DE69028018T2

DE69028018T2 - Kugelkükenventil

Info

Publication number: DE69028018T2
Application number: DE69028018T
Authority: DE
Inventors: Ikuo Yokoyama
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1990-12-18
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2010-12-19
Also published as: DE69028018D1; KR950005882B1; US5181539A; CA2046334A1; KR920701730A; EP0458980B1; ES2090296T3; WO1991009243A1; EP0458980A1; EP0458980A4; CA2046334C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kugelventil, das keine Teile aufweist, an denen Flüssigkeiten stehenbleiben, wenn das Ventil geöffnet ist, um somit die Vermehrung von Bakterien in denselben zu verhindern.

HINTERGRUNDWISSEN

Herkömmlicherweise wurden in Transportleitungen für Flüssigkeiten in der Halbleiterindustrie, in der Bio- und der medizinischen Industrie, der Nahrungsmittelindustrie und anderen chemischen Industrien Kugelventile, die aus Kugeln bestehen, die in den Ventilgehäusen vorgesehen sind und in mit Sitzringen befestigten Sitzträgern Halt finden, und aufnahmetaschenfreie Kugelventile verwendet, die aus Kugeln bestehen, die in einem Gehäuse drehbar angeordnet sind, das innen mit einem kugelförmigen Raum ausgebildet ist, damit darin keine Aufnahmetaschen ausgebildet werden.
In diesen herkömmlichen Kugelventilen wird, wenn die Kugelventile offengelassen wurden, um das Fluid während langer Zeitspannen durch dieselben hindurchzuführen, die Verbindung zwischen dem Raum, der zwischen dem Ventilgehäuse und der Kugel ausgebildet ist, und dem Durchgangskanal der Flüssigkeit vollständig verschlossen, wodurch die in dem Raum eingeschlossene Flüssigkeit völlig ruht (stagniert), und somit wird es unmöglich, eine Vermehrung von Bakterien etc. zu verhindern.
Des weiteren besitzt ein aufnahmetaschenloses Kugelventil ein großes Rotationsdrehmoment, da im wesentlichen die gesamte Kugeloberfläche als ein gleitendes Teil dient, um jedoch einen glatten Betrieb desselben zu gewährleisten, muß die Bearbeitungspräzision der Kugel und des kugelförmigen Raums sehr streng sein. Des weiteren wird es, da gleitende Teile verwendet werden, von einem Mikrogesichtspunkt aus unmöglich, eine Vermehrung von Bakterien etc. zu verhindern, wenn Wasser hineingelangt.
Des weiteren stagniert in dem herkömmlichen Kugelventil, wenn das Ventil geschlossen ist, Fluid, das in den Ventilgehäuseraum strömt, da es von der Umgebungsatmosphäre abgeschlossen ist, und dies verursacht manchmal Probleme. Zum Beispiel werden in der Halbleiterindustrie manchmal Rohre mit Wasserstoffperoxidwasser gespült, um die Innenseiten der Rohre keimfrei zu machen, wenn jedoch das Kugelventil nach Durchleiten des Fluides durch dasselbe hindurch geschlossen wird, wird das in dem Ventilgehäuse eingeschlossene Wasserstoffperoxidwasser verdampft, und der Druck in dem Ventilgehäuse steigt an, was Probleme hinsichtlich von Rissen in dem Kugelventilkörper und eines Brechens der Sitzringe verursacht.
Es wurde daher ein Kugelventil vorgeschlagen (EP 0 112 977 A1), das Öffnungen zwischen der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Seite des Ventilkörpers zu dem Ventilgehäuseraum hin aufweist. Das Ziel einer derartigen Konstruktion besteht darin, eine Stagnation des Fluides in dem Ventilkörper zu verhindern. Diese bloße Verbindung der Strömungsdurchführung des Körpers mit dem Ventilgehäuse ist jedoch in den meisten Fällen nicht ausreichend, um alle Anforderungen an ein Kugelventil zu erfüllen, das in Transportleitungen für Flüssigkeiten in der Halbleiterindustrie der Bio- und der medizinischen oder der Nahrungsmittelindustrie verwendet wird.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, basierend auf einem Ventil, das ein kleines Rotationsdrehmoment besitzt und das keine spezielle Bearbeitungspräzision erfordert, einen viel besseren Fluß durch das Ventilgehäuse hindurch bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Kugelventils, in dem überhaupt kein Leckverlust an Fluid auftritt, wenn das Ventil geschlossen wird, und kein Brechen des Kugelventils aufgrund von stagnierendem Fluid auftritt, wenn das Ventil geschlossen ist.
Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kugelventil mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereitgestellt. Diese Merkmale drücken das Fluid in Abhängigkeit von der Druckdifferenz mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit durch den Ventilgehäuseraum und verhindern somit alle oben erwähnten Nachteile.
Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die Unteransprüche charakterisiert, und die folgende Spezifizierung einiger Ausführungsformen der Erfindung wird zusätzlich zeigen, wie die Erfindung zu verwenden ist.
Es ist zu erwähnen, daß das für das Kugelventil der vorliegenden Erfindung verwendete Material ein Metall, Kunststoff oder Keramik sein kann und das Ventil einen derartigen Aufbau aufweisen kann, daß es durch die Rotation einer Kugel ein- oder ausgeschaltet wird und durch Sitzringe abgedichtet wird, die stromaufwärts und stromabwärts der Kugel vorgesehen sind, und somit nicht in besonderer Weise beschränkt ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Längsschnitt, der den vollständig geöffneten Zustand einer Ausführungsform eines Kugelventils der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Kugel in Fig. 1 von rechts;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Trennwand entlang der Linie A-A' in Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform von vorne, wobei die verbindenden Bereiche der Kugel in Fig. 1 Löcher sind;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht der Kugel in Fig. 4 von links;
Fig. 6 ist ein Längsschnitt einer dritten Ausführungsform von vorne;
Fig. 7 bis 9 sind eine Vorderansicht, eine Seitenansicht beziehungsweise eine Ansicht von unten des Stiftes in Fig. 6;
Fig. 10 ist ein Längsschnitt einer vierten Ausführungsform von vorne;
Fig. 11 ist ein Längsschnitt einer fünften Ausführungsform von vorne;
Fig. 12 ist ein Längsschnitt einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der den vollständig geöffneten Zustand derselben zeigt;
Fig. 13 ist ein Längsschnitt von vorne, der eine siebte Ausführungsform zeigt, die eine Modifikation von Fig. 12 ist;
Fig. 14 und 15 sind laterale Ebenenschnitte, die auf die Kugel zentriert sind, im geschlossenen Zustand des Kugelventils, das in Fig. 13 gezeigt ist;
Fig. 16 ist ein lateraler Ebenenschnitt, der auf eine Modifikation einer Kugel von Fig. 14 zentriert ist; und
Fig. 17 ist ein lateraler Ebenenschnitt, der auf eine Modifikation einer Kugel von Fig. 16 zentriert ist.

