DE19934287C2

DE19934287C2 - Valve, especially ball valve

Info

Publication number: DE19934287C2
Application number: DE1999134287
Authority: DE
Inventors: Udo Winkler
Original assignee: ASG Luftfahrttechnik und Sensorik GmbH
Current assignee: ASG Luftfahrttechnik und Sensorik GmbH
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-08-16
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: DE19934287A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, insbesondere Kugelventil, umfassend ein Gehäuse, ein in dem Gehäuse um eine Drehachse drehbar gelagertes Verschlussorgan wie beispiels weise ein Kugelküken mit einem Durchlasskanal und zumindest bereichsweise einer Kugel oberfläche folgenden Dichtflächen, an den Dichtflächen anliegende Dichtelemente sowie einen mit dem Verschlussorgan gekoppelten und sich entlang der Drehachse erstreckenden Antriebszapfen, wobei das Verschlussorgan zumindest eine erste sich entlang der Drehachse erstreckende Zentrieröffnung aufweist.The invention relates to a valve, in particular a ball valve, comprising a housing, a locking member rotatably mounted in the housing about an axis of rotation such as as a ball plug with a passage channel and at least in some areas a ball following sealing surfaces, sealing elements abutting the sealing surfaces and one coupled to the closure member and extending along the axis of rotation Drive pin, wherein the closure member at least a first along the axis of rotation extending centering opening.

Ein Kugelventil der eingangs genannten Art ist der DE 44 36 202 A1 zu entnehmen. Dieses als Kellyhahn bezeichnete Ventil ist für hohe Drücke bis zu 1.050 bar bestimmt. Dabei gehen von einem einteiligen Kugelküken Schaltzapfen aus, über die das Kugelküken in einem Gehäuse abgestützt und gehalten wird.A ball valve of the type mentioned can be found in DE 44 36 202 A1. This the valve, referred to as Kellyhahn, is designed for high pressures up to 1,050 bar. Go there from a one-piece ball plug switching pin, over which the ball plug in one Housing is supported and held.

Aus der DE 44 11 050 A1 ist ein Kugelventil bekannt, bei dem ein Antriebszapfen in eine in das Verschlussorgan eingefräste Nut zur Mitnahme der Kugel eingreift. Aufgrund der geforderten hohen Genauigkeit ist die Fertigung eines Verschlussorgans mit eingefräster Nut nur mit großem Aufwand durchzuführen. Soll das Verschlussorgan aus Gründen der Ge wichtseinsparung aus Kunststoff hergestellt werden, ist ein weiterer Nachteil darin zu sehen, dass die eingefräste Nut zur Aufnahme des Antriebszapfens einem hohen Verschleiss unterliegt, so dass nach längerer Betriebszeit ein Spiel zwischen Antriebszapfen und Ver schlussorgan entstehen kann.From DE 44 11 050 A1 a ball valve is known in which a drive pin in a engages in the milled groove to take the ball. Due to the The high level of accuracy required is the manufacture of a closure member with a milled groove only with great effort. If the closure member is for reasons of Ge weight saving made of plastic, another disadvantage is to be seen in that the milled groove for receiving the drive pin is subject to high wear subject, so that after a long period of operation there is play between the drive pin and Ver final organ can arise.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein Ventil der zuvor beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass es bei höchster Genauigkeit einfach herzustellen ist und auch nach längerer Betriebszeit eine störungsfreie Funktion gewährleistet.Based on this, the present invention is based on the problem of a valve kind described above in such a way that it is highly accurate is easy to manufacture and also functions properly after a long period of operation guaranteed.

Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass koaxial zu dem Durchlasskanal ein Hülsenelement angeordnet ist und dass der Antriebszapfen die erste Zentrieröffnung durch setzt und formschlüssig mit dem Hülsenelement gekoppelt ist. Das erfindungsgemäße Ventil zeichnet sich gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Ventil dadurch aus, dass ein Spiel zwischen Verschlussorgan und Antriebszapfen nicht entstehen kann, da der An triebszapfen formschlüssig in eine Aufnahme des inneren Hülsenelementes eingreift. Vorzugs weise ist das innere Hülsenelement aus einem im Vergleich zu dem Material des Verschluss organs härteren Material, vorzugsweise einem Metall ausgebildet, so dass auch nach einer langen Betriebszeit eine spielfreie Verbindung zwischen Antriebszapfen und Verschlussorgan besteht.According to the invention, the problem is solved in that a coaxial to the passage channel Sleeve element is arranged and that the drive pin through the first centering opening sets and is positively coupled to the sleeve element. The valve according to the invention is distinguished from the valve known from the prior art in that a game between the locking member and drive pin can not arise because the An drive pin engages positively in a receptacle of the inner sleeve member. Preferential the inner sleeve element is made of a compared to the material of the closure organ harder material, preferably a metal, so that even after a long operating time a backlash-free connection between the drive pin and the locking element consists.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlussorgan eine sich entlang der Drehachse erstreckende zweite Zentrieröffnung auf, wobei die zweite Zentrieröffnung einen Lagerzapfen aufnimmt. Dadurch ist das Verschlussorgan einerseits durch den Lagerzapfen und andererseits durch den Antriebszapfen drehbar gelagert, wobei der Lagerzapfen die zweite Zentrieröffnung durchsetzt und an dem inneren Hülsenelement zur Abstützung anliegt. Auch hierdurch ergibt sich eine besonders verschleißarme Lagerung.According to a preferred embodiment, the closure member has a along the Axis of rotation extending second centering, wherein the second centering one Bearing journal. As a result, the locking member is on the one hand through the bearing journal and on the other hand rotatably supported by the drive pin, the bearing pin passes through the second centering opening and rests on the inner sleeve element for support. This also results in a particularly low-wear bearing.

Die Erfindung zeichnet sich des Weiteren besonders dadurch aus, dass die erste und zweite Zentrieröffnung als Zentrierbohrung ausgebildet sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Verschlussorgan schon während der Herstellung der einer Kugeloberfläche folgenden Dichtflächen in derselben Lage drehbar gehalten wird, die der Einbaulage im Ventilgehäuse entspricht. The invention is further characterized in that the first and second Centering opening are formed as a center hole. This has the advantage that the closure member already during the manufacture of the one following a spherical surface Sealing surfaces is rotatably held in the same position that the installation position in the valve housing corresponds.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der An triebszapfen und der Lagerzapfen in einem umlaufenden äußeren Hülsenelement gelagert sind, wobei das umlaufende äußere Hülsenelement von einem im Wesentlichen hohlzylinderför migen Kunststoffgehäuse umschlossen ist und wobei von dem äußeren Hülsenelement und/oder von dem Kunststoffgehäuse gebildete stirnseite Öffnungen jeweils einen Anschluss flansch aufnehmen, in dem die an den Dichtflächen des Verschlussorgans anliegenden Dicht elemente zur Bildung eines druckfesten Raums angeordnet sind.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the An drive pin and the bearing pin are mounted in a circumferential outer sleeve element, wherein the circumferential outer sleeve member from a substantially hollow cylinder migen plastic housing and is enclosed by the outer sleeve member and / or end openings formed by the plastic housing each have a connection Take up the flange in which the sealing abutting the sealing surfaces of the closure member elements are arranged to form a pressure-resistant space.

Erfindungsgemäß besteht das Ventilgehäuse aus mehreren Teilen, wobei das äußere vor zugsweise metallische Hülsenelement leicht zu fertigen ist und die erforderliche Druckbestän digkeit gewährleistet. Das äußere, das metallische Hülsenelement umschließende Kunststoff gehäuse ermöglicht die Anformung eines Flansches zur einfachen Montage eines Stell antriebes oder eines Handhebels am Ventil.According to the valve housing consists of several parts, the outer one in front preferably metallic sleeve element is easy to manufacture and the required pressure resistance guaranteed. The outer plastic enclosing the metallic sleeve element The housing enables a flange to be formed for easy assembly of an actuator actuator or a hand lever on the valve.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Hülsenelement im Bereich der ersten Zentrieröffnung eine sich in Längsrichtung des Hülsenelementes erstrec kende schlitzförmige Ausnehmung zur Aufnahme des Antriebszapfens aufweist. Ferner weist das Hülsenelement eine Längserstreckung auf, die im Wesentlichen der Längserstreckung des Verschlussorgans entspricht.A preferred embodiment is characterized in that the sleeve element in the Area of the first centering opening in the longitudinal direction of the sleeve element kende slot-shaped recess for receiving the drive pin. Furthermore points the sleeve element has a longitudinal extent which is essentially the longitudinal extent of the Locking organ corresponds.

