DE2734658A1

DE2734658A1 - Kugelventil

Info

Publication number: DE2734658A1
Application number: DE19772734658
Authority: DE
Inventors: Gordon George Summers
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1976-08-02
Filing date: 1977-08-01
Publication date: 1978-02-09
Also published as: JPS5318034A; FI772333A; GB1557725A; FR2360810A1; IT1083042B

Description

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1A-49

Anmelder: Shell Internationale Research

Maatschappij B.V. 30 Carel van Bylandtlaan, Den Haag, Niederlande

Titel: "Kugelventil¹

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DR. ING. F. WtIESTHOFF DR. E. ν. PECIIMANN DR. ING. D. BEHRENS DIPL. ING. R. GOETZ PATENTANiVlLTE

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Beschreibung

Kugelventil

Die Erfindung betrifft ein Kugelventil, d.h. ein Ventil mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper und bezieht sich auf verhältnismäßig große Kugelventil mit einer Nennweite von 350 mm und darüber.

Diese großen Kugelventile werden u.a. auch in Tankschiffen für verschiedene Stoffe verwendet. Bei dieser Verwendung ergeben sich Schwierigkeiten dadurch, daß die Ventile aufgrund von Temperatursehwankungen und relativer Verschiebung der Bauteile im Gebrauch hängenbbleiben oder verklemmen. Ferner fallen die Ventilsitzdichtungsringe aus und treten Korrosionsprobleme auf.

Aufgabe derErfindung ist es, ein verbessertes Kugelventil zu schaffen, damit die oben genannten Schwierigkeiten vermieden werden.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist mit ihren Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

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Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Figuren zeigt:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine allgemeine Anordnung eines Kugelventils derjenigen Art, auf die sich die Erfindung bezieht;

Figur 2 einen Radialschnitt durch ein Ausführungsbeispiel

sitz
eines Ventil/ringes gemäß der Erfindung und Einzelheiten,seiner Anordnung im Ventilgehäuse.

Das in Figur 1 gezeigte Kugelventil weist ein Ventilgehäuse 9 und einen kugelförmigen Ventilschließkörper 15 auf, der im Gehäuse so angeordnet ist, daß er mittels eines am obersten Teil des Ventilschließkorpers 15 befestigten Ventilschaftes 16 um eine Achse drehbar ist. Der Ventilschaft 16 kann mittels eines hier nicht gezeigten Zahnstangentriebes von einer hydraulischen Kolbenbetätigungsvorrichtung 18 gedreht werden. Im Ventilschließkörper 15 ist ein Fluidkanal 17 ausgebildet. Das Ventilgehäuse 9 weist eine kreisförmige Öffnung 19 und eine kreisförmige öffnung 20 auf, durch die beide Fluid hindurchfließt.

Der Ventilschließkörper 15 ist beispielsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt, und das Ventilgehäuse 9 beispielsweise aus Gußeisen. Zwischen dem Umfang jeder der öffnungen 19 und 20 und dem Ventilschließkörper 15 ist ein Ventilsitzring 3 angeordnet.

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Jeder Ventilsitzring, der sowohl eine lagernde als auch eine abdichtende Funktion hat, ist aus einem zweckmäßigen Werkstoff wie einem gefüllten Polytetrafluoräthylen, z.B. Rulon L.D. (eingetragenes Warenzeichen) hergestellt. Gegebenenfalls kann die Lage eines der Ventilsitzringe 3 mittels einer hier nicht gezeigten mit Gewinde versehenen Hülsenanordnung eingestellt sein.

Der Ventilschließkörper 15 ist mittels des Ventilschaftes drehbar, welcher z.B. aus rostfreiem Stahl besteht. Die Strömung des Fluids durch das Ventil ist unbehindert, wenn der Fluidkanal 17 mit den Fluideinlaß- und-auslaßöffnungen, d.h. mit den öffnungen 19 bzw. 20 ausgerichtet ist. Die Fluidströmung durch das Ventil wird dadurch unterbunden, daß der Ventilschließkörper 15 so gedreht wird, daß sich der Fluidkanal 17 rechtwinklig zur Achse des Ventils erstreckt.