BESTE WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Nun wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Erläuterung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegeben.
Figur 1 ist ein Längsschnitt, der den offenen Zustand eines Kugelventils aus Polyvinylchlorid zeigt, das aus einem Ventilkörper mit Stützen besteht, die gleitend an den zwei Enden desselben befestigt sind.
In Figur 1 ist eine Kugel drehbar in dem Ventilgehäuse eines zylindrischen Ventilkörpers (2) befestigt, und stromabwärts der innerhalb derselben vorgesehenen Durchführung (3) ist eine verengte Öffnung (4) vorgesehen. In Fig. 1 wird die Öffnung (4) durch Verengen der Öffnung der Durchführung (3) in Richtung der stromabwärts gelegenen Seite derselben gebildet, der Öffnungsbereich kann jedoch in einer Durchführung mit einer Öffnung vorgesehen sein, die überall die gleiche Abmessung aufweist, und dies ist hierauf nicht speziell beschränkt. Es ist zu erwähnen, daß in diesem Fall ein Ring in der Durchführung angebracht ist, um jenen Bereich zu verengen und die Öffnung (4) zu bilden. Die Position der in der Durchführung (3) vorgesehenen Öffnung (4) ist nicht auf die stromabwärts gelegene Seite der Durchführung (3) beschränkt und kann in der Mitte oder auf der stromaufwärts gelegenen Seite liegen.
Die Bezugszeichen (5) und (6) stellen verbindende Bereiche dar, die am stromaufwärts gelegenen Ende und am stromabwärts gelegenen Ende der Durchführung (3) um die Öffnung (4) herum, d.h. am Einlaßbereich der Durchführung und am Auslaßbereich der Durchführung, vorgesehen sind, um die Durchführung (3) und den Ventilgehäuseraum (8) zu verbinden. Die verbindenden Bereiche (5) und (6), wie in Fig. 2 gezeigt, sind als eine Mehrzahl von Vertiefungen (in Figur 8) vorgesehen, die sich in Umfangsrichtung der Durchführung (3) radial erstrecken. Die Querschnittsform der Trennwände (7) zwischen den Vertiefungen ist, wie in Fig. 3 gezeigt, eine vorgewölbte Kurve, und somit wird dadurch ein optimales Resultat erzielt, daß sie mit den später erwähnten Sitzringen (13) und (14) in tangentialen Kontakt gebracht werden. Des weiteren liegt die Länge der verbindenden Bereiche (5) und (6) in radialer Richtung auf der sphärischen Oberfläche der Kugel (1) innerhalb eines Bereiches, der die Abdichtungswirkung, während das Ventil geschlossen ist, nicht behindert, und muß so eingestellt werden, daß sie größer als die effektive Dichtungsapertur (in Fig. 2 durch die gestrichelten Linien gezeigt) der später erwähnten Sitzringe (13) und (14) ist.
Die verbindenden Bereiche (5) und (6) müssen jeweils sowohl an der stromaufwärts gelegenen Seite als auch an der stromabwärts gelegenen Seite der Öffnung (4) vorgesehen sein, da, wenn sie dies nicht sind, die charakteristische Wirkung der vorliegenden Erfindung, die später erläutert wird, nicht erzielt wird. Der zylindrische Ventilkörper (2) ist an einem ungefähr mittigen Bereich desselben mit einem Kopfbereich (10) mit einer Öffnung (9) in einer zu der axialen Linie senkrechten Richtung versehen. Ein Stift (21), der mit einem Griff (22) verbunden ist, ist in der Öffnung (9) gehalten, und eine Kugel (1), die an der Unterseite des Stiftes (21) befestigt ist, wird drehbar in dem Ventilgehäuse gehalten.
Die Bezugszeichen (11) und (12) bezeichnen Stützen, die gleitend an den zwei Seiten des zylindrischen Ventilkörpers (2) gehalten sind. Die inneren Umfangsseitenflächen, die der Kugel (1) zugewandt sind, sind mit Sitzringen (13) und (14) verbunden, die mit der Kugel (1) in Kontakt kommen und eine Dichtungswirkung besitzen. Die Bezugszeichen (15) und (16) bezeichnen geflanschte Körperkappen. Durch Anschrauben der Kappenmuttern (17) und (18), mit denen sie an den äußeren Umfangsseitenflächen des zylindrischen Ventilkörpers (2) in Eingriff sind, werden sie an den Stützen (11) und (12) durch die Sitzringe befestigt. Die Stützen (11) und (12) und die geflanschten Kappenkörper (15) und (16) sind mit den Durchführungen (19), (20) sowie (23), (24) versehen, die eine kontinuierliche Durchführung erzeugen, die mit dem Fluid in Verbindung steht, wenn das Ventil geöffnet ist.
