DE2238269A1

DE2238269A1 - Kugelschieberventil

Info

Publication number: DE2238269A1
Application number: DE2238269A
Authority: DE
Inventors: John Helenberg; Jerry Benjamin Tomlin
Original assignee: ACF Industries Inc
Current assignee: ACF Industries Inc
Priority date: 1971-12-15
Filing date: 1972-08-03
Publication date: 1973-06-28
Also published as: BR7206719D0; JPS5436337Y2; NL7211590A; JPS5292441U; US3776507A; CA959816A; JPS4866234A; FR2165379A5; AT322310B; SU504514A3; IT963503B; GB1403605A

Description

Es sind verschiedene Konstruktionen von Ventilen oder Schiebern "bekannt, "bei denen eine im Inneren untergebrachte Antriebseinrichtung zum Drehen eines Ventilkörpers, Zo B₀ eines Schiebers vorhanden ist» Diese bekannten Antriebseinrichtungen weisen im allgemeinen jeweils einen direkten Antrieb auf, der mit einer gleichachsig mit der Drehachse des Ventilkörpers oder Schiebers angeordneten Welle verbunden istο Bei einem solchen direkten Antrieb ergibt sich gewöhnlich eine Grenze bezüglich der Erzielung eines großen mechanischen Arbeitsgewinns, und daher benötigt man eine relativ große Betätigungseinrichtung zum Drehen des Ventilkörpers _o Ferner nehmen direkte Betätigungsgetriebe, die im Inneren des durch das Ventilgehäuse angeordneten Hohlraums untergebracht sind, relativ viel Raum ein, so daß man gewöhnlich auf besondere Weise ausgebildete Ventilgehäuse benötigt, in denen sich die Betätigungsgetriebe unterbringen lassen.

Gemäß der Erfindung ist nunmehr ein Kugeischieberventil geschaffen worden, bei dem dem Kugelschieber eine nicht gleichachsig mit ihm angeordnete Antriebseinrichtung zugeordnet ist, die in Verbindung mit der Außenseite des Kugelschiebers steht und ea ermöglicht, den Kugelochieber um eine gemeinsame Achse

3G9826/07U

zweier einander gegenüber angeordneter Lagerzapfen zu drehen. Diese aus der Mitte versetzte Antriebseinrichtung ist innerhalb des normalen, durch das Schiebergehäuse abgegrenzten Hohlraums zwischen dem Schiebergehäuse und dem Kugelschieber untergebracht, ohne daß es erforderlich ist, die Abmessungen des Schiebergehäuses zum Unterbringen der Antriebseinrichtung zu vergrößern. Die aus der Mitte versetzte Antriebseinrichtung liefert einen relativ großen mechanischen Arbeitsgewinn, und diese Tatsache ermöglicht es, mit einer relativ kleinen, außerhalb des Schiebergehäuses angeordneten Energiequelle zum Drehen des Kugelschiebers auszukommen. Je nach dem Arbeitsgewinn bzw. dem wirksamen Hebelverhältnis ist es möglich, das zum Drehen des Kugelschiebers benötigte Drehmoment im Vergleich zu dom Kugelschieberventil bekannter Art benötigten um z. B. 30 bis 50 Prozent zu verkleinern. Die erfindungsgemäße Konstruktion läßt sich insbesondere bei Kugelschieberventilen anwenden, die einen relativ großen Innendurchmesser haben, der' etwa 300 mm oder darüber beträgt.

Zu der aus der Mitte versetzten Antriebseinrichtung gehören ein auf der Außenseite des Kugelschiebers angeordnetes Zahnradsegment und ein in dem Hohlraum des Schiebergehäuses angeordneter, mit dem Zahnradsegment kämmendes Ritzel. An dem Schiebergehäuse ist ein Gehäuseteil befestigt, das durch eine Öffnung des Schiebergehäuses ragt. Dieses Gehäuseteil umschließt die das Ritzel tragende Welle, und sein Durchmesser ist größer als der Durchmesser des Ritzels, so daß es möglich ist, das Ritzel auszubauen, nachdem das Gehäuseteil aus dem Schiebergehäuse ausgebaut worden ist, wie es z. B. zum Zweck der Instandsetzung erforderlich sein kann. Zu dem Gehäuseteil gehört ferner ein Abschnitt, auf dem eine Energiequelle, z. B. ein Elektromotor, angeordnet ist, der dazu dient, über das Ritzel den Kugelschieber anzutreiben.

