DE3702386A1

DE3702386A1 - Ball valve

Info

Publication number: DE3702386A1
Application number: DE19873702386
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Jaekel
Original assignee: STEUER MESS REGEL ARMATUREN GM
Current assignee: STEUER MESS REGEL ARMATUREN GM
Priority date: 1987-01-23
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1988-08-04

Abstract

A description is given of a ball valve with at least one inlet and one outlet for a fluid medium. The said ball valve has a spherical plug (7) which is rotatably mounted in a housing (15) and is connected to an operating element (8) passed out of the ball valve. Annular pistons (22, 23) are arranged adjacent to the spherical plug, upstream and downstream of the latter, along the flow path of the medium. To support the spherical plug concentrically with respect to its axis of rotation, bearing flanges (9, 18) are provided coaxially to the said axis. A seal is provided between the annular piston and the spherical plug both on the inlet and on the outlet side. The annular pistons hold the spherical plug in a defined position in the direction of its axis of rotation. Sealing between the annular pistons and the spherical plug is preferably achieved by means of compressed graphite rings (26, 27) which press the annular pistons against the spherical plug. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a ball valve according to the preamble of claim 1.

Aus der DE-PS 34 15 086 ist ein Kugelhahn mit einem drehbar in einem Gehäuse gela gerten Kugelküken bekannt, an dem ein das Gehäuse durchsetzender Betätigungsschaft befestigt ist, derart, daß durch seine Drehung die Durchgangsbohrung des Kugel kükens wahlweise mit dem Ein- und Auslaß des Gehäuses ausrichtbar ist. Bei diesem bekannten Kugelhahn ist das Kugelküken in Flanschlagern bzw. in in diese einge setzten Lagerbüchsen gehalten, die eine in bezug auf die Drehachse zentrische Lagerung des Kugelkükens bewirken. In Richtung des Strömungsweges des den Kugel hahn durchfließenden Mediums ist vor und hinter dem Kugelküken jeweils ein gegebenen falls als Steuerscheibe ausgebildeter Kolbenring vorgesehen, der direkt am Kugelküken anliegt. Dabei ist nur der Übergang zwischen dem einlaßseitigen Kolbenring und dem Kugelküken abgedichtet während auf der Auslaßseite keine der artigen Maßnahmen vorgesehen sind. Die Lagerung des Kugelkükens in Richtung der Drehachse, erfolgt mit Hilfe von Dichtungen, die zwischen den Stirnseiten der Lagerbüchsen und zugeordneten senk recht zur Drehachse stehenden Lager flächen des Kugelkükens angeordnet sind.From DE-PS 34 15 086 is a ball valve with a rotatable in a housing known chick, on which a Actuating shaft penetrating the housing is attached such that by its Rotate the through hole of the ball chickens optionally with the inlet and outlet the housing can be aligned. With this well-known ball valve is the ball plug in flange bearings or in these set bearing bushes, the one centric with respect to the axis of rotation Bearing of the ball plug cause. In Direction of the flow path of the ball medium flowing through the tap is in front of and behind the ball plug a given one if trained as a control disc Piston ring provided, which directly on Ball plug lies. Only that is Transition between the inlet side Piston ring and the ball plug sealed while on the outlet side none of the like measures are provided. The Bearing the ball plug in the direction the axis of rotation is done with the help of Seals between the end faces the bearing bushes and assigned lower bearing standing right to the axis of rotation surfaces of the ball plug are arranged.

