DE69614822T2 - Kugelventilsegment - Google Patents

Description

TECHNISCHES GEBIET
• Die Erfindung betrifft ein Kugelsegmentventil, das folgende Teile umfaßt: ein Ventilgehäuse mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung, einen zwischen Ein- und Auslaßöffnung verlaufenden Durchströmkanal, einen ringförmigen, kreisrunden Ventilsitz, einen Ventilkörper in der Form eines Kugelsegments, das drehbar über einer Drehachse gelagert ist, welche die Mitte des Abschnitts, in dem der Ventilkörper ein Kugelsegment bildet, kreuzt, ein Element zum Drehen des Ventilkörpers im Ventilgehäuse um eine Drehachse, und zwar zwischen einer vollständig geschlossenen Position, in der die kugelförmige Oberfläche des Ventilkörpers entlang des gesamten Umfangs des Ventilsitzes in einen abdichtenden Kontakt zu demselben tritt, und einer vollständig geöffneten Position, in der der Ventilkörper über Zwischen-Einstellpositionen, in der das Ventil teilweise geöffnet ist, seinen Kontakt zum Sitz verlassen hat. Das besagte Element zum Drehen des Ventilkörpers umfaßt eine Drehspindel, die koaxial zu der besagten Drehachse durch eine Seite des Ventilgehäuses verläuft und in dieser Seite des Ventilgehäuses montiert ist, und zwar zusammen mit einem Wellenzapfen, der ebenfalls koaxial zur Drehachse verläuft und an der gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses angebracht ist. Drehspindel und Wellenzapfen sind durch einen Bügel miteinander verbunden und bilden gemeinsam mit diesem eine durchgehende Dreheinheit. Der Wellenzapfen der drehbaren Einheit ist in einer Abdeckung montiert, die einen Teil der besagten gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses bildet. Diese Abdeckung deckt eine Öffnung in der besagten gegenüberliegenden Seite ab, und die Dreheinheit kann in ihre vorgesehene Betriebsposition im Ventilgehäuse eingeführt und in dieser Position durch eine nachfolgende Montage fixiert werden, wobei sich der Wellenzapfen in die besagte Abdeckung erstreckt und der Bügel ein Paar Schenkel umfaßt, die mit der Drehspindel bzw. dem Wellenzapfen verbunden sind. Darüber hinaus umfaßt die Konfiguration einen Kragen, der die besagten Schenkel in einem bestimmten Abstand von der Drehachse entfernt miteinander verbindet. Der Ventilkörper ist an der von der Drehachse abgewandten Seite des Kragens befestigt.
STAND DER TECHNIK
• Kugelsegmentventile werden als Absperrventile, insbesondere jedoch in der Industrie zur Regelung der Durchflußmenge in Rohrleitungen eingesetzt. Die Regelung erfolgt dadurch, daß der kugelsegmentförmige Ventilkörper über der Drehachse gedreht und in verschiedenen Einstellpositionen zwischen 0 und 90º, zumeist in Drehpositionen zwischen 0 und 60º und ausgehend von der vollständig geschlossenen Position eingestellt wird. Zur Verbesserung der Regelungseigenschaften des Ventils wird die kugelförmige Oberfläche in der Regel mit mindestens einer Nut, Aussparung oder ähnlichem und/oder mit zusätzlichen Regelelementen versehen.
• Die beiliegenden Fig. 1 und 2 zeigen eine bekannte Vorrichtung entsprechend dem aktuellen Stand der Technik, und Fig. 3 zeigt ein bekanntes Kugelsegmentventil, das mit einer Vorrichtung entsprechend den Fig. 1 und 2 versehen ist, wobei in der Fig. 2 die Anordnung in einer Perspektive entlang der in Fig. 1 dargestellten Achse II-II abgebildet ist. Die Vorrichtung 1 wird durch Bearbeitung eines einzelnen Gußteils hergestellt und besteht aus einer Drehspindel 2, einem Wellenzapfen 3 und einem zwischen diesen beiden Elementen befindlichen Ventilkörper 4, der mit der Drehspindel 2 und dem Wellenzapfen 3 durch ein Paar Schenkel 5, 6 verbunden ist. Der Ventilkörper 4 ist mit einer kugelsegmentförmigen Dichtfläche 7 versehen. Die Drehachse 8 des Ventilkörpers 2 und der Wellenzapfen 3 kreuzen die Mitte 9 der Kugel, von welcher die kugelsegmentförmige Dichtfläche 7 ein Segment bildet. Im integrierten Ventil, Fig. 3, besteht ein Ventilgehäuse aus zwei Hälften 10, 11, die miteinander