Damit das Hülsenelement im geöffneten Zustand nicht von der Strömung mitgerissen wird ist vorgesehen, dass der stirnseitige Anschlussflansch einen umlaufenden Anschlag aufweist, dessen Durchmesser zumindest dem Durchmesser des Hülsenelementes entspricht.So that the sleeve element is not entrained by the flow when open provided that the end connection flange has a circumferential stop, whose diameter corresponds at least to the diameter of the sleeve element.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich die Führun gen zur Lagerung des Antriebszapfens und zur Lagerung des Lagerzapfens nach innen in den von dem Hülsenelement aufgespannten Raum derart, dass ein Abstand der sich gegenüber liegenden Stirnflächen der Erstreckung des Verschlussorgans in Richtung der Drehachse entspricht.According to a further advantageous development of the invention, the guides extend conditions for the mounting of the drive journal and for the storage of the bearing journal inwards in the of space spanned by the sleeve element such that a distance from each other lying end faces of the extension of the closure member in the direction of the axis of rotation corresponds.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of a preferred exemplary embodiment explained.

Die einzige Figur zeigt eine dreidimensionale Schnittdarstellung eines Ventils 10 mit einem mehrteiligen Ventilgehäuse 12, in dem ein um eine Drehachse 14 drehbar gelagertes Ver schlussorgan 16 wie beispielsweise ein Kugelküken angeordnet ist.The single figure shows a three-dimensional sectional view of a valve 10 with a multi-part valve housing 12 , in which a locking member 16 rotatably mounted about an axis of rotation 14, such as a ball plug, is arranged.

Das Gehäuse 12 ist mehrteilig ausgebildet und umfasst aus Gründen der Gewichtseinsparung und der einfachen und flexiblen Herstellung ein Kunststoffgehäuseteil 18 mit einer hohl zylinderförmigen Aufnahme 20, in der ein metallisches Hülsenelement als Verstärkungs element 22 koaxial angeordnet ist, wodurch die Druckbeständigkeit des Gehäuses 10 verbes sert wird. Die hohlzylinderförmige Aufnahme 20 spannt stirnseite Öffnungen 24, 26 auft, die jeweils mit einem Anschlussflansch 28, 30 versehen sind, wobei jeder Anschlussflansch 28, 30 einen ersten und zweiten umlaufenden Rand 32, 34 sowie einen Anschlussstutzen 36, 38 zur Verbindung mit einer Rohrleitung (nicht dargestellt) umfasst. Dabei können die An schlussstutzen 36, 38 unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Der erste umlaufende Rand 32 liegt an einer Innenwandung 40 des Hülsenelementes 22 an, wobei eine in einer Nut an geordnete umlaufende Dichtung 42 zwischen dem Rand 32 und der Innenwandung 40 zur Abdichtung vorgesehen ist. Der zweite Rand 34 liegt an einer die stirnseitigen Öffnungen 24, 26 umschließenden stirnseitigen Fläche des äußeren Kunststoffgehäuses 18 und/oder des Hülsenelementes 22 an.The housing 12 is formed in several parts and comprises a plastic housing part 18 with a hollow cylindrical receptacle 20 in which a metallic sleeve element as a reinforcing element 22 is arranged coaxially, for reasons of weight saving and simple and flexible manufacture, whereby the pressure resistance of the housing 10 is improved . The hollow cylindrical receptacle 20 spans openings 24 , 26 on the end face, each of which is provided with a connecting flange 28 , 30 , each connecting flange 28 , 30 having a first and second circumferential edge 32 , 34 and a connecting piece 36 , 38 for connection to a pipeline ( not shown). The connection spigots 36 , 38 can have different diameters. The first circumferential edge 32 bears against an inner wall 40 of the sleeve element 22 , a circumferential seal 42 arranged in a groove being provided between the edge 32 and the inner wall 40 for sealing. The second edge 34 abuts an end face of the outer plastic housing 18 and / or the sleeve element 22 which encloses the end openings 24 , 26 .

Das Kunststoffgehäuse 18 sowie das umlaufende metallische Hülsenelement 22 sind zwischen den umlaufenden zweiten Rändern 34 angeordnet und werden mittels Verbindungselementen 48, 50 wie Schrauben gegeneinander verspannt. Zum Anschluss eines Stellantriebs (nicht dargestellt) ist an das Kunststoffgehäuse 18 ein Flansch 52 angeformt, der sich im Wesentli chen in Richtung der Drehachse 14 erstreckt.The plastic housing 18 and the circumferential metallic sleeve element 22 are arranged between the circumferential second edges 34 and are braced against one another by means of connecting elements 48 , 50 like screws. (Not shown) for connection of an actuator, a flange 52 is integrally formed on the plastic housing 18, the surfaces located in the Wesentli in the direction of the axis of rotation 14 extends.