309826/0714

Der Kugelschieber ist als Gußteil ausgebildet -und hat eine symmetrische Form, die ein zweckmäßiges Gießen des Rohteils ermöglicht. Die Lagerzapfen, auf denen der Kugelschieber drehbar gelagert ist, sind mit dem Schiebergehäuse lösbar verbunden, um leicht ausbaubar zu sein, und diese Lagerzapfen werden von ihnen zugewandten Sackbohrungen des Kugeischiebers aufgenommen. Dais Schiebergehäuse ist mit einem Anschlag versehen, der mit dem Kugelschieber zusammenarbeitet, um seine Öffnungsstellung und seine Schließstellung festzulegen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein KdigTeeLnschieberventil im Grundriß, wobei die Lage des Kugelschiebers in seiner Öffnungsstellung angedeutet ist;

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, in der jedoch der Kugelschieber für den Fall angedeutet ist, daß er um 90° gedreht worden ist;

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1; und

Fig. 4 einen längs der Linie 4-4 in Fig. 1 verlaufenden vergrößerten Schnitt, in dem das Ritzel in Eingriff mit dem auf dem Kugelsehieber angeordneten Zahnradsegment dargestellt ist.

Das dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete Kugelschieberventil besitzt ein Schiebergehäuse 12, das eine Schieberkammer oder einen Gehäusehohlraum 14 abgrenzt und mit einem Einlaßkanal 16 und einem Auslaßkanal 18 versehen ist. Die Kanäle 16 und 18 sind gleichachsig angeordnet und mit dazu passenden, nicht dargestellten Rohrleitungen ver-

309826/0714

b-unden. Die äußeren Endabschnitte des Schiebergehäuses 12 können mit Außengewinde versehen sein, damit sioh das Kolbenschieberventil 10 auf bekannte Weise in eine Rohrleitung einschalten läßt.

In dem Gehäusehohlraum 14 befindet sich ein drehbarer Kugelschieber 20 mit Teile einer Kugelfläche bildenden ringförmigen Sitzflächen 22 und 24 sowie einem Durchlaß 25, der bei der Öffnungsstellung des Kugelschiebers in Fluchtung mit den Kanälen 16 und 18 steht· Nahe den voneinander abgewandten Enden des Kugelschiebers 20 sind zwei Dichtungsglieder angeordnet, und zwar ein Dichtungsglied 26 auf der der Strömung zugewandten Seite und ein Dichtungsglied 28 auf der in die Strömungsrichtung weisenden Seite; die Dichtungsglieder sind ringförmig und passen zu zugehörigen Sitzen 22 und 24, die an dem Kugelschieber 20 ausgebildet sind. Die Dichtungsglieder 26 und 28 können so gelagert sein, daß sie sich mit Hilfe eines Druckmittels betätigen lassen! mit anderen Worten, die Dichtungsglieder sind so geführt, daß sie gegenüber dem Kugelschieber 20 begrenzte Längsbewegungen ausführen können, und sie können mit Hilfe eines DruckmitlöLs an die Sitze 22 und 24 angedrückt werden, um eine einwandfreie Abdichtung zwischen dem Kugelschieber und den Dichtungsgliedern zu bewirken. Jedes der Dichtungsglieder 26 und 28 ist mit einem ringförmigen Einsatz 30 aus einem Kunststoff versehen, der über die benachbarte Fläche des betreffenden Dichtungsgliedes hinausragt und eine Dichtungsfläche bildet, die sich zur Anlage an der benachbarten Sitzfläche 22 bzw. 24 des Kugelschiebers 20 bringen läßt. Die ringförmigen Einsätze können aus Polytetrafluorathylen hergestellt sein, insbesondere aus dem unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Teflon" erhältliohen Werkstoff, der sich für den vorliegenden Zweck als sehr geeignet erweist, da er einen äußerst niedrigen Reibungsbeiwert hat und sich gegenüber zahlreichen Stoffen chemisch neutral