durch eine Flanschverbindung in einer diagonalen Teilungsebene 12 verbunden sind. Beim Zusammenbau wird die Drehspindel 2 in das eine Ventilgehäuseelement 10 und der Wellenzapfen 3 in das andere Ventilgehäuseelement l 1 eingeführt. Danach werden die Teile 10, 11 des Ventilgehäuses durch Schrauben miteinander verbunden. Mit der Drehspindel 2 ist eine Einstellvorrichtung 13 verbunden, über welche die Vorrichtung 1 und mit ihr das Ventilgehäuse 4 gedreht werden können, wobei die kugelförmige Dichtfläche 7 gegen einen nicht ringförmigen Ventilsitz in der Ventilgehäusehälfte 10 gleitet. Die Herstellung der kugelförmigen Dichtfläche 7 durch Bearbeitung der Gußformteile bereitet eine Reihe praktischer Probleme, da das gesamte Werkstück, einschließlich der Drehspindel 2, des Wellenzapfens 3 und der Schenkel 5 maschinell bearbeitet werden muß. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß jede Vorrichtung 1 für jeden Ventilsitz individuell gefertigt werden muß, was nur geringfügige oder keine Standardisierungen zuläßt. Darüber hinaus ist die Herstellung des Ventilgehäuses mit zwei Ventilgehäusehälften insofern mit Komplikationen verbunden, als die Teile gegossen und bearbeitet werden müssen, was zu steigenden Kosten führt. Auch bezüglich der Herstellung des Ventilgehäuses bestehen nur wenige bis keine Standardisierungsmöglichkeiten.
• In der EP 0 346 216 wird ein Kugelsegmentventil des Typs offengelegt, der in der obenstehenden Präambel beschrieben wurde. Der Nachteil dieses Ventils besteht darin, daß die Verwendung einer Dreheinheit, die aus einem einzelnen, monolithischen Gußteil gefertigt wurde, so daß die Dreheinheit aus einer Drehspindel, wie oben beschrieben, und einem Wellenzapfen besteht, der koaxial zur Drehspindel verläuft, nicht möglich ist, denn eine solche Dreheinheit kann in das im erwähnten Patent beschriebene Ventilgehäuse nicht eingebaut werden. Statt dessen ist es erforderlich, die Dreheinheit aus einer Vielzahl von Einzelteilen zu fertigen, die nach der Montage im Ventilgehäuse zusammengebaut werden müssen.
• Die US 3,722,54 beschreibt ein Kugelsegmentventil, in dem das Ventilgehäuse aus einem Teil geformt wurde und der Ventilkörper mit der dazugehörigen Drehspindel und der Zapfenbefestigung so konzipiert ist, daß er in das Ventilgehäuse von der Seite der Drehspindel und der Einstellvorrichtung aus eingeführt werden kann. Dazu wird in eine Seite des Ventilgehäuses ein sehr großes Loch eingearbeitet, was ein Nachteil ist. Unter anderem verhindert ein solch großes Loch eine sogenannte eingespannte Ausführung des Ventilgehäuses. Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß es bei einer solchen Ausführung gewährleistet sein muß, daß Schrauben zwischen aufeinanderfolgenden Leitungen am Ventilgehäuse vorbei verlaufen. Durch ein Loch in der benötigten Größe wird dies verhindert. Aus der Patentbeschreibung geht nicht eindeutig hervor, ob das Ventilgehäuse, die Ventilspindel, ein kreisrunder Lagerzapfen auf der der Drehspindel gegenüberliegenden Seite und die Verbindungsglieder zum Ventilkörper ein-, zwei- oder mehrteilig ausgeführt sind. In allen Fällen, insbesondere jedoch bei der einteiligen Konfiguration, treten beim maschinellen Trennen dieselben Schwierigkeiten auf, wie in der oben beschriebenen Vorrichtung. Im letzteren Fall muß eine Verbindung zwischen der Drehspindel und den anderen Teilen der Konstruktion geschaffen werden, möglicherweise auch zwischen dem besagten kreisrunden Lagerzapfen und der Vorrichtung allgemein. In solchen axialen Verbindungen, die in der Mehrzahl Schraubverbindungen sind, welche beachtlichen Torsionskräften unterliegen, kommt es allmählich zur Herausbildung eines gewissen Spiels. Die Präsenz solcher axialer Verbindungen, die durch Schraubverbindungen oder mit Hilfe von Befestigungselementen zwischen der Drehspindel und anderen Teilen in der Vorrichtung hergestellt werden, stellt folglich einen Nachteil dar.
