DE2847811A1

DE2847811A1 - VALVE SEAT ARRANGEMENT

Info

Publication number: DE2847811A1
Application number: DE19782847811
Authority: DE
Inventors: Egons Inka
Original assignee: Crane Packing Co
Current assignee: Crane Packing Co
Priority date: 1977-11-07
Filing date: 1978-11-02
Publication date: 1979-05-10
Also published as: GB2007334A; JPS5475629A

Description

Crane Packing Company, Morton Grove, Illinois 60053, V.St.A.Crane Packing Company, Morton Grove, Illinois 60053, V.St.A.

VentilsitζanordnungValve seat arrangement

Die vorliegende Erfindung betrifft Kugelventile, die in Strömungsmittelleitungen eingesetzt werden, um die Strömung des Strömungsmittels zu steuern.The present invention relates to ball valves for use in fluid lines can be used to control the flow of the fluid.

Derartige Ventile weisen ein Gehäuse auf, daß mit der Leitung verbunden ist, und enthalten einen mit einem Durchlaß versehene, drehbar gelagerte Kugel, die die Strömung durchläßt oder sperrt» Diese Ventile werden oft in Leitungen verwendet, die Strömungsmittel unter hohem Druck und hei hohen Temperaturen von 260⁰C (500⁰I¹) und mehr führen.Such valves have a housing that is connected to the conduit and contain a ported, rotatably mounted ball that allows or blocks the flow. These valves are often used in conduits that carry fluids under high pressure and at high temperatures from 260 ⁰ C (500 ⁰ I ¹ ) and more.

Während das Metallgehäuse und die Kugel seihst in der Lage sind, diesen hohen Temperaturen zu widerstehen, ist es schwierig, die Anordnung mit Dichtungen zu versehen, für die dies ebenfalls gilt. Dichtungen aus Metall haben schlechte Paßflächen und kön-■nen das Kugelelement bei der Drehung zerkratzen. ElastomereWhile the metal housing and the ball are themselves able to to withstand these high temperatures, it is difficult to provide the assembly with seals for which this too is applicable. Metal seals have poor mating surfaces and can scratch the ball element as it rotates. Elastomers

Dichtungen halten Temperaturen von mehr als 260⁰G (50O⁰I¹) kaum aus. Dichtungen aus expandierten Graphitwerkstoffen, die ausreichend elastisch sind, um eine gute Abdichtung zu schaffen, halten die hohen Temperaturen aus und sind allgemein akzeptabel. Sie stellen vermutlich die derzeit beste handelsübliche Lösung des Problems der Dichtung von Kugelventilen in Hochtemperaturleitungen dar. Expandiertes Graphit hat Jedoch keine gute Eigenfestigkeit. Unter wiederholter Betätigung des Yentils oder unter hohen Drücken können Dichtungen aus solchen Werkstoffen sich verformen oder erodieren.Seals can hardly withstand temperatures of more than 260 ⁰ G (50O ⁰ I ¹ ). Seals made from expanded graphite materials, which are sufficiently elastic to create a good seal, withstand the high temperatures and are generally acceptable. They are probably currently the best commercially available solution to the problem of sealing ball valves in high-temperature pipes. However, expanded graphite does not have good inherent strength. Seals made from such materials can deform or erode under repeated actuation of the Y-valve or under high pressures.

Es ist also das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Kugelventilsitz zu schaffen, der von den oben erwähnten Schwierigkeiten frei ist.It is therefore the aim of the present invention to provide an improved To provide a ball valve seat which is free from the difficulties mentioned above.

Die vorliegende Erfindung schafft ein ringförmiges Element aus expandierten Graphitteilchen mit einer allgemein sphärischen Fläche, an die sich die Kugel eines Kugelventils anlegen kann, und mit einem ringförmigen Halteelement aus einem Weichmetall mit einem ringförmigen Ansatz, dessen Endfläche sich an die Kugel anlegen kann, wenn das Ventil mit Druck beaufschlagt wird, wobei das Haltelement dem Ringelement statische Festigkeit verleiht und die Endfläche des Haltelements bei der Drehung der Kugel Graphitteilchen von dem Ringelement als Gleitmittel aufnimmt.The present invention provides an annular member of expanded graphite particles having a generally spherical shape Surface on which the ball of a ball valve can rest, and with an annular retaining element made of a soft metal an annular extension, the end face of which can bear against the ball when the valve is pressurized, wherein the retaining element gives the ring element static strength and the end face of the retaining element when the ball rotates Absorbs graphite particles from the ring member as a lubricant.

