DE3223488A1

DE3223488A1 - Kugelventil

Info

Publication number: DE3223488A1
Application number: DE19823223488
Authority: DE
Inventors: John F. 02852 North Kingston R.I. Walter
Original assignee: Gulf & Western Industries Inc 10023 New York NY; Gulf and Western Industries Inc
Current assignee: Crosby Valve and Gage Co
Priority date: 1981-10-15
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1983-05-05
Also published as: US4635675A; JPS5868559A; NL8202481A; CA1187858A

Description

Titel; Kugelventil

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Kugelventil der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.

Bei Kugelventilen dieser Art, die von oben her zugänglich sind, ist es, sofern man den Ventileinsatz in das Gehäuse einsetzen oder herausnehmen will, erforderlich, die Ventilsitze zurückzudrücken. Bei manchen Anwendungen derartiger Kugelventile, die z.B. der Vergasung bzw. Verflüssigung von Kohle dient, die Räume hinter den Ventilsitzen jedoch verkokt oder mit Feststoffen verschmutzt. Das macht ein Zurückdrücken bzw. Zurückziehen der Ventilsitze in eine Position derart, daß sie den Einsatz bzw. Teile des Einsatzes freigeben, schwierig, wenn man das Ventil demontieren oder wieder montieren will.

So zeigt bspw. das US-Patent 3,891,183 ein Kugelventil nach Art eines Drehhahns mit einer Kugelkammer, die zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung verdreht werden kann. Bei diesem Ventil ist ein Ventilsitz und ein Dichtteil vorgesehen.

die gegen die Oberfläche der Kugel drückt. Dabei drücken Federn eine Dichtlippe des Dichtteils gegen die Kugel.

Beim US-Patent 4,262,691 handelt es sich um einen von oben her zugänglichen Drehhahn, der ebenfalls als Kugelventil ausgebildet ist, bei dem der Kugelteil mit Noppen versehen ist, welche die Ventilsitzringe in eine zurückgeschobene Stellung drücken. Getrennte Rückhalter halten nunmehr die Ventilsitzringe in der zurückgezogenen Position, während der Kugelteil entfernt werden kann. Um eine solche Entfernung des Kugelteils zu ermöglichen, ist eine lösbare Deckplatte vorgesehen.

Die US-Patente 3,269,692, 3,348,805, 3,501,127, 3,545,721, 3,712,584, 3,893,469 und 4,140,149 zeigen ebenfalls verschiedene Drehventile bzw. Drehschäler, die ebenfalls einen vergleichbaren Stand der Technik darstellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil der genannten Art zu schaffen, bei dem es einfach möglich ist, den Ventileinsatz bzw. den in das Gehäuse einge-

T-

setzten Kugelkörper zu entfernen, ohne spezielle Maßnahmen treffen zu müssen, um den Dichtungsrreingriff zwischen dem Kugel teil und Ventilsitz durch Verschieben des Ventilsitzes eine davon abgehobene zurückgezogene Position trennen zu müssen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen ^ gelöst.

Auf diese Weise wird also eine von oben her oder aber auch von unten her zugängliches Kugelventil geschaffen, dessen Kugelteil zwei voneinander bezüglich der Drehachse unterschiedliche Gestaltungen aufweist, wobei der erste Bereich in einer ersten Drehstellung mit dem Ventilsitz eine Abdichtung bildet, (geschlossene Stellung), wobei der zweite Teil in einer zweiten Stellung keinen Abdichtungs-Eingriff mit dem Ventilsitz bildet, derart, daß in dieser zweiten Drehstellung der Ventileinsatz bzw. der Kugelteil entnommen werden kann, ohne spezielle Maßnahmen zu treffen, um den Ventilsitz von dem Kugelteil abzuheben, bzw. den Eingriff mindestens so weit zu lockern bzw. hinsichtlich des

