DE2043563A1 - Kugelventil - Google Patents

Description

DR.-ING. DIPL-INQ. G. RIEBLING

PATENTANWALT I Main Zeichen I

A7o5-14/io/llim|

Bitte in der Antwort wiederholen

L -J

899 Lindau (Bodensee)

Ihr Zeichen Ihre Nachricht vom Meine Nachricht vom Rennerle 10 Pottfach 365

1. September 197o

Betreff ■

Astro Controls, Ire,,

B55o UJest Bryn lYlau/r, Chicago, Illinois/USA

Kugelv/entil

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugelventile Kugelventile verwenden im allgemeinen zwei Hauptdichtungen, ojriij auf jodar Seitu der Kugel, um das Lecken des \yfin tils ir» jader der beiden Richtungen zu verhindern.

1 0 Ü H 11 / 1 5 1

Dies beschneidet die Wirtschaftlichkeit des Entwurfs für die Teile und ihre Iflontagezeit und erfordert entweder die Herstellung eines Körpers zum Zusammensetzen der Teile won zu/ei Richtungen, oder durch eine einzige Queröffnung, wo die Kugel selbst zusammen mit den bereits darauf angebrachten Dichtungen auf einmal eingesetzt u/erden. IYIit diesem Ventil müssen die Toleranzen recht eng gehalten u/erden und das Vorhandensein etwaiger Dichtungsfedern beeinträchtigt die Montage. Um Feuerfestigkeit vorzusehen, würden sekundäre Dichtungen bei ihrer Konstruktion lediglich die Kosten und lYlontageprobleme vermehren. Darüberhinaus drücken die Kugeln unter den durch die Bewegung verursachten Druckbedingungen stark auf die flexiblen oder Hauptdichtungen, mit der sich daraus ergebenden Abnutzung, oder sie mussten innerhalb anger Toleranzen sehr genau gelagert sein, woraus sich Herstellungs- und IWontageschwierigkeiten ergeben.

Entwicklungen bei der Steuerung verschiedener gasförmiger oder flüssiger Medien unter einem weiten Bereich von Drücken,entweder Einlaß- oder Gegendruck,erfordern ein

10981 1/1515

Ventil von ausgezeichneter Betriebsfähigkeit, das für die grösste Festigkeit von einfabher Konstruktion ist, sich zur Erreichung gleichmässiger Ergebnisse leicht zusammenbauen lässt, und ggf. gut gBiuartet uierden kann. Das vorliegende Ventil ist ausgebildet, um bei der Benutzung eine beträchtliche Bewegung der Kugel unter Richtungsumkehr des Druckes vorzusehen und aufzunehmen.

Das Ventil enthält einen Körper, der auf beiden Seiten ^ mit einem Flansch versehen ist und eine zentrale Ventilkammer von abgestuften Dimensionen aufweist, die mit einer Folge von Ansätzen versehen ist, um alle Ventilteile einschliesslieh des Kugelelementes durch eine Öffnung aufzunehmen, wobei der Zusammenbau durch einen Druckring vervollständigt ist, der in seine Stellung geschraubt wird. Zwei feuerfeste Graphitringe stehen unter Federdruck, um die Berührung aufrecht zu erhalten und an den gegenüberliegenden Seiten der Kugel als Kombinationslager und -Dichtungen unter entgegengesetzten Federdrücken zu dienen, und liegen wechselweise auf dem Körper mit leichter Bewegung der Kugel auf, um unter Werschliessdruck in jeder Richtung

-A-

10 9 8 11/15 15

als ein Lager für die Kugel zu dienen. Zwischen solchen sekundären Lagerdichtungen ist eine einzige Ringdichtung aus flexiblem Material, uiie beispielsweise Teflon, angebracht, die vorzugsweise einen V-förmigen Querschnitt aufweist, und zur kontrollierten Bewegung in axialer Richtung aufgenommen ist, um als eine doppelte Hauptdichtung zu dienen. Auf einer Seite ist die Ringdichtung durch eine im wesentlichen flache Fläche auf einem der Graphitringe aufgenommen, und auf der anderen Seite durch eine U-förmig vertiefte Fläche auf einem Dichtungsstützring. Der innere Kantenteil der Ringdichtung greift in zweierlei Beziehung am Rand unter Drücken an der Kugel an, die in entgegengesetzten Richtungen darauf ausgeübt werden. In einer Richtung liegt die Ringdichtung in der V-förmigen Vertiefung an, während ein verjüngter innerer Kantenteil der Dichtung bildlich gesprochen an dem Kugelventil flach gedrückt ist, und in der anderen Richtung ist der Dichtungsring mit V-förmigem Querschnitt auf die flache Fläche der Graphitdichtung zu flach gedrückt, um die verjüngte innere Kante radial nach innen gegen die Kugel über eine Kreisfläche zu drücken,

109811/1515

2Ü43563

deren Durchmesser beträchtlich kleiner ist, als jener der Kugel, uiobei die Verjüngung auf die Krümmung der Kugel auf einer Seite und dia Fläche des Graphitringes auf dar anderen Seite bezogen ist.

