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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Ventileinheit und insbesondere eine Ventileinheit mit einem
Ventilglied, das durch Rückhalteringeinheiten, zu
denen Schweberückhalteringe
gehören,
drehbar innerhalb eines Ventilgehäuses positioniert ist.
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STAND DER TECHNIK
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Ventileinheiten, wie etwa Kugelventileinheiten,
sind allgemein bekannt und werden für eine Vielfalt von Anwendungen
verwendet. Zu solchen Kugelventileinheiten gehört gewöhnlich ein Kugelventil, das
durch ein Sitz- oder
Rückhalteglied
sicher, aber drehbar innerhalb eines Gehäuses positioniert ist. Herkömmlicherweise
wurden die Ventileinheit und die Rohrleitungen, an die die Ventileinheit
angeschlossen ist, aus Stahl oder anderem Metallwerkstoff hergestellt,
in letzter Zeit wurden jedoch Thermoplastrohrleitungen zunehmend
beliebt. Thermoplastrohrleitungen sind aus verschiedenen Gründen wie
verringerten Kosten, der korrosionsfreien Natur von Thermoplasten
und der Tatsache, dass Thermoplastteile eine längere Nutzungsdauer als ihre
Gegenstücke
aus Metall aufweisen, erwünscht.
Außerdem
sind Thermoplastrohrleitungen leichter einzurichten und zu reparieren,
da anstoßende
Rohrabschnitte leicht miteinander stumpfverschweißt werden
können.
Es ist daher nun wünschenswert,
auch Thermoplastventileinheiten zum Gebrauch in Verbindung mit Thermoplastrohrleitungen
zu haben.
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Das Gestalten von Thermoplastventileinheiten
ist jedoch aufgrund der Tatsache komplizierter, dass Thermoplastwerkstoffe
dazu neigen, sich sowohl bei Temperatur- als auch Druckänderungen auszudehnen
und zusammenzuziehen. Das Ausdehnungs- und Zusammen ziehungsverhältnis und
der Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbetrag werden von verschiedenen
Faktoren abhängen,
wie etwa der bestimmten verwendeten Thermoplastart, dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Thermoplasts und den physischen Abmessungen des Elements. Dementsprechend
wird sich bei einer Thermoplastventileinheit das verhältnismäßig dünne Thermoplastgehäuse bei
Temperaturanstieg typischerweise schneller im Durchmesser ausdehnen als
andere Elemente der Ventileinheit, wie etwa das Kugelventil oder
das Sitzglied. Daher könnte
sich während
des normalen Betriebs die physische Beziehung oder „Passung" zwischen den verschiedenen Elementen
der Ventileinheit ändern.
Zum Beispiel wird sich aufgrund ihrer verschiedenen Formen und Massen
das Gehäuse
in einem größeren Verhältnis als
das Kugelventil radial ausdehnen. Unter derartigen Umständen ist
es schwierig zu gewährleisten, dass
die Fluidabdichtungen zwischen dem Kugelventil und dem umgebenden
Gehäuse
intakt bleiben, da sich das Sitzglied in einem anderen Verhältnis ausdehnen
kann oder, wenn es physikalisch an einem anderen Element wie etwa
dem Gehäuse
gesichert ist, sich mit diesem Element bewegen kann. Außerdem wird
im Falle eines Thermoplastkugelventils die Kugel selbst aufgrund
ihrer Form in den Bereichen, die ihre Einlass- und Auslassöffnungen
umgeben und als die „Lippen"-Bereiche bekannt
sind, Wärme-
oder Druckverformung besonders ausgesetzt sein, da die Werkstoffdicke
in diesem Bereich am geringsten ist. Eine Verformung dieser Lippenbereiche
wird ein Auf weiten verursachen, das sich sowohl auf den Fluiddurchfluss
durch das Ventil als auch auf die Unversehrtheit des Kugelventils
selbst auswirken wird. Außerdem
wird ein Aufweiten der Lippenbereiche auch verhindern, dass sich
das Ventil sachgemäß öffnet und
schließt.
