DE4433985A1

DE4433985A1 - Ball cock with seals between valve body and housing which are weakened at one side

Info

Publication number: DE4433985A1
Application number: DE19944433985
Authority: DE
Original assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1994-09-23
Filing date: 1994-09-23
Publication date: 1996-03-28

Abstract

The ball cock housing incorporates pipe connections. The spherical valve body can be rotated in the housing between ring-shaped elastomer seals of square cross-section. Heat spaces are formed between valve body, valve housing and seals. The side of at least one of the sealing rings (4), which faces outwards towards a pipe connection, has one or more blind holes (8) which are at an angle to the sealing face. The seals (4) are mounted in grooves. The open ends of the blind holes in the seals are covered or partly covered by a side of the grooves.

Description

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

Derartige Kugelhähne sind beispielsweise aus der DE-A- 41 27 114 bekannt. Dabei befindet sich im Bereich zwischen den Dichtelementen, dem kugelförmigen Hahnküken und dem Gehäuse ein Totraum, innerhalb dessen sich Medium ansammeln kann. Dieser Totraum existiert sowohl bei voll geöffneter als auch bei vollständig geschlossener Armatur. Bei der genannten Schrift besteht nun das Problem, diesen Totraum spülbar zu gestalten, um eventuelle Reaktionen mit unterschiedlichen Medien auszuschließen. Aus diesem Grunde wird hier eine aufwendige Einrichtung verwendet, mit deren Hilfe der Totraum reinigbar ist.Such ball valves are known for example from DE-A-41 27 114. Here is located in the area between the sealing elements, the spherical Rooster chick and the housing a dead space within which there is medium can accumulate. This dead space exists both when fully open and when completely closed fitting. This now exists for the font mentioned Problem to make this dead space flushable in order to react with possible to exclude different media. For this reason, here is one elaborate device used to clean the dead space.

Ein innerhalb eines derartigen Totraumes befindliches Medium ist jedoch auch noch aus einem anderen Grund gefährlich. Da das Hahnküken in seinen Endlagen- Stellungen den Totraum gegenüber dem Strömungsmitteldurchlaß absperrt, ist das Medium innerhalb des Totraumes dichtend eingeschlossen. Hierbei kann der ungünstige Fall eintreten, daß das im Totraum befindliche Medium einer Temperaturerhöhung ausgesetzt wird. Dadurch kann es, besonders wenn es sich um inkompressible Medien handelt, zu bleibenden Schäden am Kugelhahn kommen. Bei flüssigen Medien ist beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung von ungefähr 100°C mit einem Druckanstieg von über 400 bar zu rechnen. Da die Armaturen üblicherweise für einen Nenndruckbereich bis 40 bar ausgelegt sind, kann in ungünstigen Fällen eine Beschädigung der Armatur erfolgen. Zur Lösung eines derartigen Problems sieht nun die DE-G- 33 03 813 vor, den Dichtring axialbeweglich auszubilden, um bei einem Druckanstieg eine Druckentlastung innerhalb des Totraumes durch Ausweichen des gesamten Dichtringes zu erreichen. Diese Lösung mag zwar für einige Anwendungsfälle durchaus verwendbar sein, jedoch in denjenigen Fällen, bei denen gekammerte Dichtelemente mit einer sogenannten Firesafe-Kante erforderlich ist, funktioniert diese Lösung nicht mehr. Denn mit einer Firesafe-Kante wird das Dichtelement nahezu vollständig innerhalb des Gehäuses gekammert, um im Falle eines Brandes für eine bestimmte Zeitdauer eine dichtende Anlage des kugelförmigen Hahnkükens an den die Kammerstirnseite begrenzenden Wandflächen zu erhalten. Ein gekammertes Dichtelement ist jedoch nicht axial verschiebbar.However, a medium located within such a dead space is also still dangerous for another reason. Since the cock plug in its end positions Positions the dead space from the fluid passage, that is Medium sealed within the dead space. Here, the unfavorable case occur that the medium in the dead space is a Temperature increase is exposed. It can, especially if it is is incompressible media, permanent damage to the ball valve. In the case of liquid media, for example, the temperature rises by approximately 100 ° C with a pressure rise of over 400 bar. Because the fittings are usually designed for a nominal pressure range up to 40 bar in unfavorable cases the valve may be damaged. To solve one Such a problem now provides DE-G-33 03 813, the sealing ring axially movable to relieve pressure in the event of an increase in pressure to reach within the dead space by dodging the entire sealing ring. This solution may be usable for some applications, however, in those cases where chambered sealing elements with a so-called Firesafe edge is required, this solution no longer works. Because with a Firesafe edge, the sealing element is almost completely inside the chambered to in the event of fire for a period of time a sealing system of the spherical cock plug on the front of the chamber to preserve bounding wall surfaces. However, a chambered sealing element is not axially displaceable.