verhält. 309826/0714

_ 5 —

223826S

Bevor die Antriebseinrichtung mit dem Kugelschieber 20 verreinigt worden ist, hat der Kugelschieber eine symmetrische Form, und er ist auf seiner Außenseite mit Rippen 38 versehene Ferner weist der Kugeischieber eine untere Bohrung 32 und eine von ihr angewandte obere Bohrung 34 auf} diese Bohrungen dienen zum Aufnehmen eines unteren Lagerzapfens 36 "bzw. eines oberen Lagerzapfens 38» Die beiden Lagerzapfen sind allgemein von gleicher Konstruktion und'mit dem Schiebergehäuse 12 durch Schrauben 40 lösbar verbunden. Durch beide Lagerzapfen erstrecken sich zum Zuführen von Schmierstoff dienende Bohrungen 42, die jeweils an den inneren Enden der Bohrungen 32 und 34 des Kugelschiebers münden; jede der Bohrungen 42 ist an ihrem äußeren Ende mit einem An- · schlußstück 44 versehen. Zwischen den Lagerzapfen 36 _t 38 und dem Kugelschieber 20 sind Rollenlager 48 und 50 angeordnet, um die beim Drehen des Kugelschiebers zu überwindende Reibung zu verringern.

Gemäß Fig. 3 kann das Schiebergehäuse 12 eine Ablaßbohrung 52 aufweisen, die das Abziehen von Fluden aus dem Gehäusehohlraum ermöglicht» Ferner ist ein Verschlußstopfen 54 für die Ablaufbohrung 52 vorhanden, der entfernt werden kann, wenn ein Flud abgelassen werden soll, das sich in dem Gehäusehohlraum 14 angesammelt hat. .

Auf der Außenseite des Kugelschiebers 20 ist gleichachsig mit dem oberen Lagerzapfen 38 ein insgesamt mit 60 bezeichnetes Zahnradsegment angeordnet, das äurch Schrauben 62 mit dem Kugelschieber verbunden ist und eine Außenverzahnung aufweist. Das Schiebergehäuse 12,mit einer Öffnung 68 versehen, in der ein Gehäuseteil 66 angeordnet ist, das mit dem Schiebergehäuse 12 durch Schrauben 70 lösbar verbunden ist. In das Gehäuseteil 66 sind Lagerbuchsen 72 und 74 eingebaut, in denen eine Ritzelwelle 76 gelagert ist, die an ihrem unteren Ende ein mit dem Zahnradsegment 60 kämmendes Ritzel 78 trägt. An das obere Ende des Gehäuses 66 schließt

309826/0714

sich ein plattenförmiger Tragetschnitt 80 an.

Der Durchmesser des Ritzels 78 ist kleiner als der Durchmesser der Öffnung 68 des Gehäuseteils 66. Nach dem Entfernen der in das Schiebergehäuse 12 eingeschraubten Schrauben 70 ist es möglich, die das Gehäuseteil 56, die Ritzelwelle 76 und das Ritzel 78 umfassende Baugruppe als Ganzes aus dem Schiebergehäuse 12 herauszuziehen, so daß das Ritzel erforderlichenfalls instandgesetzt werden kann· Ferner ist ein Schmiernippel 82 vorhanden, der es ermöglicht, die Ritzelwelle 76 zu schmieren. Auf dem Tragabschnitt 80 ist ein.Elektromotor 84 zum Antreiben des KugelSchiebers befestigt. Dieser Elektromotor kann an eine nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen werden. Die Kraftabgabewelle 86 des Elektromotors 84 trägt ein Stirnzahnrad 88, das mit einem auf einer Zwischenwelle 92 sitzenden Stirnzahnrad 90 kämmt. Mit einem Ende der Zwischenwelle 92 ist eine Schnecke 94 drehfest verbunden, die in Eingriff mit einem Schneckenrad 96 steht, das mit dem oberen Ende der Ritzelwelle 76 drehfest verbunden ist. Das Getriebegehäuse 98 ist mit dem Tragabschnitt 80 des Gehäuseteils 66 durch Schrauben 100 lösbar verbunden.