Daher ist es bei einer Thermoplastkugelventileinheit auch wichtig,
die Positionierung und die bauliche Unversehrtheit des Kugelventils
unter allen Betriebsbedingungen zu erhalten.
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Bekannte Thermoplastkugelventileinheiten, wie
diejenige, die in 1 gezeigt
ist, sind mit einem Thermoplastgehäuse 100 mit Thermoplastsitzgliedern 101 versehen,
die innerhalb einer Vertiefung oder Hohlkehle 102 im Gehäuse selbst
positioniert und daher physisch am Gehäuse gesichert sind. Eine derartige
Konfiguration löst
die oben genannten Probleme nicht, da die Bewegung des Gehäuses (wie etwa
durch Ausdehnung) der Bewegung der Sitzglieder direkt entspricht.
Daher neigt, wenn sich das Gehäuse
ausdehnt, das Sitzglied, das am Gehäuse gesichert ist, dazu, sich
mit ihm zu bewegen, wobei es von dem Kugelventil weggezogen wird.
Wie oben beschrieben hat dies den Nachteil, dass es sich auf die Fluidabdichtungen
zwischen diesen Elementen auswirkt und außerdem die Fähigkeit
des Sitzglieds herabsetzt, die sachgemäße Positionierung und die physische
Unversehrtheit des Kugelventils, insbesondere um die Lippenbereiche,
unter allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten.
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Daher waren bekannte Thermoplastkugelventileinheiten
nicht in der Lage, große
Temperatur- oder Druckänderungen
zu berücksichtigen,
und daher auf Anwendungen mit verhältnismäßig gemäßigten Betriebsbedingungen,
d. h. Nutzungen, bei denen Temperatur- und/oder Druckänderungen verhältnismäßig unwesentlich
sind, beschränkt.
Diese Geräte
sind einfach ungeeignet für
zahlreiche Anwendungen, bei denen Thermoplastrohrleitungen ansonsten
erwünscht
sind, wie etwa dem Wassermarkt, wo Betriebsbedingungen sowie Testanforderungen weitaus
strenger sind.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Dementsprechend besteht derzeit ein
Bedarf nach einer Ventileinheit, zu der Schweberückhalteringe gehören, die
sowohl ihre physische „Passung" in Bezug auf das
Ventilglied erhalten als auch die bauliche Unversehrtheit des Ventilglieds
bei allen normalen Betriebsbedingungen erhalten, einschließlich Betriebsbedingungen,
unter denen große
Temperatur- und/oder
Druckänderungen
erwartet werden können. Außerdem besteht
derzeit ein Bedarf nach einer derartigen Ventileinheit, die aus
Thermoplastwerkstoffen hergestellt sein kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine Ventileinheit bereitgestellt, die aus einem Ventilgehäuse mit
einem Fluiddurchgang besteht, der sich dort hindurch erstreckt.
Zu dem Fluiddurchgang gehören
ein Einlassteil, dessen Querschnitt von einer im Wesentlichen ringförmigen Einlassfläche definiert wird,
ein Auslassteil, dessen Querschnitt von einer im Wesentlichen ringförmigen Auslassfläche definiert wird,
und ein Innenkammerteil, der zwischen und benachbart zu dem Einlass-
und dem Auslassteil positioniert ist und ein Einlass- und ein Auslassende
aufweist. Der Innenkammerteil wird durch eine im Wesentlichen ringförmige Innenkammerfläche, eine
Einlasswand und eine Auslasswand definiert. Die Einlasswand erstreckt
sich von der Innenkammerfläche zur
Einlassfläche
nach innen, und die Auslasswand erstreckt sich von der Innenkammerfläche zur
Auslassfläche
nach innen. Ein Ventilglied befindet sich im Innenkammerteil des
Fluiddurchgangs und ist zwischen einer geschlossenen Position, bei
der der Fluiddurchgang versperrt ist, und einer offenen Position, bei
der der Fluiddurchgang nicht versperrt ist, beweglich.