Obwohl der Aufbau des Ventils so beschrieben wird, daß eine Richtung als die Ventileinlaßseite bezeichnet ist, kann dieses Ventil ungleich anderen Ventilen mit Einfachdichtung in beliebiger Richtung angeschlossen

werden. Meist ujird jadoch das Ventil so ausgerichtet m

sein, daß sich die Einlaßseite neben der Hauptdichtung befindet, tueil zu bevorzugen ist, daß die Hauptdichtung auf der stromauf gelegenen Seite der Spindeldichtung angebracht ist, um die Möglichkeiten des Auslaufens an der Spindeldichtung auf ein Minimum zu beschränken, obiuohl dies in diesem speziellen Ventil kein Problem ist, weil die Spindel auch durch eine Kunststoff scheibe unter einem laufenden Dichtungseingriff abgedichtet ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kugelventil vorzusehen, ujelches ohne Werkzeuge auaser einem Gabelschlüssel oder Schraubenzieher zusammengebaut ujerden kann, u/obei die Teile in ihrer Endstellung geradlinig geklemmt

10981 1/1S15

warden, um eine verbundene Verlagerung der Teile zu vermeiden. Dabei ist ein einfacher Aufbau von Lagern und Dichtungen vorzusehen, der in der Lage ist, mechanisch äquivalente Materialien innerhalb der Parameter ihrer physikalischen Eigenschaften zu vertuenden, welche ausgewählt werden, um spezielle flüssige oder gasförmige Medien zu führen, die verschiedene chemische Strukturen und Drücke aufweisen. Die Ventilanordnung hat ferner im wesentlichen feuerfest zu sein, und hat alle flüssigen oder gasförmigen Medien bei allen Drücken aufzunehmen, die innerhalb die Parameter von Kugelventilanu/endungen fallen. Darüberhinaus ist eine Hauptdichtung von minimaler Dicke vorzusehen, die frei von mechanischen Drücken aufgenommen ist, welche ein Kaltfliessen und eine Verformung verursachen, wobei eine Dichtungswirkung in beiden Richtungen bei minimalem bis zu maximalem Druck vorgesehen ist.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kugel des Ventils, die nur eine durchgehende Öffnung aufweist, einen Fließdurchgang und eine auf der Unterseite geschlossene Muffe zur Aufnahne der Schlüsselseite

109811/1515

einer glattuiandigen, an beiden Enden gelagerten Spindel, die zusätzlich zu einer Laufdichtung leicht gegen Auslaufen abgedichtet und durch ein Spannelement befestigt ist, welches sowohl die Spindel, als auch einen Handgriff in einer Betriebsstellung hält, und gegen alle Druck— und Bedienungsbelastungen in jeder Ventilstellung gehalten ist.

Die Erfindung beabsichtigt auch eine minimale

Anzahl von Teilen-, die in gedrängter Bauweise angeordnet ™ sind, eine unabhängige Einstellung der Dichtung der Ventilspindel mit einem kleinen Schraubenschlüssel und eine Ventilspindel, die an beiden Enden gelagert ist, um alle radialen Belastungen uon der Ventilspindel zu entfernen, weiche dazu neigen könnten, die Dichtung zu lösen.

Die Erfindung ist anhand einer bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ä beschrieben.

Es zeigti

109811/1515

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht der als Einlaßseite bezeichneten Seite einer die Erfindung verkörpernden Kugelventilkonstruktion ;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II von Fig. 1, dargestellt bei offenem Ventil;

Fig. 3 eine vergrösserte, unvollständige Schnittansicht der in Fig. 2 dargestellten Dichtungskonstruktionen, wobei das Ventil geschlossen ist und der Druck auf der stromab gelegenen Seite des Ventils ausgeübt wird; und

Fig. 4 eine Ansicht des Endteiles der Hauptdichtung des in Fig. 3 dargestellten Ventils, wobei das Ventil geschlossen veranschaulicht und der Druck auf der stromauf gelegenen Seite des Ventils ausgeübt wird.

Das Ventil enthält einen Körper 1o, der daran angearbeitete Endflansche 12 aufweist, die mit Öffnungen 14 versehen sind, um im Betrieb in bekannter Uieise an Rohrflansch-

10981 1 / 1 F 1 5

v/erbindungsn geschraubt zu uierden. Der Mittelteil 16 des Körpers 1o definiert eine Kugelventilkammer 18 als Teil eines axialen Durchganges 2o dahindurch. An der AuslaQseite der Kammer ist die UJand mit einer kugelförmigen Abrundung 22 versehen, um Platz für die Kugel 24 zu schaffen, und endet in einer axialen Rille 26, die einen Ring 32 aufnimmt, wobei die Rille 26 vorzugsweise am Boden eine Vertiefung 3o aufweist, welche hinter dem Ring 32 eine wellenförmige Feder aufnimmt, um sowohl die Kugel federnd zu befestigen, als auch den Ring und die Kugel aufeinandergelagert zu halten. Der Ring 32 besteht vorzugsweise aus Graphit, das durch ein Harz gebunden ist, und dient als ein kombinierter Lager- und Dichtungsring, dessen an der Kugel anliegende Fläche 34 in ständiger Berührung mit der Kugelfläche 36 der Kugel 24 steht, und mit dieser zusammenpasst.