Gemäß Fig. 4 ragt durch eine öffnung 105 des Schiebergehäuses 12 ein insgesamt mit 104 bezeichneter Anschlag mit einem sich in den Gehäusehohlraum 14 hinein erstreckenden unteren Abschnitt 106. Der Anschlag 104 ist mit dem Schiebergehäuse 12 durch Schrauben 108 verbunden. Gemäß Fig. 1 liegt eine Rippe 112 des Kugelschiebers 20 an dem Anschlagabschnitt 106 an, wenn sich der Kugelschieber in seiner Öffnungsstellung befindet. Wird der Kugelschieber in seine in Fig. 2 gezeigte Schließstellung gedreht, kommt eine andere Rippe 114 des Kugelschiebers zur Anlage an dem Anschlagabochnitt 106. Somit sind die Öffnungs- und Schließstellungen des Kugelschiebers 20 gegenüber dem Schiebergehäuse 12 genau bestimmt.

309826/0714

_ 7 —

22382S9

Die Übersetzungsverhältnisse zwischen den zusammenarbeitenden Teilen des beschriebenen Getriebes können so gewählt werden, daß sich der gewünschte Arbeitsgewinn ergibt. Bei Kugelschiebern mit einer großen lichten Weite von über etwa 600 mm ist es zweckmäßig, einen Arbeitsgewinn von etwa 5:1 oder mehr vorzusehen. Wenn sich der Kugelschieber 20 um.nur 90° drehen soll, müßte in diesem Fall das Ritzel 78 eine Drehbewegung von etwa 450° ausführen.

Wegen des Vorhandenseins von Fertigungstoleranzen und dergleichen kann sich der Kugelschieber 20 gegenüber dem Schiebergehäuse 12 in der Strömungsrichtung, d. h., längs der Achse des Kugelschieberventils, um einen Betrag von bis zu etwa 1,25 mm bewegen. Um den Einfluß einer solchen Bewegung des Kugelschiebers auf die Toleranz zwischen dem Zahnradsegment 60 und dem Ritzel 78 möglichst' klein zu halten., ist das Ritzel so angeordnet,, daß seine Achse gemäß Fig. 1 bis 4 die Querachse des Schiebergehäuses 12 schneidet. Bei dieser Anordnung bleibt der Abstand zwischen dem Zahnradsegment 60 und der Drehachse des Ritzels 78 auch bei Längsbewegungen des Kugelschiebers 20 im wesentlichen konstant·

Ansprüche:

30982-6/0714

Claims

2238263

ANSPRÜCHE

IJ Kugelschieberventil, gekenn ze i c h η e t furch ein Schiebergehäuse (12) mit einer darin ausgebildeten Kammer, einem Einlaßkanal (16) und einem Auslaßkanal (ΐδ), die beide in Verbindung mit der Kammer stehen, einen in der Kammer gelagerten, zusammen mit dem Schiebergehäuse einen Gehäusehohlraum (14) abgrenzenden Kugelschieber (20), auf voneinander abgewandten Seiten des Kugelschiebers angeordnete, in das Schiebergehäuse eingebaute Lagerzapfen (36, 38), auf denen der Kugelschieber drehbar gelagert ist, ein auf der Außenseite des Kugelschiebers nahe einem der Lagerzapfen, jedoch in einem Abstand davon angeordnetes Zahnradsegment (60), ein in dem Gehäusehohlraum angeordnetes, in Eingriff mit dem Zahnradsegment stehendes Ritzel (78), eine mit dem Ritzel drehfest verbundene, durch das Schiebergehäuse nach außen ragende Welle (76) sowie eine Einrichtung (84), die es ermöglicht, die Welle zu drehen, um hierdurch den Kugelschieber zu drehen.

2. Kugelschieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schiebergehäuse (12) ein Gehäuseteil (66) für die Welle (76) und das Ritzel (78) lösbar befestigt ist, daß das Schiebergehäuse eine öffnung (68) zum Aufnehmen des Gehäuseteils aufweist, und daß der Außendurchmesser des Ritzels kleiner ist als der Außendurchmesser des Gehäuseteils, so daß sich das Hitzel nach dem Entfernen des Gehäuseteils aus dem Gehäusehohlraum (14) herausziehen läßt.

3. Kugelschieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kugelschieber (20) eine allgemein symmetrische Form hat und zwei voneinander abgewandte Sackbohrungen (32, 34) zum Aufnehmen der Lagerzapfe* (36, 38) aufweist.