Druckes zu entlasten, daß ein einfaches Herausnehmen erforderlich ist. In einer dritten Stellung, die das Ventil bzw. der Kugelteil derselben dann noch einnehmen kann, ist der Durchfluß des Mediums zwischen den beiden Kanälen im Gehäuse möglich.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Kugelventils liegen vor allem darin, daß ohne die Notwendigkeit des Zurückziehens des Ventilsitzes eine Demontage ermöglicht wird, was besonders dann vorteilhaft ist, wenn innerhalb des Ventil Verkokungen oder andere Formen der Verstopfung oder der Verschmutzung gegeben sind, die eine Verschiebung des Ventilsitzes erschweren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben Es stellen dar·:

Figur 1 eine perspektivische Explosions-Ansicht eines ersten Ausführungsbeispieles;

Figur 2 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1;

Figur 3 einen Schnitt ähnlich Figur 2,

jedoch in einer solchen Stellung, in dem der abgeflachte Bereich (22) des Kugelteils (10) gegenüber dem Ventilsitz (32) angeordnet ist;

Figur 4 ein weiterer Schnitt ähnlich Fig. 2, bei der die Entnahme des Kugelteils aus dem Gehäuse dargestellt wird;

Figur 5 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel.

Wie aus der Explosivdarstellung der Ventilanordnung nach Fig. 1 zu ersehen, ist deren Bestandteil zunächst ein Kugelteil 10, der einen abgeflachten Oberteil 12 sowie einen abgeflachten Unterteil 14 aufweist, und ansonsten kugelförmig ausgebildet ist. An den Oberteil 12 schließt sich ein oberer Zapfen 16, an den Unterteil 14 ein unterer Zapfen 18 an. Die Anordnung beider Zapfen geht durch die Drehachse des Kugelteils 10 hindurch. Ferner ist im Kugelteil 10 eine Bohrung 20 vorgesehen, deren Achse senkrecht zu der genannten Drehachse verläuft. Der Kugelteil hat auf der einen Seite zwischen den beiden öffnungen der Bohrung 20 eine kugelförmige Oberfläche. Auf der anderen, der erstgenannten gegenüberliegenden Seite zwischen den öffnungen der Bohrung 20, in der die Fläche einen abgeflachten Bereich 22, der eine Ebene definiert, die sowohl parallel zur Drehachse des Kugelteils als auch parallel zur Achse der Bohrung 20 verläuft .

Der Kugelteil 10 mit den Zapfen 16 und 18 ist so ausgebildet, daß er in einem Gehäuse 24 angeordnet werden kann. Dieses Gehäuse enthält eine Ventilkammer 26, in der der Kugelteil angeordnet ist. Stromabwärts bzw. stromaufwärts der Anordnung des Kugelteiles 10 innerhalb dem Gehäuse 24 sind auf einander gegenüber-

liegenden Seiten Kanäle 28 bzw. 30 vorgesehen. Der Kugelteil ist derart angeordnet, daß in der Stellung "offen" die Kanäle 28, 30 mit den öffnungen der Bohrung 20 im Kugelteil 10 ausgerichtet sind.

In Nähe der stromaufwärts gelegenen Seite der Ventilkammer 26 ist ein Ventilsitz 32 angeordnet, der in der Stellung "geschlossen" mit der kugelförmigen Oberfläche des Kugelteiles 10 zusammenwirkt bzw. mit ihm in Eingriff steht. Der Ventilsitz 32 wird gegen den Kugelteil 10 durch eine Vielzahl von Druckfedern 34 gedrückt. Die Druckfedern 34 üben auf den Ventilsitz 32 ihre Kraft über eine Packung 35 aus, die im Kanal 28 angeordnet ist.

Das Gehäuse 24 ist auf seiner Unterseite geschlossen. Es weist dort eine Bohrung 36 auf, in die der an den Kugelteil 10 auf seiner Unterseite vorgesehene Zapfen 18 aufgenommen wird. Die obere Seite des Gehäuses 24 ist offen. Die Größe der öffnung 38 reicht aus, um das Herausnehmen oder das Einsetzen des Kugelteiles 10 zu ermöglichen.

