DE3809288C1 - Shut-off valve for a measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Absperrventil für eine Meßvorrichtung zum Messen einer physikalischen Größe, z.B. der Temperatur, des Drucks, des Durchflus ses, des pH-Wertes, des Sauerstoffgehaltes, des Füll stands und anderer Größen, eines Fluids in einer Rohrlei tung oder dergleichen, mit einem in die Rohrleitung einsetzbaren Ventilgehäuse, das zwei koaxiale Öffnungen für den Druchtritt des Fluids aufweist, und mit einem in dem Ventilgehäuse um eine sich quer zur Achse der Öffnungen erstreckende Achse drehbar gelagerten massi ven Ventilverschlußstück, das einen Durchflußkanal auf weist, der in einer ersten Drehwinkelstellung des Ventil verschlußstücks an den beiden Öffnungen anschließt und das in einer gegenüber der ersten um etwa 90° gedrehten zweiten Drehwinkelstellung einen Durchfluß zwischen den Öffnungen sperrt, wobei das Ventilverschlußstück eine einen Teil der Kugelfläche bildende Umfangsfläche aufweist, die mit einer entsprechenden, einen Teil einer Kugelfläche bildenden Ventilsitzfläche auf der Innensei te des Ventilgehäuses nach Art eines Kugelventils zusam menwirkt, und ein Meßfühler in einer zur Drehachse des Ventilverschlußstücks koaxialen Bohrung des Ventilgehäu ses, die über einen Druchbruch des Ventilverschlußstücks mit dem Durchflußkanal in Verbindung steht, gegen die Bohrung abgedichtet aufnehmbar ist.The invention relates to a shut-off valve for a measuring device for measuring a physical Size, e.g. the temperature, the pressure, the flow ses, the pH value, the oxygen content, the filling levels and other sizes, of a fluid in a pipe device or the like, with one in the pipeline insertable valve housing that has two coaxial openings for the passage of the fluid, and with a in the valve housing about a transversely to the axis of the Axis extending openings rotatably mounted massi ven valve plug that has a flow channel points in a first angular position of the valve connecting piece at the two openings and the one rotated by about 90 ° compared to the first second rotational angle position a flow between closes the openings, the valve closure piece a peripheral surface forming part of the spherical surface has, which with a corresponding, part of a Valve seat surface forming spherical surface on the inner side te of the valve housing together like a ball valve menwirkt, and a sensor in a to the axis of rotation Valve closure piece coaxial bore of the valve housing ses that a breakthrough of the valve closure piece communicates with the flow channel against which Bore can be sealed sealed.
Bei einem bekannten Absperrventil dieser Art (DE 34 28 913 A1) zum Messen der Temperatur eines eine Rohrleitung durchströmenden Mediums ist das Ventilver schlußstück eine in Strömungsrichtung axial durchbohrte massive Kugel und der Durchbruch eine zur Drehachse des Ventilverschlußstücks koaxiale Bohrung, durch die der Temperaturfühler von außen in den zylindrischen Durchflußkanal des Ventilverschlußstücks ragt. Wenn das Ventilgehäuse in die Rohrleitung eingesetzt ist, bildet es eine Fortsetzung der Rohrleitung, wobei der Durchmesser des zylindrischen Durchflußkanals etwa dem Innendurchmesser der Rohrleitung entspricht. Die Länge des in den Durchflußkanal ragenden Fühlers hängt hierbei vom Durchmesser des Durchflußkanals bzw. dem Innendurch messer der Rohrleitung ab, weil die Wandstärke des kugel förmigen Ventilverschlußstücks ihrerseits von dem Innen durchmesser des Durchflußkanals bzw. der Rohrleitung abhängt. Geht man davon aus, daß der Durchmesser des Durchflußkanals im Ventilschlußstück höchstens gleich dem Innendurchmesser d der Rohrleitung sein kann, um ein sicheres Absperren der Rohrleitung in der Schließ stellung des Ventilverschlußstücks zu gewährleisten, dann gilt für den Kugeldurchmesser D = d und für die Mindestwandstärke der Kugel im Bereich ihrer Drehachse W = (D - d)/2 = d - 1)/2 ≃ 0,21d. Je größer mithin der Innendurchmesser d der Rohrleitung ist, umso größer müßte die Wandstärke W und demzufolge die Länge des durch die Wand hindurchgeführten Fühlers gewählt werden. In a known shut-off valve of this type (DE 34 28 913 A1) for measuring the temperature of a medium flowing through a pipeline, the valve closure member is a solid ball axially pierced in the direction of flow and the opening is a bore which is coaxial with the axis of rotation of the valve closure member and through which the temperature sensor is