Mg. 1 ist ein Vertikalschnitt auf der Längsmittellinie einer Eugelventilanordnung;Mg. 1 is a vertical section on the longitudinal centerline of a ball valve assembly;

909819/0830909819/0830

Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt auf der Längsmittellinie einer "bevorzugten Ausführungsform des Metallhalterings nach der vorliegenden Erfindung;Fig. 2 is a vertical section on the longitudinal center line of a "preferred embodiment of the metal retaining ring according to of the present invention;

Fig. 3 ist eine Vorderansicht des Halterings der Fig. 2;Figure 3 is a front view of the retaining ring of Figure 2;

Fig. 4 ist einevergrößerte Einzelheit aus einem Schnitt durch die "bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, undFig. 4 is an enlarged detail of a section through "preferred embodiment of the present invention, and

Fig. 5 ist ein Schnitt durch eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.Figure 5 is a section through an alternative embodiment of the present invention.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung gemeinsam mit einem herkömmlichen Kugelventil 10. Diese Ventilanordnung weist ein Gehäuse 12 mit einer Kammer 14- sowie den beiderseitigen Gewinotensätzen 16, 18 auf. Zum Zusammensetzen fertigt man mindestens einen (18) der Ansätze separat und befestigt ihn dann mit Bolzen, Schraubgewinden oder anderen Mitteln (nicht gezeigt).1 shows an embodiment of the invention together with a conventional ball valve 10. This valve arrangement has a housing 12 with a chamber 14 and the two sides Win note sets 16, 18 on. To assemble, at least one (18) of the attachments is manufactured separately and fastened then by bolts, screw threads or other means (not shown).

In der Kammer 14- sitzt eine Ventilkugel 20 mit einem Durchlaß 22, der durch diese hindurchverläuft und Strömungsmittel zwischen den Ansätzen 16, 18 fließen läßt. Dreht man die Kugel um in beliebiger Richtung, schwenkt man den Durchlaß quer zur Lei-In the chamber 14- sits a valve ball 20 with a passage 22, which passes therethrough and allows fluid to flow between the lugs 16,18. If you turn the ball over in any direction, if you swivel the passage across the pipe

909819/0830909819/0830

tung und sperrt die Strömung ab. Diese Drehung kann mit einem Griff 24 an einem Schaft 26 erfolgen, dessen unteres Ende in einen Schlitz in der Kugel 20 einsetzbar gestaltet ist, so daß sich beide gemeinsam drehen können. Auf diese Weise kann man durch Drehen der Kugel die Strömung durch die Kammer 14 freigeben oder sperren, sofern Dichtungen eine solche Strömung um die Kugel 20 herum verhindern.tion and shuts off the flow. This rotation can be done with a handle 24 on a shaft 26, the lower end of which in a slot in the ball 20 is designed insertable so that both can rotate together. That way you can by turning the ball, the flow through the chamber 14 can be released or blocked, provided that such a flow is prevented from occurring prevent the ball 20 around.

TJm diese Ausweichströniung zu verhindern, weist die Dichtung einen Ring bzw. Halter 30 aus einem weichen Metall auf. Vorzugsweise hat dieses Metall eine Rockwell-Härte unter 50 (Shore C). Ein Beispiel eines solchen Metalls ist der von der la. Waukesha Foundry, Waukesha, Wisconsin, V.ST.A. unter der Bezeichnung No. 88 und in der US-PS 2-743.176 offenbarte Werkstoff.In order to prevent this evasive flow, the seal a ring or holder 30 made of a soft metal. Preferably this metal has a Rockwell hardness below 50 (Shore C). An example of such a metal is that of la. Waukesha Foundry, Waukesha, Wisconsin, V.ST.A. under the name No. 88 and in U.S. Patent No. 2-743,176.

Vorzugsweise nimmt dieser Ring die in den !"ig. 2 bis 4 gezeigte Gestalt an. Dieser Ring hat eine massive durchgehende Basis 32, die auf den Enden der Kammer 14 oder einem Graphitring 34 (Fig.i aufliegt, der zwischen das Ende und die Basis eingelegt ist. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser der Basis geringfügig größer als die öffnung 22 der Kugel 20. Vom Innendurchmesser der Basis verläuft ein erster Ansatz 36 zur Kugel 20 hin. Die Vorderfläche 38 dieses Ansatzes ist mit einer kegelstuinpfförmigen Senkung versehen, die den auf der Kugel 20 vom Strömungsmittel in einer der Leitungen aufgebrachten Druck aufnimmt. Ein weiterer Ansatz 39 ist auf der Außenkante der Basis 32 ausge-Preferably this ring takes the one shown in Figs. 2-4 Shape. This ring has a solid continuous base 32 which rests on the ends of the chamber 14 or a graphite ring 34 (Fig.i rests, which is inserted between the end and the base. Preferably the inside diameter of the base is slight larger than the opening 22 of the ball 20. A first projection 36 runs from the inside diameter of the base towards the ball 20. the Front surface 38 of this approach has a frustoconical shape Provided a countersink that takes up the pressure applied to the ball 20 by the fluid in one of the lines. A further approach 39 is formed on the outer edge of the base 32