Im Normalbetrieb des Ventils dient ein Deckel 40 dazu, diese Öffnung 38 zu verschließen. Der Deckel 40

enthält einen axialen Durchgang 42, der dazu dient , den auf der Oberseite des Kugelteiles 10 vorgesehenen Zapfen 16 bzw. ein daran angesetztes Verlängerungsstück 43 aufzunehmen. Innerhalb des Deckels können mechanische Anschläge vorgesehen sein, die das Ausmaß begrenzen, bis zu dem der Kugelteil 10 mit Hilfe des Zapfens 16 gedreht werden kann, da ja der Zapfen 16 mit dem Kugelteil 10 entweder einteilig ausgebildet ist oder mechanisch in Eingriff steht.

Im Betrieb kann man nun den Kugelteil 10 in die in Fig.2 gezeigte Stellung drehen, in der ein flüssiges Medium durch den Kugelteil 10 hindurchtreten kann. In dieser geöffneten Stellung ist die Bohrung 20 mit dem stromaufwärts bzw. stromabwärts vorgesehenen Kanälen 28, 30 ausgerichtet.

Um das Ventil zu schließen, wird der Kugelteil 10 so gedreht, daß seini® kugelförmige Oberfläche abdichtend gegen den Ventilsitz 32 drückt.

Das Ventil wird dadurch demontiert bzw. auseinandergenommen, daß man zunächst den Kugelteil 10 in eine solche Stellung bringt, daß der an der Seite vorge-

sehene abgeflachte Bereich 22 gegenüber dem Ventilsitz 32 sich befindet. In dieser Lage wird von dem Ventilsitz 32 nur wenig oder gar kein Druck auf den Kugelteil 10 ausgeübt. Wie in Fig. 3 gezeigt, kann sogar zwischen diesen beiden Bauteilen ein Spalt bestehen. Dann wird der Deckel 40 vom Gehäuse 24 abgeschraubt, so daß man jetzt den Kugelteil 10 durch die Öffnung 38 entnehmen kann. Fig. 4 erläutert diesen Schritt. Schließlich besteht der letzte Schritt darin, den Ventilsitz 32 in die Kammer 26 zu ziehen, die nun nach dem Herausnehmen des Kugelteils 10 frei zugänglich ist um., den Ventilsitz 32 und die anderen Bauteile, die in der Ventilkammer 26 vorgesehen sind, durch die Öffnung 38 zu entnehmen.

Der Wieder-Zusammenbau läuft im wesentlichen - lediglich umgekehrt - auf dieselbe Art und Weise ab, mit der Ausnahme, daß man eine Art tassenförmigen Halter dazu verwendet, um den Ventilsitz 32 gegen die Federn 34 zu drücken, während der Kugelteil 10 eingesetzt und in die Schließstellung gedreht wird. Dieser Halter ist zylindrisch ausgebildet und paßt in die Ventilkammer 25 derart, daß er den Ventilsitz 32 in einer Stellung hält, in der die Druckfedern 34 zusammengepreßt sind.

Der innere . Durchmesser des Halters ist groß genug um zu gewährleisten, daß der Kugelteil hindurchgleiten

kann. Befindet sich der Kugelteil 10 in seiner richtigen Lage, dann wird dieser tassenförmige Halter/ der durch Bolzen in den Bolzenlöchern des Deckels gehalten wird, wieder entfernt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel zeigt Figur 5. Dabei ist die gesamte Anordnung mehr im Detail gezeigt als dies für das erste Ausführungsbeispiel in den vorgenannten Figuren der Fall war. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß man im Zusammenhang mit der Erfindung auch andere als die gezeigte Anordnung anwenden kann. Eine weitere Anordnung, in'deren Zusammenhang die Erfindung anwendbar ist , zeigt bspw. das US-Patent 3,891,183.

Das Ventil nach Fig. 6 weist einen Kugelteil 10" mit abgeflachtem Oberteil 12' und abgeflachtem Unterteil 14' und ansonsten im wesentlichen kugeliger Oberfläche auf. Der Kugelteil 10' setzt sich oben in einen Zapfen 16 ' und unten in einen Zapfen 18" fort. Beide liegen koaxial zur Drehachse des Kugelteiles 10". Der eine Oberflächenteil des Kugelteils 10' zwischen den beiden Öffnungen der Bohrung 20' und den beiden Zapfen 16', 18" hat ebenfalls kugelförmige Oberfläche. Die diametral

entgegengesetzte Oberfläche ist flach ausgebildet; generell ist es natürlich möglich, diesen flachen Bereich auch an anderer Stelle als dem diametral entgegengesetzten vorzusehen.