Der Ventilsitzring 3 ist an der Seitenwand 7 und der hinteren Wand 8 des Ventilgehäuses abgestützt. Eine Vielzahl, z.B. 24 Federn 5» vorzugsweise Schraubenfedern ist zwischen dem Ventilgehäuse 9 und dem Ventilsitzring 3 angeordnet. Diese Federn 5 bestehen aus einem korrosionsfesten Werkstoff, z.B. aus der Legierung Inconel X750 (eingetragenes Warenzeichen). Die Federn 5 sind in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet und in entsprechenden Bohrungen 11 in der Rückseite 12 des Ventilsitzringes 3 aufgenommen, wie Figur 2 zeigt. Zur Verminderung der Korrosion sind die Federn 5 gegenüber dem Ventilgehäuse 9 vorzugsweise dadurch elektrisch isoliert, daß eine ringförmige Glasfaserscheibe als Schicht 6 zwischen den Federn 5 und dem Ventilgehäuse 9 angeordnet ist. Mit dem hier beschriebenen Ventilgehäuse 3 wird eine doppelte Absonderung dadurch erreicht, daß beide Ventilsitzringe unter Federvorspannung stehen, so daß sie in Berührung mit der Außenfläche des kugelförmigen Ventil-

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schließkörpers 15 gedrängt sind. Dadurch wird an der Vorderseite 21 des Ventilsitzringes 3, die mit der Außenfläche des Ventilschließkörpers 15 in Berührung steht, eine Dichtung geschaffen. Leckverluste längs der Rückseite 12 und der Seitenfläche 13 des Ventilsitzringes werden durch die Anordnung eines O-Ringes 4 aus Gummi in einer ringförmigen Ausnehmung 22 in der Seitenfläche 13 des Ventilsitzringes 3 verhindert.

Der Ventilschließkörper 15 ist vorzugsweise so angebracht, daß eine begrenzte axiale Bewegung des Ventilschließkörpers 15 möglich ist, so daß beim Einwirken eines hohen Differenzialdrucks auf das Ventil eine Verschiebung des Ventilschließkörpers 15 stromabwärts erfolgt und Kontakt mit dem in Strömungsrichtung hinteren Ventilsitzring 3 hergestellt wird. Der an der stromaufwärtsliegenden Stelle unter Federspannung stehende Ventilsitzring 3 kann dem Ventilschließkörper 15 folgen und deswegen die Abdichtung an der stromaufwärts gelegenen Stelle beibehalten. Sollte die Abdichtung an der stromaufwärts liegenden Stelle versagen, so wird der Leitungsdruck vom Ventilsitzring an der stromabwärts liegenden Stelle zurückgehalten.

Es ist zwar möglich, den Ventilsitzring 3 völlig aus einem einzigen Werkstoff, z.B. Polytetrafluoräthylen, wie Rulon L.D. herzustellen. Aber es hat sich erwiesen, daß nur wenige Einzelstoffe die erforderlichen Eigenschaften für einen doppelt wirkenden Ventilsitzring 3 zur Verwendung in einem Kugelventil der oben beschriebenen Art hinsichtlich großer Stärke, Festigkeit und chemischen Widerstandes so-wie geringer Reibung erfüllen* Folglich ist für diesen Anwendungszweck eine Kombination aus Rulon L.D. und einem hochfesten_fmit Asbest verstärkten Kresolharz, wie Ferobestos (eingetragenes Warenzeichen) besser geeignet. Der Aufbau des Ventilsitzringes 3 ist in Figur 2 dargestellt. Für den mit 1 bezeichneten Teil des Ventilsitzringes 3

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ist das verhältnismäßig steife Material aus Ferobestos verwendet. Der Teil 1 und damit das Ferobestos-Material bildet den Hauptteil des Ventilsitzringes 3. Ein weiterer Vorteil dieser Kombination an Werkstoffen für den Ventilsitz besteht in der verbesserten Abdichteigenschaft des Ventils, wenn es Feuer ausgesetzt ist. Auf diese Weise werden die Abdichtprobleme, die sich bei schlechter Festigkeit des Ventilsitzringes und durch sogenanntes Senken der Federn 5 ergeben, vermieden. Um zuverlässige und verhältnismäßig niedrige Drehmomente beim öffnen und Schließen des Ventils beizubehalten, ist ein Einsatz 2 aus Rulon L.D. mit derjenigen Fläche des Ventilsitzringes verbunden, die mit der Oberfläche des Ventilschließkörpers 15 in Berührung steht. Dieser Einsatz 2 kann am Teil 1 mittels eines zweckmäßigen Klebstoffes angeklebt sein, vorzugsweise in Kombination mit einer Schwalbenschwan ,zverbindung oder ähnlichen Verriegelungsteilen, um die Wirkung des Klebstoffs zu verstärken.