309826/0714

4. Kugelschieberventil, gekennzeichnet durch ein Schiebergehäuse (12) mit einer darin ausgebildeten Kammer, einem Einlaßkanal (l6) und einem Auslaßkanal (l8), die beide in Verbindung mit der Kammer stehen, einen ' in der Kammer gelagerten, zusammen mit dem Schiebergehäuse einen Gehäusehohlraum (14) abgrenzenden Kugelschieber, auf entgegengesetzten Seiten des Kugelschiebers angeordnete, in das Schiebergehäuse eingebaute Lagerzapfen (36, 38), auf denen der Kugelschieber drehbar gelagert ist, ein auf der Außenseite des Kugelschiebers nahe einem der Drehzapfen und in einem Abstand davon angeordnetes Zahnradsegment (60), eine in dem Schiebergehäuse nahe dem Zahnradsegment ausgebildete durchgehende Öffnung (68), ein in die Öffnung eingebautes, an dem Schiebergehäuse lösbar befestigtes Gehäuseteil (66), eine in dem Gehäuseteil drehbar gelagerte Welle (76) mit einem mit ihrem inneren Ende drehfest verbundenen, in dem Gehäusehohlraum angeordneten, mit dem Zahnradsegment kämmenden Ritzel (78), dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Gehäuseteils, so daß sich nach dem Abnehmen des Gehäuseteils das Hitzel aus dem Gehäusehohlraum ausbauen läßt, sowie durch eine Antriebsvorrichtung (84) zum Brehen der Welle derart, daß der Kügelschieber zwischen seiner Öffnungsstellung und seiner Schlißstellung gedreht wird.

5. Kugelschieberventil nach Anspruch 4, dadurch g e kennzei chnet , daß die Lagerzapfen (36, 38) im wesentlichen die gleichen Abmessungen haben, daß das Schiebergehäuse (12) einander gegenüberliegende Öffnungen (32, 34) zum Aufnehmen der Lagerzapfen aufweist, und daß die Lagerzapfen mit dem Schiebergehäuse durch Haltevorrichtungen (40) lösbar verbunden sind.

6. Kugelschieberventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (66) nahe seinem äußeren Ende einen plattenförmigen Tragabschnitt (80)

309826/0714

aufweist und die Antriebsvorrichtung (84) auf dem Trägabsohnitt angeordnet ist.

7e Kugelschieberventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebergehäuse (12) eine sich durch seine Wand erstreckende öffnung (105) aufweist, in die ein Anschlag (IO4) eingebaut ist, der mit dem Kugelschieber (20) zusammenarbeitet, und die Öffnungsstellung und die Schließstellung des Kugelschiebers bestimmt.

8. Kugelschieberventil, g e k e h η ζ e i c h η e t durch ein Schiebergehäuse (12) mit einer darin ausgebildeten Kammer, einem Einlaßkanal (16) und einem Auslaßkanal (l8), die beide in Verbindung mit der Kammer stehen, einen in der Kammer gelagerten, zusammen mit dem Schiebergehäuse einen Gehäusehohlraum (14) abgrenzenden Kugelschieber (20), auf entgegengesetzten Seiten des Kugelschiebers angeordnete, in das Schiebergehäuse eingebaute Lagerzapfen (36, 38), auf denen der Kugelschieber drehbar gelagert ist, ein auf der Außenseite des Kugelschiebers nahe einem der Lagerzapfen in einem Abstand davon angeordnetes Zahnradsegment (60), eine in dem Schiebergehäuse ausgebildete öffnung (68), deren Achse in einer Ebene liegt, die sich allgemein quer zu dem Durchlaß des Kugelschiebers erstreckt, eine in der öffnung drehbar gelagerte Welle (76), mit deren innerem Ende ein Ritzel (78) drehfest verbunden ist, das in dem Gehäusehohlraum angeordnet ist und in Eingriff mit dem Zahnradsegment steht, eine Betätigungsvorrichtung (84) zum Drehen der Welle derart, daß der Kugelschieber zwischen seiner Öffnungsstellung und seiner Schließstellung gedreht wird, sowie durch eine in das Schiebergehäuse eingebaute Vorrichtung (104), die mit dem Kugelschieber zusammenarbeitet und seine öffnungsstellung und seine Schließstellung bestimmt.

309326/0714