Der Kugelteil 10' sowie die Zapfen 16', 18' sind innerhalb eines Gehäuses 24' angeordnet, welches eine Ventilkammer 26' aufweist, innerhalb der der Kugelteil 10' angeordnet ist. Stromabwärts und stromaufwärts sind mit der Ventilkammer 26' in Verbindung stehende Kanäle 28', 30" vorgesehen.

Innerhalb des Kanales 28' in Nähe des stromaufwärts gelegenen Endes desselben befindet sich der Ventilsitz 32'. Zwischen dem rückwärtig angeordneten Flansch 50' und einem Zwischenring 52 sind Druckfedern 34" angeordnet, so daß dadurch ein in axialer Richtung beweglicher Ringteil 54' in Richtung auf den Kugelteil 10" gedrückt wird. Zwischen dem Zwischenring 52' und dem in axialer Richtung verschiebbaren Ringteil 54' sind Dichtungsringe 56' vorgesehen. An dem zuletzt genannten in axialer Richtung verschieblichen Ringteil 54' ist eine flexible Dichtlippe 58 vorgesehen, die mit dem Kugelteil 10' zusammenwirkt. Auf der dem Ventilsitz 32'

gegenüberliegenden Seite des Kugelteils 10' ist ein Ventilsitz nicht vorgesehen.

Das Gehäuse 24' ist auf seiner Unterseite geschlossen und weist eine Bohrung 36' auf, die den auf der Unterseite des Kugelteils 10' vorgesehenen Zapfen 18' aufnimmt. Die Oberseite des Gehäuses 24' weist eine Öffnung38" auf; die ist hinreichend groß, um das Einsetzen oder das Hefausnehmen des Kugelteils 10' zu ermöglichen. Während des normalen Betriebs des Ventils ist auf das Gehäuse 24" zur Schließung der Öffnung 38' ein Deckel 40 aufgeschraubt. Der Deckel 40' weist seinerseits einen axialen Durchgang 42' auf, der in den Zapfen 16' auf der Oberseite des Kugelteils 10" bzw. Verlängerungen desselben aufnimmt. Der Kugelteil 10' kann mit Hilfe eines Betätigungsgriffes 60' oder irgendwelcher anderer Mittel, die mit dem Zapfen 16' verbunden sind, gedreht werden. Der Deckel weist ferner entsprechende Dichtungen bzw. Packungen 62" auf, um Leckagen zu verhindern.

Die Betriebsweise der Ventilanordnung nach Fig. 5 ist im wesentlichen dieselbe wie die der Ventilanordnung nach den Fig. 1 bis 4„ Die Druckfedern sind so dimensioniert, daß auf den Kugelteil von dem Ventil-

sitz ein ausreichend hoher Druck ausgeübt wird, wenn sich das Ventil in seiner geschlossenen Stellung befindet; hingegen muß andererseits die Diitiensionierung so ausgelegt werden, daß nur wenig oder gar kein Druck auf den Kugelteil 10' ausgeübt wird, wenn der Ventilsitz gegenüber dem flachen Bereich des Kugelteils 10' liegt. In dieser zuletzt genannten Stellung kann sogar zwischen Ventilsitz und Kugelteil ein Spalt bestehen. Die Demontage bzw. das 'Auseinanderbauen des Ventils ist entsprechend in hohem Maße einfacher geworden.