Die wie oben aufgebaute Ausführungsform funktioniert wie folgt. Das Fluid, das die Einlaßdurchführungen (24) und (20) passiert und die Durchführung (3) der Kugel (1) erreicht, passiert die Öffnung (4) und strömt zu den Auslaßdurchführungen (19) und (23) ab. Aufgrund der Wirkung der Öffnung (4) wird an der stromaufwärts gelegenen Seite und der stromabwärts gelegenen Seite ein Druckdifferential des Fluides erzeugt. Das heißt, der Druck P&sub1; auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Öffnung (4) wird größer als der Druck P&sub2; auf der stromabwärts gelegenen Seite. Demzufolge passiert ein Teil des Fluides, das in die Durchführung (3) strömt, die verbindenden Bereiche (5) der Kugel (1) auf der stromaufwärts gelegenen Seite und strömt in den Ventilgehäuseraum (8) des zylindrischen Ventilkörpers (2). Des weiteren füllt das Fluid den Ventilgehäuseraum (8) und endet nahe den verbindenden Bereichen (6), die an dem stromabwärts gelegenen Bereich der Öffnung (4) vorgesehen sind, die verbindenden Bereiche (6) stehen jedoch mit der Durchführung (3) der Kugel (1) auf der stromabwärts gelegenen Seite in Verbindung, und somit wird das Fluid aufgrund des oben erwähnten Druckdifferentials zwangsweise durch die verbindenden Durchführungen (6) hindurchgeführt, passiert die Durchführung (3) und strömt zu den Auslaßdurchführungen (19) und (23) ab.
Wie oben erläutert, strömt das Fluid, während das Ventil offen ist, ununterbrochen in im wesentlichen den gesamten Raum in dem Kugelventil, ohne zu stagnieren, und strömt kontinuierlich zu der Auslaßdurchführung ab.
Figur 4 ist eine Längsschnittansicht, welche die gleiche wie Fig. 1 ist, jedoch eine weitere Ausführungsform zeigt, bei der die verbindenden Bereiche (5) und (6) in Fig. 1 als Löcher ausgebildet sind. Des weiteren ist Fig. 5 eine Seitenansicht der Kugel (1) in Fig. 4 von links.
Die Strömung des Fluides in dieser Ausführungsform ist die gleiche wie im Fall der Ausführungsform von Fig. 1, und somit wird auf eine Erläuterung derselben verzichtet.
Die Figuren 6 bis 9 zeigen eine dritte Ausführungsform, bei der eine weitere Verbesserung für die Kugel (1) und den Stift (21) in Fig. 1 verwirklicht wurde.
In den Figuren bezeichnet (25) ein verbindendes Loch, das in dem ungefähr mittigen Bereich der Durchführung (3) der Kugel (1) vorgesehen ist und mit der Vertiefung (27) in Verbindung steht, in welcher der Flanschbereich (26) des Stiftes (21) befestigt ist.
Der Flanschbereich (26), wie in Fig. 7 gezeigt, ist in T-förmiger Gestalt am Boden des Stiftes (21) vorgesehen. Am Seitenfiächenbereich ist eine \i4ehrzahl von verbindenden Vertiefungen (28) parallel zu der Axiallinie des Stiftes (1) und mit dem Ventilgehäuseraum (8) in Verbindung stehend vorgesehen. Des weiteren ist auch der untere Bereich in ähnlicher Weise mit verbindenden Vertiefungen (29) versehen, die longitudinal und lateral verlaufen. Wenn den Trennwänden, die diese verbindenden Vertiefungen definieren, im wesentlichen halbkreisförmige Querschnittsformen gegeben werden, kann eine bessere Wirkung erzielt werden.
Die Strömung des Fluides in der vorliegenden Ausführungsform erzeugt die folgende Strömung zusätzlich zu der oben erwähnten Strömung. Das heißt, ein Teil des Fluides, das in die Durchführung (3) der Kugel (1) strömt, passiert das verbindende Loch (25), um in die Vertiefungen (27) zu strömen, und passiert des weiteren die verbindenden Vertiefungen (29) und (28), die in dem Flanschbereich (26) des Stiftes (21) vorgesehen sind, um in den Ventilgehäuseraum (8) hinaus zu strömen. Die nachfolgende Strömung ist die gleiche wie oben erwähnt. Demgemäß bewegt sich das Fluid, das in dem schmalen Zwischenraum an dem verbindenden Bereich des Stiftes und der Kugel stagniert was bei dem Kugelventil des Standes der Technik ein Problem darstellte, kontinuierlich und strömt in dieser Ausführungsform zu der stromabwärts gelegenen Seite, wenn das Ventil offen ist, wodurch das Problem des Standes der Technik gelöst ist.
