DE3438914A1

DE3438914A1 - Kugelventil

Info

Publication number: DE3438914A1
Application number: DE19843438914
Authority: DE
Inventors: Nitiro Nobeoka Miyazaki Sano; Kazuhiko Tsuno
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd; Asahi Yukizai Corp
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 1983-10-28
Filing date: 1984-10-24
Publication date: 1985-05-15
Also published as: IT8468033A0; DE3438914C2; IT1196747B; IT8468033A1; CH663991A5; US4605202A; IT8453934V0

Description

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Kugelventil

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugelventil, insbesondere ein aus Kunststoff hergestelltes Kugelventil, das für den Gebrauch in der Nahrungsmittelindustrie zum Transport verderblicher Flüssigkeiten oder gereinigten Wassers geeignet ist.

Ein bekanntes Kugelventil, wie es beispielsweise in der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 58-89 656 (Kokai) beschrieben ist, besteht, wie in der Fig. 1 gezeigt ist, aus einem Ventilgehäuse 1 von zylindrischer Gestalt, einer Kugel 2, die von dem Ventilgehäuse 1 aufgenommen wird und die in ihrem zentralen Bereich einen Durchgangskanal aufweist, einem Paar von Anschlußstücken 3, wobei jedes dieser Anschlußstücke an gegenüberliegenden Enden des Ventilgehäuses 1 so festgelegt ist, daß sie über einen Sitz 9 in verschiebbarem Kontakt mit der Kugel stehen, und einem Paar von Gehäusekappen 4, die jeweils mit dem äußeren Ende der Anschlußstücke 3 durch eine überwurfmutter 5 verbunden sind. Gemäß dieser Anordnung wird ein Flüssigkeitsdurchlaß zur Verbindung der nicht gezeigten zufluß- und abflußseitigen Rohranlage durch das Ventil geschaffen mittels einer zentralen öffnung, die in jedem dieser Elemente, wie in Fig. 1 gezeigt, vorgesehen ist. Die Kugel 2 kann durch einen Griff 8 und durch einen Schaft 7 um 90° um ihre Achse gedreht werden, um den Flüssigkeitsdurchlaß abzuschließen, wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist.

Bei der oben erläuterten Konstruktion wird ein ringförmiger Hohlraum A zwischen dem Anschlußstück 3 und der Kugel 2 offengelassen. Beim Gebrauch sickert die durch das Ventil fließende Flüssigkeit allmählich über einen Kontaktbereich zwischen dem Sitz 9 und der Oberfläche der Kugel 2 in den Hohlraum A und wird darin eingeschlossen. Diese eingeschlossene Flüssigkeit kann im Winter gefrieren und sich ausdehnen, so daß das Ventil

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ausfällt. Ein weiteres ernsthaftes Problem wird dadurch hervorgerufen, daß, wenn das Ventil in einer Rohranlage der Nahrungsmittelindustrie eingebaut ist, die eingeschlossene Flüssigkeit aufgrund der Anwesenheit von Bakterien verwesen kann und hierdurch das gesamte System verseucht. Wenn die transportierte Flüssigkeit gereinigtes Wasser ist, besteht auuerdem die Tendenz, daß die Reinheit des eingeschlossenen Wassers im Verlauf eines gewissen Zeitabschnitts abnimmt.

Außer dem Hohlraum A sind im Aufbau des Ventils noch andere Hohlräume vorhanden, die die Tendenz haben, Flüssigkeit einzuschließen. Insbesondere ist ein zweiter Hohlraum B zwischen den Endflächen des AnschlußStücks 3 und der Gehäusekappe 4 vorhanden. Der Hohlraum B ergibt sich zwangsläufig, da ein zum Abdichten der Verbindung zwischen dem Anschlußstück 3 und der Gehäusekappe 4 vorgesehener O-Ring 10 zur Sicherstellung eines dichten Abschlusses dicker sein muß als die Tiefe der Nut 11, die den O-Ring 10 aufnimmt. Der zweite Hohlraum B schließt direkt die Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsdurchlaß ein, wobei dieser Flüssigkeitseinschluß zu einigen ähnlichen Nachteilen führt wie der erste Hohlraum A, obwohl die Auswirkungen des ersteren geringer sind als die des letzteren.