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Zu der Ventileinheit gehören außerdem eine erste
und zweite im Wesentlichen ringförmige
Rückhalteringeinheit,
die sich zum drehbaren Positionieren des Ventilglieds innerhalb
des Innenkammerteils im Innenkammerteil des Fluiddurchgangs befinden. Der
erste Rückhaltering
stellt eine erste Fluidabdichtung zwischen dem Ventilglied und der
Innenkammerfläche
am ersten Ende des Innenkammerteils bereit, und der zweite Rückhaltering
stellt eine zweite Fluidabdichtung zwischen dem Ventilglied und
der Innenkammerfläche
am zweiten Ende des Innenkammerteils bereit. Zu der ersten und zweiten
Rückhalteringeinheit
gehören
jeweils ein Schweberückhaltering
und eine Mehrzahl von Abdichtungsgliedern. Die Schweberückhalteringe
sind von der Innenkammerfläche
und der Einlass- und der Auslasswand räumlich getrennt und in Bezug
darauf beweglich. Ein erstes der Mehrzahl von Abdichtungsgliedern
der ersten und zweiten Rückhalteringeinheit
bildet eine Fluidabdichtung zwischen dem jeweiligen Schweberückhaltering
und der Innenkammerfläche;
ein zweites der Abdichtungsglieder der ersten Rückhalteringeinheit bildet eine
Fluidabdichtung zwischen dem Schweberückhaltering der ersten Rückhalteringeinheit
und der Innenwand; ein zweites der Abdichtungsglieder der zweiten
Rückhalteringeinheit
bildet eine Fluidabdichtung zwischen dem Schweberückhaltering
der zweiten Rückhalteringeinheit
und der Außenwand;
und ein drittes der Abdichtungsglieder der ersten und zweiten Rückhalteringeinheit
bildet eine Fluidabdichtung zwischen dem jeweiligen Schweberückhaltering und
dem Ventilglied.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
hat das Ventilgehäuse
einen Wärmeausdehnungskoeffizienten,
und der erste und zweite Schweberückhaltering haben einen Wärmeausdehnungskoeffizienten,
der niedriger als der des Ventilgehäuses ist. Außerdem werden
die Abdichtungsglieder ausreichend zusammengedrückt, sodass die erste und zweite
Fluidabdichtung erhalten bleibt, wenn sich das Ventilgehäuse während des
normalen Betriebs der Ventileinheit ausdehnt.
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Bei noch einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gehört
zu der Ventileinheit ein ähnlich
konfiguriertes Ventilgehäuse
mit einem Fluiddurchgang, der sich dort hindurch erstreckt, und einem
Ventilglied, das sich innerhalb des Innenkammerteils des Fluiddurchgangs
befindet und zwischen einer ge schlossenen Position, bei der der
Fluiddurchgang versperrt ist, und einer offenen Position, bei der der
Fluiddurchgang nicht versperrt ist, beweglich ist. Zur Innenkammerfläche gehört ein Teil,
das einen Gewindeschnitt aufweist, am Auslassende des Innenkammerteils.
Zu der Ventileinheit gehören
außerdem
eine erste und zweite im Wesentlichen ringförmige Rückhalteringeinheit, die sich
innerhalb des Innenkammerteils des Fluiddurchgangs zum drehbaren
Positionieren des Ventilglieds innerhalb des Innenkammerteils befinden.
Die erste Rückhalteringeinheit
stellt eine erste Fluidabdichtung zwischen dem Ventilglied und der
Innenkammerfläche
am ersten Ende des Innenkammerteils bereit, und die zweite Rückhalteringeinheit
stellt eine zweite Fluidabdichtung zwischen dem Ventilglied und
der Innenkammerfläche
am zweiten Ende des Innenkammerteils bereit.