from the outside protrudes into the cylindrical flow channel of the valve closure piece. When the valve housing is inserted into the pipeline, it forms a continuation of the pipeline, the diameter of the cylindrical flow channel corresponding approximately to the inside diameter of the pipeline. The length of the sensor projecting into the flow channel depends on the diameter of the flow channel or the inside diameter of the pipeline, because the wall thickness of the spherical valve closure piece itself depends on the inside diameter of the flow channel or the pipeline. If one assumes that the diameter of the flow channel in the valve closing piece can at most be equal to the inside diameter d of the pipeline in order to ensure a safe shut-off of the pipeline in the closed position of the valve closing piece, then for the ball diameter D = d and for the minimum wall thickness Sphere in the area of its axis of rotation W = (D - d) / 2 = d - 1) / 2 ≃ 0.21d. The larger the inner diameter d of the pipeline, the greater the wall thickness W and consequently the length of the sensor passed through the wall.
Dies erfordert die Herstellung und Lagerhaltung unterschiedlich langer Fühler für die verschiedensten Rohrleitungs- Innendurchmesser und die jeweils richtige Auswahl des passenden Fühlers an der Einbaustelle. Dies bedeutet einen erheblichen Herstellungs-, Lagerhaltungs- und Arbeitsaufwand.This requires manufacturing and warehousing differently long sensor for various piping Inside diameter and the right choice the right sensor at the installation site. This means a considerable manufacturing, warehousing and workload.
Ferner ist ein Kugelabsperrventil für Wärmemengenzähler, Temperaturmeßgeräte oder dergleichen bekannt (DE 83 11 891.8 U1), bei dem das Ventilverschlußstück eine Hohlkugel ist und im übrigen der Aufbau im wesentlichen dem eingangs geschilderten Absperrventil entspricht. Bei dieser Ausführung kann die Wandstärke der Hohlkugel und damit auch die Fühlerlänge weitgehend unabhängig vom Innendurchmesser der Rohrleitung gewählt werden. Bei einem Einbau in einer horizontalen Rohrleitung besteht jedoch die Gefahr, daß sich in der Hohlkugel in der Nähe des einen Endes ihrer Drehachse Schmutz ablagert und in der Nähe des anderen Endes ihrer Drehachse ein Luftpolster oberhalb des Durchflußkanals bildet. Die Folge ist, daß auch hier die Länge des Fühlers so groß gewählt werden muß, daß er, je nach dem, ob er von oben oder von unten her in die Kugel eingeführt wird, entweder das Luftpolster oder die Schmutzablagerungen, die sich bis in Höhe der für den Durchfluß vorgesehenen Öffnungen in der Kugel ansammeln können, durchdringen kann, um die physikalische Größe des Fluids zu messen. Abgesehen davon, daß Schmutzablagerungen oder Luftblasen im Zuge einer Rohrleitung unerwünscht sind, ist darüber hinaus die Herstellung einer Hohlkugel aufwendig.There is also a ball shut-off valve for heat meters, Temperature measuring devices or the like are known (DE 83 11 891.8 U1), in which the valve closure piece is a hollow ball and the rest of the structure essentially corresponds to the shut-off valve described at the beginning. In this version, the wall thickness of the Hollow ball and thus the probe length largely selected regardless of the inside diameter of the pipeline will. When installed in a horizontal pipeline however, there is a risk that there is in the hollow sphere Dirt near one end of its axis of rotation deposits and near the other end of its axis of rotation forms an air cushion above the flow channel. The result is that here too the length of the sensor must be chosen so large that, depending on whether it is inserted into the ball from above or from below either the air cushion or the dirt deposits, which are up to the amount intended for the flow Can collect openings in the ball, penetrate can to the physical size of the fluid to eat. Apart from that dirt deposits or air bubbles in the course of a pipeline undesirable are the manufacture of a hollow sphere complex.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Absperrventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, bei dem die Länge des zu verwendenden Fühlers weitgehend unabhängig vom Innendurchmesser der Rohrleitung ist. The invention has for its object a shut-off valve specify according to the preamble of claim 1, where the length of the probe to be used largely independent of the inside diameter of the pipeline is.