Die fehlende Abdichtung auf der Auslaß seite ist insbesondere dann nachteilig, wenn mehrere Auslässe vorhanden sind, da zwischen diesen ein unerwünschter Fluß des Mediums nicht vollständig unterbunden werden kann. Auch ist es nicht möglich, den Kugelhahn so einzusetzen, daß seine Anschlüsse wahlweise als Einlaß oder als Auslaß verwendet werden können. Weiterhin kann das Medium in das Gehäuse des Kugel hahns dringen, was besonders dann ungünstig ist, wenn es ein aggressives Medium ist, das das Material des Gehäuses angreift. Schließ lich ist die Lagerung des Kugelkükens in Achsrichtung relativ aufwendig und es besteht die Gefahr einer Versetzung des Kugelkükens in dieser Richtung nach län gerer Betriebszeit aufgrund des relativ leicht nachgebenden Materials der Dich tungen. Dies kann insbesondere dann nicht hingenommen werden, wenn mit dem Kugelhahn sehr genaue Regelvorgänge durchgeführt werden.The lack of sealing on the outlet side is particularly disadvantageous, if there are several outlets, there an undesirable flow between them of the medium is not completely prevented can be. Nor is it possible insert the ball valve so that its Connections either as inlet or as Outlet can be used. Farther can the medium in the housing of the ball hahns penetrate, which is particularly unfavorable is if it's an aggressive medium that attacks the material of the housing. Close Lich is the storage of the ball plug in Axis direction relatively expensive and it there is a risk of moving the Ball plug in this direction longer operating time due to the relative slightly yielding material of you exercises. In particular, this cannot to be accepted when using the ball valve very precise control processes performed will.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den bekannten Kugelhahn mit mindestens je einem Ein- und Auslaß für ein fließfähiges Medium und mit einem dreh bar in einem Gehäuse gelagerten Kugel küken, das mit einem aus dem Kugelhahn herausgeführten Betätigungselement verbun den ist, wobei zur Lagerung des Kugel kükens zentrisch zu seiner Drehachse ko axial zur Drehachse angeordnete Lager buchsen oder -flansche vorgesehen sind und längs der (das) Strömungswege(s) des Mediums vor und hinter dem Kugelküken an dieses angrenzend jeweils ein Ring kolben angeordnet ist, der auf der Ein laßseite gegenüber dem Kugelküken abge dichtet ist, in der Weise zu verbessern, daß ein Austreten des fließenden Mediums aus dem vorgesehenen Strömungskanal voll ständig unterbunden ist und eine dauer haft exakte Lagerung des Kugelkükens auf einfache Weise erzielt wird.It is therefore the task of the present Invention, the well-known ball valve with at least one inlet and one outlet for a flowable medium and with a twist ball stored in a housing chick that with a from the ball valve led out actuator verbun which is, for storing the ball chick centered on its axis of rotation ko bearings arranged axially to the axis of rotation bushings or flanges are provided and along the flow path (s) of the Medium in front of and behind the ball plug a ring is adjacent to this piston is arranged on the one lower side opposite the ball plug seals is to improve in ways that leakage of the flowing medium full from the intended flow channel is constantly blocked and lasting adheres exact storage of the ball plug simple way is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteil hafte Weiterbildungen des erfindungsge mäßen Kugelhahns ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the in the characteristic part of the Claim 1 specified features. Advantage strong developments of the fiction moderate ball valve result from the Subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß auch auf der Auslaßseite eine ab dichtung zwischen den (dem) Ringkolben und dem Kugelküken vorgsehen ist und daß das Kugelküken in Richtung seiner Drehachse von den Ringkolben gehalten ist. The invention is characterized in that that also on the outlet side seal between the ring piston and is provided for the chick and that the ball plug in the direction of his Axis of rotation held by the ring piston is.