909819/0830909819/0830

"bildet, wie in der Fig. 2 und 4 gezeigt. Dieser Ansatz 39 verläuft nahe am Außendurchmesser der Kugel 20."forms, as shown in FIGS. 2 and 4. This approach 39 runs close to the outer diameter of the ball 20.

Die "beiden Ansätze bilden gemeinsam mit der Basis 32 und der Kugel 20 eine (Tasche 40, die ein komprimiertes Ringelement 42 aus expandierten Graphitteilchen aufnimmt. Der Ring 42 ist vorzugsweise aus einem Graphitwerkstoff wie dem von der Fa. Union Carbide Corporation unter der Bezeichnung GSAFOIL vertriebenen ausgebildet. Der Hing kann dabei hergestellt werden, indem man den Graphitwerkstoff locker schichtweise in die Tasche 40 füllt und mit einem Stemper verdichtet. Vorzugsweise hat der Stempel (nicht gezeigt) hierzu eine Druckfläche, die den Graphit zu einem Hing 42 verdichtet, so daß eine Kugelfläche 44 verbleibt, die sich dicht an die Kugel 20 anlegt. Bei dem zwischen der Kugel und den Ansätzen 36 und 39 vorliegenden begrenzten Spiel wird der Graphit so eingekapselt, daß seine Eigenfestigkeit sich erhöht.The "two approaches together with the base 32 and the Ball 20 has a pocket 40 which receives a compressed ring element 42 made of expanded graphite particles. The ring 42 is preferably made of a graphite material such as that from Union Carbide Corporation sold under the name GSAFOIL. The hung can be produced by the graphite material loosely fills layer by layer in the pocket 40 and compacted with a Stemper. Preferably the stamp has (not shown) for this purpose a pressure surface that compresses the graphite into a Hing 42 so that a spherical surface 44 remains, which lies close to the ball 20. In the limited play present between the ball and the lugs 36 and 39 the graphite is encapsulated in such a way that its inherent strength increases.

Wie in den Fig. Λ und 4 gezeigt, hat der Graphitring in seiner Normallage eine größere axiale Abmessung als der Ansatz 36. Beim Zusammensetzen einer Dichtung 30 beiderseits der Kugel 20 nehmen die verschiedenen Teile die in den Fig. 1 und 4 gezeigte Lage ein. Die Oberflächen 44 werden dabei beim Anlegen der Kugel 20 geringfügig komprimiert. In diesem Zustand liegt die Kugel noch nicht am Ansatz 36 an.As shown in Fig. Λ and 4, the graphite ring has in its normal position has a greater axial dimension than the projection 36. When assembling a seal 30 on both sides of the ball 20 take the different parts of the position shown in Figs. 1 and 4. The surfaces 44 are slightly compressed when the ball 20 is applied. In this state, the ball is not yet in contact with the shoulder 36.

903819/0830903819/0830

Nachdem die Einheit montiert -und so gestellt worden ist, daß sie die Strömung sperrt, kann, der auf eine Seite der Kugel 20 wirkende Strömungsmitteldruck die Kugel in. die andere Richtung drücken und komprimiert dabei den Graphitring 4-2. Dabei kann die Kugel 20 sich nun an den. Ansatz 36 anlegen, so daß die auf dem Ring lastende Kraft "begrenzt wird.After the unit has been assembled and positioned so that it blocks the flow, the acting on one side of the ball 20 can Fluid pressure pushes the ball in the other direction, compressing the graphite ring 4-2. The Ball 20 is now on the. Create approach 36 so that the force on the ring "is limited.

Der Ansatz 36 aus Weichmetall erlaubt der Kugel 20, ohne Kratzen unter Druck zu drehen. Als weiteren Schutz gegen ein Zerkratzen, oder Klemmen gelangen, "bei der Drehung der Kugel einige Graphitteilchen auf die Kegelfläche 36, so daß die relativ zueinander drehenden Teile geschmiert werden.The soft metal lug 36 allows the ball 20 to be scratched to rotate under pressure. As a further protection against scratching or jamming, "some graphite particles get in when the ball is turned on the conical surface 36, so that the parts rotating relative to one another are lubricated.