• Die US 4 989 833 legt ein Kugelsegmentventil offen, bei dem der Ventilkörper mit den dazugehörigen Schenkeln beim Zusammenbau durch die Auslaßöffnung in das Ventilgehäuse eingeführt wird, nachdem die Drehspindel und der Wellenzapfen von ihren jeweiligen Richtungen aus eingeführt und mit den Schenkeln im Inneren des Ventilgehäuses verbunden wurden. Die Konstruktion stellt ein typisches Beispiel für axiale Verbindungen in der Form von Schraubverbindungen oder ähnlichen Befestigungselementen zwischen der Drehspindel und dem Wellenzapfen einerseits sowie den zur Übertragung des Drehmoments dienenden Schenkeln des Ventilkörpers andererseits dar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Mit dieser Erfindung soll ein Kugelsegmentventil und eine Vorrichtung mit solch einem Kugelsegmentventil entsprechend der obenstehenden Einleitung vorgestellt werden, welche die besagten Nachteile von Ausführungen entsprechend dem aktuellen Stand der Technik nicht aufweisen. Genauer ausgedrückt, sollen mit der Erfindung ein Kugelsegmentventil und eine Vorrichtung vorgestellt werden, die folgende Bedingungen erfüllen:
• - Es muß prinzipiell möglich sein, die gesamte Vorrichtung aus einem Teil zu fertigen.
• - Es muß möglich sein, die Erfindung für geflanschte Ventilgehäuse, für zwischen Flanschen in aufeinanderfolgenden Rohrleitungsabschnitten eingespannte Ventilgehäuse sowie für Ventilgehäuse zu verwenden, die in aufeinanderfolgende Rohrleitungsabschnitte durch Schweißverbindungen oder auf eine andere Art und Weise einzubauen sind.
• - Es muß möglich sein, die Drehspindel am Wellenzapfen aus einem durchgehenden Werkstück zu fertigen.
• - Die Erfindung muß Möglichkeiten zur Standardisierung von Bauteilen, die in das integrierte Ventil einzubauen sind, zumindest innerhalb bestimmter Größenbereiche bieten.
• - Die Herstellung des Ventilgehäuses, einschließlich seiner kugelförmigen Oberfläche, muß mit hoher Präzision und auf rationelle Art und Weise mit Hilfe automatischer Werkzeugmaschinen möglich sein, und
• - Es muß möglich sein, die verschiedenen Teile des Ventils problemlos und mit hoher Präzision so miteinander zu verbinden, daß sie eine integrierte Einheit bilden.
• Die Erreichung dieser und anderer Ziele und Vorteile, durch welche die Erfindung gekennzeichnet ist, wird durch die Realisierung der Darstellungen in den weiter unten stehenden Patentansprüchen möglich. Weitere Merkmale und Aspekte der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zweier möglicher Ausführungsformen hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, auf denen folgendes dargestellt ist:
• Die Fig. 1-3 zeigen eine Vorrichtung und ein integriertes Ventil, die kurz in der Darstellung des aktuellen Standes der Technik beschrieben wurden.
• Fig. 4 zeigt ein Ventil entsprechend der Erfindung in einer sogenannten einspannten Ausführungsform, das zwischen zwei Rohrleitungsabschnitte gespannt wurde.
• Fig. 5 zeigt in einer Explosionszeichnung die verschiedenen Bauteile des Ventils aus Fig. 4.
• Fig. 6 zeigt eine andere Perspektivdarstellung einiger wichtiger Bauteile des Ventils, und
• Fig. 7 zeigt in einem Querschnitt ein erfindungsgemäßes Ventil mit einem Ventilgehäuse in einer sogenannten geflanschten Ausführungsform, das an ein Paar aufeinanderfolgender Rohrleitungsabschnitte angeflanscht ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 wird ein Kugelsegmentventil allgemein durch die Zahl 20 gekennzeichnet. Dieses Ventil ist mit einem Ventilgehäuse 23 der sogenannten eingespannten Ausführungsform ausgestattet. Das bedeutet, daß das Ventil 20 zwischen die Flansche 17, 18 der aufeinanderfolgenden Rohrleitungsabschnitte 21, 22 mit Hilfe von Schrauben 19 eingespannt ist, wobei zwischen den Enden der Rohrleitungsabschnitte und den Abschlußwänden des Ventilgehäuses 23 Dichtungen sitzen. Die Hauptteile des Ventils 20 bilden das besagte Ventilgehäuse 23, eine Ventilgehäuseabdeckung 24, eine im Text als Dreheinheit bezeichnete Einheit 25, ein Ventilkörper 26 mit einer kugelförmigen Dichtungsfläche 27 sowie ein Ventilsitzring 28, ein Federring 29 und ein Abschlußring 30.