Eine Schwierigkeit, die bei Ventilsitzringen der beschriebenen Art aufgetreten ist, besteht darin, daß eine Druckminderung vor der Dichtfläche des Ventilsitzringes, die durch turbulente Strömung von Flüssigkeit durch das teilweise geöffnete Ventil entsteht, bewirkt, daß der Ventilsitzring 3 aus seiner richtigen Lage am Ventilgehäuse 9 abgehoben wird. Sobald der Ventilsitzring 3 auch nur geringfügig von seinem Sitz abgehoben worden ist, kann Fluid hinter den Ventilsitzring 3 und zwischen ihn und seine Sitzfläche im Ventilgehäuse 9 gedrängt werden und das Abheben noch weiter fördern. Bei einer Umdrehung des Ventilschließkörpers 15 werden die Kanten des sich durch den Ventilschließkörper erstreckenden Fluidkanals 17 dann mit dem verformten Ventilsitzring 3 in Berührung gebracht, was den Ventilsitzring beschädigen oder zerstören kann. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden und den Ventilsitzring 3 besser in Anlage am Ventilgehäuse 9 zu halten, sind radiale Haltestifte 10 vorzugsweise im Ventilgehäuse 9 befestigt. Diese Haltestifte 10 können mit ent-

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sprechenden radialen Löchern oder Schlitzen 14 im Ventilsitzring 3 zusammenwirken. Wenn die Ventilsitzringe 3 mit Federn 5 versehen sind, die dazu beitragen, die Ventilsitzringe 3 gegen den Ventilschließkörper 15 zu pressen, wie bereits beschrieben, ist es wünschenswert, Schlitze 14 in den Sitzringen 3 vorzusehen, damit eine ausreichende Funktionsbewegung möglich ist. Es müssen verschiedene Haltestifte 10 um den Umfang des Ventilsitzringes 3 herum an der Seite vorgesehen sein, an der der sich durch den Ventilschließkörper 15 erstreckende Fluidkanal 17 stromabwärts vom Ventileinlaß beim Öffnen des Ventils vorbeibewegt wird. Da praktisch nicht gewiß ist, wie die Ventile zusammengesetzt werden, und deshalb die Richtung, in der sie öffnen, unbestimmt ist, ist es ratsam die Haltestifte 10 um den ganzen Umfang des Ventilsitzringes 3 herum vorzusehen.

Es sei noch ausdrücklich erwähnt, daß ein nicht metallischer Ventilsitzring gewählt wurde, um zu verhindern, daß Bimetall-Paare zwischen dem Ventilschließkörper 15» dem Ventilsitzring 3 den Federn 5 und dem Ventilgehäuse 9 gebildet werden. Das hat zur Folge, daß in einem kritischen Bereich des Ventils galvanisch geförderte Korrosion vermieden ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Kugelventil mit großer Nennweite, das in seinem Gehäuse kreisförmige Einlaß- und Auslaßöffnungen, einen kugelförmigen, um eine Drehachse verdrehbaren Ventilschließkörper mit einem Durchlaßkanal, und jeweils einen Ventilsitzring zwischen dem Umfang jeder diese öffnungen und dem kugelförmigen Ventilschließkörper hat, dadurch gekennzeichnet , daß im Ventilgehäuse (9) hinter jedem Ventilsitzring (3) eine Vielzahl von Federn (5) zum Aufrechterhalten einer fluiddichten Abdichtung zwischen jedem Ventilsitzring und dem kugelförmigen Ventilschließkörper vorgesehen ist, die jeden Ventilsitzring gegen den kugelförmigen Ventilschließkörper anpressen.

2. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (5) zwischen dem Ventilsitzring (3) und dem Ventilgehäuse (9) angeordnet sind.

3. Kugelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß die Federn (5) Schraubenfedern sind.

4. Kugelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e kennzeichnet , daß die Federn (5) aus einem korrosionsfesten Metall hergestellt sind.

5. Kugelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn aus der Legierung Inconel X750 hergestellt sind.

6. Kugelventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Federn gegenüber dem Ventilgehäuse (9) durch eine Schicht aus elektrisch isolierendem Material elektrisch isoliert sind.

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7. Kugelventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (5) gegenüber dem Ventilgehäuse (9) durch eine Schicht (6) aus Glasfaser elektrisch isoliert sind.

8. Kugi.ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch g ekennzeichnet, daß jede Feder in einer entsprechenden axialen Bohrung (11) im Ventilsitzring (3) aufgenommen ist.

9. Kugelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung einer fluiddichten Abdichtung zwischen dem Ventilsitzring und dem Ventilgehäuse ein O-Ring (4) um jeden Ventilsitzring herum angeordnet ist.

10. Kugelventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichn e t, daß der O-Ring in einer ringförmigen Ausnehmung (22) in der Seitenfläche des Ventilsitzringes (3) angeordnet ist.

11. Kugelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Teil (1) des Ventilsitzringes aus einem hochfesten, mit Asbest verstärktem Kresolharz, z.B. Ferrobestos hergestellt ist, und daß dieser Teil (1) mit einem Einsatz (2) aus einem gefüllten Polytetrafluorathylen, z.B. Rulon L.D. versehen ist, der geeignet ist, den Ventilschließkörper zu berühren.

12. Kugelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e kennzeichnet, daß kreisförmige öffnungen des Ventils mit radialen Haltestiften (10) versehen sind, die zum Zusammenwirken mit radialen Bohrungen oder Schlitzen im Ventilsitzring geeignet sind.

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