Zur Totraumentlastung ist es auch bekannt, innerhalb des kugelförmigen Hahnkükens eine Entlastungsbohrung vorzusehen, die rechtwinklig zur Durchgangsbohrung des Hahnkükens verläuft. Somit kann bei einem Druckanstieg innerhalb des Totraumes bei den beiden hauptsächlichen Betriebsstellungen der Armatur ein Druckanstieg über die Entlastungsbohrung abgebaut werden. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß damit die Armatur nur in einer bestimmten Richtung eingebaut werden darf, und die Entlastungsöffnung immer nur entgegengesetzt zur drucklosen Anschlußseite der Armatur weisen muß.For dead space relief, it is also known to be within the spherical Hahnkükens to provide a relief hole that is perpendicular to Through hole of the cock plug runs. Thus, if the pressure rises within the dead space in the two main operating positions of the Valve an increase in pressure can be reduced via the relief bore. These Solution has the disadvantage, however, that the fitting is only in a certain one Direction may be installed, and only the relief opening opposite to the unpressurized connection side of the valve.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei einem Kugelhahn mit gekammerten Dichtelementen eine wenig aufwendige Totraumentlastung zu entwickeln. Die Lösung dieses Problems ist mit den Merkmalen des Anspruches 1 beschrieben. Durch das Sackloch wird das Dichtelement an dieser Stelle seines Querschnittes geschwächt. Ein auf der Dichtfläche des Dichtelementes anstehender Druck wird bei steigender Temperatur anwachsen und auf die Dichtfläche pressend einwirken. Im Bereich des Sackloches wird diesem Druck ein geringerer Widerstand entgegengesetzt, so daß in diesem Bereich die Dichtfläche bei einem unzulässig hohen Druck elastisch nachgibt und ein Druckabbau erfolgen kann. Nach der erfolgten Entspannung kann dieser Dichtflächenbereich wieder zurückfedern und aufgrund der Eigenelastizität des Verwendung findenden Werkstoffes sowie bei zulässigen Drücken wieder dichtend am kugelförmigen Hahnküken anliegen. Als Dichtelemente finden gewöhnlich aus Elastomer bestehende Dichtringe Verwendung. Hierbei kann es sich um PTFE oder andere gebräuchliche Dichtwerkstoffe handeln, die entsprechend den Druck- und/oder Temperaturverhältnissen ausgewählt wurden. The invention is based on the problem in a ball valve with a chambered Sealing elements to develop a less complex dead space relief. The Solution to this problem is described with the features of claim 1. Through the blind hole, the sealing element is at this point in its cross section weakened. A pressure on the sealing surface of the sealing element is at increase with increasing temperature and have a pressing effect on the sealing surface. in the Area of the blind hole, this pressure will have less resistance opposite, so that in this area the sealing surface is inadmissible yields high pressure elastically and pressure can be reduced. After This sealing surface area can spring back and relax due to the inherent elasticity of the material used and at allow the permissible pressures to seal against the spherical valve plug. As Sealing elements usually find sealing rings made of elastomer Use. This can be PTFE or other common ones Sealing materials act according to the pressure and / or Temperature conditions were selected.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist bzw. sind die Sacklöcher zur Anschlußöffnung hin offen ausgebildet. Damit kann bei einer auf der druckführenden Seite der Armatur befindlichen Öffnung eine zusätzliche dichtende Anpressung erfolgen.According to one embodiment of the invention, the blind holes are Connection opening designed open. It can be used on a pressurized Additional sealing pressure on the opening of the valve respectively.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Öffnung des Sackloches ganz oder teilweise innerhalb der Kammerung befindlich ist. Dies kann von Bedeutung sein für diejenigen Fälle, bei denen beispielsweise ein Medium abzusperren ist, in dem Schwebstoffe oder andere feste Bestandteile enthalten sind. Damit wird sichergestellt, daß derartige Mediumteile nicht in das Loch eindringen können.Another embodiment of the invention provides that the opening of the blind hole is wholly or partially within the chamber. This can be from Be important for those cases where, for example, a medium is to be closed off in which suspended matter or other solid components are contained. This ensures that such medium parts do not penetrate the hole can.

Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung, nach denen die Sacklöcher im Winkel zur Dichtfläche verlaufen und wonach die engste Querschnittsstelle des Dichtelementes im Bereich des Sackloches definiert ist, erlauben in ganz gezielter Weise eine Nachgiebigkeit der Dichtfläche. Damit wird sichergestellt, daß die der Anschlußöffnung nächstgelegene Seite der Dichtfläche immer zuerst nachgibt und damit eine sichere Entlastung des Totraumes gewährleistet werden kann.The further refinements of the invention, according to which the blind holes are at an angle run to the sealing surface and then the narrowest cross section of the Sealing element is defined in the area of the blind hole, allow in a very targeted manner Way a compliance of the sealing surface. This ensures that the Port closest side of the sealing surface always yields first so that a reliable relief of the dead space can be guaranteed.

Die Ausgestaltung von Anspruch 6 erlaubt auch die Entlastung eines Totraumes, der zwischen Kugelhähnen besteht, die aus Sicherheitsgründen hintereinander geschaltet sind. Der Totraum bildet sich dabei im Bereich der Anschlußöffnungen aus. Die an der Oberfläche des Hahnkükens anliegende Dichtfläche der Dichtelemente weist dann eine Formgebung auf, die eine Einwirkung des Druckes auf die Dichtfläche möglich macht.The embodiment of claim 6 also allows the relief of a dead space between ball valves that are in series for safety reasons are switched. The dead space is formed in the area of the connection openings out. The sealing surface of the Sealing elements then have a shape that is affected by the pressure on the sealing surface.

Der wesentliche Vorteil dieser Art einer Totraumentlastung besteht im geringen Herstellungsaufwand, nämlich durch einfache Anordnung eines Sackloches in einer Fläche des Dichtelementes. Dieses Sackloch kann hierbei gleichzeitig bei der Herstellung des Dichtelementes mit eingeformt werden oder nachträglich mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges erzeugt werden. Der Querschnitt kann hierbei auch jede bekannte oder gewünschte Form haben.The main advantage of this type of dead space relief is the low level Manufacturing effort, namely by simply arranging a blind hole in one Area of the sealing element. This blind hole can be at the same time Manufacture of the sealing element with molded or subsequently with the help a suitable tool. The cross section can also have any known or desired shape.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der in Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen dieAn embodiment of the invention is shown in and in the drawings described in more detail below. They show

Fig. 1 als Ausschnitt einen geschlossenen Kugelhahn im Schnitt und die Fig. 1 as a section of a closed ball valve in section and

Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit des Dichtelementes. Fig. 2 is an enlarged detail of the sealing element.

Der in Fig. 1 gezeigte Kugelhahn besteht aus einem hier zweiteilig ausgebildeten Gehäuse 1, in dem ein kugelförmiges Hahnküken 2 angeordnet ist. Dieses befindet sich in der "Geschlossen" - Stellung und ist durch eine Schaltwelle 3 betätigbar. Die Abdichtung bewirken zwei gekammerte Dichtelemente 4, die benachbart zu den Anschlußöffnungen 5, 6 angeordnet sind. Zwischen dem Hahnküken 2, den Teilen des Gehäuses 1 und den Dichtelementen 4 befindet sich ein Totraum 7, der in der "Geschlossen" und "Offen" - Stellung abgesperrt ist. Darin befindliche und besonders inkompressible Medien können bei einer Erwärmung des Gehäuses einen Druck entwickeln, der ganz erheblich über dem zulässigen Gehäusedruck liegen kann. Bei einem unzulässig hohen Druckanstieg gibt das elastische Material der Dichtelemente 4 an denjenigen Stellen nach, die im Bereich eines darin angebrachten Sackloches 8 liegen. Eine Wand 9 ist trennend zwischen der Anschlußöffnung 5 und einer ein Dichtelement 4 aufnehmenden Kammer 10 angeordnet. An der zum Hahnküken weisenden Seite verfügt sie über eine sogenannte "Firesafe"-Kante 11, an der bei einem Brandfall das Hahnküken 2 dichtend anliegt. Da diese Kante 11 gegenüber der Oberfläche 13 des Hahnkükens 2 einen Spalt 14 aufweist, kann bei einer nur teilweise nachgebenden Dichtfläche 12 der Überdruck durch diesen Spalt 14 abgebaut werden.The ball valve shown in Fig. 1 consists of a housing 1 formed here in two parts, in which a spherical valve plug 2 is arranged. This is in the "closed" position and can be actuated by a control shaft 3 . The sealing effect two chambered sealing elements 4 , which are arranged adjacent to the connection openings 5 , 6 . Between the cock plug 2 , the parts of the housing 1 and the sealing elements 4 there is a dead space 7 which is closed in the "closed" and "open" position. Media in it and particularly incompressible media can develop a pressure when the housing is heated, which can be considerably higher than the permissible housing pressure. In the event of an impermissibly high pressure increase, the elastic material of the sealing elements 4 yields at those points which lie in the region of a blind hole 8 made therein. A wall 9 is arranged separating between the connection opening 5 and a chamber 10 receiving a sealing element 4 . On the side facing the cock plug, it has a so-called "Firesafe" edge 11 , against which the plug 2 lies sealingly in the event of a fire. Since this edge 11 has a gap 14 with respect to the surface 13 of the cock plug 2 , the excess pressure can be reduced through this gap 14 in the case of a sealing surface 12 which only partially yields.