Bei dieser Ausbildung entfällt die Kugelwand auf seiten des Fühlers. Dessen Länge ist daher unabhängig von der Stärke der Kugelwand. Sie kann für eine sehr viel größere Anzahl unterschiedlicher Rohrleitungs-Innendurchmesser als bisher gleich gewählt werden, da die Wandstärke des Ventilgehäuses von der Wandstärke der Rohrleitung weitgehend unabhängig ist. Entsprechend geringer ist der Herstellungs-, Lagerhaltungs- und Montageaufwand hinsichtlich des Fühlers.In this training, the spherical wall is omitted on the part of the feeler. Its length is therefore independent of the Thickness of the ball wall. You can for a much larger one Number of different pipe inner diameters than previously chosen because the wall thickness of the valve housing on the wall thickness of the pipeline is largely independent. Is correspondingly lower the manufacturing, warehousing and assembly costs regarding the sensor.
Sodann kann dafür gesorgt sein, daß der die Seitenwände des Ventilverschlußstücks verbindende Steg im Axialschnitt radial nach innen vorsteht. Diese Ausbildung des Steges sorgt dafür, daß ein strömendes Fluid zwangsläufig zu der den Fühler aufnehmenden Bohrung des Ventilgehäuses hingeleitet wird und Schmutzteilchen, die bestrebt sind, sich bei einer Einbaulage, in der die Bohrung unten liegt, dort anzusammeln, zwangsläufig abführt, so daß Schmutzablagerungen vermieden werden. Bei einer Einbaulage, in der die den Fühler aufnehmende Bohrung oberhalb des Durchflußkanals liegt, wird dagegen die Ausbildung einer Luftblase in der Nähe dieser Bohrung vermieden. Der radial nach innen vorstehende Verbindungssteg der Seitenwände des Ventilverschlußstücks bewirkt ferner eine Versteifung der Seitenwände in der Schließstellung des Absperrventils gegen den Fluiddruck.Then it can be ensured that the side walls of the valve closure piece connecting web in axial section protrudes radially inwards. This training of the web ensures that a flowing fluid inevitably to the bore of the valve housing that receives the sensor is directed and dirt particles that strive are in an installation position in which the bore down there to accumulate there inevitably leads away so that dirt deposits are avoided. At a Installation position in which the bore receiving the sensor lies above the flow channel, however, the Formation of an air bubble near this hole avoided. The connecting bridge protruding radially inwards the side walls of the valve closure piece causes further stiffening of the side walls in the closed position the shut-off valve against the fluid pressure.
Insbesondere kann dafür gesorgt sein, daß sich der Querschnitt von Endabschnitten des Durchflußkanals auf der dem Durchbruch gegenüberliegenden Seite konisch von den Enden des Durchflußkanals aus verringert und zwischen diesen Endabschnitten einen Teil eines Kreiszylinders bildet. Dies ergibt einen günstigen Kompromiß zwischen einer zwangsweisen Umlenkung der Fluidströme in Richtung auf die Fühler-Aufnahmebohrung und eines durch den radial nach innen vorspringenden Verbindungssteg ungehinderten Durchflusses des Fluids durch den Durchflußkanal.In particular, it can be ensured that the cross section of end sections of the flow channel on the conical side of the breakthrough of the ends of the flow channel from reduced and between these end sections a part of a circular cylinder forms. This results in a favorable compromise between a forced diversion of the fluid flows into Direction to the sensor mounting hole and one through the radially inwardly projecting connecting web unhindered flow of the fluid through the flow channel.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigtThe invention and its developments are as follows based on the drawing of a preferred embodiment described in more detail. It shows
Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Absperrventil und Fig. 1 shows an axial section through a shut-off valve according to the invention and
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Absperrventil nach Fig. 1 längs der Drehachse des Ventilverschlußstücks. Fig. 2 shows a cross section through the shut-off valve according to Fig. 1 along the axis of rotation of the valve closure piece.
