei gemacht wird. Damit wird verhindert, daß derjenige Teil des Dichtringes, der an der Umfangsfläche des Kugelkükens 1 in dieser Schaltphase noch anliegt, mit übermäßigem Druck angepreßt wird, und daß der Dichtring 3.1 beschädigt wird.The bolts 4 each work with a curved surface 5 . In the present case, the curved surface is directly turned on the ball plug 1 . The curved surface can also be formed by a special body, for example a ring, which is placed on the ball plug 1 and firmly connected to it. A possible shape of the curved surface 5 can be seen from FIGS. 3 and 4 and 6 and 7. More specifically, the cam surface 5 is designed such that the end face of each bolt 4 always engages with the cam surface 5 when the ball valve 1 is in the area mentioned between the open position and the closed position, thus at least during part of the switching phase. Such a state is shown in FIGS. 1, 3 and 5 and 6. Then namely the seat ring 3 is moved by means of the aforementioned engagement between the spacer bolts 4 and the cam surface 5 against the force of the springs 3.2 . The movement need not lead to an effective lifting of the sealing ring 3.1 from the peripheral surface of the ball plug 1 . It is essential that pressure relief takes place, so that the sealing ring 3.1 is made more or less pressure-free. This prevents that part of the sealing ring which is still in contact with the peripheral surface of the ball plug 1 in this switching phase from being pressed with excessive pressure and that the sealing ring 3.1 is damaged.

Es kann zweckmäßig sein, die Dimensionierung der beteiligten Bauteile - Dichtring 3.1, Abstandhalterbolzen 4 und Kurvenfläche 5 - derart zu wählen, daß der Dichtring 3.1 wenigstens noch leicht an der Umfangsfläche des Kugelkükens 1 anliegt. Dies kann bewirken, daß die Kugelfläche während des Schaltens der Kugel sauber gehalten wird, indem der Dichtring 3.1 die Kugelfläche abschabt.It may be expedient to choose the dimensioning of the components involved - sealing ring 3.1 , spacer bolt 4 and cam surface 5 - in such a way that the sealing ring 3.1 is at least slightly in contact with the peripheral surface of the ball plug 1 . This can have the effect that the ball surface is kept clean during the switching of the ball by the sealing ring 3.1 scraping off the ball surface.

Die Fig. 3 und 4 lassen erkennen, daß die Kurvenfläche 5 zwar im wesentlichen kreisförmig ist, jedoch Segmente 5.1 aufweisen, die geradlinig verlaufen. Statt der geradlinigen Gestaltung kommt auch eine andere Abweichung von der Kreisform in Betracht oder eine Kreisform, die einen größeren Krümmungsradius aufweist, als die übrige Kurvenfläche.See Figs. 3 and 4 blank, that the cam surface 5, although substantially circular, but comprise segments 5.1, which run in a straight line. Instead of the straight-line design, a different deviation from the circular shape can also be considered, or a circular shape that has a larger radius of curvature than the rest of the curved surface.

Wie man aus den Fig. 3, 4 und 8 weiterhin erkennt, erstreckt sich das genannte Segment mit der geradlinigen Umfangsfläche 5.1 über einen bestimmen Winkel α. Dieser Winkel bestimmt, wie groß der Teil des Schwenkbereiches ist, bei dem die Entlastung des Sitzringes stattfindet. Man beachte, daß diese Entlastung dann stattfindet, wenn die betreffenden Segmente den Abstandhalterbolzen 4 nicht gegenüberliegen - anders als in Fig. 4 gezeigt.As can also be seen from FIGS. 3, 4 and 8, said segment with the straight peripheral surface 5.1 extends over a certain angle α. This angle determines how large is the part of the swivel range at which the seat ring is relieved. It should be noted that this relief takes place when the segments in question do not lie opposite the spacer bolts 4 - unlike that shown in FIG. 4.

Aus den Fig. 4, 6 und 8 erkennt man ferner, daß die Stirnflächen 4.1 der Abstandhalterbolzen 4 gerundet sind, entsprechend dem Radius der Kurvenfläche 5. Dies hat ein sattes gegenseitiges Anliegen dieser beiden Flächen in der Schaltphase zur Folge, und damit ein positives Entlasten des Sitzringes 3.From Figs. 4, 6 and 8 also will be seen that the end faces are rounded 4.1 the spacer bolt 4, corresponding to the radius of the cam surface 5. This results in a tight mutual contact of these two surfaces in the switching phase, and thus a positive relief of the seat ring 3 .

Wie oben erwähnt, kann die Ausführung derart getroffen sein, daß sich ein Entlastungsspalt einstellt. Siehe Spalt 6 in Fig. 1.As mentioned above, the design can be such that a relief gap is established. See gap 6 in FIG. 1.

Claims

1. ball valve;

1.1 with a ball plug ( 1 );
1.2 with a housing ( 2 ) for receiving the ball plug ( 1 );
1.3 with two seat rings, each of which is assigned to a housing half, which can be pressed against the spherical surface of the ball plug by means of pressure elements ( 3.2 ) and which each carry a sealing ring ( 3.1 ) which faces the spherical surface of the ball plug ( 1 ), characterized by the following features :
1.4 means are provided to at least reduce the effect of the pressure elements ( 3.2 ) over a certain swivel range (intermediate range) of the ball plug ( 1 ) during the switching process.

2. Ball valve according to claim 1, characterized by the following features:

2.1 each seat ring ( 3 ) is assigned at least one spacer ( 4 );
2.2 the ball plug ( 1 ) is assigned a curved surface ( 5 ) which cooperates with the spacer ( 4 ).

3. Ball valve according to claim 2, characterized in that each sealing ring ( 2 ) spacers ( 4 ) are assigned, which are diametrically opposed to each other.

4. Ball valve according to claim 2 or 3, characterized in that the Spacer is adjustable in length in its direction of action.

5. Ball valve according to one of claims 2 to 4, characterized in that the surface curve ( 5 ) of the ball plug ( 1 ) is formed directly.

6. Ball valve according to one of claims 2 to 4, characterized in that the surface curve ( 5 ) is formed in each case from a ring which is placed on the ball plug ( 1 ).