In der Mitte ist die Kammer mit einem zylindrischen Teil 38 versehen, der einen Durchmesser aufweist, um die Kugel 24 aufzunehmen. Die Kugel 24 dient als ein Ventilelement und weist einen Durchgang 4o dahindurch auf,

- 1o -

109811/1515

- 1ο -

dessen Durchmesser gleich dem Durchmesser des Durchganges 2o in dem Ventilkörper 1o ist. Der Durchmesser des Durchganges 4o ist wesentlich kleiner als seine Länge, wodurch^er Sperrstellung des Ventils die Dichtung 32 am Rand eine zusammenhängende, sphärische Fläche der Kugel berührt, wenn sie sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet, wenn beispielsweise der Durchgang 4o in einer Stellung (Fig. 3) im rechten Winkel zu der in Fig. 1 dargestellten Stellung angeordnet ist.

An ihrer Einlaßseite ist die Kammer 18 v/srgrössert, um einen Ansatz 56 vorzusehen, und einen Stützring 58 für eine Dichtung zu unterstützen, dar auf seiner axial nach aussen angeordneten Fläche eine flache V-förmige Rille 6o aufweist. Ausserhalb das Stützringes 58 ist die Kammer weiter v/ergrössert, um einen Ansatz 62 vorzusehen, an welchem ein flexibler Dichtungsring 64, beispielsweise aus Teflon, am Rand anliegt. Die optimale Form des Dichtungsringes 64 ist scheibenähnlich, wobei der Teil zwischen den inneren und äusseren Kanten auf einer Seite konkav/ und auf der anderen Seite konvex ausgebildet ist, und der Zwischenteil sinusförmig ist,

- 11 -

10981 1/1515

u/obei sich dessen Wellen in radialer Richtung erstrecken, so daß die Konkavität des Ringes mit einer sich daraus ergebenden maximalen Einuiärtsbewegung der Innenkante für hierin beschriebene Zwecke flachgedrückt werden kann. Die Konkavität der Ringe 58 und 64 kann jedoch aus Gründen der Herstellung V-förmig ausgebildet sein. Die zwei Formgebungen entsprechen demgemäss einanderi jedoch sind die Ringe infolge des axialen Abstandes zwischen A den Ansätzen 56 und 62 (Fig. 3) normalerweise in einem kleinen Abstand voneinander angeordnet. Die innere Randkante 66 liegt auf einer Seite an der Kugel 24 an, und berührt auf seiner anderen Seite normalerweise die flache Fläche 68 des Graphitringes 32 A, welcher in einer anderen Rille 26A ebenfalls aufgenommen und durch eine zweite, wellenförmige Feder 28A unterstützt ist, die in einer Vertiefung 3oA am Boden der Rille aufgenommen wird.

In diesem Fall ist die Rille 26A in einem Druckring 7o angebracht, der eine kugelförmige Abrundung 22A aufweist. Die Fließöffnung 76 durch ihn ist von der selben Abmessung, wie der Durchgang 2o. Der Druckring

- 12 -

109811/1515

ist mittels Schrauben 72 an den Ventilkörper 1o geschraubt, um den Umfang des Dichtungsringes 64 in seiner Stellung zu halten und die Federn 28 und 28A zusammenzupressen, um die Graphitringe 32 und 32A in enge Lagerberührung mit der Kugel zu drücken. Die Graphitringe,dienen als sekundäre Dichtungen, wenn die Dichtung aus Kunststoff durch extreme Wärme verdampft ist, und die Kugel läuft lYlettal auf Metall auf den Abrundungen 22 und 22A, iuenn die Graphitringe unter extremer Wärme zerfallen.

Diese Konstruktion und Anordnung der Elemente erlaubt sine ausgezeichnete gedrosselte Strömung. Beim Öffnen des Ventils öffnet der Durchgang 4o der Kugel 24 an dem Graphitring 22, um anschliessend an dem Dichtungsring 64 aus Kunststoff zu öffnen, und beim Schliessen des Ventils schliesst der Durchgang der Kugel an dem Graphitring vor dem Kunststoffring. Somit sind alle Effekte der Hochgeschiuindigkeitsströmung auf den Graphitring und die Kugel, und nicht auf den Kunststoffring, beschränkt. Darüberhinaus ist der Kunststoffring unter diesen Bedingungen entspannt.

- 13

10 9 8 11/18

Der Druckring 7o ist mit einem Ansatz 74 versehen, welcher den Grad und die Fläche des auf den Dichtungsring 64 ausgeübten Druckes auf ungefähr 2o % begrenzt. Dieser erstreckt sich über weniger als den Umfang eines Drittels seiner radialen Abmessung, wobei der Rest frei von allen Druckkräften ist, ausser dem Druck des kontrollierten flüssigen oder gasförmigen Mediums. Darüberhinaus liegt der Druckring abmessungsmässig wohl innerhalb der Grenzen des Flansches ύ

12, wobei keine gegenseitige Beeinträchtigung bei der Verbindung mit einem Flansch einer daran befestigten Betriebsleitung vorkommt.

Senkrecht zur Achse des Durchganges 4o und an dem dicksten Teil ihrer UJand ist die Kugel 24 mit einem Schlüsseleinsatz 42 versehen, der im Querschnitt quadratisch und fluchtend mit einer Lageröffnung

44 angeordnet ist, die eine Senkung 45 aufweist, um j

einen Ansatz 47 vorzusehen, hinter welchem die Bohrung eine Senkung 46 aufweist, um eine Dichtung 5o und eine Stopfbuchsenmuffe 48 aufzunehmen, und die Ventilspindel 52 abzudichten, die in der Lageröffnung gelagert ist. Das innere Ende der Ventilspindel weist

14 -

10981 1/1516

einen Vierkant 54 auf, das in dam Schlüsseleinsatz 42 aufgenommen ist, und einen radialen Flanschteil 51, der eine Scheibendichtung 53, beispielsweise aus Teflon, trägt, die an dem Ansatz 47 anliegt.