• Das Ventilgehäuse 23 wird in einem Teil mit einer Einlaßöffnung 33 gegossen, die mit einem Rohrleitungsabschnitt 21 und einer Auslaßöffnung 34 verbunden ist, welche dem anderen Rohrleitungsabschnitt 22 gegenüberliegt. Zwischen den Öffnungen verläuft durch das Ventilgehäuse ein Durchströmkanal 32. An einer Seite des Ventilgehäuses 23 befindet sich ein vorstehender Ansatz 35 mit einem Durchgangsloch 40 für eine Drehspindel 41, die an der Dreheinheit 25 angebracht ist. Der Ansatz 35 endet in einer Schulter 36, auf der eine Einstellvorrichtung (nicht abgebildet) zum Drehen der Dreheinheit 25 montiert ist. In konventioneller Art und Weise umfaßt die Konfiguration darüber hinaus Dichtungen 37, eine Stopfbüchse 38, Bolzenschrauben 39 sowie Muttern zum Befestigen der Stopfbüchse 38 im Ansatz 35.
• Die Dreheinheit 25 wird aus einem einzelnen, monolithischen Materialgußstück gefertigt. Sie besteht aus der besagten Drehspindel 41, einem Bügel 42 und einem Wellenzapfen 43, der koaxial zur Drehspindel 41 verläuft. Der Bügel 42 besteht aus einem Kragen 45 und einem Schenkelpaar 46, 47, durch das der Kragen 45 mit der Drehspindel 41 bzw. mit dem Wellenzapfen 43 verbunden ist. Der Kragen 45 verfügt über eine ausgefräste Seite 48, die sich in einer bestimmten Entfernung zur Mittellinie 49 befindet, die parallel zur Seite 48 durch die Drehspindel 41 und den Wellenzapfen 43 verläuft und gleichzeitig die Drehachse der Dreheinheit 25 bildet. Durch den Kragen 45 verlaufen einerseits ein mittleres zylindrisches Durchgangsloch 50 und andererseits an den beiden Seiten des mittleren Lochs 50 ein Paar Durchgangslöcher 51, die zur Befestigung der Schrauben 52 für den Ventilkörper 26 dienen.
• In dem zusammengebauten Ventil kreuzt die Mittellinie/Drehachse 49 der Dreheinheit die Mitte 76 der Kugel, von welcher die kugelförmige Dichtfläche 27 des Ventilkörpers ein Teil bildet. An ihrem äußeren Ende verfügt die Drehspindel 41 über eine in konventioneller Art und Weise ausgeformte Keilnut für einen Keil 53, der von der Einstellvorrichtung (nicht abgebildet) ein Drehmoment zur Drehspindel 41 und damit zur gesamten Dreheinheit 25 übertragen kann. Im Übergang zwischen der Drehspindel 41 und dem Schenkel 46 befindet sich ein erstes kreisrundes Flanschteil 55, dessen Durchmesser größer als der des Hauptteils der Drehspindel 41 ist. Im Übergang zwischen dem anderen Schenkel 47 und dem Wellenzapfen 43 befindet sich ein zweites, ähnliches kreisrundes Flanschteil 56. In der Ventilgehäusewand und in der Ventilgehäuseabdeckung befinden sich entsprechende kreisrunde Vertiefungen 57 bzw. 58. Zwischen den ebenen Oberflächen der Flanschteile 55, 56 und den kreisrunden Bodenflächen in den Vertiefungen 57 bzw. 58 besteht ein gewisses Spiel, das durch eine oder mehrere Unterlegscheiben ausgefüllt wird, und zwar durch die sehr dünnen Unterlegscheiben 59, 60, deren Dicke so gewählt ist, daß das Spiel ausgefüllt wird und das mittlere Loch 50 mit einer sehr großen Genauigkeit relativ zur axialen Mittellinie 60 des Ventilsitzes 28 zentriert werden kann, das heißt, so zentriert werden kann, daß die Mittellinie des Lochs 50 mit sehr großer Exaktheit mit der Mittellinie 60 zusammenfällt, wenn die Ventileinheit 25 gegen die Abdichtposition (Fig. 4) gedreht wird. Darauf wird nochmals weiter unten bei der Beschreibung des Ventilzusammenbaus eingegangen.
• Die Abdeckung 24 umfaßt eine rechteckige Platte 63, die eine rechteckige Öffnung 64 in der Ventilgehäusewand abdeckt, welche sich gegenüber dem für die Drehspindel 41 vorgesehenen Durchgangsloch 40 befindet. Die rechteckige Öffnung 64 verläuft in axialer Richtung des Ventilgehäuses 23. Sie ist nur ein wenig breiter als die Dreheinheit 25 an ihrer breitesten Stelle, bzw., um es genauer auszudrücken, nur etwas breiter als der Kragen 45. Ihre Länge überschreitet nur leicht die maximale Ausdehnung der Dreheinheit 25 in einer Ebene, die sich in einem rechten Winkel zur glatten Seite 48 des Kragens 45 erstreckt und mit der Mittellinie 49 zusammenfällt. Die Platte 63 ist mit einem Lagergehäuse 65 versehen, das ein verchromtes Gleitlager für den Wellenzapfen 43 bildet. Die Abdeckung 63 wird durch Schrauben 66 befestigt, welche durch die Durchgangslöcher in der Platte 24 bis zum Ventilgehäuse 23 verlaufen, dessen Außenseite rings um die Öffnung 64 ausgefräst wurde.
