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Diese Art des Aufbaus ermöglicht den Ausbau des Ventils zum Zweck der Prüfung des
Verschleißzustands der Dichtungen, ohne daß die beiden mit dem Ventil verbundenen
Rohre entfernt werden müßten. In manchen Fällen kann es jedoch erforderlich sein, das in
Fließrichtung unterhalb des Ventils angeschlossene Rohr abzumontieren, und zwar bei
geschlossenem Ventil und während im anderen Rohr oberhalb des Ventils sich ein unter
Druck stehendes Fluid befindet. Dieses Erfordernis verlangt einen Aufbau des Ventils, bei
dem die Buchse, die die Dichtung hält, immer oberhalb der Fließrichtung, also auf der
Druckseite, angebracht wird. Falls dies nicht erfolgt, besteht die Gefahr, daß die Buchse,
die entsprechende Dichtung und selbst der kugelförmige Verschlußkörper durch den auf
der anderen Seite des Ventils anliegenden Druck aus dem Ventilgehäuse hinausgedrückt
werden.
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Gemäß einer vorhergehenden Innovation des Eigentümers dieser Erfindung (IT-U-198 695
und US-A-4 605 199) wurden diese Probleme durch Hinzufügen eines Halterings gelöst,
der in das Ventilgehäuse geschraubt wird, um einen ringförmigen Anschlag für die die
obengenannte Dichtung haltende Buchse zu bilden. Dadurch kann das Ventil in beliebiger
Richtung eingebaut werden und jederzeit eines der beiden Rohre abmontiert werden, wenn
das andere unter Druck steht. Diese Lösung hat allerdings den Nachteil, daß es aufgrund
von Kräften, die sich aus einer wärmeabhängigen Verformung der mit dem Ventil
verbundenen Rohre ergeben, nicht möglich ist, ein Verklemmen des Verschlußkörpers in
Öffnungs- oder Schließstellung zu verhindern.
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Die Reibungskräfte, die sich somit an den den Verschlußkörper abdichtenden Dichtungen
entwickeln können, führen zu einer Erhöhung des Drehmoments, das zum Drehen des
Verschlußkörpers erforderlich ist.
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Gemäß dieser Erfindung wird ein Kugelventil des oben beschriebenen Typs mit einem in
zwei Richtungen wirkenden Feststellring gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1
ausgestattet, der es ermöglicht, bei geschlossenem Ventil und ohne Beeinträchtigung der
Ventilabdichtung das nach dem Ventil angebrachte Rohr abzumontieren, und der mögliche
axiale Lasten, die infolge der Ausdehnung der Rohre auftreten, absorbieren kann.
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Fig. 1 zeigt einen vertikalen Querschnitt des erfindungsgemäßen Ventils in montiertem
Zustand.
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Fig. 2 zeigt eine Vergrößerung der Haltebuchse und des in zwei Richtungen wirkenden
Feststellrings, die vor dem Einsetzen in das Ventilgehäuse miteinander verbunden
werden.
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Im folgenden wird speziell auf die obengenannten Figuren Bezug genommen. Mit 10 ist
der Körper bzw. das Gehäuse des Ventils bezeichnet, der eine im wesentlichen
zylindrische Außenform 11 und an beiden Enden Gewindeteile 12, 13 für zwei anziehbare
Ringmuttern 20, 20' aufweist. Jede der Ringmuttern 20, 20' umfaßt einen röhrenförmigen Teil
21, 21' mit einem zu den Gewindeteilen 12, 13 passenden Innengewinde und an einem
Ende einen Flansch 23, 23', der zur Innenseite der Ringmutter gerichtet ist und dazu dient,
den äußeren Flansch 31, 31' der Rohre 30, 30' anzudrücken.
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Auf bekannte Weise können die Rohre 30, 30' in einem Stück mit dem äußeren Flansch
31, 31' hergestellt werden und in den meisten Fällen ein Rohrstück 32, 32' umfassen, das
in einer in den äußeren Flansch 31, 31' eingepaßten Endbuchse 33, 33' sitzt. Das
Rohrstück 32, 32' kann auch auf andere Weise mit der Endbuchse 33, 33' verbunden werden,
sie können miteinander verschraubt, verklebt oder verschweißt sein.
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Innen weist das Ventilgehäuse 10 an einem Ende (in den Figuren auf der linken Seite) eine
Bohrung 14 aut, die sich bis zur Mitte des Ventilkörpers erstreckt. Am anderen Ende (in
der Figur auf der rechten Seite) ist diese Bohrung durch einen ringförmigen Flansch 15, der
zur Achse des Ventilkörpers gerichtet ist und als Anschlag für das vordere Ende 34 des
Rohrs 30 dient, zum Teil verschlossen. Dieses vordere Ende 34 des Rohrs 30 sitzt auf dem
vorderen Ende 16 des Ventilkörpers auf.