- Ende der Beschreibung -

Claims

DREISS, HOSENTHIEN Sc FUHLENDORF 3223488
PATENTANWÄLTE
Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter European Patent Attorneys
HANS LANGOSCH Dipl.-Ing. (1963-1981) UWE DHEISS Dr. Jur., Dipl.-Ing., M. Sc.
HEINZ HOSENTHIEN Dr.-Ing., Dipl.-Ing.
JÖRN FUHLENDORF Dipl.-Ing.
Γ Π
DREISS, HOSENTHIEN & FUHLENDORF, D-7000 STUTTGART 1
Anmelder;
GuIf + Western Industries, Inc. 1 GuIf + Western Plaza
D-7000 STUTTGART 1
GEROKSTRASSE 6 TF (0711) 2457 34/44 TG IDEAPAT
TX 7-22 247 idea d
für Besucher
Priorität:
15. Oktober 1981

311,705

USA

New York,
_L U.S.A. N .Y. 10023 J Unser Zeichen
Our Ref. Datum
Date .1982 D/W Amtl.Akt.Z.
Off. Ser. No. Ihr Zeichen
Your Ref. 1630 001 23.6

Titel: Kugelventil

Patentansprüche

,^Kugelventil, bei dem in einem Gehäuse (24, 24") eine Ventilkammer (26, 26') vorgesehen ist, die über eine Öffnung (38, 38') im Gehäuse zugänglich ist, und bei dem ferner in der Ventilkammer (26, 26') ein Kugelteil (10, 10') angeordnet ist, welches mit einer durchgehenden Bohrung (20, 20') versehen ist und bei dem ferner zwei Kanäle (28, 3Oj 28', 30') in dem Gehäuse vorgesehen sind und mit der Ventilkammer (26, 26") in Verbindung stehen, wobei die genannte Öffnung (38, 38") des Gehäuses (24, 24') mit einem lösbaren Teil (40, 40') verschließbar ist, und ferner in dem Gehäuse ein Ventilsitz (32, 32')

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vorgesehen ist, der mit abdichtender Wirkung auf dem genannten Kugelteil (10, 10') einwirkt, und bei dem ferner Mittel vorgesehen sind (60¹), um den Kugelteil (10, 10') zu drehen, wobei der Kugelteil einen ersten äußeren Bereich aufweist, der bei Anordnung gegenüberliegend dem Ventilsitz (32, 32') mit diesem in abdichtendem Eingriff steht, wobei der genannte Kugelteil eine erste bestimmte Stellung in Drehrichtung einnimmt und in dieser durch die genannte Abdichtung den Fluß eines Mediums von dem einen Kanal in den anderen unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des genannten Kugelteils (10, 10') einen weiteren äußeren Bereich (22) aufweist, der in einer zweiten Drehstellung des Kugelteils C10, 10") keinen abdichtenden Eingriff mit dem genannten Ventilsitz (32, 32') bildet, derart, daß der genannte Kugelteil in dieser zweiten Drehstellung aus der genannten Ventilkammer (26, 26") ohne die Notwendigkeit einer Verschiebung des Ventilsitzes entfernt werden kann, wobei ferner der genannte Kugelteil (10, 10') in eine dritte Drehstellung bewegt werden kann, in der die genannte Bohrung (20, 20') für das Medium eine Verbindung

zwischen dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal herstellt.

2. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite äußere Oberfläche des Kugelteils (10, 10') flach ausgebildet ist (22).

3. Kugelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste äußere Oberflächenbereich des Kugelteils (10, 10') kugelförmig ausgebildet ist.

4. Kugelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn ζ e i chne t, daß die erste Drehstellung des genannten Kugelteils (10, 10') ungefähr 90° gegenüber der genannten dritten Drehstellung und ungefähr 180 gegenüber der genannten zweiten Drehstellung verdreht ist.

5. Kugelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekenn ze i chne t, daß Mittel vorgesehen sind (34, 34'), die den genannten Ventilsitz (32, 32") gegen den Kugelteil ClO, 10') drücken.

6. Kugelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lösbare Teil (40, 40')

auf der Oberseite des Gehäuses (24, 24') angeordnet ist.

7. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste äußere Oberfläche des genannten Kugelteils der zweiten genannten äußeren Oberfläche diametral gegenüberliegt.

8. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Kugelteil mit einem ersten und einem zweiten einander diametral gegenüberliegenden Zapfen (16, 18; 16', 18') versehen ist, die eine Drehachse des Kugelteils (10, 10') definieren, wobei diese Drehachse senkrecht zur Iängsachse der Bohrung (20, 20') liegt.

- Ende der Ansprüche -