Zwei Gewindebolzen 78 sind in einem Gewinde 8o in den Körper geschraubt und sind parallel zu der Ventilspindel 52 angeordnet, um eine untere Platte 82 aufzunehmen, die durch zwei Muttern 84 auf dem Gewindebolzen 78 gehalten ist, um die Stopfbuchsenmuffe 48 und die Dichtung 5o in ihrer Stellung zu befestigen. Auf der Aussenseite der Platte 82 ist eine Nabe 86 eines Handgriffes 88 auf einem Vierkant 9o aufgenommen und das äussere Ende der Ventilspindel 52 ist hinter der Nabe 86 in einer Lagerung 94 in einer oberen Platte 92 aufgenommen, die auf dem Gewindebolzen 78 durch Muttern 96 mit ausreichendem Spielraum festgeschraubt ist, um den Halteansätzen der Dichtungsscheibe zu erlauben, bei der Zerstörung der Dichtungsscheibe eine Berührung Metall auf Metall herzustellen, und an dieser Stelle eine Dichtung vorzusehen. Ein federnder Haltering 1oo schnappt in eine Rille 1o2 auf dem äusseren Ende der

- 15 -

10981 1/1515

Spindel ein.Dies stellt ein konstantes Halten der Spindelachse sicher und hält den Handgriff in seiner Stellung, während der Flansch 51 durch Eingriff mit dem Ansatz 47 die Ventilspindel gegen eine Auswärtsbewegung hält.

Die Bewegung des Handgriffes 88 von einer Stellung parallel zur Achse des Durchganges 2o in eine Stellung

quer dazu, dreht das Ventil won der Durchlaß- zur ,

Sperrstellung und die Kugel 24 wird wie in Fig_e 4 dargestellt, durch den Druck in dem Einlaß um einige hundertstel millimeter nach links bewegt, ujie veranschaulicht, um an dem Graphitring 32 anzuliegen, der mit dieser Bewegung fest an den Ansätzen in seiner Rille 26 anliegt. Der andere Graphitring 32A folgt der Kugel unter der Wirkung seiner wellenförmigen Feder 28A₁ und führt den flachen Flächenteil 68 des Dichtungsringes 64 mit sich, um ihn in Berührung mit der Kugel 24 zu halten. Diese Bewegung erlaubt dem % Dichtungsring 64 an dem Stützring 58 anzuliegen und jeglicher, an dem Graphitring austretender Druck presst die innere Randkante 66 des Dichtungsringes gegen die Kugel, wie in Fig. 4 dargestellt.

16 -

10981 1 /1F1 S

Wenn dar Druck in die entgegengesetzte Richtung gerichtet ist, u/ia beispielsweise wo während des Austausches eines Vorratsbehälters Gegendruck entsteht» bewegt der Druck die Kugel merkbar in der entgegengesetzten Richtung, wie in Fig. 3 dargestellt, mit einer umgekehrten Bewegung dar Graphitdichtungen und der an dem Ring 32 austretende Druck neigt dazu, den V-förmigen Querschnitt des Dichtungsringes 64 gegen die Fläche des Druckringes 7o und das Ringes 32A flach zu drücken. Das Flachdrücken das Dichtungsringes 64 streckt seinen inneren Teil radial nach innen, um die innere Randkante 66 des Dichtungsringes weit genug nach innen zu drücken und eine Kantenabdichtung zwischen der Kugel 24 und dem Ring 32A herzustellen, wobei dar Ring 32A in diesem Fall unter dar Bewegung des Kugelventile in seiner Befestigungsrille 26A anliegt, um mit der Fläche 71 des Druckringes

70 bündig zu sein. Die Wölbung des V-förmigen Querschnittes des Dichtungsringes 64 ist gross genug, wie bei

71 in Fig. 3 in gestrichelten Linien dargestellt, so daß das Flachdrücken das Dichtungsringes nicht vollständig ist, einen Raum 75 frei lässt, und ein radialer Druck auf der inneren Randkante 66 immer besteht.

- 17 -

109811/15

In diesem Zusammenhang soll bemerkt werden, daß die spitze Kante der inneren Randkante 66 mit einer Entlastung oder Abrundung 73 versehen ist, so daß dem radialen Druck nicht durch eine Kantenspitze entgegengewirkt luird, sondern stattdessen die vollständigen, sich ergebenden Komponenten des radialen Druckes durch die gegenüberliegenden Seiten des Randteiles für Dichtungsziuecke ausgeübt werden.