• Der Ventilkörper 26 hat eine geometrisch sehr einfache, drehbar-symmetrische Form, die sehr leicht in einer automatischen Werkzeugmaschine herzustellen ist. Im einzelnen besteht der Ventilkörper aus einem kugelförmigen Segment 70 mit einer kugelförmigen Dichtfläche 27 und einer glatten Rückseite 71, die entsprechend der Ausführungsform parallel zu einer Schnittebene verläuft, welche die kugelförmige Oberfläche 27 definiert. Zwischen der kugelförmigen Oberfläche 27 und der Rückseite 71 befindet sich eine Umfangskante 72. Die kugelförmige Oberfläche 27 ist poliert und durch eine hochwertige Bearbeitungsgüte charakterisiert. Entsprechend der Ausführungsform ist die Umfangskante 72 kreisrund und der gesamte Ventilkörper 70 drehbar-symmetrisch.
• Von der glatten Rückseite 71 verläuft ein zentraler Zentrierstift 73 rechtwinklig nach hinten zur Ebene der Rückseite 71. Der Stift 73 hat eine zylindrische Form. Sein Durchmesser korrespondiert mit dem Durchmesser des mittleren Lochs 50 im Kragen 45, so daß der Stift 73 mit guter Passung in das Loch 50 eingeführt werden kann. Der Stift 73 ist etwas kürzer oder ebenso lang wie das Loch 50. Darüber hinaus befinden sich im Ventilkörper 26 ein Paar Gewindelöcher 74, die bis zu einer bestimmten Tiefe zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 52 in die glatte Rückseite 71 eingearbeitet sind.
• Die beschriebenen Teile werden auf folgende Art und Weise zu einem integrierten Ventil 20 zusammengebaut: Zunächst wird die Dreheinheit 25 durch das Loch 64 in das Ventilgehäuse 23 eingeführt, wobei eine oder mehrere Unterlegscheiben 59 über die Drehspindel 41 geschoben werden, die wiederum in das Durchgangsloch 40 eingeführt wird. Eine oder mehrere Unterlegscheiben 60 werden in entsprechender Art und Weise über den Wellenzapfen 43 geschoben, wonach die Abdeckung 24 fest auf die Öffnung 64 aufgeschraubt wird, wobei der Wellenzapfen 43 im Lagergehäuse 65 gehalten wird. Auf der gegenüberliegenden Seite werden die Dichtungen 37 und die Stopfbüchse 38 auf die Drehspindel 41 aufgeschoben. Die Stopfbüchse 38 wird festgeschraubt. Danach wird der Ventilkörper 26 durch die Einlaßöffnung 33 des Ventils eingeschoben, und der Zentrierstift 73 wird durch das mittlere Loch 50 in den Kragen 45 der Dreheinheit 41 eingeführt. Der Ventilkörper 26 wird mit Hilfe der Schrauben 52 von der Auslaßöffnung 34 des Ventilgehäuses aus fest an den Kragen 45 angeschraubt, so daß die gerade Rückseite 71 des Ventilkörpers 26 gegen die gerade Frontseite 48 des Kragens 45 gedrückt wird. Danach wird der Ventilsitzring in die dafür vorgesehene Ventilsitznut 75 eingesetzt. Der Federring 29 wird über dem Ventilsitzring 28 plaziert, und der mit einem Außengewinde versehene Abdeckring 30 wird festgezogen, so daß der Federring 29 festgeklemmt ist und den Ventilsitzring fest in seine Nut 75 drückt. Danach wird überprüft, ob der Ventilkörper relativ zum Ventilsitzring 28 zentriert ist. Ist dies nicht der Fall, wird das Ventil je nach der Größe der Abweichungen, die sich beim Herstellungsprozeß der kreisrunden Vertiefungen 57, 58 im Ventilgehäuse 23 ergeben, auseinandergebaut, und neue Unterlegscheiben 59, 60 werden eingesetzt, die die gemessene Abweichung korrigieren. Danach wird das Ventil erneut zusammengebaut, wobei der Ventilkörper 26 relativ zum Ventilsitzring 28 zentriert einzubauen ist. Wenn die Dreheinheit 25 und der Ventilkörper 26 die in der Fig. 4 dargestellte Position eingenommen haben, liegt die runde Dichtfläche 27 dichtend entlang des gesamten Umfangs am Ventilsitzring 28 an, und die Drehachse 49 der Dreheinheit 25 kreuzt das Zentrum 76 der Kugel, von der die kugelförmige Dichtfläche 27 ein Segment bildet. Bei Drehung der Dreheinheit 25 gleitet die kugelförmige Dichtfläche 27 gegen den Ventilsitzring 28, und der Ventilkörper 26 kann (auf eine per se konventionelle Art und Weise) in verschiedene Einstellpositionen gebracht werden, wie in der Einleitung zu dieser Beschreibung bereits erläutert.