Die Erfindung kann unterschiedliche lOrmen annehmen; die in. Fig. 5 gezeigte Ausführungsform steht stellvertretend auch für andere Konfigurationen. Entsprechend der "bevorzugten Ausführungsform weist diese Dichtung 30' ein Metallringelement mit einer Basis 32' und einem inneren, vorderen. Ansatz 36' auf. Der äußere Ansatz 39' hat verringerte Abmessungen. ITm den Graphitring 42 besser zu haltern, sind zwei weitere Abänderungen vorgesehen. Zunächst ist eine Ringnut 50 in der Außenfläche des Ansatzes 36' ausgebildet. Weiterhin sind in den Graphitwerkstoff zwei oder mehr dünne Netzdrähte eingebettet. Dies kann erfolgen, indem man einfach die entsprechend geformten Drähte zwischen die Schichten des Graphitwerkstoffs legt, bevor man diese kompri-The invention can take different forms; the in. Fig. The embodiment shown in FIG. 5 is also representative of other configurations. According to the "preferred embodiment, this seal 30 'comprises a metal ring element with a Base 32 'and an inner, front. Approach 36 '. The outer one Extension 39 'has reduced dimensions. ITm the graphite ring 42 To make it easier to hold, two further amendments are envisaged. First, there is an annular groove 50 in the outer surface of the neck 36 'formed. Furthermore, there are two in the graphite material or more thin mesh wires embedded. This can be done by simply putting the appropriately shaped wires between the Laying layers of the graphite material before these are compressed

909819/0830909819/0830

miert. Für den Fachmann sind andere an der Erfindung durchführbare Modifikationen unmittelbar einzusehen.mated. Others are feasible on the invention for those skilled in the art View modifications immediately.

Cl/'HtCl / 'Ht

909819/0830909819/0830

titi

LeerseiteBlank page

Claims

_1BERllNS3 8MONCHEN80 _1BERllN S3 8MONCHEN80

Auguste-Viktoria-StraBe 65 Πγ R (I ^ fHkFA PARTNFR Pienzenaueistraße 2

Pat.-Anw.Dr.ln _9, Ruschk _e ϋΓ. KUbOMKt & ^ AK I NtK Pat.-Anw.Oip1.-lng.

SSÄS? "- PATENTANWÄLTE ÄTäSSS-m» -

ileSnf-Se/^8264481 B E R L , N - M O N C H E N ^_B ileSnf-Se / ^8264481 BERL, N - MONCHEN ^ _B

Quadratur Berlin Quadratur MünchenQuadrature Berlin Quadrature Munich

TELEX: 183786 TELEX; 522767TELEX: 183786 TELEX; 522767

O 1185 claims

Ί .y ball valve s it ζ for a ball valve having a housing and a ball provided with a passage therein which controls the flow of fluid through the valve, the seat having a ring element formed from expanded graphite particles and provided with a generally spherical surface that rests on the ball of the ball valve, characterized in that the seat has an annular retaining element made of soft metal with an annular extension which has an end face against which the ball rests when it is pressurized, the retaining element being the ring element Granted static strength and the end face of the holding element receives graphite particles as a lubricant when the ball rotates from the ring element.

2. Ball valve seat according to claim 1, characterized in that the holding element has a second ring projection protruding towards the ball, wherein the first and the second ring projection form a pocket which receives the ring element and encloses at its inner and outer diameter.

3. Ball valve seat according to claim 1 or 2, characterized in that the annular shoulder with a frustoconical countersunk surface

ORIGINAL INSPECTED

-z--z-

is provided.

4-. Ball valve seat according to claim. 1, characterized in that the ring element is reinforced with a wire mesh.

5- Kugelventilsitζ according to one of claims 1 to 4-, characterized in that the annular retaining element is made of a soft metal with a Rockwell C hardness of less than 50.

6. Ball valve seat according to one of claims 1 to 5 * characterized in that the end face of the projection is countersunk frustoconical.

7. Ball valve seat according to one of Claims Λ to 5, characterized in that the ring element protrudes beyond the shoulder in order to rest against the ball and is compressible under the thrust of the ball.

8. Kugelventilsitζ according to one of claims 1 to 6, characterized in that the inner diameter of the ring element is greater than the diameter of the passage in the ball and the outer diameter of the annular projection is smaller than the inner diameter of the ring element.

909819/0830