Das um die Drehachse 14 gelagerte Verschlussorgan 16 umfasst einen Durchlasskanal 54, dessen Längsachse 56 in Durchlassstellung mit Längsachsen 58, 60 der Anschlussstutzen 36, 38 fluchtet. Das Verschlussorgan 16 umfasst zumindest bereichsweise einer Kugeloberfläche folgende Dichtflächen 62, 64, an denen in den Flanschelementen 32, 34 angeordnete Dicht elemente 66, 68 anliegen, die über Federelemente 70, 72 an die Dichtflächen 62, 64 ange presst werden.The closure member 16 mounted about the axis of rotation 14 comprises a passage channel 54 , the longitudinal axis 56 of which, in the passage position, is aligned with the longitudinal axes 58 , 60 of the connecting pieces 36 , 38 . The closure member 16 comprises at least in regions of a spherical surface following sealing surfaces 62 , 64 , on which sealing elements 66 , 68 arranged in the flange elements 32 , 34 abut, which are pressed against the sealing surfaces 62 , 64 via spring elements 70 , 72 .

Das Verschlussorgan 16 ist mit einem Antriebszapfen 74 verbunden, der sich entlang der Drehachse 14 erstreckt und in einer Führung 76 des Kunststoffgehäuses 18 sowie in einer ersten Führung 78 des äußeren Hülsenelementes 22 gelagert ist. Im Bereich der ersten Führung 78 weist der Antriebszapfen 74 eine umlaufende Nut mit einer Dichtung auf, die an einer Innenwandung der Führung 78 anliegt. Erfindungsgemäß umfasst das Verschlussorgan 16 zumindest eine erste sich entlang der Drehachse 14 erstreckende Zentrieröffnung 80, die den Antriebszapfen 74 aufnimmt. Des Weiteren ist vorgesehen, dass in dem Durchlasskanal 54 ein inneres Hülsenelement 82 angeordnet ist und dass der Antriebszapfen 74 die erste Zentrieröffnung 80 durchsetzt und formschlüssig in eine vorzugsweise schlitzförmige Auf nahme 84 des Hülsenelementes 82 eingreift, um eine Drehbewegung des Antriebszapfens 74 auf das Verschlussorgan 16 zu übertragen. Das Verschlussorgan 16 selbst ist aus Gründen der Gewichtseinsparung als Kunststoffformteil ausgebildet, wobei das innere Hülsenelement 82 aus Metall besteht, um eine verschleissfreie Kopplung zwischen dem ebenfalls aus Metall bestehenden Antriebszapfen 74 und dem Hülsenelement 82 zu gewährleisten. The closure member 16 is connected to a drive pin 74 which extends along the axis of rotation 14 and is mounted in a guide 76 of the plastic housing 18 and in a first guide 78 of the outer sleeve element 22 . In the area of the first guide 78 , the drive pin 74 has a circumferential groove with a seal which bears against an inner wall of the guide 78 . According to the invention, the closure member 16 comprises at least a first centering opening 80 which extends along the axis of rotation 14 and which receives the drive pin 74 . Furthermore, it is provided that an inner sleeve element 82 is arranged in the passage channel 54 and that the drive pin 74 penetrates the first centering opening 80 and engages in a form-fitting manner in a preferably slot-shaped receptacle 84 of the sleeve element 82 in order to rotate the drive pin 74 on the closure member 16 transferred to. The closure member 16 itself is designed as a molded plastic part in order to save weight, the inner sleeve element 82 being made of metal in order to ensure wear-free coupling between the drive pin 74, which is also made of metal, and the sleeve element 82 .

Weiterhin ist das Verschlussorgan 16 mit einer zweiten sich entlang der Drehachse 14 erstreckenden Zentrieröffnung 86 versehen, in die ein Lagerzapfen 88 eingreift, der in einer zweiten Führung 90 des Hülsenelementes 22 gelagert ist. Zur Abdichtung ist der Lagerzapfen 88 mit einer umlaufenden Dichtung 92 versehen, die an einer Innenwandung der Führung 90 anliegt.Furthermore, the closure member 16 is provided with a second centering opening 86 , which extends along the axis of rotation 14 and into which a bearing journal 88 engages, which is mounted in a second guide 90 of the sleeve element 22 . For sealing purposes, the bearing journal 88 is provided with a circumferential seal 92 which bears against an inner wall of the guide 90 .

Die erste und zweite Zentrieröffnungen 80, 86 sind erfindungsgemäß als Zentrierbohrung ausgebildet. Bei der Herstellung kann die Zentrierbohrung zur Aufnahme eines Werkzeugs dienen, so dass die Fertigung des Verschlussorgans 16, insbesondere der Dichtflächen 62, 64 sowie des Durchflusskanals 54 in Bezug zu der Zentrierachse bzw. Drehachse 14 erfolgt.According to the invention, the first and second centering openings 80 , 86 are designed as centering holes. During production, the centering bore can serve to receive a tool, so that the closure member 16 , in particular the sealing surfaces 62 , 64 and the flow channel 54, are manufactured in relation to the centering axis or axis of rotation 14 .