In dein Fall, das Kugelventil 1o wird durch ein Schadenfeuer erhitzt, das den Dichtungsring 64 zum Versagen bringt, ist zu bemerken, daß mit dem Druck, der die Kugel auf dem einen oder anderen Lagerring aufliegen lässt, abhängig von der Richtung des Druckes der Druck beide Umfangskanten des Ringes in dichte Berührung mit beiden ihrer simsähnlichen Ansätze in der Rille 26 oder 26A bringt und obwohl eine geringe Leckage vorkommen kann, ist diese unter diesen Druckbedingungen ausreichend gering, daß das Wentil für einen betriebssicheren Zustand sorgt, selbst wenn der Dichtungsring 64 vollständig zerstört ist. Dies trifft zu, trotz daß unter dem erklärten Betrieb und dem vorgesehenen begrenzten Befestigungeraum

- 18 -

10981 1/1515

das f.iaterial das vorzugsweise aus Teflon hergestellten Dichtungsringes 64 im wesentlichen auf die betriebsfähige Ausrichtung beschränkt ist, selbst unter beträchtlichen Erwärmungen das Dichtungsmaterial, bis as durch Wärme wardampft ist.

Dar Zusammenbau ist für Arbeitskräfte mit geringer oder keiner Instruktion leicht und einleuchtend, selbst bei geringer vorheriger IKlontageerfahrung. Nachdem die Gewindebolzen 78 angebracht sind, uiird dar Körper 1o flach auf saina Auslaßseite gelegt, wobei die weite Öffnung der Kammer 18 nach oben zu liegen kommt.

Eine gawellta Feder 28 und ein Dichtungsring 32 wird in die Rille 26 gebracht und die Ventilspindel 52 wird durch die weite Öffnung in ihre Stellung eingeführt. Die Kugel wird dann in Stellung gebracht und ihr Schlüsseleinsatz 42 auf dem Vierkant 54 der Ventilspindel 52 aufgesetzt, wobei der Schlüssel— einsatz 42 nötigenfalls eine Aufwaitung 43 aufweist, entweder in amialer oder Querrichtung, jedoch für diesen Zweck nur in einer Richtung . Die Kugel wird dann verdreht, um in teilweise "offener" Stellung zu liegen.

Der StUtzring 58 und der Dichtungsring 64 werden dann

- 19 -

10981 1/1515-

in ihre Stellung auf der Kugel und auf den Ansätzen 56 und 74 gelegt, um den Druckring 7o aufzunehmen, auf dem die gewellte Feder 2ΘΑ und der Lagerring 32A bereits angebracht sind. Der Monteur dreht dann den Druckring 7o um und drückt mit seinem Finger durch die Öffnung 76 an den Ring 32A, um ihn zeitweise in Stellung zu halten, dann setzt er den Druckring 7o auf, wobei sein Finger in dem halb offenen Durchgang 4o des

Kugelventils aufgenommen ist. Danach können die ^

Schrauben 72 eingesetzt und von Hand angezogen werden.

Der Ventilkörper 1o kann dann aufgerichtet werden, um ihn auf seine Flanschkanten zu setzen, wie in Fig_e 1 und 2 dargestellt, wobei die Gewindebolzen 78 nach oben zu liegen kommen. De^Huf kann die Kugel 24 nötigenfalls von Hand verschoben werden, um sie in Stellung anzubringen, und die Dichtung 5o, die Stopfbuchsenmuffe 48 und die Platte 82 können eingebaut werden. Die Muttern 84 werden , dann angebracht und können, wie die Schrauben 72, mit dem Schlüssel angezogen werden. Danach wird der Handgriff 88 eingebaut und die obere Platte 92 festgezogen, bereit zur endgültigen Durchsicht und Einstellung der Stopfbuchsenmuffe. Es ist zu bemerken, daß es keine ein-

- 2o -

10 9 811/15 15

- 2q -

geschlossenen Belastungen gibt, die auf die zusammengebauten Teile ausgeübt u/erden, ujenn der Kugelventiltcörper in seine Betriebsstellung an ein Anschlussrahr geschraubt wird.

Obwohl andere elastische Elemente verwendet werden können, werden wellige Federn 28 bevorzugt, da sie insbesondere eine blasendichte Abdichtung bei niedrigen Drücken vorsehen, tuie sie beispielsweise in cm UiS gemessen werden, und somit einen Blasenaustritt in dem Ventil bei allen Drücken vermeiden.

Es sollte auch vermerkt werden, daß die Graphitringe 32 im wesentlichen eine Lagerfunktion ausüben, um die Kugel für die beschriebenen Zwecke drehbar aufzunehmen, und wenn der Dichtungsring 64,vorzugsweise aus Teflon^ im Betrieb ist, arbeiten die Graphitringe nicht als Dichtung, obwohl sie als Teil der Dichtungsanordnung angesehen werden. Wenn der Dichtungsring 64 aus irgendeinem Grund ''abbläst", dann dienen die Graphitringe wenigstens teilweise als Dichtungen, selbst wenn einiges Lecken erlaubt ist. Sonst behält die als Teflonring beschriebene

- 21 -

ORIGINAL INSPECTED

109 8 1 1/1515

2Ü43563

Dichtung ihra Flexibilität bei und sorgt für Abdichtung unter allen TBiriperaturbedingungen, sowohl unter konstanten als aunh variablen Temperatur— bedingungen, über einen Bereich von axtrem tiefen Temperaturen bis zu extrem hohen Temperaturen won beispielsweise 232 °C (4So ⁰F).