In einigen Fällen, wie beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 57-37 160 (Kokai) beschrieben, kann außerdem ein weiterer Hohlraum C an der Innenwand des äußeren Endes des AnschlußStücks vorhanden sein, der durch eine Verzahnung gebildet wird, die in Eingriff mit einem speziellen Werkzeug zum Verschrauben des AnschlußStücks mit dem Ventilkörper bringbar ist. Die Nachteile des Hohlraums C sind ähnlich denen der Hohlräume A und B.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelventil zu schaffen, das die oben genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

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Des weiteren soll durch die vorliegende Erfindung ein Kugelventil aus Kunststoff geschaffen werden, welches keine Hohlräume aufweist, in denen zu transportierende Flüssigkeit eingeschlossen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Kugelventil zum Steuern des Flüssigkeitstroms mit einem rohrförmigen Ventilgehäuse, einer drehbar in dieses Ventilgehäuse eingebauten und mit einem zentralen Durchgangskanal versehenen Kugel, je einem Anschlußstück, das so in das jeweilige Ende des Ventilgehäuses eingeschraubt ist, daß es über einen Sitz in verschiebbarem Kontakt mit der Kugel steht, und je einer Gehäusekappe, die mit dem jeweiligen äußeren Ende des Anschlußstücks über einen Dichtungsring in Verbindung steht, der zwischen diesen Teilen zur Erreichung eines wasserdichten Abschlusses angeordnet ist, wobei dieser Dichtungsring von einer ringförmigen Nut, die auf gegenüberliegenden Endseiten des Anschlußstücks und/oder der Gehäusekappe ausgespart ist, aufgenommen wird, wobei die Gehäusekappe mit dem Anschlußstück durch eine Überwurfmutter verbunden ist, die über eine Verschraubung mit einem Umfangsbereich des Ventilgehäuses in Eingriff steht, wodurch der durch das Ventil hindurchtretende Flüssigkeitsstrom durch Drehen der Kugel gesteuert wird in der Weise, daß die Orientierung des Kanals der Kugel von einer zur Achse des Ventilgehäuses fluchtenden Richtung zu einer zu Achse des Ventilgehäuses lotrechten Richtung verändert wird, dadurch gelöst, daß am inneren Ende des Anschlußstücks ein ringförmiger Vorsprung vorgesehen ist, der einen ringförmigen Hohlraum zwischen der inneren Wand des Ventilgehäuses und der äußeren Oberfläche der Kugel weitgehend ausfüllt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Dichtungsring denselben Innendurchmesser auf wie das Anschlußstück und ist mit einer oder mehreren ringförmigen Rippen versehen, die von der gesamten Länge der ringförmigen Nut aufgenommen werden. Vorzugsweise weisen die Rippe oder die

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Rippen des Dichtungsrings einen im wesentlichen aus einem Rechteck bestehenden und über ein konvergierendes Trapez mit einer Grundfläche der Rippe verbundenen Querschnitt auf.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Anschlußstück des Kugelventils mit einem Flansch versehen, der an seinem Umfang wenigstens eine zum Zusammenwirken mit einem Werkzeug vorgesehene Ausnehmung aufweist zur Erreichung oiner Drehung des Anschlußstücks zum Verschrauben desselben mit dem Ventilgehäuse.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 Eine geschnittene Seitenansicht eines aus dem Stand der
Technik bekannten Kugelventils, wobei die Kugel in einer Stellung gezeigt ist, bei der der Durchlaß geöffnet ist,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, wobei die Kugel
in einer Stellung gezeigt ist, bei der der Durchlaß geschlossen ist,

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht eines Kugelventils in

einer Ausführungsform gemäß der'vorliegenden Erfindung,

die Fig.

4-6 geschnittene Seitenansichten von Teilen eines Kugelventils entsprechend der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen, wobei jeweils ein Dichtungsring zwischen einem Anschlußstück und einer Gehäusekappe gezeigt ist,

Fig. 7 einen bevorzugten Querschnitt eines Dichtungsrings ge-

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maß der vorliegenden Erfindung,

die Fig.