Das dargestellte Absperrventil hat ein Ventilgehäuse 1 mit einem äußeren im wesentlichen zylindrischem Gehäuseteil 1 a, darin eingesetzten Gleitringdichtungen 2, deren kugelkalottenförmige Innenflächen 3 den Ventilsitz für ein teilweise kugelförmiges Ventilverschlußstück 4 bilden, und zwar Axialsicherung der Gleitringdichtungen 2 dienende Sicherungsringe 5, die Außengewinde aufweisen und in koaxiale Gewindebohrungen 6 des Gehäuseteils 1 a geschraubt sind. Die Gleitringdichtungen 2 sind axial getrennt, können jedoch auch einteilig ausgebildet sein.The shut-off valve shown has a valve housing 1 with an outer, essentially cylindrical housing part 1 a , mechanical seals 2 inserted therein, the spherical cap-shaped inner surfaces 3 of which form the valve seat for a partially spherical valve closure piece 4 , namely axial securing of the mechanical seals 2 serving as locking rings 5 , which have an external thread and are screwed into coaxial threaded bores 6 of the housing part 1 a . The mechanical seals 2 are axially separated, but can also be formed in one piece.
Das Ventilverschlußstück 4 hat einen Durchflußkanal 7, der sich an die Öffnungen 8 der Sicherungsringe 5 anschließt, wobei die Öffnungen 8 gleichzeitig Öffnungen des Ventilgehäuses 1 bilden. Der Durchflußkanal 7 ist durch Seitenwände 9, einen die Seitenwände 9 verbindenden Steg 10 und durch die Ringdichtungen 2 begrenzt, d. h. auf der dem Verbindungssteg 10 abgekehrten Seite des Ventilverschlußstücks 4 mit einem in Durchflußrichtung durchgehenden Durchbruch 11 versehen. Das Ventilverschlußstück ist um eine Querachse 12 drehbar in dem Gehäuse 1 gelagert. The valve closure piece 4 has a flow channel 7 , which connects to the openings 8 of the retaining rings 5 , the openings 8 simultaneously forming openings in the valve housing 1 . The flow passage 7 is provided by side walls 9, a web connecting the side walls 9 and 10 bounded by the annular seals 2, ie on the side facing away from the connecting web 10 of the valve closure member 4 having a continuous breakthrough in the flow direction. 11 The valve closure piece is rotatably mounted in the housing 1 about a transverse axis 12 .
Koaxial zur Drehachse 12 ist eine Bohrung 13 im Gehäuse 1 ausgebildet, die einen Meßfühler 14 zum Messen einer physikalischen Größe des den Durchflußkanal 7 durchströmenden Fluids aufnimmt.A bore 13 is formed in the housing 1 coaxially with the axis of rotation 12 and receives a measuring sensor 14 for measuring a physical quantity of the fluid flowing through the flow channel 7 .
Der Steg 10 springt im Axialschnitt nach Fig. 1 radial nach innen vor, wobei sich der Querschnitt von Endabschnitten 15 des Durchflußkanals 7 auf der dem Durchbruch 11 gegenüberliegenden Seite konisch von den Enden des Durchflußkanals 7 aus verringert und zwischen diesen Endabschnitten 15 einen Teil 16 eines Kreiszylinders bildet.The web 10 projects radially inward in the axial section according to FIG. 1, the cross section of end sections 15 of the flow channel 7 on the side opposite the opening 11 being conically reduced from the ends of the flow channel 7 and a part 16 of one between these end sections 15 Circular cylinder forms.
Um das Ventilverschlußstück 4 zu drehen, ist in einem Querschlitz 17 seines Steges 10 ein Betätigungsschaft 18 mit einem flachen Endabschnitt 19 eingesetzt. Der Betätigungsschaft 18 durchsetzt eine weitere zur Drehachse 12 koaxiale Bohrung 20 des Gehäuses 1, in der er drehbar und gegen die Bohrung 20 abgedichtet gelagert ist. Eine auf einen Gewindeabschnitt des Schaftes 18 geschraubte Sicherungsmutter 21 stützt sich über Teller federn 22, eine Hülse 23 und eine Dichtung 24 an einer inneren Schulter der Bohrung 20 ab. Das äußere Ende 25 des Schaftes 18 ist zur drehfesten Aufnahme eines nicht dargestellen Betätigungshebels an zwei parallelen Seiten 26 abgeflacht und an den anderen Seiten mit Gewinde 27 versehen.In order to rotate the valve closure piece 4 , an actuating shaft 18 with a flat end section 19 is inserted in a transverse slot 17 of its web 10 . The actuating shaft 18 passes through a further bore 20 of the housing 1 which is coaxial with the axis of rotation 12 and in which it is rotatably mounted and sealed against the bore 20 . A screwed on a threaded portion of the shaft 18 lock nut 21 is supported via plate springs 22 , a sleeve 23 and a seal 24 on an inner shoulder of the bore 20 . The outer end 25 of the shaft 18 is flattened on two parallel sides 26 for rotatably receiving an actuating lever (not shown) and provided with threads 27 on the other sides.