Die ermähnten Materialien sind die im allgemeinen _b8U0r2U9ten _mp„_iri._ehm «at^aUen. -TTlon- „l_b.t ist ein Markenartikel, der Polymere von Tetrafluoräthylen enthält, und uiie es hierin verwendet wird, soll es so ausgelegt werden, Kunststoffe zu umfassen, welche in ihren chemischen und mechanischen Eigenschaften äquivalent und in der Läge sind, je nach Wunsch besondere oder spezielle flüssige oder gasförmige Medien zu führen, und wo "Graphit" verwendet wird, soll es ausgelegt werden, Lagermaterialien zu umfassen, welche in den chemischen und mechanischen Eigenschaften

äquivalent und geeignet sind, mit besonderen oder %

speziellen flüssigen oder gasförmigen Medien verwendet zu werden, wobei die mechanischen Eigenschaften gewählt werden können, um verschiedene Drücke aufzunehmen.

- 22 -

1 O 9 8 1 1 / 1 R 1 5

Diese Ausdrücke werden hierin in dem Zusammenhang als Bestimmung der gewünschten Eigenschaften verwendet.

Patentansprüche

- 23 -

10 9 811/15 15

Claims (10)

1. !P

   Patentansprüche

   1, Kugelventil wit einem Gehäuse, das einen Durchgang dahindurph mit Öffnungen in entgegengesetzten Saiten aufweist und eine Kammer dazwischen umfasst, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kugeiventilgjied (24) drehbar in dar Kammer (18) befestigt und in -entgegengesetzten Richtungen (|

   nennenswert bewegbar ist, gegenüberstehende Lagerringe (32) auf dir Innenseite des Gehäuses (io) innerhalb der und, neben den Öffnungen (76) zur begrenzten axialen Bewegung befestigt sind und an dem Kugelv/entilglied (24) anbiegen, elastische Glieder (28), die Lagerringe (3?) aufeinander" zu drücken, um die Lagerberührung mit der Kugel (24) aufrecht zu erhalten, und die Kugel in Arbeitsstellung anzubringen, das Kugelventil in geschlossenem Zustand unter Druck v/on λ

   flüssigem oder gasförmigem Medium in dem Gehäuse überwiegend zu Bxnem der Lagerringe (32) hin entgegen seinem elastischen Glied (28) bewegbar ist, eine Anordnung (26) zum Abdichten des einen der Lagerringe (32) gegen

   - 24

   109811/1B15

   das Gehäuse unter der Kugelbeufegung und dem Kugeidruck vorgesehen ist, und eine druckempfindliche Ringdichtung (64) zu/ischen einem der Lagerringe (32). und der Kugel (24) angeordnet, und durch Druck in einer Richtung gedrückt ist, um am Rand (66) abdichtend an der Kugel (24) anzuliegen.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Abdichten des einen der Lagerringe eine ringförmige Rille (26) enthält, die in axialer Richtung in der Gehäuseiuand und eine der Öffnungen (76) öffnet und eine Anordnung (28) enthält, an die der Lagerring (32) unter abdichtendem Druck angreift, um die Bewegung des Kugelventils zu begrenzen.
3. 3. l/entil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Ringdichtung (64) eine Scheibe aus elastischem Material enthält, die im Querschnitt konkav geformt ist, und deren innere Randkante (66) abgeschrägt ist,

   - 25 -

   1 0 9 8 1 1 / 1 P 1 5

   20Α3563

   um an dem Kugeluientilglied (24) anzuliegen«
4. 4» Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Ringdichtung (54) einen Stützring (58) enthält, der in einem Abstand zu dem einen der Lagerringe (32) angeordnet ist, um einen axialen Raum zuiischen ihnen zu definieren und ein im Querschnitt V—förmig ausgebildeter Dichtungsring (64) zur axialen Bewegung in dem Raum befestigt ist, wobei seine Innenkante (66) an dem Kugeluentilglied (24) anliegt.
5. 5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (58) eine Stirnfläche aufweist, die geformt ist, um mit dem Umriss des Dichtungsringes (64) zusammen zu und das Gehäuse rund um den einen Lagerring (32) eine dem Dichtungsring gegenüberstehende flache Fläche (71) aufweist, die den Dichtungsring (64) im abgeflachten Zustand berührt, um ihn zu unterstützen.

   - 26 -

   109811/IBI5
6. 6. l'entil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen von dem Gehäuse aufgenommenen Dichtungsstützring (58), der in einem Uiinkel zur Oberfläche des Kugelventilgliedes (24) in einer Stellung im senkrechten Abstand von der Ebene der Innenkante der Ringdichtung angeordnet ist, und in der Seite des Gehäuses den Lagerringen gegenüberliegend angebracht ist.
7. 7. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsstützring (58)]eine Stirnfläche aufweist, die so geformt ist, um mit der konvexen Seite des mit V-förmigem Querschnitt ausgebildeten Dichtungsringes (64) zusammenzupassen.
8. 8. Kugelventil mit einem Gehäuse, das einen dahindurch gehenden Durchgang aufweist und eine Kammer mit gegenüberstehenden sphärischen Dichtungsflächen um die öffnungen umfasst, sowie eine Ventilspindelöffnung, deren Achse senkrecht zu dem Durchgang steht, dadurch gekennzeichnet,

   - 27 -

   109811/1515

   daß ein Kugelventilglied (24) drehbar in der Kammer (18) befestigt ist, um an einer der Flächen (22) in ffletäll-zu Bletall-Berührung anzuliegen, eine Spindelanordnung (52), die an einer Seite der Kugelventilanordnung (24) angreift, um deren entfernten Seite zu erlauben, sich nennenswert in einer Richtung axial zu dem Durchgang für das Kugelventilglied zu bewegen, um an die Flächen anzugreifen, gegenüberstehende feuerbeständige Lageranordnungen (32) auf der „