Figur 10 ist ein Längsschnitt, der eine vierte Ausführungsform zeigt. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der verbindende Bereich (5) an der stromaufwärts gelegenen Seite der Öffnung (4), die in der Stütze (12) vorgesehen ist, und die Durchführung (20) der Stütze (12) und der Ventilgehäuseraum (8) standen miteinander in Verbindung. Die Betriebsart ist die gleiche wie oben erwähnt, und somit wird auf eine Erläuterung derselben verzichtet.
Figur 11 ist ein Längsschnitt, der eine fünfte Ausführungsform zeigt. Die Ausführungsform besitzt eine Öffnung (4), die in der Durchführung (19) der Stütze (11) vorgesehen ist, und den verbindenden Bereich (6) der stromabwärts gelegenen Seite der Öffnung (4), der ebenfalls in der Stütze (11) vorgesehen ist. Die Betriebsart ist die gleiche wie oben erwähnt, und somit wird auf eine Erläuterung derselben verzichtet.
Figur 12 zeigt eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Innerhalb einer Kugel (1), die drehbar in dem Ventilgehäuse eines zylindrischen Veiitilkörpers (2) befestigt ist, ist eine Durchführung (3) mit einer horizontal trapezförmigen Querschnittsform ausgebildet, deren Öffnung in Richtung der stromabwärts gelegenen Seite verengt ist und die mit einem Ende (30) (im folgenden als ein stromaufwärts gelegenes Ende bezeichnet, da es in der Figur stromaufwärts liegt) mit einer großen Öffnung und einem anderen Ende (31) (im folgenden als stromabwärts gelegenes Ende bezeichnet, da es in der Figur stromabwärts liegt) mit einer kleinen Öffnung versehen ist. Nahe des stromaufwärts gelegenen Endes (30) und des stromabwärts gelegenen Endes (31) sind acht Verbindungslöcher (6) und (7) vorgesehen, die jeweils die Durchführung (3) und den Ventilgehäuseraum (8) verbinden (siehe Fig. 5). Die Öffnungen und die Anzahl der Verbindungslöcher (5) und (6) können unter Berücksichtigung der Festigkeit des Kugelmaterials ausgelegt werden und sind nicht in besonderer Weise beschränkt.
Die Positionen der Verbindungslöcher (5) und (6) sind nicht in besonderer Weise beschränkt, sie sind jedoch vorzugsweise, wie in Fig. 5 gezeigt, radial an der Außenseite der Sitzringe (13) und (14) vorgesehen, die von den Sitzträgern gehalten sind (im folgenden als die Stützen in dieser Ausführungsform bezeichnet).
Es ist zu erwähnen, daß die verbindenden Bereiche in der vorliegenden Ausführungsform Löcher sind, diese Bereiche können jedoch auch Vertiefungen sein.
Wenn das Ventil geöffnet ist, strömt das Fluid durch die Durchführung (3) der Kugel (1) hindurch, ein Teil strömt jedoch, wie durch den Pfeil gezeigt, durch die Verbindungslöcher (5) auf der stromaufwärts gelegenen Seite und durch den Ventilgehäuseraum (8) hindurch zu den Verbindungslöchern (6) des stromabwärts gelegenen Bereichs, um in Richtung der Durchführung (32) der Stütze (11) zu strömen. Daher wird in dem Ventilgehäuseraum (8), wenn das Ventil geöffnet ist, kontinuierlich Fluid zu der stromabwärts gelegenen Seite gespült, und somit gibt es keine Stagnation des Fluides. In der vorliegenden Ausführungsform besitzt die Öffnung der Durchführung (32) auf der Seite, die der Kugel (1) zugewandt ist, in der Durchführung, die in der auf der stromabwärts gelegenen Seite positionierten Stütze (12) vorgesehen ist, die gleiche Aperturabmessung wie das kleine Aperturende der Kugel (1).
Figur 13 ist ein Längsschnitt, der eine siebte Ausführungsform des Kugelventils bei der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Ausführungsform ist eine Modifikation von Fig. 12 und unterscheidet sich von Fig. 12 hinsichtlich der Querschnittsform der in der Kugel (1) vorgesehenen Durchführung (3). Die stromaufwärts gelegene Seite besitzt eine große Öffnung, und die stromabwärts gelegene Seite besitzt eine kleine Öffnung. Es ist zu erwähnen, daß die Seiten mit der großen und der kleinen Öffnung rechtwinklig sind und der Zwischenbereich, der beide Seiten verbindet, ein Trapez ist, d.h. die Gestalt des Bereichs dazwischen ändert sich von einer parallelen Durchführung in eine konisch zulaufende Durchführung und wieder in eine parallele Durchführung.