• Das Ventil 20 wird in der Fig. 4 eingespannt zwischen den Flanschen 17, 18 dargestellt, die sich an den aufeinanderfolgenden Rohrleitungsabschnitten 21, 22 befinden. Die Figur zeigt, daß die Spannschrauben 19 zwischen den Flanschen 17, 18 und am Ventil 20 vorbei verlaufen, ohne dabei den Ansatz 35 mit der Schulter 36 oder die Ventilgehäuseabdeckung 24 mit der Platte 63 und dem Lagergehäuse 65 zu behindern.
• Die Dreheinheit 25, die in bestimmten Abmessungen ausgeführt ist, kann für unterschiedlich große Ventilkörper 26 verwendet werden, darunter auch für kugelförmige Dichtflächen 27 mit unterschiedlichen Radien und innerhalb eines bestimmten Größenbereichs, was eine bestimmte Standardisierung in Produktion und Lagerhaltung ermöglicht. Die Abdeckung 24 kann ebenfalls als standardisierte Komponente für unterschiedliche Ausführungsformen von Ventilgehäusen und/oder innerhalb eines bestimmten Größenbereichs verwendet werden. Das wird durch die beispielhafte Ausführungsform illustriert, die in Fig. 7 dargestellt ist, wobei die Abdeckung 24 mit derselben Gestaltung wie in der vorher beschriebenen Ausführungsform zum Verschließen einer Öffnung 64' in einem Ventilgehäuse 23' verwendet wird, namentlich in einer sogenannten geflanschten Ausführungsform. Die Öffnung 64' und die Abdeckung 24 sind in diesem Falle im Vergleich zu der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform um bis zu 180º gedreht. Dabei wird beim Zusammenbau die Dreheinheit 25 durch die Öffnung 64' eingeführt und bis zu 180º über der Drehachse 49' gedreht, die bis zu 180º vorwärts gedreht werden kann, so daß die Bauteile die in der Fig. 7 dargestellte Position einnehmen. Der Durchströmkanal 32 ist in diesem Falle wesentlich länger als in der eingespannten Ausführungsform. In anderer Hinsicht ist in bezug auf die verschiedenen Bauteile im Ventil und ihre Montage die Beschreibung der vorstehenden Ausführungsform zu beachten.
MODIFIKATIONEN
• Vom Standpunkt der Produktion und der Verwendung ist es vorteilhaft, wenn der Ventilkörper einschließlich des Zentrierstiftes 73 in einem Teil als ein drehbar-symmetrischer Körper gestaltet und im Kragen 45 ein paßgenaues mittleres Loch 50 ausgearbeitet werden kann. Es besteht jedoch uneingeschränkt die Möglichkeit, statt dessen einen Stift an der dem Ventilkörper zugewandten Kragenseite vorzusehen, der dem Ventilkörper und einem Zentrierloch an der Rückseite des Ventilkörpers gegenüberliegt.
• Es gibt auch noch eine dritte Alternative. Sie besteht darin, vorzugsweise zylindrische Löcher sowohl in den Ventilkörper, als auch in den Kragen einzuarbeiten (bei letzterem als Durchgangsloch) und durch das Loch im Kragen und in das Loch im Ventilkörper einen Zentrierstift zu treiben, der eine Verbindung zur Baugruppe im Inneren des Ventilgehäuses aufbaut.
• Die kugelförmige Dichtfläche am Ventilkörper kann auch durch Anordnungen zur Verbesserung der Regelungseigenschaften des Ventils modifiziert und ergänzt werden. Diese wurden bereits in der Einleitung zu dieser Beschreibung erwähnt. Das konkrete Design des Ventilsitzes bildet keinen Teil der Erfindung. Es kann beispielsweise erwähnt werden, daß der Ventilsitz durch eine feste Umfangskante im Ventilgehäuse oder (wie in den abgebildeten Fällen) durch einen Metall-, Keramik- oder Elastomerring bzw. durch einen aus einem Verbundstoff gefertigten Ring gebildet werden kann. Verschiedene Ausführungsformen des Ventilgehäuses wurden ebenfalls dargestellt, wobei auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen sei.

