DE202004014131U1

DE202004014131U1 - Ball valve and sealing rings on each side which slips between the ball and a cup spring

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Publication number: DE202004014131U1
Application number: DE200420014131
Authority: DE
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2004-09-11
Filing date: 2004-09-11
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2014-09-12

Abstract

A ball (3) valve has a housing (1) and a connector to a selector shaft (5). The ball has sealing rings (6) on each side which slips between the ball and a cup spring on the housing inner surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelhahnabdichtung, welche zur inneren Abdichtung zwischen der Kugel und den Dichtringen in Kugelhähnen benutzt wird. Die Anwendung der Kugelhähne erfolgt zum Absperren von gasförmigen und flüssigen Medien in Rohrleitungen. Die Erfindung ist sowohl für zapfengelagerte Kugelhähne, deren Anwendung vorzugsweise im Hochdruckbereich erfolgt, als auch für schwimmende Kugelhähne anwendbar.The Invention relates to a ball valve seal, which for internal Sealing between the ball and the sealing rings in ball valves is used. The application of the ball valves takes place to shut off gaseous and fluid Media in pipelines. The invention is for both journals Ball valves, their use is preferably in the high pressure range, as well for floating ball valves applicable.

Kugelhähne werden seit längerer Zeit als sichere Absperrarmatur für die verschiedensten gasförmigen und flüssigen Medien auch deshalb eingesetzt, weil sie einen glatten Durchgang haben. Sie sind auch zum Absperren für hohe Drücke geeignet, dann allerdings, im Gegensatz zu Kugelhähnen mit schwimmender Kugel, sind sie mit einer zapfengelagerten Kugel ausgerüstet. Das ist deshalb notwendig, weil bedingt durch die hohen zu schaltenden Differenzdrücke des zu schaltenden Mediums, hohe Kräfte in Richtung des Gehäusedurchganges wirken, die von den Zapfen der Kugel in Lagerstellen aufgefangen werden müssen. Durch die hohen Differenzdrücke des zu schaltenden Mediums entstehen auch zwischen den Dichtflächen der Dichtungen und der Kugel hohe Flächenpressungen. Aus diesem Grunde sind die Dichtungen von Kugelhähnen für das Schalten von hohen Differenzdrücken meistens neben der zapfengelagerten Kugel mit Dichtringen aus harten Werkstoffen ausgeführt. Trotz der heutigen hochentwickelten Fertigungstechnik entstehen bei der Kugelfertigung mit den räumlichen Kugelflächen und den Zapfen insbesondere Rundlauftoleranzen und Koaxialtoleranzen im Bereich einiger Hundertstel Millimeter. Das gleiche gilt für die räumlichen Innenkugelflächen der Dichtringe und deren Form und Lageabweichung zu ihrer Lagerung und Abdichtung im Gehäusedurchgang. Außerdem wird das gesamte System der Kugelhahnabdichtung, bestehend aus der Kugel mit den darauf gleitenden Dichtringen abhängig vom Schaltzustand des Öffnungswinkels der Kugel und vor allen Dingen vom jeweiligem variablem Differenzdruck des zu schaltendem Mediums verschieden im Bereich der Lagerspiele in den Zapfen aus ihrer Mitte gelenkt. Bei schwimmenden Kugeln wird diese noch stärker aus der Mitte gelenkt. Das alles, die Fertigungstoleranzen und die Differenzdruck bedingte Auslenkung der Kugel insbesondere bei hartdichtender Paarung zwischen Kugel und Dichtringen, führt zu Undichtheiten des Kugelhahnes, die noch durch Verschleiß, an der Berührung der Kugeloberfläche und den Dichtflächen der Dichtringe, vergrößert werden kann.Ball valves for a long time Time as a safe shut-off valve for a wide variety of gaseous and liquid Media is also used because it has a smooth passage to have. They are also suitable for shutting off high pressures, but then, in contrast to ball valves with a floating ball, they are with a ball with a journal equipped. This is necessary because of the high switching differential pressures of the medium to be switched, high forces in the direction of the housing passage act, which are caught by the pins of the ball in bearings Need to become. Due to the high differential pressures of the medium to be switched also arise between the sealing surfaces of the Seals and the ball high surface pressures. For this reason, the seals of ball valves are mostly used for switching high differential pressures in addition to the ball with journals with seals made of hard materials executed. Despite today's highly developed manufacturing technology in spherical manufacturing with the spatial spherical surfaces and the pin in particular concentricity and coaxial tolerances in the range of a few hundredths of a millimeter. The same applies to the spatial Interior spherical surfaces the sealing rings and their shape and positional deviation for their storage and sealing in the housing passage. Moreover the entire system of ball valve seals, consisting of the Ball with the sealing rings sliding on it depending on the switching state of the opening angle the ball and, above all, the respective variable differential pressure of the medium to be switched different in the area of the bearing games steered into the peg from its center. With floating balls this even stronger steered from the middle. All that, the manufacturing tolerances and that Deflection-related deflection of the ball, especially with hard seals Pairing between ball and sealing rings leads to leaks in the ball valve, which are still worn out, at the touch the spherical surface and the sealing surfaces of the sealing rings can.