Figur 14 und Fig. 15 sind laterale Ebenenschnitte von Schlüsselbereichen, die im geschlossenen Zustand des Kugelventils, der in Fig. 13 gezeigt ist, auf der Kugel zentriert sind. Zum Beispiel ist selbst im Fall eines Übergangs vom Zustand von Fig. 14 in den Zustand von Fig. 15, d.h., wenn sich die Kugel (1) dreht und etwas nach links bewegt und das Verbindungsloch (5), das auf der stromaufwärts gelegenen Seite positioniert ist, mit der Innenseite des Sitzrings (14) der Stütze (12) in Verbindung steht, das Verbindungsloch (5) auf der stromabwärts gelegenen Seite auf der Außenseite des Sitzrings (13) der Stütze (11) auf der stromabwärts gelegenen Seite positioniert und steht folglich nicht mit der Durchführung (32) der Stütze (11) in Verbindung, wodurch ein Leckverlust des Fluides durch den Sitzring (13) verhindert wird.
Figur 16 ist ein lateraler Schnitt von Schlüsselbereichen, der eine Modifikation von Fig. 14 zeigt. Der Unterschied dieser Ausführungsform zu der Ausführungsform von Fig. 14 besteht darin, daß sich das Verbindungsloch (5), das auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Kugel (1) positioniert ist, zu der Innenseite des Sitzrings (14) öffnet, der an der Stütze (12) angebracht ist, wenn das Ventil normal geöffnet ist. Das heißt, es ist derart bereitgestellt, daß es den Ventilgehäuseraum (8) mit der Durchführung (20) der Stütze (12) verbindet. Zum Beipiel kann das Fluid, wenn es ein leichtflüchtiges Fluid ist, wenn das Ventil geschlossen wird, auch wenn der Gasdruck des in dem Ventilgehäuseraum und der Kugeldurchführung stagnierenden Fluides ansteigt, durch das Verbindungsloch (5) hindurch zu der Durchführung (20) der Stütze (12) auf der stromaufwärts gelegenen Seite strömen, wie durch den Pfeil gezeigt, und somit ist es möglich, das Auftreten von Rissen in dem Ventilkörper aufgrund eines Anstiegs des Fluiddruckes im geschlossenen Zustand, wie in der Vergangenheit aufgetreten, zu verhindern. Des weiteren ist auch in diesem Zustand die Öffnung der Stütze (11) auf der stromabwärts gelegenen Seite so eingestellt, daß sie kleiner als die Öffnung auf der stromaufwärts gelegenen Seite ist, so daß die innere Öffnung des Sitzrings (13) kleiner als jene des Sitzrings (14) ist und das Verbindungsloch (5) auf der stromabwärts gelegenen Seite auf der Außenseite des Sitzrings (13) positioniert wird und die Dichtung auf der stromabwärts gelegenen Seite gehalten wird.
Daher tritt, auch wenn der Ventilgehäuseraum (8) und die Durchführung (20) der stromaufwärts gelegenen Stütze (12) auf der stromaufwärts gelegenen Seite miteinander verbunden sind, kein Problem hinsichtlich eines Leckverlustes an Fluid des Kugelventils selbst auf.
Figur 17 ist eine laterale Schnittansicht von Schlüsselbereichen, die eine Modifikation von Fig. 16 zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Richtung der Fluidströmung entgegengesetzt zu jener in der Ausführungsform von Fig. 16, und ein Teil des Verbindungsloches (6) ist innerhalb des auf der Stütze (11) angebrachten Sitzrings (13) offen, wenn das Ventil geschlossen ist, wodurch der Ventilgehäuseraum (8) mit der Durchführung (32) der Stütze (11) verbunden ist.
Die Betriebsart der vorliegenden Ausführungsform ist die gleiche wie jene der Ausführungsform von Fig. 16, und somit wird auf eine Erläuterung derselben verzichtet.
Der vorliegende Erfinder stellte ein Kugelventil des in Fig. 13 gezeigten Aufbaus aus einem transparenten Acrylharz her und führte Wasser enthaltende Blasen unter den folgenden Bedingungen hindurch, um den Zustand des Flusses des Wassers in dem Ventilgehäuseraum zu prüfen, wenn das Ventil geöffnet ist.

