DE69406755T2

DE69406755T2 - Kugelhahn

Info

Publication number: DE69406755T2
Application number: DE1994606755
Authority: DE
Inventors: Keith Jeffery Hollingworth
Original assignee: BTR PLC
Current assignee: BTR PLC
Priority date: 1993-10-01
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2014-09-29
Also published as: EP0646745B1; GB2282434A; EP0646745A1; GB9419517D0; GB9320238D0; DE69406755D1

Description

Ein Kugelventilaufbau weist typischerweise eine Kugel auf, die in einem Ventilkörper gehalten ist. Die Kugel weist ein Tor auf, das in der offenen Position des Ventils mit einem Einlaß und einem Auslaß in dem Körper in Verbindung steht. Bei einer Position erstreckt sich eine Antriebswelle durch den Ventilkörper und verbindet die Kugel antreibbar mit einem Ventilbetätigungselement. Eine Drehung der Welle durch das Betätigungselement verursacht eine Drehung der Kugel durch einen vorbestimmten Winkel von z.B. 90º zwischen offenen und geschlossenen Positionen.
Um die Position der Kugel zu bestimmen oder zu überwachen, ist es bekannt, einen Sensor mit einer Anzeigevorrichtung vorzusehen, die dem Betätigungselement zugeordnet ist. Manchmal wird jedoch aufgrund von Abnutzung, Beschädigung oder anderen Gründen die Position der Kugel nicht genau wahrgenommen oder angezeigt. Ferner kann, obwohl die Kugel in der geschlossenen Position sein kann, ein Leck wieder aufgrund von Abnutzung, Beschädigung oder anderen Gründen auftreten.
EP-A-0 063 010 offenbart einen Kugelventilaufbau umfassend einen Ventilkörper, der einen Durchgang dort hindurch für einen Fluß von Medium aufweist, eine drehbar innerhalb des Körpers angebrachte Kugel, die ausgelegt ist, den Durchgang in einem geschlossenen Zustand des Ventils zu versperren, und die ein Tor aufweist, das ausgelegt ist, sich in einem offenen Zustand des Ventils in Verbindung mit dem Durchgang zu befmden, ferner umfassend einen Signalsender, der mit dem Ventilkörper verbunden oder diesem zugeordnet ist, und der in der Lage ist, ein (radioaktives) Signal auszusenden, welches durch das Tor treten wird, wenn die Kugel sich in der einen der offenen und geschlossenen Positionen befindet, aber von der Kugel reflektiert werden wird, wenn sich die Kugel in der anderen der offenen und geschlossenen Positionen befindet, und einen Signalempfänger, der vorgesehen ist, das Signal zu empfangen, nachdem es durch das Tor getreten ist.
Der Aufbau gemaß Anspruch 1 weicht von demjenigen, der in EP-A-0 063 010 offenbart ist, darin ab, daß der Empfänger ein Ultraschallempfänger ist, der ein Ultraschallsignal aus dem Inneren des Ventils detektieren kann. Der Aufbau gemaß Anspruch 4 weicht von demjenigen, der in EP-A-0 063 010 offenbart ist, zusätzlich zu den vorgenannten Merkmalen in dem Sinn ab, daß der Sender ein Ultraschallsender ist, und darin, daß der Empfänger auch das Signal empfangen kann, das von der Kugel reflektiert worden ist.
Beide Anordnungen der Erfindung erlauben nicht nur die exakte Bestimmung der Position der Kugel, sondern auch die Detektion eines Lecks, obwohl sich das Ventil tatsächlich in seiner geschlossenen Position befindet. Der Aufbau, der in EP-A-0 063 010 offenbart ist, behandelt nur den ersten Aspekt, d.h. die genaue Bestimmung der Position der Kugel, aber schweigt sich vollständig über irgendeine Möglichkeit zum Detektieren eines Lecks, z.B. durch das geschlossene Kugelventil, aus.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfaßt ein Kugelventilaufbau einen Ventilkörper, der einen Durchgang dort hindurch für den Fluß von Medium aufweist, eine drehbar innerhalb des Körpers angebrachte Kugel, die ausgelegt ist, den Durchgang in einem geschlossenen Zustand des Ventils zu versperren, und die ein Tor aufweist, das ausgelegt ist, sich in einem offenen Zustand des Ventils in Verbindung mit dem Durchgang zu befinden, und einen Signalempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalempfänger ein Ultraschallempfänger ist, der in der Lage ist, ein Ultraschallsignal aus dem Inneren des Ventilkörpers zu detektieren.
Das Ultraschallsignal kann durch das Medium innerhalb des Ventils erzeugt werden, z.B. es an der Kugel und/oder einer Dichtung, die der Kugel zugeordnet ist, vorbei leckt. Alternativ kann das Signal von einem Ultraschallsender ausgehen, der mit dem Ventil verbunden oder diesem zugeordnet ist, und tritt nachfolgend durch oder wird von dem Inneren des Ventils oder einer Komponente davon reflektiert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfaßt ein Kugelventilaufbau einen Ventilkörper, der einen Durchgang dort hindurch für den Fluß von Medium aufweist, eine drehbar innerhalb des Körpers angebrachte Kugel, die ausgelegt ist, den Durchgang in einem geschlossenen Zustand des Ventils zu versperren, und die ein Tor aufweist, das ausgelegt ist, sich in einem offenen Zustand des Ventils in Verbindung mit dem Durchgang zu befinden, einen mit dem Ventilkörper verbundenen oder diesem zugeordneten Signalsender, der in der Lage ist, ein Signal auszusenden, welches durch das Tor treten wird, wenn die Kugel sich in der einen der offenen und geschlossenen Positionen befindet, aber von der Kugel reflektiert werden wird, wenn die Kugel sich in der anderen der offenen und geschlossenen Positionen befindet, und einen Signalempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalsender ein Ultraschallsender ist, der in der Lage ist, das Ultraschallsignal zu empfangen, nachdem es durch das Tor getreten ist oder von der Kugel reflektiert worden ist.
