DE2627955A1

DE2627955A1 - Nichtsphaerisches kugelventil

Info

Publication number: DE2627955A1
Application number: DE19762627955
Authority: DE
Inventors: Angelo Natalizia
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1975-07-03
Filing date: 1976-06-22
Publication date: 1977-01-27
Also published as: FR2316505A1; BR7604208A; US4147326A; CA1049481A; NL7606882A; JPS528528A; GB1543810A; FR2316505B1

Description

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Deutsche ITT Industries GmbH A. Natalizia - 2

78 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19 Dr.Rl./kn

15. Juni 1976

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

FREIBURG I. BR.

Nichtsphärisches Kugelventil

Die Priorität der Anmeldung Nr. 593 098 vom 3. Juli 1975 in den Vereinigten.Staaten von Amerika wird beansprucht.

Die Erfindung betrifft ein Kugelventil, insbesondere ein Kugelventil mit Zugang von oben.

Kugelventile sind hinreichend bekannt und bestehen im allgemeinen aus einem Ventilkörper mit einer zentralen Ventilkammer, einem weitgehend sphärischen, in der Ventilkamraer sitzenden Ventilteil und einem oder zwei Auflagern zwischen dem Ventilteil und den Enden der Ventilkammer. Diese besitzt einen inneren Durchlaß, der bei geöffnetem Ventil den Weg für die Strömung vom Ventileinlaß zum Ventilauslaß bildet. Eine Ventilstange ragt durch den Ventilkörper und bildet eine Vorrichtung zur Drehung der Kugel um 90 zwischen den Stellungen "offen" und "geschlossen".

Ursprünglich wurden die Auflager von Kugelventilen aus verschiedenen flexiblen Stoffen wie z. B. Gummi ausgebildet. Das war

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besonders vorteilhaft bei Kugelventilen mit Zugang von oben, d. h. bei Ventilen, wo die Ventilkammer oben offen ist und die Kugel und die Auflager durch diese Öffnung eingesenkt werden und die Öffnung durch einen Deckel verschlossen wird. Eine derartige Konstruktion hat insofern Vorteile, als sie eine Entfernung und ein Wiedereinsetzen der Auflager und des Ventilteils ermöglicht, ohne daß man die ganze Ventilkonstruktion aus der Leitung ausbauen muß. Ferner ergibt sich für ein solches Kugelventil ein einheitlicher Ventilkörperaufbau, der in der Lage ist, Spannungen in der Leitung wesentlich besser auszuhalten als Ventilkörper, die Verbindungen aufweisen.

Da die flexiblen Auflager leicht verformbar sind, ergab sich kein besonderes Problem beim Zusammenpressen der Auflager und der Ventilteile und beim Einsetzen derselben als Einheit in die Ventilkammer. Heute werden jedoch immer häufiger die Auflager aus steiferem Material wie z. B. Teflon hergestellt, das nicht so leicht verformt werden kann und deshalb Probleme für den Zusammenbau und bei Reparaturen aufwirft.

Wie zuvor dargelegt, sind die meisten Dichtungen vom Kompressionstyp, d. h., jedes Auflager wird zwischen dem Ventilteil und der Wand des Ventilkörpers zusammengepreßt, wodurch die sphärische Oberfläche der Kugel in engem Kontakt mit dem Auflager gehalten wird und damit eine Dichtung zwischen dem Ventilkörper und dem Auflager und zwischen dem Ventilteil und dem Auflager entsteht. Es liegt auf der Hand, daß nach einer gewissen Zeit eine ausreichende Abnutzung zum Abfall der ursprünglichen Kompression und damit zu einem lecken Ventil führt. Das ist der Grund für die Verwendung von anspruchsvollerem Lagermaterial. Seine größere Steifheit macht aber den Zugang von oben zu einem Problem.

Verschiedene Techniken wurden angewendet, um die steifen Auflagerteile bei Erhalt des Vorteils, den ein Zugang von oben bildet,

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der Konstruktion anzupassen. Die Ventilkammer kann z. R. von oben her nach innen abgeschrägt sein, wodurch der obere Teil der Öffnung zum Einsetzen und Festhalten der Ventilkugel und des Auflagers hinreichend groß ist. Selbstverständlich muß bei der Verwendung dieser Art von Anordnung Vorsorge getragen werden, damit eine hinreichende Dichtung zwischen der Ventilkugel, dem Auflager und dem Ventilkörper sichergestellt ist.