Mit anderen Worten wird das Verschlussorgan 16 während seiner Herstellung in derselben Lage drehbar gehalten wie in der Betriebslage. Da das innere Hülsenelement 82 sowie der Antriebszapfen 60 aus einem metallischen Werkstoff bestehen, wird eine spielfreie Ver bindung mit langer Betriebsdauer zur Verfügung gestellt. Ein Spiel zwischen dem Verschluss organ 16 und dem Antriebszapfen 74 kann somit nicht entstehen. Gleichzeitig wird der Vorteil erreicht, dass aus Gründen der Gewichtseinsparung ein wesentlicher Anteil des Verschlussorgans 16 aus einem leichten Material, vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt werden kann, wobei das Gewicht des metallischen Hülsenelementes 82 nur einen geringen Anteil an dem Gesamtgewicht des Verschlussorgans 16 ausmacht.In other words, the closure member 16 is rotatably held in the same position during its manufacture as in the operating position. Since the inner sleeve member 82 and the drive pin 60 consist of a metallic material, a backlash-free connection with a long service life is provided. A game between the closure organ 16 and the drive pin 74 can not arise. At the same time, the advantage is achieved that, for reasons of weight saving, a substantial proportion of the closure member 16 can be made of a light material, preferably plastic, the weight of the metallic sleeve element 82 accounting for only a small proportion of the total weight of the closure member 16 .

Claims

1. Valve ( 10 ), in particular ball valve, comprising a housing ( 12 ), a in the housing ( 12 ) about an axis of rotation ( 14 ) rotatably mounted closure member ( 16 ) such as a ball plug with a passage channel ( 54 ) and at least be rich a spherical surface following the sealing surfaces (62, 64) surfaces on the sealing (62, 64) adjacent sealing elements (66, 68) and an organ with the shutter (16) coupled and tap along the axis of rotation (14) extending drive (74) , wherein the closure member ( 16 ) has at least a first centering opening ( 80 ) extending along the axis of rotation ( 14 ), characterized in that a sleeve element ( 82 ) is arranged coaxially with the passage channel ( 54 ) and that the drive pin ( 74 ) has the passes through the first centering opening ( 80 ) and is positively coupled to the sleeve element ( 82 ).

2. Valve according to claim 1, characterized in that the sleeve element ( 82 ) at least in the region of the first centering opening ( 80 ) consists of a hard, preferably metallic material.

3. Valve according to claim 1 or 2, characterized in that the closure member ( 16 ) has a (second) along the axis of rotation ( 14 ) erstrec kende centering opening ( 86 ) and that the second centering opening ( 86 ) receives a bearing pin ( 88 ) .

4. Valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first and second centering opening ( 80 , 86 ) is designed as a centering bore.

5. Valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that the drive pin ( 74 ) and the bearing pin ( 88 ) are mounted in a preferably hollow cylindrical reinforcing element ( 22 ), that the circumferential reinforcing element ( 22 ) of a substantially hollow cylindrical plastic housing ( 18 ) is enclosed and that the end openings ( 24 , 26 ) formed by the reinforcing element ( 22 ) and / or by the plastic housing ( 18 ) each have a connecting flange ( 28 , 30 ) with the sealing surfaces ( 62 , 64 ) of the Ver Take up closing element ( 16 ) adjacent sealing elements ( 66 , 68 ) to form a pressure-resistant space.

6. Valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sleeve element ( 22 ) in the region of the first centering opening ( 80 ) in the direction of the longitudinal axis ( 82 ) of the closure member ( 16 ) extending slot-shaped recess ( 84 ) for receiving the Has drive pin ( 74 ).

7. Valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sleeve element ( 22 ) has a longitudinal extent which essentially corresponds to the longitudinal extent of the closure member ( 16 ).

8. Valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that the end connection flange ( 28 , 30 ) has a circumferential edge ( 32 ) pointing towards the closure member ( 16 ) with an inner diameter which corresponds at least to the diameter of the sleeve element.

9. Valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the preferably sleeve-shaped metallic reinforcing element ( 22 ) molded guides ( 78 , 90 ) for mounting the drive pin ( 74 ) and the bearing pin ( 88 ) inward, in the extend from the sleeve-shaped reinforcing element space such that a distance between the opposite end faces corresponds to the extent of the closure member ( 16 ) in the direction of the axis of rotation ( 14 ).