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An der Vorderseite 16 des Ventilgehäuses ist am inneren Flansch 15 auf bekannte Weise
eine ringförmige Nut 17 zur Aufnahme eines abdichtenden O-Rings gebildet. Das
Ventilgehäuse 10 ist mit einer radialen Öffnung für die Betätigungsstange 40 des
Verschlußkörpers 41 versehen, der eine Kugel mit einer diametralen Öffnung 42 umfaßt und eine
Vertiefung zur Aufnahme eines von der Unterseite der Stange 40 abstehenden zylindrischen
Zapfens 44 mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist.
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Wie in Fig. 1 gezeigt, befindet sich zwischen dem Flansch 15 und dem Verschlußkörper 41
eine ringförmige Dichtung 45, die in einem am Flansch 15 des Ventilgehäuses 10
gebildeten ringförmigen Absatz sitzt. Es ist bekannt, daß bei solchen Kugelventilen die zweite
ringiörmige Dichtung 45' des kugelförmigen Verschlußkörpers 41, d. h. die auf der linken
Seite der Figur gezeigte Dichtung, an den kugelförmigen Verschlußkörper 41 angedrückt
wird, und zwar von der zweiten anziehbaren Ringmutter 20', die das vordere Ende 34' des
Flansches 31' des Rohrs 30' gegen die Basis 51 einer die Dichtung 45' haltenden Buchse 50
drückt. Auf der axial äußeren Seite 51 der Haltebuchse 50 der Dichtung 45' befindet sich
eine ringförmige Nut 17', in der ein entsprechender Dichtungsring sitzt.
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Das Ventil weist also (siehe insbesondere Fig. 1), in dieser Reihenfolge, die folgenden
bekannten Elemente auf: das Rohr 30, den Flansch 15 des Ventilgehäuses 10, die Dichtung
45, den kugelförmigen Verschlußkörper 41, die Dichtung 45', die diese Dichtung haltende
Buchse 50 und das Rohr 30'. Zu diesen bekannten Elementen kommen noch die
anziehbaren Ringmuttern 20 und 20' hinzu, die ebenfalls für diese bekannten Kugelventile typisch
sind.
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Gemäß dieser Erfindung weist das dem Flansch 15 gegenüberliegende Ende der Bohrung
14 ein Innengewinde 60 für einen mit einem Außengewinde versehenen Verschlußring 61
aufs an dem zwei Vertiefungen gebildet sind, die einander diametral gegenuberliegen und
in der Figur nicht gezeigt sind. Durch diese Vertiefungen kann der Verschlußring 61
mittels eines geeigneten Werkzeugs gedreht werden. Auf der Außenseite der Haltebuchse 50
befindet sich eine ringförmige Nut 52 zum Einsetzen des Verschlußrings 61.
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Der Verschlußring 61 ist eingeschnitten, wie in Fig. 2 mit der gestrichelten Linie 103
gezeigt, damit er in die ringförmige Nut 52 eingesetzt werden kann. Dieser Einschnitt
ermöglicht es, den Verschlußring 61 so weit elassisch aufzuweiten, bis dieser auf Höhe der
Nut 52 axial positioniert ist. Dort kehrt der Ring 61 aufgrund seiner Elastizität zu seiner
normalen Größe zurück und positioniert sich in der Nut 52, in der er sich mit einem
geringen axialen Spiel bewegen kann.
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Außen weist der Verschlußring 61 ein Gewinde 62 aufs das zu dem Innengewinde 60 der
Bohrung 14 paßt. Die axiale Abmessung des Verschlußrings 61 ist kleiner als die axiale
Abmessung der Nut 52. Auf der Außenseite der Haltebuchse 50, in der Nähe der Nut 52
und in axialer Richtung innerhalb von dieser, befindet sich eine zweite ringförmige Nut 53
zur Aufnahme eines O-Rings (siehe Fig. 1), der gegen die Innenseite der Bobrung drückt.
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Der Verschlußring 61 ermöglicht, daß das Ventil hinsichtlich der Fließrichtung der
Flüssigkeit in beliebiger Stellung eingesetzt werden kann, für den Fall, daß eines der Rohre 30
oder 30', bei geschlossenem Ventil, abmontiert werden soll. Wenn das Fluid in der in Fig.