Eine weitere Lösungsmöglichkeit nach der US-PS 30 .67 978 benutzt eine Kugel, deren axiale Länge wesentlich kleiner ist als ihr Durchmesser. In diesem Fall kann die Kugel in der Stellung "offen" ungehindert von dem Zugang von oben in das Ventilgehäuse gelangen. Diese Anordnung gewährleistet jedoch keine Dichtung zwischen der Ventilkugel und dem Ventilauflager bei der Stellung "offen" und erhöht somit die Möglichkeit eines Lecks.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Kugelventil mit Zugang von oben zu schaffen, bei dem bei Verwendung von Auflagerteilen größerer Steifheit die Ventilkugel mit den Ventilauflagern sowohl in offener als auch geschlossener Stellung in Wirkeingriff steht.

Mit der vorliegenden Erfindung soll der Verschleiß des Ventilauflagers dadurch verringert werden, daß eine Kompressionsdichtung nur dann auftritt, wenn sich das Ventil in geschlossener Stellung befindet und andererseits bei offenem Ventil keine Kompressionsdichtung vorliegt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzt die Kugel abgeschrägte Kanten um die Einlaß- und Auslaßöffnungen, die so gestaltet sind, daß in offener Stellung die abgeschrägten Kanten der Kugel ohne Kompression mit den Ventilauflagern in Wirkeingriff stehen.

ORIGHNÄL

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Durch die Erfindung wird ein Ventilteil zur Verwendung in einem Kugelventil mit der Öffnung von oben geschaffen, das aus einem Kugelteil mit einer hindurchgehenden inneren Bohrung besteht, die Einlaß- und Auslaßöffnungen bildet, wobei die Oberflächenbereiche an dem Rand dieser Öffnungen abgeschrägt sind.

Die genannten Merkmale der Erfindung lassen sich anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch besser erkennen. Es stellen dar:

Fig. 1 die Ansicht einer Ventilkugel nach der folgenden Erfindung, wobei der Schnitt senkrecht zur Längsachse des Durchlasses in der Kugel liegt,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Kugel und die Auflagerteile, der den Wirkeingriff zwischen Kugel und Auflager in der offenen Stellung zeigt,

Fig. 4 eine Teilansicht des Bereichs des Auflagerteils, die den Effekt der Kugel auf den Auflagerteil in offener und geschlossener Stellung zeigt, und

Fig. 5 einen Querschnitt der gesamten Kugelventilanordnung nach der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen den Ventilteil 2 oder die Ventilkugel mit der Bohrung 4, welche den Einlaß und den Auslaß des Ventils verbindet. Man erkennt, daß der Ventilteil einen kreisförmigen Querschnitt in der Ebene senkrecht zur Längsachse der Bohrung 4 besitzt. Der Schnitt durch die Fig. 2 in einer zur besagten Achse parallelen Ebene ist jedoch nicht kreisförmig. Die Bereiche am

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Rande der Bohrung, sowohl an der Einlaß als auch der AuslaßSeite des Ventilteils, sind abgeschrägt und ergeben auf beiden Seiten der Kugel kegelstumpfförmige Flächen 6 und 8. In Fig. 1, die eine Ansicht der Kugel in Richtung der Längsachse des Strömungswegs darstellt, ist nur eine der kegelstumpfförmigen Oberflächen zu sehen. Beide Oberflächen sind jedoch deutlich in Fig. 2 zu erkennen .

Die Fig. 3 zeigt die Einlaß- und Auslaßöffnungen 10 und 12, den Ventilteil 2 (gezeigt in der offenen Stellung) und die Ventilauflager 14 und 16, welche eine Dichtung zwischen dem Ventilteil 2 und der Leitung bewirken. Die kegelstumpfförmigen Oberflächen und 8 wirken mit den Ventilauflagern 14 und 16 in der offenen Stellung derart zusammen, daß das Auflagermaterial entspannt ist, wohingegen in der geschlossenen Stellung das Auflagermaterial durch die sphärischen Flächen der Kugel leicht zusammengepreßt wird. Befindet sich die Kugel in der offenen Stellung, greifen die kegelstumpfförmigen Oberflächen nur an den Auflagern 14 und an, so daß die Kugel und die Auflageranordnung ungehindert in die Öffnung am Oberteil des Ventilgehäuses eingesenkt werden können. Diese Bedingung ist in Fig. 3 deutlich zu erkennen. Wenn die Kugel um 90 gedreht ist, d. h., wenn das Ventil geschlossen ist, drückt die sphärische Oberfläche der Kugel das Ventilauflagermaterial zusammen und sorgt für die erforderliche Abdichtung zur Verhinderung des Lecks.