8 u. 9 jeweils eine Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht eines Anschlußstückes eines Kugelventils gemäß
der vorliegenden Erfindung und

Fig.10 die Seitenansicht eines Werkzeugs zum Drehen eines Anschlußstücks.

Im folgenden wird eine erste Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben, wobei in dieser Figur zu Bezeichnung derselben oder entsprechender Teile dieselben Bezugszeichen verwendet werden wie in den Figuren 1 und 2.

Das Kugelventil gemäß der ersten Ausführungsform besteht aus einem hohlen, im wesentlichen zylindrischen Ventilgehäuse 1, das aus Kunststoff wie beispielsweise Polyvinylchlorid hergestellt ist. Das Ventilgehäuse 1 nimmt eine Kugel 2 auf. Die Kugel 2 weist in ihrem zentralen Bereich einen Durchgangskanal 6 auf und kann mittels eines Griffs 8, der mit dem oberen Teil der Kugel 2 durch einen vom Inneren des Kugelventils 1 nach außen ragenden Schaft 7 verbunden ist, um eine zum Kanal lotrechte Achse gedreht werden. Ein hohles Anschlußstück 3 ist jeweils in entgegengesetzte Enden des Ventilgehäuses 1 eingeschraubt. Ein ringförmiger Sitz 9, der aus Material geringer Reibung wie Polytetrafluorathylen hergestellt ist, ist auf der inneren Oberfläche des Anschlußstücks 3 vorgesehen, um einen verschiebbaren Kontakt mit dem Umfang der Kugel 2 herzustellen. Der Sitz 9 ist in rückwärtigem Kontakt mit einem elastomeren Sitz 9a und kann dadurch elastisch auf die Kugel 2 gedrückt werden, um einen wasserdichten Abschluß zwischen der Kugel 2 und dem Anschlußstück 3 zu bilden. Gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich das innere Ende des Anschlußstücks 3 zum innersten Bereich entlang dem Umfang der Kugel 2 mit einem schmalen Spalt dazwischen, wodurch ein ringförmiger Vorsprung

3a geschaffen wird. Hierdurch kann ein Hohlraum A, der in der Fig. 1 gezeigt ist und der bei dem Ventil gemäß dem Stand der Technik zwischen der Kugel 2 und dem Anschlußstück 3 naturgemäß vorhanden ist, durch den Vorsprung 3a ausgefüllt werden, der eine sphärisch gewölbte, konkave innere Oberfläche aufweist, die komplementär zu dem Umfang der Kugel 2 ist. Der Vorsprung 3a kann getrennt vom restlichen Teil des Anschlußstücks 3 geformt werden und an diesem durch einen Klebstoff angeklebt werden. Bevorzugt werden diese Teile jedoch einteilig geformt.

Um den zweiten Hohlraum B zwischen dem Anschluß stück 3 und einer Gehäusekappe 4, die mit dem äußeren Ende des ersteren, wie im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben wurde, verbunden ist, zu beseitigen, ist in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 4 gezeigt ist, ein spezieller Dichtungsring 12 anstelle des bekannten O-Rings 10 (siehe Figuren 1, 2 und 3) vorgesehen. Der Dichtungsring 12 hat ein Innendurchmesser "d", der derselbe ist wie der des Anschluß Stücks 3 und weist außerdem eine ringförmige Rippe 13 auf, die so ausgebildet ist, daß sie von der gesamten Länge der ringförmigen Nut 11, die auf der Endfläche des AnschlußStücks 3 gegenüber der Gehäusekappe 4 ausgespart ist, straff aufgenommen wird. Der Dichtungsring 12 kann aus geeignetem elastomerem Material hergestellt werden, wozu natürliche und künstliche Kautschukmaterialien gehören, vorzugsweise Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Chloropren-Kautschuk (SR), Butadien-Acrylnitril-Kautschuk (NBR), Äthylen-Propylen-Kautschuk und Silikonkautschuk. Die Höhe der Rippe 13 von einer Grundfläche 14 des Dichtungsrings 12 aus ist vorzugsweise etwas größer als die Tiefe der Nut 11, beispielsweise 0,2 gegenüber 0,3 mm.