Um eine feste und dichte Lagerung des Kugelkükens in den Ringkolben zu er zielen, werden diese vorzugsweise durch unter Druck stehende Graphitringe gegen das Kugelküken gedrückt. Die von dem Medium angeströmten Bereiche bestehen vorteilhaft aus Keramik. Hier durch können aggressive, stahlangreifende Medien durch den Kugelhahn geleitet werden. Außerdem bestehen die aneinan derliegenden, gegeneinander bewegbaren Flächen des Kugelkükens und der Kolben ringe aus einem extrem harten und abrieb festen Material. Hierbei ist es zweck mäßig, die Keramikteile in gegen äußere Druckkräfte gesicherter Weise einzukapseln. Damit werden beispielsweise die von der Rohrleitung, in die der Kugelhahn einge setzt ist, ausgeübten Kräfte ausschließ lich von die Keramikteile umgebenden Stahl teilen übertragen.To ensure that the Ball plug in the ring piston to he aim, these are preferably through graphite rings under pressure against the ball chick pressed. The one from that Medium flow areas are advantageously made of ceramic. Here can be aggressive, steel attacking Media passed through the ball valve will. They also exist together the lying, movable against each other Surfaces of the ball plug and the piston rings from an extremely hard and abraded solid material. Here it is useful moderate, the ceramic parts in against external Encapsulate pressure forces in a secure manner. For example, the Pipeline into which the ball valve is inserted is, exclude the forces exerted Lich of the steel surrounding the ceramic parts share transfer.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungs beispiels, das sich auf einen Kugelhahn mit drei Anschlüsssen, von denen einer als Einlaß und die beiden anderen als Auslaß dienen sollen, bezieht, näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on a execution shown in the figures for example, based on a ball valve with three connections, one of which as Inlet and the other two as an outlet serve, refers, explained in more detail. It shows

Fig. 1 den Kugelhahn in einem senkrechten Längsschnitt und Fig. 1 shows the ball valve in a vertical longitudinal section and

Fig. 2 den Kugelhahn nach Fig. 1 in einem zu dieser senkrechten Schnitt entlang der Linie II-II. Fig. 2 shows the ball valve of FIG. 1 in a section perpendicular to this along the line II-II.

Der dargestellte Kugelhahn besitzt drei Anschlußstücke 1, 2 und 3, die jeweils mit einer Rohrleitung oder dergleichen fest verbunden werden. Das Anschlußstück 1 liegt auf der Einlaßseite und die Anschluß stücke 2 und 3 liegen auf der Auslaß seite des Kugelhahns. Dieser ist demge mäß mit einem Einlaßkanal 4 und Auslaß kanälen 5 und 6 versehen. Der Einlaß kanal 4 und die Auslaßkanäle 5 und 6 treffen im Bereich eines aus keramischem Material bestehenden, drehbaren Kugel kükens 7 zusammen. Je nach seiner Stellung kann das Kugelküken 7 den Einlaßkanal 4 mit dem Auslaßkanal 5 oder dem Auslaß kanal 6 verbinden oder auch den Durchgang vom Einlaßkanal 4 zu beiden Auslaßkanälen unterbrechen. Gegebenenfalls kann das Kugelküken 7 auch einen Durchgang vom Einlaßkanal 4 zu beiden Auslaßkanälen 5 und 6 herstellen, wobei die einzelnen Durchlaßquerschnitte variiert werden können.The ball valve shown has three connectors 1, 2 and 3 , which are each firmly connected to a pipe or the like. The connector 1 is on the inlet side and the connector pieces 2 and 3 are on the outlet side of the ball valve. This is accordingly provided with an inlet channel 4 and outlet channels 5 and 6 . The inlet channel 4 and the outlet channels 5 and 6 meet in the area of an existing ceramic material, rotatable ball plug 7 together. Depending on its position, the ball plug 7 can connect the inlet channel 4 with the outlet channel 5 or the outlet channel 6 or interrupt the passage from the inlet channel 4 to both outlet channels. If necessary, the ball plug 7 can also create a passage from the inlet channel 4 to both outlet channels 5 and 6 , it being possible for the individual passage cross sections to be varied.