Der Sender und der Empfänger können in einer einzigen Einheit unterbracht sein, die an dem Äußeren des Ventilkörpers angebracht ist, wobei der Empfänger ein Signal empfängt, das von dem Ventilkörper oder der Kugel reflektiert worden ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun lediglich beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Kugelventil in einem geschlossenen Zustand zeigt; und
Fig. 2 einen ahnlichen Querschnitt durch das Kugelventil von Fig. 1 in einem offenen Zustand zeigt.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, umfaßt der Ventilaufbau einen Ventilkörper 1, der einen Einlaß 2 und einen Auslaß 3 aufweist, und eine Kugel, die ein Tor 5 dort hindurch aufweist. In dem offenen Zustand des Ventils, wie in Fig. 2 gezeigt ist, verbindet das Tor 5 den Einlaß 2 mit dem Auslaß 3, aber in dem geschlossenen Zustand verhindert die Kugel, daß das Medium von dem Einlaß zu dem Auslaß fließt. Eine kombinierte Ultraschallsender- und Empfängereinheit 7 ist außerhalb des Ventilkörpers 1 bei der Position angebracht, die in jeder Figur gezeigt ist. Optional wird eine Ultraschallempfängereinheit 10 diametral gegenüber der Einheit 7 angebracht.
Die Kugel 4 des Ventils ist von einer im allgemeinen herkömmlichen Konstruktion und ist zwischen zwei Dichtungen 8 und 9 positioniert, welche die inneren Enden des Einlasses 2 bzw. des Auslasses 3 umgeben. Die Kugel ist um eine Achse 0 herum mit Hilfe einer Antriebswelle (nicht gezeigt) drehbar, die mit einem Betätigungselement (nicht gezeigt) verbunden ist. Die kombinierte Senderund Empfängereinheit 7 und die Empfängereinheit 10 sind jede innerhalb ihrer eigenen, stabilen Gehäuse eingeschlossen, die an der Außenseite des Ventilkörpers 1 derart angebracht sind, daß sie in engem Kontakt mit dessen äußerer Oberfläche stehen. Zu diesem Zweck ist jedes Gehäuse mit drei äquidistant beabstandeten Beinen (nicht gezeigt) ausgerüstet, die ermöglichen, daß ein stabiler Kontakt zwischen jedem Gehäuse und dem Körper hergestellt wird. Jeder Zwischenraum zwischen einem der Gehäuse und der Oberfläche des Ventilkörpers kann mit einem Gel oder Fett gefüllt werden, das die Übertragung des Ultraschalls verbessern wird. Jedes Einheitsgehäuse ist an dem Ventilgehäuse auf eine Weise befestigt, die eine unabhängige Bewegung beseitigt, z.B. mit Hilfe von Schrauben, Bänder oder durch Haftbindung oder Schweißen.
Bei Verwendung des Aufbaus richtet der Ultraschallsender ein Signal in das Ventil hinein, so daß es lotrecht über die Rotationsachse 0 der Kugel durch das Tor 5 tritt, wenn sich das Ventil in dem geschlossenen Zustand befindet, um über den gleichen Pfad durch die innere Oberfläche des Ventilkörpers zurück reflektiert zu werden, wobei das reflektierte Signal durch den Empfänger der Einheit 7 detektiert wird. Wenn sich das Ventil in dem offenen Zustand befindet, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird der Strahl von der Kugel reflektiert werden, wobei die zurückgelegte Entfernung viel kürzer ist, als wenn sich die Kugel in dem geschlossenen Zustand befindet. Dieser Unterschied wird durch den Empfänger detektiert und ein Anzeichen auf die Kugelposition gegeben werden. Wenn die optionale Einheit 10 vorhanden ist, wird das Signal, das durch das Tor tritt, wenn sich das Ventil in dem offenen Zustand befindet, einen Teil aufweisen, der nicht zurück reflektiert wird, sondern der durch den Ventilkörper tritt, um durch die Einheit 10 detektiert zu werden. Wenn sich das Ventil in der offenen Position befindet, ist die Stärke des durch die Einheit 10 empfangenen Signals viel geringer, wobei ein Teil des ursprünglichen, ausgesandten Signals durch die Kugel oder die innere Oberfläche des Ventilkörpers reflektiert worden ist.
Die Empfängereinheiten können auch ein Signal detektieren, das durch irgendein Medium erzeugt wird, das an einer der Dichtungen und/oder der Kugel aufgrund von z.B. Beschädigung oder Abnutzung vorbei leckt, wenn sich das Ventil in dem geschlossenen Zustand befindet.
Dementsprechend kann der beschriebene Aufbau auf zwei Weisen verwendet werden.
Erstens weichen, wenn sich das Ventil in dem vollständig geschlossenen oder vollständig offenen Zustand befindet, die empfangenen Signale wesentlich von denjenigen ab, die empfangen werden, wenn das Ventil teilweise offen oder teilweise geschlossen ist. Dementsprechend kann die Kugelposition genau überwacht werden.
Zweitens kann das Geräusch, d.h. ein Ultraschallsignal, das durch Thrbulenz des Mediums in dem Ventil während eines Öffnens und/oder Schließens erzeugt wird, durch eine oder beide Empfängereinheiten detektiert werden, um anzuzeigen, ob das Ventil (a) vollständig offen, (b) vollständig geschlossen oder (c) lekkend ist. Ein gutes, d.h. nicht leckendes, Ventil wird den Fluß des Mediums stoppen, bevor die Kugel komplett zu der vollständig geschlossenen Position gedreht wird (z.B. die Kugel kann sich weitere 10º zu der vollständig geschlossenen Position bewegen), und das Empfängersignal kann verwendet werden, um die Kugelposition zu überwachen und/oder ob es ein Leck gibt.