Claims (7)

1. Kugelsegmentventil bestehend aus einem Ventilgehäuse (23, 23') mit einer Einlaßöffnung (33) und einer Auslaßöffnung (34), einem zwischen Ein- und Auslaßöffnung verlaufenden Durchströmkanal (32, 32'), einem ringförmigen, kreisrunden Ventilsitz (28), einem Ventilkörper (26) in der Form eines Kugelsegments, das drehbar über einer Drehachse (49, 49') gelagert ist, welche die Mitte (76) des Abschnitts, in dem der Ventilkörper ein Kugelsegment bildet, kreuzt, einem Element zum Drehen des Ventilkörpers im Ventilgehäuse um eine Drehachse, und zwar zwischen einer vollständig geschlossenen Position, in der die kugelförmige Oberfläche des Ventilkörpers entlang des gesamten Umfangs des Ventilsitzes in einen abdichtenden Kontakt zu demselben tritt, und einer vollständig geöffneten Position, in der der Ventilkörper über Zwischen-Einstellpositionen, in der das Ventil teilweise geöffnet ist, seinen Kontakt zum Sitz verlassen hat. Das besagte Element zum Drehen des Ventilkörpers umfaßt eine Drehspindel (41), die koaxial zu der besagten Drehachse (49, 49') durch eine Seite des Ventilgehäuses verläuft und in einer solchen Seite des Ventilgehäuses angebracht ist, und zwar zusammen mit einem Wellenzapfen (43), der ebenfalls koaxial zur Drehachse verläuft und an der gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses angebracht ist. Drehspindel und Wellenzapfen sind durch einen Bügel (42) miteinander verbunden und bilden gemeinsam mit diesem eine durchgehende Dreheinheit. Der Wellenzapfen der Dreheinheit ist in einer Abdeckung (24) montiert, die einen Teil der besagten gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses bildet. Diese Abdeckung deckt eine Öffnung (64) in der besagten gegenüberliegenden Seite ab, und die Dreheinheit kann in ihre vorgesehene Betriebsposition im Ventilgehäuse eingeführt und in dieser Position durch eine nachfolgende Montage fixiert werden, wobei sich der Wellenzapfen in die besagte Abdeckung erstreckt und der Bügel ein Paar Schenkel (46, 47) umfaßt, die mit der Drehspindel bzw. dem Wellenzapfen verbunden sind. Darüber hinaus umfaßt die Konfiguration einen Kragen (45), der die besagten Schenkel in einem bestimmten Abstand von der Drehachse (49, 49') entfernt miteinander verbindet. Der Ventilkörper ist an der von der Drehachse (49, 49') abgewandten Seite des besagten Kragens befestigt. Das Kugelsegmentventil ist