Das Kugelküken 7 ist fest mit einer Spindel 8 verbunden, die koaxial zur Dreh achse des Kugelkükens 7 verläuft und aus dem Kugelhahn herausragt, so daß über die Spindel 8 die Drehung des Kugelkükens 7 in gewünschter Weise vorgenommen werden kann. Die Spindel 8 ist in einem Packungs gehäuse 9 gehalten. Zwischen diesen be findet sich eine Packung 10, die über einen Druckring 11 durch eine Feder 12 unter Druck gehalten wird. Die Feder 12 wird auf der anderen Seite durch einen Lagerring 13 und einen im Packungsge häuse 9 verspannten Sicherungsring 14 gehalten.The ball plug 7 is fixedly connected to a spindle 8 which extends coaxially to the axis of rotation of the ball plug 7 and protrudes from the ball valve so that the spindle 8 can be used to rotate the ball plug 7 in the desired manner. The spindle 8 is held in a pack housing 9 . Between these be there is a pack 10 which is held under pressure by a spring 12 via a pressure ring 11 . The spring 12 is held on the other side by a bearing ring 13 and a 9 in the Packungsge clamped retaining ring 14 .

Das Kugelküken 7 befindet sich in einem Gehäuse 15, das durch Schraubklammern 16 und 17 mit den Anschlußstücken 1 und 2 fest verbunden sowie mit dem Anschluß stück 3 verschraubt ist. Das Gehäuse 15 ist ringförmig um das Kugelküken 7 herum geführt, wobei es Öffnungen für den Durch laß des Einlaßkanals 4, der Auslaßkanäle 5 und 6, des Packungsgehäuses 9 sowie eines Flanschlagers 18 aufweist. Das Packungsgehäuse 9 ist ebenfalls mit dem Gehäuse 15 verschraubt. Die vorzugsweise aus Stahl bestehenden Anschlußstücke 1, 2 und 3 enthalten jeweils einen Keramikein satz 19, 20 bzw. 21, durch die sicherge stellt ist, daß das durch den Kugelhahn strömende Medium nicht mit den Anschluß stücken in Berührung kommt und diese an greifen kann. Sich an die Keramikeinsätze in Richtung auf das Kugelküken 7 zu an schließende Ringkolben 22, 23 und 24 bestehen ebenfalls aus Keramik, so daß der Einlaß kanal 4 und die Auslaßkanäle 5 und 6 voll ständig von keramischem Material umgeben sind. Ein weiteres auf dem Ringkolben 23 aufsitzendes Keramikteil 25 schützt das aus Stahl bestehende Gehäuse 15 auf der dem Auslaßkanal 6 gegenüberliegenden Seite. Es kommen somit nur keramische Oberflächen mit dem strömenden Medium in Berührung, so daß auch Medien durch den Kugelhahn geleitet werden können, die beim Entlangströmen an einer Stahloberfläche auf diese aggresiv wirken würden. The ball plug 7 is located in a housing 15 which is firmly connected by screw clamps 16 and 17 to the connecting pieces 1 and 2 and screwed to the connecting piece 3 . The housing 15 is guided in a ring around the ball plug 7 , wherein it has openings for the passage of the inlet channel 4 , the outlet channels 5 and 6 , the packing housing 9 and a flange stop 18 . The packing housing 9 is also screwed to the housing 15 . The preferably made of steel connectors 1, 2 and 3 each contain a ceramic insert 19, 20 and 21 , by which sichge ensures that the medium flowing through the ball valve does not come into contact with the connector pieces and they can engage. To the ceramic inserts in the direction of the ball plug 7 to closing ring pistons 22, 23 and 24 are also made of ceramic, so that the inlet channel 4 and the outlet channels 5 and 6 are fully surrounded by ceramic material. Another ceramic part 25 seated on the annular piston 23 protects the steel housing 15 on the side opposite the outlet channel 6 . Thus, only ceramic surfaces come into contact with the flowing medium, so that media can also be passed through the ball valve that would act aggressively on a steel surface when flowing along it.