Die ringförmige Nut 11 kann auf der Endfläche der Gehäusekappe 4 vorgesehen werden, anstelle oder zusätzlich zur Endfläche des Anschlußstücks 3. Diese Fälle sind jeweils in den Figuren 5 und 6 als dritte und vierte Ausführungsform der Erfindung gezeigt.

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In diesen Fällen sollte der Dichtungsring 12 natürlich eine Rippe oder Rippen aufweisen, die eine Größe und einen Querschnitt aufweisen, der denjenigen der Nuten entspricht.

Der Querschnitt der Rippe 13 kann von jeder beliebigen Gestalt sein, beispielsweise rechteckförmig oder halbkreisförmig, vorausgesetzt daß eine gute Abdichtung erreicht werden kann. Jedoch hat sich herausgestellt, daß, wie in Figur 7 gezeigt, eine Rippe, die aus einem Rechteck 15, welches über ein konvergierendes Trapez 16 mit der Grundfläche 14 des Dichtungsrings 12 verbunden ist, am günstigsten ist. Dies ergibt sich daraus, daß zwischen dem konvergierenden Trapez 16 und der Seitenwand der Nut 11 ein Zwischenraum 17 geschaffen wird, der den aufgeweiteten Teil des Dichtungsrings 12 aufnehmen kann, wobei dieser aufgeweitete Teil durch Verformung entsteht, wenn der Ring 12 durch die Schraubverbindung der Überwurfmutter 5 mit dem Ventilgehäuse 1 in die Nut 11 gepresst wird, wodurch ein dichterer Abschluß erreicht werden kann.

Wie oben ausgeführt, tritt bei diesen Ausführungsformen kein Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Endflächen des Anschlußstücks 3 und der Gehäusekappe 4 auf.

Gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gehören zu dem Kugelventil zusätzlich zu der oben beschriebenen hohlraumfreien Konstruktion Vorrichtungen, um das Anschlußstück in das Ventilgehäuse, welches ebenfalls hohlraumfrei ist, durch Drehen zu verschrauben. Wie in den vorhergehenden Zeichnungen gezeigt, weist das Kugelventil sowohl gemäß den gezeigten Ausführungsformen als auch nach dem Stand der Technik einen andei-en O-Ring 18 zur Abdichtung zwischen dem Ventilgehäuse 1 und dem Anschlußstück 3 auf. Der O-Ring 18 wird von einer ringförmigen Nut 19 aufgenommen, die auf dem Umfang des Anschlußstücks 3 ausgespart ist, worüber sich die Innenwandung des Ventilgehäuses 1 in wasserdicht abgeschlossener Weise befindet. Deshalb tritt zwischen dem O-Ring 18 und dem

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Anschlußstück 3 eine beträchtliche Reibungskraft auf, die dem leichten Verschrauben des AnschlußStücks 3 bezüglich des Ventilgehäuses 1 Widerstand entgegensetzt, so daß eine geeignete Vorrichtung zum Drehen des Anschlußstücks 3 erforderlich ist.

Bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Ventil besteht eine derartige Vorrichtung aus einer Verzahnung, die wie oben beschrieben auf der Innenwand des AnschlußStücks vorgesehen ist. Im Gegensatz hierzu werden in einer fünften Ausführungsform der Erfindung, wie in den Figuren 8 und 9 gezeigt, vier Aussparungen 20 auf dem Umfang eines Flanschteils 23 des Anschlußstücks 3, das an dem äußeren Ende desselben befestigt ist, ausgespart. Da die Aussparungen 20 durch eine Abdichtung, die durch den Dichtungsring 12 hergestellt wird, weit von dem Flüssigkeitsdurchlaß entfernt angeordnet sind, bilden sie keinen eine Tendenz zum Flüssigkeitseinschluß aufweisenden Hohlraum. Das Anschlußstück 3 kann in oder auf das Ventilgehäuse 1 durch die Verwendung eines speziellen Werkzeuges 21 (wie es in der Fig. 10 gezeigt ist) aufgeschraubt werden, wobei die VorSprünge 22 desselben in die Aussparungen 20 eingreifen und durch Drehung des Werkzeugs 21 das Anschlußstück 3 in Uhrzeigerrichtung oder gegen die Uhrzeigerrichtung gedreht werden kann. Die Zahl der Aussparungen 20 beträgt mindestens eins, vorzugsweise jedoch vier, wenn das Werkzeug 21 benutzt werden soll. Jede Aussparung 20 ist vorzugsweise in gleichem Winkelabstand an dem Flanschteil angeordnet.