1 durch den Pfeil F1 angegebenen Richtung durch das Ventil strömt, kann somit, nachdem
das Ventil durch Drehen des kugelförmigen Verschlußkörpers 41 geschlossen wurde, bei
Bedarf das Rohr 30', das sich in Fließrichtung unterhalb befindet, abmontiert werden, ohne
die Gefahr, daß die die Dichtung 45' haltende Buchse 50 aus dem Ventilgehäuse
ausgestoßen wird. Dies wird erreicht durch den in das Gewinde 60 des Ventilgehäuses 10
geschraubten Verschlußring 61.
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Die Montage der verschiedenen Teile des Ventils erfolgt wie unten beschrieben.
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Das aus der Buchse 33 und dem Rohrstuck 32 gebildete vordere Rohr 30 wird mittels der
anziehbaren Ringmutter 20, die auf das Außengewinde 12 geschraubt wird, gegen die
Vorderseite 16 des Flansches 15 gedrückt. Dann wird die Stange 40 an der zu diesem
Zweck im Ventilgehäuse 10 vorgesehenen radialen Öffnung in das Ventilgehäuse
eingeführt Danach wird der Verschlußkörper 41 in das Ventilgehäuse 10 eingesetzt. Der
Verschlußkörper 41 weist an seiner Oberseite eine geeignete prismaförmige Vertiefung auf, in
die der Zapfen 44 paß. Sodann wird die Haltebuchse 50, an der bereits der Verschlußring
61 angebracht wurde, in das Ventilgehäuse 10 eingesetzt. Die axiale Positionierung der
Haltebuchse 50 wird durch das Maß bestimmt, um das der Verschlußring 61 in das
Gewinde 60 geschraubt wird. Wenn der Verschlußring 61 mittels eines geeichten Werkzeugs
eingeschraubt wird, dann besteht die Möglichkeit, die axiale Kraft, mit der die beiden
ringförmigen Dichtungen 45 und 45' gegen den Verschlußkörper 41 gedrückt werden, genau
zu bestimmen. Schließlich wird das aus dem Rohrstück 32' und der Buchse 33' gebildete
Rohr 30' auf der äußeren Seite 51 der Haltebuchse 50 aufgesetzt.
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Da die Ringmutter 20' fest im Gewinde 13 des Ventilgehäuses 10 sitzt, wird das Ende 34'
des Rohrs 30' gegen die äußere Seite 51 der Haltebuchse 50 gedrückt. Dabei ist es von
Bedeutung, daß gemäß dieser Erfindung ein zu festes Anziehen der Ringmutter 20' im
Gewinde 13 kein Festklemmen des Verschlußkörpers 41 zwischen den Dichtungen 45 und
45' verursachen kann. Der Grund dafür ist, daß die axiale Position des Verschlußrings 61
jede axiale Bewegung der Haltebuchse 50 verhindert, nachdem das Spiel zwischen dem
Verschlußring 61 und den Flachen der ringförmigen Nut 52 wiederhergestellt ist. Dieses
Spiel ist in Fig. 2 übertrieben groß dargestellt
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Da die Teile 10, 40, 41, 50 und 61 in einem Lieferbetrieb vormontiert werden können - die
ubrigen Teile 30, 20, 20' und 30' werden danach an Ort und Stelle montiert - können die
Ventile den Lieferbetrieb in einem Zustand verlassen, in dem die Dichtungen genau auf
die erforderlichen Werte komprimiert sind. Durch die anschließende Montage der Rohre
30 und 30' und der Ringmuttern 20 und 20', auch wenn diese von weniger qualifiziertem
Personal ausgeführt wird, kann sich der Grad der Kompression der Dichtungen 45 und 45'
nicht maßgeblich ändern.
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Diese Erfindung bietet noch einen weiteren Vorteil: das hier beanspruchte Ventil kann in
Umgebungen verwendet werden, in denen extreme Temperaturveränderungen auftreten.
Dies bedeutet, daß bei den Rohren eine wärmebedlngte Volumenzunahme und -abnahme
auftreten kann. Bei gewöhnlichen Ventilen wird ein Lockern der Dichtungen 45 und 45'
infolge einer Kontraktion der Rohre durch die Ringmuttern 20 und 20' verhindert. Bei
diesen Ventilen wird jedoch nicht die thermische Volumenausdehnung verhindert, die die
unerwüuscht hohe Komprimierung dieser Dichtungen 45 und 45' bewirkt. Gemäß dieser
Erfindung wird dieser Nachteil durch den Verschlußring 61 beseitigt, der an einer
bestimmten Position eingeschraubt ist und somit an dieser festgehalten wird, wobei er in der Nut 52
der Haltebuchse 50 sitzt, so daß er sich in axialer Richtung nur so weit bewegen kann, wie
es das in Fig. 2 gezeigte Spiel (g) zuläßt. Wie bereits erwähnt, ist das Spiel (g) in der Figur
größer dargestellt, als es bei dem montierten Ventil in Wirklichkeit ist.