(Bedingungen)

1. Kugel
Öffnung auf stromaufwärts gelegener Seite: 25φ
Öffnung auf stromabwärts gelegener Seite: 15φ
Verbindungslöcher: 8 mit 3φ sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts
2. Wasser
Wassertemperatur: 25ºC
durchgeleitetes Wasser: 0 l/min bis 40 l/min
Wasserdruck: 1,5kgf/cm²
Als Ergebnis wird die Existenz einer sekundären Strömung deutlich bestätigt, bei der Wasser enthaltende Blasen zusammen mit der Hauptströrnung, welche die Kugeldurchführung passiert, durch das Verbindungsloch der stromaufwärts gelegenen Seite der Kugel hindurchtreten, durch den Ventilgehäuseraum strömen, das Verbindungsloch auf der stromabwärts gelegenen Seite passieren und zu der Stützendurchführung auf der stromabwärts gelegenen Seite hinausströmen. Das heißt, es ist möglich zu verifizieren, daß, wenn das Ventil geöffnet ist, das Wasser, das in den Ventilgehäuseraum strömt, kontinuierlich strömt, ohne zu stagnieren.
Das Kugelventil gemäß der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Vorteile auf.
(1) Wenn das Ventil geöffnet wird, werden die Kugeldurchführung und der Ventilgehäuseraum miteinander verbunden, so daß keine Stagnation des Fluides in dem Ventilgehäuseraum vorliegt und es möglich ist, eine Vermehrung von Bakterien zu verhindern.
(2) Wenn das Ventil geschlossen wird, kann, auch wenn eine geringe Verschiebung der Kugel zu einer Bewegung der in der Kugel vorgesehenen, verbindenden Bereiche und zu einer Verbindung des Ventilgehäuseraums mit der Durchführung in der Stütze oder anderen Sitzträgern führt, die Dichtung durch den Sitzring des Sitzträgers, der eine Durchführung mit kleiner Öffnung besitzt, gewährleistet werden, und somit liegt keine Gefahr eines Leckverlustes von Fluid vor.
(3) Wenn der Verbindungsbereich, der auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Kugel vorgesehen ist, so eingestellt ist, daß er mit der Durchführung des Sitzträgers auf der stromaufwärts gelegenen Seite in Verbindung steht, wenn das Ventil geschlossen ist, auch wenn der Gasdruck der in dem Ventilgehäuseraum stagnierenden, leichtflüchtigen Flüssigkeit ansteigt, passiert das Gas die verbindenden Bereiche der Kugel und kann zu der Durchführung des Sitzträgers auf der stromaufwärts gelegenen Seite herausströmen, und somit ist es möglich, die Situation zu vermeiden, wie sie in der Vergangenheit auftrat, bei welcher der Gasdruck aufgrund des geschlossenen Zustands ansteigt und demzufolge Risse in dem Ventilkörper auftreten (insbesondere bei Ventilen aus Kunststoff etc.).