Bei der Entwicklung von Kugelhähnen für hohe Drücke hat es sich als zweckmäßig erwiesen die Rohranschlüsse über Verschraubungen im Anschlußgewinde des Gehäusedurchganges zu verschrauben.at the development of ball valves for high pressures it has proven to be useful Pipe connections via screw connections in the connecting thread of the housing passage to screw.

Es wurden deshalb Kugelhähne entwickelt, bei denen mit Hilfe von beidseitigen Stellringen sich die Dichtungen auf die Kugel einstellen lassen. Im Anschlußgewinde des Gehäusedurchgang werden die Stellring eingeschraubt und drücken dabei die Dichtringe gleichmäßig auf die Kugel. Das Einschrauben der Stellringe im Anschlußgewinde ist dabei so tief in das Gehäuse, das an den Außenseiten noch genügend Anschlußgewinde verbleibt, um Rohranschlüsse in dieses Anschlußgewinde dichtend einzuschrauben und zu befestigen. Ein Beispiel für einen derartig entwickelten Kugelhahn ist in der DE OS 2 241 521 „Kugelventil" offenbart.It were therefore ball valves developed, where with the help of double-sided collars Have the seals adjusted to the ball. In the connecting thread of the housing passage the adjusting ring is screwed in and evenly press on the sealing rings the ball. Screwing the adjusting rings into the connecting thread is so deep in the case that on the outside enough connecting thread remains to pipe connections in this connection thread screw in tightly and fasten. An example of one Ball valve developed in this way is disclosed in DE OS 2 241 521 “ball valve”.