Wie oben ausgeführt, vermeidet das erfindungsgemäße Kugelventil durch seine Konstruktion Hohlräume, die dazu tendieren, die Flüssigkeit in dem Durchlaß während des Flüssigkeitstransports einzuschließen. Dadurch wird das Ventil, sogar wenn es in der Nahrungsmittelindustrie angewandt wird, immer sauber und frei von jeder durch Verwesung der Flüssigkeit hervorgerufener Verseuchung gehalten.

Claims

Patentanwälte DR.-ING. H.H.WILHELM - DIPL.-ING. H.DAUSTER D-7000 Stuttgart 1 Gymnasiumstr. 31B Tel.(0711) 291 Anmelder; ASAHI YUKIZAI KOGYO CO., LTD, 5955, Nakanose-cho 2-chome, Nobeoka-shi, Miyäzaki-ken Stuttgart, den D- 7150/54a Dr.W/Ma 23.10.1984 Japan Ansprüche

1. Kugelventil zum Steuern des Flüssigkeitsstroms mit einem rohrförmigen Ventilgehäuse,^!einer drehbar in dieses Ventilgehäuse eingebauten und mit einem zentralen Durchgangskanal versehenen Kugel, je einem Anschlußstück, das so in das jeweilige Ende des Ventilgehäuses eingeschraubt ist, daß es über einen Sitz in verschiebbarem Kontakt mit der Kugel steht, und je einer Gehäusekappe, die mit dem jeweiligen äußeren Ende des AnschlußStücks über einen Dichtungsring in Verbindung steht, der zwischen diesen Teilen zur Erreichung eines wasserdichten Abschlusses angeordnet ist, wobei dieser Dichtungsring von einer ringförmigen Nut, die auf gegenüberliegenden Endseiten des Anschlußstücks und/oder der Gehäusekappe ausgespart ist, aufgenommen wird, wobei die Gehäusekappe mit dem Anschlußstück durch eine Überwurfmutter verbunden ist, die über eine Verschraubung mit einem Umfangsbereich des Ventilgehäuses in Eingriff steht, wodurch der durch das Ventil hindurchtrotonde Flüssigkeitsstrom durch Drehen der Kugel gesteuert wird in der Weise, daß die Orientierung des Kanals der Kugel von einer zur

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Achse des Ventilgehäuses fluchtenden Richtung zu einer zur Achse des Ventilgehäuses lotrechten Richtung verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß am inneren Ende des AnschlußStücks (3) ein ringförmiger Vorsprung (3a) vorgesehen ist, der einen ringförmigen Hohlraum zwischen der inneren Wand des Ventilgehäuses (1) und der äußeren Oberfläche der Kugel (2) weitgehend ausfüllt.

2. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der ringförmige Vorsprung (3a) entlang der äußeren Oberfläche der Kugel (2) erstreckt und eine sphärisch gewölbte, konkave Oberfläche aufweist, die komplementär zu derjenigen der Kugel (2) ausgebildet ist.

3. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (12) denselben Innendurchmesser aufweist wie das Anschlußstück (3) und mit einer oder mehreren ringförmigen Rippen (13) versehen ist, die von der gesamten Länge der ringförmigen Nut (11) aufgenommen werden.

4. Kugelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (13) einen im wesentlichen aus einem Rechteck (15) bestehenden und über ein konvergierendes Trapez (16) mit einer Grundfläche (14) der Rippe (13) verbundenen Querschnitt aufweist.

5. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (3) im Bereich des äußeren Endes mit einem Flanschstück (23) versehen ist, welches an seinem Umfang wenigstens eine zum Zusammenwirken mit einem Werkzeug (21) vorgesehene Ausnehmung (20) aufweist zur Erreichung einer Drehung des Anschluß Stücks (3) zum Verschrauben desselben mit dem Ventilgehäuse (1).

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6. Kugelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Flanschstück (23) vier jeweils um einen Winkel von 90° gegeneinander versetzte Ausnehmungen (20) vorgesehen sind.