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Zu dieser alternativen Ausführungsform
gehört
außerdem
ein im Wesentlichen ringförmiger
Sicherungsring, der innerhalb des Innenkammerteils des Fluiddurchgangs
positioniert ist. Der Sicherungsring hat ein Loch, eine Außenkante
mit Gewindeschnitt, eine Außenseite
und eine Innenseite. Die Außenkante
greift mit ihrem Gewindeschnitt in den Gewindeteil der Innenkammerfläche ein,
und die Außenseite
ist im Wesentlichen mit der Außenwand ausgerichtet
und zu dieser im Wesentlichen komplementär.
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Die erste und zweite Rückhalteringeinheit der
Ventileinheit weisen jeweils einen Schweberückhaltering und eine Mehrzahl
von Abdichtungsringen auf. Die Schweberückhalteringe sind vom Ventilglied und
der Innkammerfläche
und der Einlass- und der Auslasswand räumlich getrennt und in Bezug
darauf beweglich. Ein erstes der Mehrzahl von Abdichtungsringen
der ersten und zweiten Rückhalteringeinheit bildet
eine Fluidabdichtung zwischen dem jeweiligen Schweberückhaltering
und der Innenkammerfläche; ein zweites
der Mehrzahl von Abdichtungsringen der ersten Rückhalteringeinheit bildet eine
Fluidabdichtung zwischen dem ersten Schweberückhaltering und der Innenwand;
ein zweites der Mehrzahl von Abdichtungsringen der zweiten Rückhalteringeinheit bildet
eine Fluidabdichtung zwischen dem zweiten Schweberückhaltering
und der Außenseite
des Sicherungsrings; und ein drittes der Mehrzahl von Abdichtungsringen
der ersten und zweiten Rückhalteringeinheit
bildet eine Fluidabdichtung zwischen dem jeweiligen Schweberückhaltering
und dem Ventilglied.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Für
ein vollständigeres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgende
Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug
genommen, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale bezeichnen.
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Es zeigen:
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1 eine
Thermoplastkugelventileinheit des Stands der Technik;
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2 eine
Außenansicht
einer Ausführungsform
einer Ventileinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
Querschnittansicht der Ventileinheit von 2 entlang Linie 3-3;
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4 ein
Kugelventil, das Bestandteil der Ventileinheit ist;
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5a eine
Ausführungsform
eines Schweberückhalterings,
der Bestandteil der Ventileinheit ist;
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5b eine
Querschnittansicht eines Teils eines Schweberückhalterings; und
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6 eine
Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Ventileinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung, zu der ein Sicherungsring gehört.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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2 ist
eine Außenansicht
einer Ausführungsform
einer Ventileinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung, und 3 ist
eine Querschnittansicht der Ventileinheit von 2 entlang Linie A-A. Zur Ventileinheit 300 gehört ein Ventilgehäuse 301 mit
einem Fluiddurchgang 302, der sich dort hindurch erstreckt
und entlang einer Mittelachse a-a angeordnet ist. Zum Fluiddurchgang 302 gehören ein
Einlassteil 303, dessen Querschnitt von der im Wesentlichen ringförmigen Einlassfläche 304 des
Ventilgehäuses definiert
wird, und ein Auslassteil 305, dessen Querschnitt von der
im Wesentlichen ringförmigen
Auslassfläche 306 des
Ventilgehäuses 301 definiert
wird. Sowohl der Einlass- als auch der Auslassteil des Fluiddurchgangs
weist ein erstes Einlassende 310, 311 und ein
zweites Auslassende 312, 313 auf. Zum Fluiddurchgang 302 gehören außerdem ein
Innenkammerteil 307, das zwischen und benachbart zu dem Einlass-
und dem Auslassteil positioniert ist und von der im Wesentlichen
ringförmigen
Innenkammerfläche 308 des
Ventilgehäuses
definiert wird, sowie die Innenwand 315 und die Außenwand 316 des
Ventilgehäuses.