Das Absperrventil kann in eine nicht dargestellte Rohrleitung eingebaut werden, so daß die Öffnungen 8 an die freien Enden einer Trennstelle der Rohrleitung dicht anschließen. In der dargestellten geöffneten Stellung des Absperrventils kann das die Rohrleitung durchströmende Fluid, bei dem es sich in der Regel um eine Flüssigkeit handelt, weiter den Durchflußkanal 7 durchströmen, wobei es durch den zuerst durchströmten konischen Endabschnitt 15 und den radial nach innen vorspringenden Steg 10 in Richtung zur Bohrung 13 bzw. den Meßfühler 14 hin umgelenkt wird, ohne daß der Vorsprung des Steges 10 den Durchfluß des Fluids wesentlich behindert. Die Länge des Fühlers 14 braucht hierbei, unabhängig von dem Innendurchmesser der Rohrleitung bzw. der Öffnun gen 8, nur so lang gewählt zu werden, daß er mit dem Fluid im Durchflußkanal 7 in Berührung kommt, da die Wandstärke des Gehäuses 1 weitgehend unabhängig vom Innendurchmesser bzw. der Wandstärke der Rohrleitung ist. Eventuelle Schmutzteilchen in dem Fluid, die bestrebt sind, sich nahe der Bohrung 13 in dem unteren Hohlraumbereich des Durchflußkanals 7 abzulagern, werden durch die Strömung des Fluids bei geöffnetem Ventil mitgeführt. Auch bei um 180° um die Längsachse 28 des Gehäuses 1 gegenüber der dargestellten Lage gedrehter Einbaulage ist die Gefahr vermieden, daß sich, wenn es sich bei dem Fluid um eine Flüssigkeit handelt, in der Nähe der Bohrung 13 eine Luftblase bildet, weil auch diese durch die Strömung mitgeführt würde.The shut-off valve can be installed in a pipeline, not shown, so that the openings 8 connect tightly to the free ends of a point of separation of the pipeline. In the illustrated open position of the shut-off valve, the fluid flowing through the pipeline, which is usually a liquid, can continue to flow through the flow channel 7 , passing through the conical end section 15 through which the flow first flows and the radially inwardly projecting web 10 in Direction to the bore 13 or the sensor 14 is deflected out without the projection of the web 10 significantly impedes the flow of the fluid. The length of the sensor 14 , regardless of the inner diameter of the pipe or the openings 8 , needs to be chosen only so long that it comes into contact with the fluid in the flow channel 7 , since the wall thickness of the housing 1 is largely independent of the inner diameter or the wall thickness of the pipeline. Any dirt particles in the fluid which tend to be deposited near the bore 13 in the lower cavity region of the flow channel 7 are carried along by the flow of the fluid when the valve is open. Even when the installation position is rotated by 180 ° about the longitudinal axis 28 of the housing 1 with respect to the illustrated position, the danger is avoided that an air bubble forms near the bore 13 if the fluid is a liquid, because this too would be carried along by the current.
Eine Abwandlung kann darin bestehen, daß der Steg 10 noch weiter nach innen vorstehend ausgebildet wird, wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist. Hierdurch ergäbe sich eine noch stärkere Umlenkung der Strömung in Richtung auf den Meßfühler 14, jedoch wäre auch der Durchfluß etwas stärker behindert als bei der Ausbildung mit dem Kreiszylinderteil 16.A modification can consist in that the web 10 is formed even further inwards, as shown by the broken lines in FIG. 1. This would result in an even greater deflection of the flow in the direction of the sensor 14 , but the flow would also be somewhat more impeded than in the case of the design with the circular cylinder part 16
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