Demgegenüber besteht eine durchgehende Verbindung aus Stahlteilen zwischen den einzelnen Anschlußstücken, nämlich über das Gehäuse 15, das Packungsgehäuse 9 und das Flanschlager 18, so daß von außen auf den Kugelhahn wirkende Druckkräfte von diesen Stahlteilen übertragen werden und die keramischen Teile hierdurch nicht be ansprucht werden.In contrast, there is a continuous connection of steel parts between the individual connecting pieces, namely via the housing 15 , the packing housing 9 and the flange bearing 18 , so that pressure forces acting on the ball valve from the outside are transmitted by these steel parts and the ceramic parts are not stressed thereby.

Zwischen dem Gehäuse 15 bzw. dem Keramik teil 25 und den Ringkolben 22, 23 und 24 befindet sich jeweils eine Dichtung in Form eines Graphitringes 26, 27 bzw. 28, der jeweils durch einen Keramikring 29, 30 bzw. 31 gegen eine parallel zur Dreh achse des Kugelkükens 7 verlaufende An schlagfläche des zugehörigen Ringkolbens 22, 23 bzw. 24 gedrückt wird. Diese Druck kraft ergibt sich beim Verbinden des je weiligen Anschlußstückes 1, 2 bzw. 3 mit dem Gehäuse 15 mithilfe der Schraubklam mern 16 und 17 bzw. der direkten Schraub verbindung beim Anschlußstück 3. Die Graphit ringe 26, 27 und 28 sind geringfügig elastisch und sie bewirken, daß die Ring kolben 22, 23 und 24 fest am Kugelküken 7 anliegen. Die Ringkolben 22, 23 und 24 sind dabei in der Lage, bei einer Drehung des Kugelkükens 7 in den üblichen Toleranzen liegenden radialen Schwankungen der Ober fläche des Kugelkükens 7 zu folgen. Damit erhält man eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Einlaßkanal 4 und den Auslaß kanälen 5 und 6 einerseits den Außenflächen des Kugelkükens 7 andererseits. Between the housing 15 or the ceramic part 25 and the annular piston 22, 23 and 24 there is a seal in the form of a graphite ring 26, 27 or 28 , each by a ceramic ring 29, 30 and 31 against one parallel to the rotation Axis of the ball plug 7 extending to the face of the associated annular piston 22, 23 and 24 is pressed. This pressure force arises when connecting the respective connector 1, 2 or 3 to the housing 15 using the screw clamps 16 and 17 or the direct screw connection at the connector 3rd The graphite rings 26, 27 and 28 are slightly elastic and they cause the ring piston 22, 23 and 24 to rest tightly on the ball plug 7 . The annular piston 22, 23 and 24 are to follow in a position upon rotation of the ball plug 7 lying in the usual tolerances radial variations in the upper surface of the ball plug. 7 This gives a reliable seal between the inlet channel 4 and the outlet channels 5 and 6 on the one hand the outer surfaces of the ball plug 7 on the other hand.

Da sich der Radius des Kugelkükens 7 in den Bereichen der Berührung mit den Ring kolben 22, 23 und 24 in dem Sinne stetig ändert, daß der Radius zum Innern der Ring kolben hin stets zunimmt, und die anlie gende Fläche der Ringkolben komplementär ausgebildet ist, wird das Kugelküken 7 durch die Ringkolben 22, 23 und 24 in einer definierten Höhe gehalten. Diese Höhe ist stets gleichbleibend, so daß die Ringkolben für das Kugelküken eine die Lage in Richtung der Drehachse festlegende Lagerung bilden.Since the radius of the ball plug 7 changes constantly in the areas of contact with the ring pistons 22, 23 and 24 in the sense that the radius towards the inside of the ring piston constantly increases, and the surface of the ring piston lying against it is complementary, the ball plug 7 is held at a defined height by the annular pistons 22, 23 and 24 . This height is always constant, so that the ring pistons for the ball plug form a position defining the position in the direction of the axis of rotation.