VERWERTUNGSMÖGLICHKEIT IN DER INDUSTRIE

Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise in der Halbleiterindustrie, der Bio- und der medizinischen Industrie, der Nahrungsmittelindustrie und anderen chemischen Industrien anwendbar.

Claims

1. Kugelventil, bei dem die Drehung einer Kugel (1), die in einem Ventilgehäuse vorgesehen ist, ein Ventil öffnet und schließt, wobei das Kugelventil eine in einer Durchführung (3) des Kugelventils vorgesehene Öffnung (4) sowie Verbindungsbereiche (5, 6) beinhaltet, um stromaufwärts und stromabwärts gelegene Seiten der Öffnung (4) mit dem Ventilgehäuseraum (8) zu verbinden, der die Kugel (1) umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnung (4) bezüglich des Querschnitts der Durchführung (3) verengt und daß die Verbindung zwischen stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seiten bei der Öffnung (4) und einem breiteren Teil der Durchführung (3) derart angeordnet ist, daß ein Druckunterschied zwischen stromabwärts und stromaufwärts gelegener Seite erzeugt wird und das Fluid zwangsweise durch die Verbindungsbereiche (5, 6) und den Ventilgehäuseraum (8) hindurchgeführt wird.

2. Kugelventil nach Anspruch 1, wobei das Kugelventil dadurch gekennzeichnet ist, daß die Verbindungsbereiche Vertiefungen oder Löcher sind.

3. Kugelventil nach Anspruch 1, wobei das Kugelventil dadurch gekennzeichnet ist, daß die Öffnung in der Durchführung der Kugel vorgesehen ist und die verbindenden Bereiche an den Enden der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seiten der Durchführung der Kugel vorgesehen sind.