Der Nachteil der in der DE OS 2 241 521 „Kugelventil" beschriebenen Anordnung ist, dass eine Anwendung insbesondere für hartdichtende Dichtpaarung zwischen Kugel und Dichtringen deshalb nicht geeignet ist, weil beim Schalten der Kugel bedingt durch Rundlauftoleranzen eine Dichtheit nur in der eingestellten Stellung der Dichtpaarung gegeben ist. Der Dichtring ist nicht in der Lage den meistens vorhandenen Unrundheiten nachzugeben. Entweder es klemmt oder es wird undicht. Dieser Prozeß wird noch verstärkt durch unterschiedlichen Verschleiß der Dichtpaarung. Sofern die Dichtringe aus hartem Material hergestellt sind ist die offenbarte Anordnung auch nicht geeignet, weil der Dichtringe im Gehäuse so nicht abdichten können.The Disadvantage of the arrangement described in DE OS 2 241 521 "ball valve" is that an application especially for hard sealing pairing between the ball and the sealing rings is not suitable because when switching the ball a tightness due to concentricity tolerances is only given in the set position of the sealing pair. The sealing ring is not able to handle the mostly existing roundness to give way. Either it sticks or it leaks. This process is still going on reinforced due to different wear of the sealing pair. Provided the sealing rings are made of hard material is the one disclosed Arrangement also not suitable because the sealing rings in the housing are not can seal.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kugelhahnabdichtung zu schaffen, die vorzugsweise für hartdichtende Dichtpaarung zwischen Kugel und Dichtringen geeignet ist und toleranzbedingte Form- und Lageabweichungen der Kugel und der Dichtringe aber auch Maßveränderungen durch Verschleiß während einer langen Lebensdauer des Kugelhahnes selbständig ausgleicht. Der Kugelhahn soll unabhängig vom zu schaltendem Differenzdruck, von seiner Schaltstellung und seiner Lebensdauer leichtgängig und dicht bleiben. Die Kugelhahnabdichtung soll gleichermaßen für Kugelhähne mit Zapfenlagerung und schwimmend gelagerter Kugel geeignet sein.task the invention is to provide a ball valve seal, the preferably for hard sealing Sealing pair between the ball and sealing rings is suitable and tolerance-related Shape and position deviations of the ball and the sealing rings also Dimensional changes through wear during a automatically compensates for the long life of the ball valve. The ball valve should be independent the differential pressure to be switched, its switching position and its lifespan smoothly and stay tight. The ball valve seal should also be used for ball valves Pin bearing and floating ball be suitable.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe zur Schaffung einer Kugelhahnabdichtung dadurch gelöst, dass in einem Gehäuse eines Kugelhahnes eine Kugel mit Durchgang als Absperrorgan angeordnet und mit einer dichtend nach außen geführten Schaltwelle verbunden ist. Dichtringe, die dichtend aber gleitfähig auf der Oberfläche der Kugel aufliegen befinden sich beidseitig der Kugel axial verschieblich mit einer an ihrem Umfang angeordnet Dichtung koaxial und dichtend im Gehäusedurchgang. Auf die nach außen zeigende Seite der Dichtringe drückt axial eine Tellerfeder, auf die wiederum axial ein Stellring drückt, der in dem Anschlußgewinde des Gehäusedurchganges so weit eingeschraubt ist, das nach außen noch genügend Anschlußgewinde für Anschlußverschraubungen verbleibt.According to the invention, the object of creating a ball valve seal is achieved in that a ball with a passage as a shut-off element is arranged in a housing of a ball valve and is connected to a switching shaft which is guided outwards in a sealing manner. Sealing rings, which rest sealingly but slidably on the surface of the ball, are axially displaceable on both sides of the ball with a seal arranged on their circumference coaxially and sealingly in the housing passage. On the outward-facing side of the sealing rings axially presses a plate spring, on which in turn axially presses an adjusting ring which is in the connection thread of the housing is screwed in so far that there is still enough connection thread for connection screw connections on the outside.

Der Außendurchmesser der Tellerfeder ist etwa gleich dem Außendurchmesser des Dichtringes und der Innendurchmesser der Tellerfeder ist etwa dem des Innendurchmessers des Dichtringes gleich. Dichtringe bestehen aus hartem Werkstoff.The outer diameter the plate spring is approximately equal to the outer diameter of the sealing ring and the inside diameter of the disc spring is about that of the inside diameter the same as the sealing ring. Sealing rings are made of hard material.

Die Dichtringe an der Gleitfläche zur Kugel können aber auch Weicheinlagen enthalten. Es kann bei zapfengelagerter Kugel oder einem starrem Dichtring auf einer Kugelseite nur ein Dichtring mit Tellerfeder und Stellring angeordnet sein.The Sealing rings on the sliding surface to the ball but also contain soft inserts. It can be cone-mounted Ball or a rigid sealing ring on one side of the ball only Sealing ring with cup spring and collar can be arranged.

Ein Ausführungsbeispiel wird in den nachfolgenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt die:On embodiment is explained in the following drawings. The shows:

Fig. : Einen Schnitt durch einen Kugelhahn mit der erfindungsgemäßen Kugelhahnabdichtung.FIG. : A section through a ball valve with the ball valve seal according to the invention.