gekennzeichnet dadurch, daß

- ein Gleitvorgang zwischen der kugelförmigen Oberfläche (27) des Ventilkörpers und dem Ventilsitz zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position stattfindet,

- die kugelförmige Oberfläche des Ventilkörpers entlang eines einzelnen, ununterbrochenen Umfangsbereichs des Sitzes in jeder Regelposition Kontakt zum Sitz hat,

- die Öffnung (64) und die Abdeckung (24) ausreichend groß sind, damit die Dreheinheit durch das Loch eingeführt werden kann, und

- die Dreheinheit in ihrer Position durch das Anbauen der Abdeckung über der Öffnung fixiert wird.

2. Kugelsegmentventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Öffnung (64) in der besagten gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses nicht ausreichend groß ist, daß es möglich ist, die Dreheinheit mit dem am Kragen montierten Ventilkörper durch die besagte Öffnung in die im Ventilgehäuse vorgesehene Betriebsposition zu bringen, jedoch gekennzeichnet dadurch, daß der Ventilkörper mindestens entweder durch die besagte Einlaß- oder durch die besagte Auslaßöffnung in das Ventilgehäuse eingeführt werden kann und daß er am Kragen im Ventilgehäuse befestigt ist.

3. Kugelsegmentventil nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Ventilkörper und der Kragen mit interagierenden Zentrierelementen (50, 73) ausgestattet sind, welche die zentrale Positionierung des Ventilkörpers auf dem Kragen bestimmen.

4. Kugelsegmentventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß das besagte interagierende Zentrierelement einen Stift (73) umfaßt, der in einer Ebene rechtwinklig zur axialen Mittellinie des Zentrierelements ringförmig ist, vorzugsweise gekennzeichnet dadurch, daß der Stift zumindest teilweise zylindrisch ist sowie dadurch, daß der Stift von der Mitte der Rückseite des Ventilkörpers aus verläuft, das heißt, von jener Seite des Ventilkörpers aus, die der kugelförmigen Seite gegenüberliegt, sowie dadurch, daß der Kragen mit einem Loch (50) der passenden Form ausgestattet ist.

5. Kugelsegmentventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die besagten interagierenden Zentrierelemente mit einem Loch versehen sind, vorzugsweise einem zumindest teilweise zylindrischen mittleren Loch in der Rückseite des Ventilkörpers, sowie dadurch, daß der Kragen mit einem zentralen Stift der passenden Form versehen ist.

6. Kugelsegmentventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Rückseite (73) des Ventilkörpers zumindest teilweise eben ist, gekennzeichnet dadurch, daß jene Seite (48) des Kragens, die dem Ventilkörper gegenüberliegt, ebenfalls zumindest teilweise eben ist, und gekennzeichnet dadurch, daß die besagten ebenen Seiten von Ventilkörper und Kragen gegeneinander gedrückt werden.

7. Kugelsegmentventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Ventilkörper und die Dreheinheit miteinander durch Befestigungselemente (52), vorzugsweise Schrauben, verbunden sind, die durch die Löcher (51) im Kragen (45) verlaufen.