Die zur Drehachse zentrische Lagerung des Kugelkükens 7 wird durch zwei zentrische zylindrische Zapfen des Kugelkükens be wirkt, die in zwei komplementär ausgebildete Bohrungen im Packungsgehäuse 9 und im Flanschlager 18 ragen. Diese Lagerung ist spielfrei; jedoch ist eine Drehung des Kugelkükens 7 mit angemessenem Kraftauf wand möglich.The central axis of rotation of the ball plug 7 is acted by two central cylindrical pins of the ball plug, which protrude into two complementary holes in the packing housing 9 and in the flange bearing 18 . This storage is free of play; however, a rotation of the ball plug 7 is possible with reasonable effort.

Zur Abdichtung einzelner Übergänge zwischen verschiedenen Teilen es dargestellten Kugelhahns dienen weitere Graphitringe 32 bis 41. Die Graphitringe 32, 33 und 34 dienen gleichzeitig al Puffer, um sicher zustellen, daß von außen einwirkende Druck kräfte nicht von den Keramikeinsätzen 19, 20 und 21, sondern von den zugeordneten Anschlußstücken 1, 2 und 3 übertragen werden. Further graphite rings 32 to 41 serve to seal individual transitions between different parts of the ball valve shown. The graphite rings 32, 33 and 34 also serve as a buffer to ensure that external pressure forces are not transmitted from the ceramic inserts 19, 20 and 21 , but from the associated connectors 1, 2 and 3 .

Bei der Ausbildung des Kugelhahns als Regelarmatur mit beliebig vorgebbaren Durchlaßkennlinien können die Ringkol ben 23 und/oder 24 auf der Auslaßseite und/oder auch der Ringkolben 22 auf der Einlaßseite in entsprechender Weise aus gebildete Durchlaßöffnungen aufweisen. Hierbei ist eine drehfeste Lage der Ring kolben sicherzustellen. Auch die Durch gangsbohrung des Kugelkükens 7 braucht nicht zylindrisch und fluchtend mit dem Einlaß- und den Auslaßkanälen ausgebildet zu sein, sondern kann jede gewünschte Form entsprechend dem geforderten Durch laßquerschnitt in Abhängigkeit vom Stell winkel besitzen.In the formation of the ball valve as a control valve with arbitrarily definable passage characteristics, the annular piston ben 23 and / or 24 on the outlet side and / or the annular piston 22 on the inlet side can have correspondingly formed passage openings. Here, a rotationally fixed position of the ring piston must be ensured. The through bore of the ball plug 7 does not need to be cylindrical and aligned with the inlet and outlet channels, but can have any desired shape according to the required passage cross-section depending on the setting angle.

Claims

1. Ball valve with at least one inlet and outlet for a flowable medium and with a rotatably mounted in a housing ball valve, which is connected to an actuating element led out of the ball valve, with the bearing of the ball valve centered on its axis of rotation coaxially with this arranged bearing bushes or flanges are provided and along the (the) flow paths (s) of the medium in front of and behind the ball plug adjacent to this an annular piston is arranged, which is sealed on the inlet side against the ball plug, characterized in that also On the outlet side, a seal between the (the) piston ring ( 23, 24 ) and the ball plug ( 7 ) is provided and that the ball plug ( 7 ) is held in the direction of its axis of rotation by the ring piston ( 22, 23, 24 ).

2. Ball valve according to claim 1, characterized in that the ring piston ( 22, 23, 24 ) by pressurized graphite rings ( 26, 27, 28 ) against the ball plug ( 7 ) are pressed.

3. Ball valve according to claim 1 or 2, there characterized by that the flow from the medium areas consist of ceramic.

4. Ball valve according to claim 3, characterized characterized that the Ke ceramic parts in against external pressure forces are securely encapsulated.

5. Ball valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ball plug ( 7 ) has a deviating from the cylindrical shape, a desired dependency of the passage cross-section on the adjusting angle corresponding passage opening.

6. Ball valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one of the annular pistons ( 22, 23, 24 ) has a deviating from the cylindrical shape, a desired dependency of the passage cross section on the setting angle of the ball plug ( 7 ) corresponding passage opening .