   Innenseite innerhalb der und neben den sphärischen Dichtungsflächen zur begrenzten axialen Bewegung befestigt sind, und in drehbarem Dichtungsangriff an dem Kugelventilglied anliegen, um das Kugelventilglied normalerweise in Arbeitsstellung im Abstand von den sphärischen Dichtungsflächen zu halten, elastische Glieder (28), die Lo^sranordnungen (32) aufeinander zu drücken, um sie in Lagerberührung mit der Kugel anzubringen und zu halten, wobei das Kugelventil unter Druck, wenn es geschlossen ist, gegen die Wirkung \ der elastischen Glieder in Richtung einer der Lageranordnungen bewegbar ist, und eine Anordnung (26) zum Abdichten der einen Lageranordnung (32) bezüglich des Gehäuses Unter der Kugelbewegung und dem Kugsldruck vorgesehen ist.

   - 28 -

   10 9 811/15 15

   2Ü43563
9. 9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (32) aus harzgebundenem Graphit hergestellt ist und eine sphärische Fläche aufweist, die mit jener des Kugelventilgliedes (24) zusammenpasst.

   1o. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (24) und die Spindelanordnung (52) in einer Richtung axial zur Spindelanordnung ineinandergreifen und eine in der Ventilspindelöffnung aufgenommene Dichtungsanordnung (53), eine die Dichtung unter Druck haltende Stopfbuchsenmuffe (48) und einen Zapfen (94) umfasst, der das äussere Ende der Ventilspindel (52) lagert.

   11, Ventil nach Anspruch 1o, gekennzeichnet durch einen Handgriff (88), der auf der Ventilspindel (52) aufgenommen ist und eine untere Platte (82), die die Stopfbuchsenmuffe (48) in ihrer Stellung hält, eine obere Platte (92), die die

   - 29 -

   1O9811/1F1b

   Ventilspindel (52) mit dem Handgriff (88) zwischen den Platten lagert und eine Anordnung (78), die die Platten (82), (92) unabhängig in justierter Stellung hält.

   12. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel-

   öffnung (44) an ihrem inneren Ende eine Senkung A

   (45) aufweist, die einen nach innen gerichteten Ansatz

   (47) vorsieht, und die Ventilspindel (52) auf ihrem inneren Ende einen radialen Flansch (51) aufweist, der an dem Ansatz (47) abdichtend unter Druck anliegt.

   13. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (io) eine seitliche Lagerbohrung (44) aufweist, die die Kammer (18) schneidet und nach aussen eine Senkung (46) aufweist, um eine Dichtung (5o) und eine Stopfbuchsenmuffβ (48) aufzunehmen, eine Ventilspindel (52) in der Lagerbohrung (44) gelagert ist, die Dichtung und die Stopfbuchsenmuffe in der Senkung (46)

   - 3o -

   10981 1/15H

   - 3ο -

   die Ventilspindel umgeben, ein Handgriff (88) auf der Spindel aufgenommen ist, und eine Lageranordnung (94) axial mit der Bohrung (44) ausgerichtet ist und das äussere Ende der Spindel lagert.

   14. Kugelventil, gekennzeichnet durch einen Körper (io), der einen Durchgang dahindurch mit einer Öffnung (76) auf einer Seite aufweist, und eine axial gerichtete ringförmige Rille (26) rund um die Öffnung (76) mit einer Vertiefung (3o) in der Unterseite, die wenigstens einen Ansatz in der Wand der Rille (26) definiert, eina ujellenförmige Feder (28), die in der Vertiefung (3o) aufgenommen ist, einen Graphit-Dichtungsring (32), der in der Rille (26) aufgenommen, normalerweise meg won dem Ansatz gehalten ist, und eine ebene Fläche aufweist, ein Kugelventilglied (24), das auf der Seite der ebenen Fläche abdichtend aufgenommen ist, einen Dichtungsring aus Tetrafluoräthylen, der einen V-förmigen Querschnitt aufweist, und dessen innere Randkante (66) abgeschrägt ist und gleitend abdichtend an der Kugel anliegt, einen Dichtungsstützring (5B) neben dem Dichtungsring (64), der eine flache V—förmige

   - 31 -

   10981 1/1515

   2ÜA3563

   Rille aufweist, die dem Dichtungsring gegenüber liegt, und von der ebenen Fläche des Graphit-Dichtungsringes in einem Abstand angeordnet ist, der etwa so gross ist, uiie die Dicke des Dichtungsringes (64), wobei sich der Dichtungsring (64) auf die ebene Fläche zu abflacht, u/enn Druck in Richtung von der Kugel ausgeübt wird, um seine innere Randkante radial nach innen zwischen die Kugel und den Graphit-Dichtungsring zu bewegen.