Fig. 4 zeigt noch deutlicher die Beziehung zwischen dem Auflager und der Kugel in geschlossener Stellung. Das Auflager 14 wird in unverzerrtem Zustand gezeigt. Die Linie 18 bedeutet die sphärische Oberfläche der Kugel 2 in geschlossener Stellung; sie durchschneidet die Fläche 20 des Auflagers 14. Dieses wird deshalb leicht bis zum Schnitt der Linie 18 mit dem Auflager 14 zusammengepreßt.

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Man erkennt daraus, daß der Verschleiß der Auflager wesentlich verringert wird, da das Abdichten durch Kompression nur stattfindet, wenn das Ventil geschlossen ist. In der offenen Stellung greifen nur die abgeschrägten Oberflächen an dem Auflager an und ermöglichen ein problemloses Einsenken oder Herausnehmen der Kugel und der Auflageranordnung aus dem Ventilgehäuse.

Die Fig. 5 zeigt das vollständig zusammengebaute Kugelventil mit Zugang von oben. Die Kugel 2 ist mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen 10 und 12 des Ventilko-rpers 11 über die Auflager 14 und 16 in Verbindung. Die Ventilstange 20 mit dem Handgriff 22 ist durch den Ansatz 24 mit der Kugel 2 verbunden. Der Handgriff 22 ist an der Stange 20 durch eine geeignete Vorrichtung wie z. B. die Mutter 26 und die Anschlagmutter 28 gesichert. Die Abdeckung 30 ist mittels der Kopf anziehschrauben 32 und 34 befestigt. Die Abdichtung wird durch die Stangendichtung 36, den Dichtungsring 38 und die Gegendruckunterlagscheibe 40 sichergestellt.

Der in Fig. 5 gezeigte Ventilaufbau kann in eine Leitung eingesetzt werden, und es ist möglich, gegebenenfalls die Kugel und die Auflageranordnung zu entfernen, wobei lediglich die Abdeckung abgenommen und die Kugel und die Auflageranordnung herausgezogen werden müssen. Um eine neue Kugel und eine Auflageranordnung (oder die alte Kugel und eine neue Auflageranordnung) einzusetzen, muß die Kugel lediglich so beim Einsetzen angeordnet sein, daß das Ventil offen ist. In diesem Zustand ist keine Kompression der Ventilauflager erforderlich, und deshalb benötigt man nur eine geringe Kraft zum Einsetzen. Es muß noch erwähnt werden, daß die Wände 15 und 17 des Ventilkörpers 11 parallel zueinander liegen und damit die Probleme vermieden werden, die eingangs in Zusammenhang mit einer abgeschrägten Konstruktxonswexse erwähnt wurden.

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Claims

2677955 A. Natalizia - 2 Patentansprüche

1. Nichtsphärisches Kugelventil mit Zugang von oben, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper (11) mit Einlaß- und Auslaßöffnungen (10, 12) und einer Ventilkammer, eine Ventilkugel (2) mit durchgehender Bohrung (4), die einen Einlaß- und Auslaß bildet, wobei der Rand abgeschrägte Kanten besitzt, die kegelstumpfförmige Oberflächen (6, 8) bilden, und wobei die Ventilkugel (2) in der Kammer sitzt, ein erstes und zweites Ventilauflager, wobei das erste Ventilauflager (14) zwischen dem Einlaß und der Einlaßöffnung (10) und das zweite Ventilauflager (16) zwischen dem Auslaß und der Auslaßöffnung (12) sitzt und die abgeschrägten Kanten mit den Ventilauflagern (14, 16) in Wirkeingriff stehen, wenn die Ventilkugel (2) sich in der offenen Stellung befindet, ferner durch eine Vorrichtung zur Drehung der Ventilkugel (2), um das Ventil zu schließen, wobei die Oberfläche der Ventilkugel bei geschlossenem Ventil eine Kompressionsdichtung mit dem ersten und zweiten Ventilauflager bewirkt.

2. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (11) Flächen besitzt, die die Einlaß- und die Auslaßöffnungen (10, 12) umgeben und entgegengesetzt und parallel zueinander liegen und teilweise die Kammer ausbilden, wobei das erste und zweite Ventilauflager mit diesen Flächen in Wirkeingriff steht.

3. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Ventilauflager jeweils eine Fläche besitzt, die bei offener Stellung der Ventilkugel (2) weitgehend parallel den kegelstumpfförmigen Flächen (6, 8) ist.

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