Claims

1. Kugelventilaufbau umfassend einen Ventilkörper (1), der einen Durchgang (2 und 3) dort hindurch für den Fluß von Medium aufweist, eine drehbar innerhalb des Körpers (1) angebrachte Kugel (4), die ausgelegt ist, den Durchgang (2 und 3) in einem geschlossenen Zustand des Ventus zu versperren, und die ein Tor (5) aufweist, das ausgelegt ist, sich in einem offenen Zustand des Ventils in Verbindung mit dem Durchgang (2 und 3) zu befinden, und einen Signalempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalempfänger ein Ultraschallempfänger (7 oder 10) ist, der in der Lage ist, ein Ultraschallsignal aus dem Inneren des Ventilkörpers (1) zu detektieren.

2. Kugelventilaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ultraschallsignal von Medium innerhalb des Ventilkörpers (1) erzeugt wird.

3. Kugelventilaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Ultraschallsender (7) umfaßt, von welchem das Ultraschallsignal ausgeht, wobei der Sender (7) mit dem Ventilkörper (1) verbunden oder diesem zugeordnet ist.

4. Kugelventilaufbau umfassend einen Ventilkörper (1), der einen Durchgang (2 und 3) dort hindurch für den Fluß von Medium aufweist, eine drehbar innerhalb des Körpers (1) angebrachte Kugel (4), die ausgelegt ist, den Durchgang in einem geschlossenen Zustand des Ventils zu versperren, und die ein Tor (5) aufweist, das ausgelegt ist, sich in einem offenen Zustand des Ventus in Verbindung mit dem Durchgang (2 und 3) zu befinden, einen mit dem Ventilkörper (1) verbundenen oder diesem zugeordneten Signalsender, der in der Lage ist, ein Signal auszusenden, welches durch das Tor (5) treten wird, wenn die Kugel (4) sich in der einen der offenen und geschlossenen Positionen befindet, aber von der Kugel (4) reflektiert werden wird, wenn die Kugel (4) sich in der anderen der offenen und geschlossenen Positionen befindet, und einen Signalempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalsender ein Ultraschallsender (7) ist, der in der Lage ist, ein Ultraschallsignal auszusenden, und der Signalempfänger ein Ultraschallempfänger (7 oder 10) ist, der in der Lage ist, das Ultraschallsignal zu empfangen, nachdem es durch das Tor (5) getreten ist oder von der Kugel (4) reflektiert worden ist.

5. Kugelventilaufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender und Empfänger in einer einzigen Einheit (7) untergebracht sind, die an dem Ventilkörper (1) angebracht ist.

6. Kugelventilaufbau nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (10) diametral gegenüber dem Sender (7) bezüglich der Drehachse (0) der Kugel (4) positioniert ist.