   - 32 -

   15. Ventil, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper (1o), der eine Ventilkammer (18) und Einlaß- und Auslaßdurchgänge aufweist, die mit der Ventilkammer in Verbindung stehen, ein Ventilglied (24), das in der Ventilkammer (18) angeordnet ist und zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung relativ zu den Einlaß- und

   Auslaßdurchgängen bewegbar ist, eine Anordnung zum Λ

   Verdrehen des Ventilgliedes (24), Lagerdichtungsanordnungen rund um jeden Durchgang, die an der Ventilanordnung anliegen, wobei eine von ihnen einen spitzen Winkel damit definiert, und einen spitz zulaufenden Raum zwischen der Innenfläche der einen Lagerdichtungsanordnung

   10 9 81 1 / 1F15

   2043Ü63

   und dem Ventilglied vorsieht, eine Ringdichtung (64), die sich in den Raum erstreckt und eine Stützringanordnung, die mit der Lagerdichtungsanordnung zusammenarbeitet, um einen Raum dazwischen zur begrenzten axialen Bewegung des mittleren Teils der Ringdichtung vorzusehen, welche sich in dem Raum für den inneren Teil befindet, um der Bewegung der Kugel zu folgen.

   16. Kugelventil, gekennzeichnet durch ein Kugelventilglied (24), das einen Durchgang (4o) dahindurch aufweist, ein Gehäuse (18), das das Kugelventilglied umschliesst, ein Ringelement (32), das von dem Gehäuse am Rand des Durchganges aufgenommen ist, und das Kugelventil umgibt, mobei das Ringelement eine Fläche aufweist, die im wesentlichen senkrecht zu dem Durchgang und ausserhalb des Zentrums der Kugel angeordnet ist, um einen sp/itzen Winkel mit der Kugelfläche und um den Durchgang zu definieren, einen geformten elastischen Dichtungsring (64), der von dem Gehäuse abdichtend aufgenommen ist und zwischen seinen im radialen Abstand angeordneten inneren und äusseren Kanten gewölbt ist,

   - 33 -

   10

   20A3563

   urn eine konkave Fläche auf einer Seite gegenüber der flachen Wand vorzusehen, einen Stützring (50), der von dem Gehäuse im Abstand uon der flachen lüand aufgenommen ist und eine konkaue Wand definiert, die der anderen Seite des Dichtungsringes (64) angepasst ist, wobei die innere Kante (66) des Dichtungsringes angeschrägt ist, um in dem Raum zwischen der Kugel und dem flachen Flächenteil in der

   Nahe der Kugel aufgenommen zu werden. A

   17. Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (32) einen Graphit-Ring enthält, der eine sphärische Fläche aufweist, die mit dem Kugeluentilglied (24) zuoammonpass t,

   1U. Ventil nach Anspruch 17, dadurch (jükunnzoichnot, daß das Gehäuse eino Einlaßöffnung und eina Auslaßüf f nung für den Durchgang aufwoiüt und eine sphärische Dichtungsflücho kuri/untriach mit und zwischen dom Ringelamont, uioboi davon in Abwoannhoit dus Ririgelumentos das Kugul—

   - 34 -

   109811/151b

   ventilglied in ffletall-zu IKIetall-Kontakt berührt.

   19. Kugelventil, gekennzeichnet durch ein Gehäuseglied, das an beiden Enden mit einem Flansch (12) versehen ist, und einen Durchgang dahindurch aufweist, der eine zentrale Uentilkammer (18) won abgestuften Abmessungen enthält, die eine Folge von Ansätzen vorsehen, um die Ventilteile im Abstand zueinander durch den weiten Teil der Kammer aufzunehmen, einen Druckring (7o), der innerhalb der dimensionalen Grenzen der Flansche an dem Gehäuse befestigt ist, um die Kammer zu schliessen und einen Durchgang dahindurch aufweist, wobei die Glieder auf der Innenseite gegenüberstehende kreisförmige Rillen rund um die Öffnungen der Durchgänge mit einer Vertiefung im Unterteil aufweisen, die wenigstens einen Ansatz in der Uiand von jeder Rille definiert, eine Feder (2B) in jeder Vertiefung, einen Graphit-Dichtungsring (32), der in jeder Rille aufgenommen ist, normalerweise durch die Feder weg von den Ansätzen gehalten wird, und gegenüberstehende Flächen aufweist, ein Kugelventil (24), das zwischen

   - 35 -

   10981 1 / 1 F 1 5

   den Dichtungsringen (32) unter Druck der Federn aufgenommen ist, die das Kugelventil abgedichtet auf den Dichtungsringen halten und mit den gegenüberstehenden Flächen spitze Winkel definieren, einen Dichtungsring (64) mit V-förmigem Querschnitt, der am Rand zwischen den Gliedern an einem der Ansätze eingeklemmt ist, und eine abgeschrägte innere Randkante (66) aufweist, die in dem durch einen

   der spitzen Winkel definierten Raum gleitend und J

   abdichtend an der Kugel anliegt, einen Dichtungs-Stützring (58), der an dem benachbarten kleineren Ansatz im Abstand zu dem Dichtungsring (64) anliegt und eine flache V-förmige Rille aufweist, die der konvexen Seite des Dichtungsringes (64) gegenüber steht, luobei sich der Dichtungsring gegen die benachbarte der gegenüberstehenden Flächen abflacht, uienn von der Kugelseite Druck darauf ausgeübt ujird, um seine abgeschrägte Randkante radial nach innen

   in den Raum zu drücken, wenn der daneben liegende ™

   Graphit-Dichtungsring beu/egt uiird, um gegen den Ansatz in seiner Stützrille anzustossen.
10. 10 9 8 11/1515