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Insgesamt bietet diese Erfindung folgende Vorteile:
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Einerseits ermöglicht sie, daß bei der Montage des Ventils die korrekte Komprimierung
der Dichtungen 45 und 45' ein für alle mal herbeigeführt wird. Beim Anziehen der
Ringmuttern 20 und 20' kann diese Komprimierung nicht das Maß, das das Spiel (g) gestattet,
Überschreiten. Es sollte betont werden, daß in Abhängigkeit von derAnlage, in der das
Ventil installiert wird, die Größe des Spiels (g) durch Änderung der axialen Abmessung
desjenigen Teils des Rings 61, der in die Nut 52 gelangt, variiert werden kann. Zu diesem
Zweck ist es umgekehrt möglich, die axiale Abmessung der Nut 52 zu ändern.
Andererseits wirkt der Verschlußring 61 einer möglichen thermische Volumenausdehnung, durch
die die Dichtungen 45 und 45' zu stark komprimiert würden und das Ventil sogar
festgeklemmt werden könnte, entgegen.
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Es ist auch wichtig, anzumerken, daß sich das innere Ende des Flansches 15 zum Ende des
Ventilgehäuses (20) in Form eines zylindrischen Flansches 70 erstreckt, so daß eine
ringlörmige Öffnung 71 entsteht, die zur Außenseite des Ventils weist. Die Nut 17 ist am
vorderen Ende 16 dieses zylindrischen Flansches 70 gebildet. Die Nut 17 dient zur Aufnahme
eines abdichtenden O-Rings, der gleich oder ähnlich positioniert ist wie der in der Nut 17'
der Haltebuchse 50 sitzende O-Ring.
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Zusätzlich ermöglicht die ringförmige Öffnung 71 die Konstruktion eines Ventilgehäuses
mit gleich starken Wänden, was zu Einsparungen fürt, wenn das Werkstück durch Gießen
oder Formen erzeugt wird. Schließlich ist noch anzumerken, daß die Dichtungen 45 und
45' gewöhnlich in einem ringförmigen Absatz sitzen und praktisch einen trapezförmigen
Querschnitt aufweisen. Der ringförmige Absatz weist daher in bekannter Weise eine erste
zylindrische Anschlagfläche 82 und eine zweite ebene Anschlagfläche 83 in Form eines
kreisrunden Vorsprungs auf. Daraus folgt, daß die Dichtwirkung der Dichtung und die
Anpassungsfähigkeit der Gleitfläche an die Außenfläche des kugelförmigen Verschlußkörpers
41 einzig von der Elastizität des Materials der Dichtung abhängen. Es ist jedoch bekannt,
daß eine hohe Elastizität, im Sinne einer großen Nachgiebigkeit, gewöhnlich nicht mit
Härte und Verschleißfestigkeit vereinbar ist, außer es werden sehr teuere Materialien
verwendet.
Gemäß dieser Erfindung weist die ebene Anschlagfläche 83 in Form eines
kreisrunden Vorsprungs eine ringförmige Rinne 84 auf in der ein O-Ring sitzt. Durch diesen O-
Ring wird den Dichtungen 45 und 45' eine höhere Elastizität verliehen.
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Es sei angemerkt, daß die Dichtungen 45 und 45' aus einem Material mit niedrigem
Reibungskoeffizienten hergestellt sind, was das Drehen des Verschlußkörpers erleichtert, ohne
die zum Anziehen benötigte Kraft zu erhöhen. Da eine zweite Reibungsursache die
Drehkraft ist, die durch das Gleiten des Halteflansches 49 der Stange 40 in dem entsprechenden
Sitz im Ventilgehäuse 10 entsteht, ist zwischen diesem Sitz und diesem Flansch eine
Dichtung 48 aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten angebracht
Infolgedessen wird durch das erfindungsgemäße Ventil einerseits verhindert, daß auf die
Dichtungen 45 und 45' ein Anzieh-Druck ausgeübt wird, der einen vorgegebenen Wert
überschreitet, andererseits läßt sich bei derjenigen Drehkraft, die zum Drehen des
Verschlußkörpers 41 als optimal betrachtet wird, die Anziehkraft erhöhen, um die Dichtwirkung des
Ventils zu verbessern, da für die Dichtungen 45 und 45' und für die Dichtung 48 ein
Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten verwendet wird.