Eine Bohrung 17 im Hahnküken 2 ermöglicht eine Entlastung des Totraumes 7 bei geöffneter Armatur. Infolge von Temperatureinflüssen oder Phasenwechseln bedingte Druckanstiege im Totraum 7 werden dann durch die Bohrung 17 in den Strömungsmittelweg abgebaut.A bore 17 in the cock plug 2 enables relief of the dead space 7 when the valve is open. As a result of temperature influences or phase changes, pressure increases in the dead space 7 are then reduced through the bore 17 into the fluid path.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus einem Dichtelement 4 mit Sackloch 8 gezeigt. Der Verlauf des Sackloches 8 ist so gewählt, daß er mit einer Verlängerung 15 der Dichtfläche 12 einen kleinen Winkel α einschließt. Im Bereich des Sackloches 8 weist daher das Dichtelement 4 eine Querschnittsfläche 16 auf, die im Bereich der Firesafe-Kante 11 über ihre geringste Breite B verfügt. Ein innerhalb des Totraumes 7 vorherrschender Druck wird in Richtung des Pfeiles P abgebaut, wenn aufgrund eines unzulässig hohen Druckes das Dichtelement 4 im Bereich des Sackloches kurzfristig elastisch nachgibt. Durch die das Dichtelement 4 aufnehmende Kammer 10 wird gewährleistet, daß das elastische Dichtelement unter hohen Druckbelastungen nicht wegfließt.In Fig. 2 is a detail of a sealing member 4 with a blind hole 8 is shown. The course of the blind hole 8 is selected so that it includes a small angle α with an extension 15 of the sealing surface 12 . In the area of the blind hole 8 , the sealing element 4 therefore has a cross-sectional area 16 which has its smallest width B in the area of the Firesafe edge 11 . A pressure prevailing within the dead space 7 is reduced in the direction of the arrow P if, due to an impermissibly high pressure, the sealing element 4 briefly yields elastically in the region of the blind hole. The chamber 10 accommodating the sealing element 4 ensures that the elastic sealing element does not flow away under high pressure loads.

Claims

1. Ball valve, the housing of which is provided with connection openings for lines, a spherical valve plug is rotatably arranged between ring-shaped sealing elements within the housing, the sealing elements are chambered within the housing with the major part of their peripheral surface and with a free, sealing surface on Faucet chicks lie in a sealed manner, a dead space being formed between the housing, spherical faucet chicks and sealing elements, characterized in that one or more blind holes ( 8 ) are made in at least one sealing element ( 4 ) facing the connection openings ( 5 , 6 ).

2. Ball valve according to claim 1, characterized in that the blind holes ( 8 ) to the connection opening ( 5 , 6 ) are open.

3. Ball valve according to claim 1 or 2, characterized in that the opening of the blind holes ( 8 ) is completely or partially covered by a wall ( 9 ) delimiting a chamber ( 10 ).

4. Ball valve according to claims 1, 2 or 3, characterized in that the blind holes ( 8 ) run at an angle to the sealing surface ( 12 ).

5. Ball valve according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that a cross-sectional area ( 16 ) of the sealing element ( 4 ) located between the blind hole ( 8 ) and the sealing surface ( 12 ) has a smallest width (B) at that of a connection opening ( 5th , 6 ) facing side of the sealing element ( 4 ).

6. Ball valve according to one of claims 1 to 5, which is connected in series with a second ball valve and a dead space is arranged between the two ball valves, characterized in that one or more blind holes ( 8 ) on the one dead space ( 7 ) of a ball valve facing side of at least one sealing element ( 4 ) are arranged.