4. Kugelventil nach Anspruch 3, wobei das Kugelventil dadurch gekennzeichnet ist, daß die Öffnung an der stromabwärts gelegenen Seite der Durchführung in der Kugel vorgesehen ist, ein Verbindungsloch an dem ungefähr mittleren Bereich der Durchführung in der Kugel vorgesehen ist und mit einer Vertiefung in Verbindung steht, in die der Flanschbereich eines Stiftes eingefügt ist, und in Verbindung stehende Vertiefungen, die mit dem Ventilgehäuseraum in Verbindung stehen, an den Seiten- und Bodenbereichen des Flanschbereichs vorgesehen sind.

5. Kugelventil nach Anspruch 1, wobei das Kugelventil dadurch gekennzeichnet ist, daß die Öffnung in der Durchführung der Kugel vorgesehen ist, die in Verbindung stehenden Bereiche, die auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Öffnung positioniert sind, in der Einheit vorgesehen sind, die gleitend in das Ventilgehäuse eingefügt ist, und in Verbindung stehende Bereiche, die auf der stromabwärts gelegenen Seite derselben positioniert sind, am Ende der stromabwärts gelegenen Seiten der Durchführung der Kugel vorgesehen sind.

6. Kugelventil nach Anspruch 1, wobei das Kugelventil dadurch gekennzeichnet ist daß die Öffnung in der Durchführung der stromabwärtsseitigen, gleitend in das Ventilgehäuse eingefügten Einheit vorgesehen ist, die in Verbindung stehenden Bereiche auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Öffnung am Ende der stromaufwärts gelegenen Seite der Durchführung der Kugel vorgesehen sind und die in Verbindung stehenden Bereiche, die auf der stromabwärts gelegenen Seite derselben positioniert sind, in der stromabwärtsseitigen Einheit vorgesehen sind.

7. Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Kugel vorgesehene Durchführung eine große Öffnung am Ende derselben und eine kleine Öffnung an dem anderen Ende derselben aufweist, wobei die Seite mit der großen Öffnung und die Seite mit der kleinen Öffnung der Kugel jeweils mit in Verbindung stehenden Bereichen versehen sind, die eine Verbindung zwischen der Kugeldurchführung und einem Ventilgehäuseraum bereitstellen, wenn das Ventil geöffnet ist, wobei die Öffnung der Durchführung an dem Sitzträger dort, wo der Sitzträger der Kugelseite mit der kleinen Öffnung der Kugel zugewandt ist, im wesentlichen die gleiche ist wie die Öffnung am Ende der Seite mit der kleinen Öffnung der Kugel.

8. Kugelventil nach Anspruch 7, wobei das Kugelventil dadurch gekennzeichnet ist, daß die in Verbindung stehenden Bereiche Vertiefungen oder Löcher sind.

9. Kugelventil nach Anspruch 7, wobei das Kugelventil dadurch gekennzeichnet ist, daß die Querschnittsform der in der Kugel vorgesehenen Durchführung ein laterales Trapezoid ist, das sich in Richtung der Seite mit der kleinen Öffnung verengt.

10. Kugelventil nach Anspruch 7, wobei das Kugelventil dadurch gekennzeichnet ist, daß die Querschnittsform der in der Kugel vorgesehenen Durchführung in einer derartigen Weise gestaltet ist, daß die Seiten mit der großen und der kleinen Öffnung rechtwinklig sind und der Zwischenbereich, der beide Seiten verbindet, ein laterales Trapezoid ist.

11. Kugelventil nach Anspruch 7, wobei das Kugelventil dadurch gekennzeichnet ist, daß die in Verbindung stehenden Bereiche, die an der Seite der Durchführung der Kugel mit der großen Öffnung vorgesehen sind, so ausgebildet sind, daß sie mit der Durchführung des Sitzträgers auf der Seite mit der großen Öffnung in Verbindung steht, wenn das Ventil geschlossen ist.

12. Kugelventil nach Anspruch 7, wobei das Kugelventil dadurch gekennzeichnet ist, daß die in Verbindung stehenden Bereiche, die an der Seite mit der kleinen Offnung der Durchführung der Kugel vorgesehen sind, so ausgebildet sind, daß sie mit der Durchführung des Sitzträgers an der Seite mit der kleinen Öffnung in Verbindung stehen, wenn das Ventil geschlossen ist.