Gemäß der Fig. ist bei der Kugelhahnabdichtung in einem Gehäuse 1 eines Kugelhahnes eine Kugel 3 mit Kugelzapfen 4 und Durchgang als Absperrorgan angeordnet. Eine drehfeste Verbindung besteht zwischen dem oberem Kugelzapfen 4 mit einer dichtend nach außen geführten Schaltwelle 5, welche durch den Schaltwellenaufsatz 2 ragt. Dichtringe 6, die dichtend aber gleitfähig auf der Oberfläche der Kugel 3 aufliegen befinden sich beidseitig der Kugel 3 axial verschieblich mit einer an ihrem Umfang angeordneter Dichtung 8 koaxial und dichtend im Gehäusedurchgang 10. Auf die nach außen zeigende Seite der Dichtringe 6 drückt axial eine Tellerfeder 7, auf die wiederum axial ein Stellring 9 drückt, der in dem Anschlußgewinde 11 des Gehäusedurchganges 10 so weit eingeschraubt ist, das nach außen noch genügend Anschlußgewinde 11 für Anschlußverschraubungen verbleibt. Der Außendurchmesser der Tellerfeder 7 ist etwa gleich dem Außendurchmesser des Dichtringes 6 und der Innendurchmesser der Tellerfeder 7 ist etwa dem des Innendurchmessers des Dichtringes 6 gleich. Die Dichtringe 6 bestehen aus hartem Werkstoff.According to the figure, the ball valve seal is in a housing 1 a ball a ball 3 with ball stud 4 and passage arranged as a shut-off device. A non-rotatable connection exists between the upper ball stud 4 with a sealing shaft leading to the outside 5 which by the shift shaft attachment 2 protrudes. seals 6 that are sealing but slippery on the surface of the ball 3 are on both sides of the ball 3 axially displaceable with a seal arranged on its circumference 8th coaxial and sealing in the housing passage 10 , On the outward-facing side of the sealing rings 6 axially presses a disc spring 7 , on which in turn axially a collar 9 presses that in the connecting thread 11 of the housing passage 10 is screwed in so far that there is still enough connection thread to the outside 11 remains for screw connections. The outside diameter of the disc spring 7 is approximately equal to the outer diameter of the sealing ring 6 and the inside diameter of the disc spring 7 is about that of the inner diameter of the sealing ring 6 equal. The sealing rings 6 consist of hard material.

11: Gehäusecasing
22: SchaltwellenaufsatzSwitching shaft attachment
33: KugelBullet
44: Kugelzapfenball pin
55: Schaltwelleshift shaft
66: Dichtringseal
77: TellerfederBelleville spring
88th: Dichtungpoetry
99: Stellringcollar
1010: GehäusedurchgangHousing passage
1111: Anschlußgewindeconnecting thread

Claims

Ball valve seal, being in a housing 1 a ball a ball 3 arranged with a passage as a shut-off device and with a sealing shaft that leads to the outside 5 connected, characterized in that, the sealing but slidable on the surface of the ball 3 bear sealing rings 6 itself on both sides of the ball 3 axially displaceable with a seal arranged on its circumference 8th coaxial and sealing in the housing passage 10 located on the outside of the sealing rings 6 axially a disc spring 7 presses, on which in turn axially a collar 9 presses that in the connecting thread 11 of the housing passage 10 is screwed in so far that there is enough connection thread near the outside 11 remains for screw connections.

Ball valve seal, according to claim 1, characterized in that, the outer diameter of the plate spring 7 approximately equal to the outer diameter of the sealing ring 6 and the inside diameter of the disc spring 7 approximately equal to that of the inner diameter of the sealing ring 6 is.

Ball valve seal, according to claim 1, characterized in that, the sealing rings 6 consist of hard material.

Ball valve seal, according to claim 1, characterized in that, the sealing rings 6 on the sliding surface to the ball 3 Soft pads included.

Ball valve seal, according to claim 1, characterized in that, on one side of the ball only a sealing ring 6 with disc spring 11 and collar 9 is arranged.