Das Innenkammerteil 307 weist außerdem ein erstes Einlassende 320 und
ein zweites Auslassende 321 auf.
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Die Innenwand 315 erstreckt
sich von der Innenkammerfläche 308 zur
Einlassfläche 304 am Auslassende 312 des
Einlassteils des Fluiddurchgangs nach innen, sodass sie eine im
Wesentlichen durchgehende Fläche bildet.
Auf ähnliche
Weise erstreckt sich die Außenwand 316 von
der Innenkammerfläche 308 zur
Auslassfläche 306 des
Auslassteils 305 des Fluiddurchgangs nach innen, sodass
sie eine im Wesentlichen durchgehende Fläche bildet.
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Obwohl die Innenwand 315 und
die Außenwand 316 im
Wesentlichen senkrecht zu der Innenkammerfläche 308 stehen, sind
andere Konfigurationen, wie etwa abgewinkelte Wände oder Wände mit mehreren Flächen, auch
möglich.
Auf ähnliche
Weise können
die Durchmesser des Einlass- und des Auslassteils D1, D2 des Fluiddurchgangs
im Wesentlichen gleich und im Wesentlichen konstant entlang der
Länge des
Einlass- und des
Auslassteils sein, wie in 3 gezeigt,
sie können
aber auch voneinander abweichen oder entlang der Länge der
jeweiligen Teile variieren.
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Innerhalb des Innenkammerteils 307 ist
ein Ventilglied angeordnet, wie etwa ein Kugelventil 325. Das
Kugelventil 325, das in 4 gesondert
gezeigt ist, ist im Wesentlichen kugelförmig, weist eine äußere Kugelventilfläche 400 und
ein Ventilloch 401 auf, das sich dort hindurch erstreckt
und mit einer Mittelachse b-b konzentrisch ist. Das Ventilloch 401 hat
ein Einlassende 402 und ein Auslassende 403. Eine Spindel 330 (3) erstreckt sich von dem
Kugelventil und durch eine Öffnung 331 im
Ventilgehäuse bis
außerhalb
des Ventilgehäuses.
Die Spindel wirkt mit einem Griff 332 zusammen, der sich
außerhalb des
Ventilgehäuses 301 befindet.
Bei der Ausführungsform,
die in 3 gezeigt ist,
steht die Spindel mittels eines verbreiterten Teils 335,
das zu einer ähnlich
geformten Hohlkehle 402 im Kugelventil 325 passt
oder damit zusammenwirkt, mit dem Kugelventil in Eingriff ( 4). Wenn die Spindel 330 daher mittels
des Griffs 332 gedreht wird, dreht sich das Kugelventil
ebenfalls zwischen der offenen und der geschlossenen Position. Wie
später
detaillierter beschrieben, ist das Kugelventil so mit dem Innenkammerteil 307 des
Fluiddurchgangs drehbar positioniert, dass in der geschlossenen
Position die Außenfläche 400 des
Kugelventils den Fluiddurchgang vollständig blockiert, wodurch verhindert
wird, dass Fluid, das durch den Fluiddurchgang fließt, vom
Einlassteil 303 zum Auslassteil 305 des Fluiddurchgangs läuft. In
der offenen Position ist das Kugelventil so gedreht, dass das Ventilloch 401 so
ausgerichtet ist, dass ein Fluidfluss zwischen dem Einlassteil 303 und dem
Auslassteil 305 des Fluiddurchgangs nicht gänzlich blockiert
ist. In einer völlig
offenen Position ist das Ventilloch 401 so ausgerichtet,
dass seine Mittelachse b-b im Wesentlichen parallel zur Mittelachse a-a
des Fluiddurchgangs 302 verläuft. In einer teilweise offenen
Position verläuft
die Mittelachse b-b in einem Winkel zur Mittelachse des Fluiddurchgangs.
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Zum Kugelventil gehört außerdem ein
Einlasslippenbereich 405 und ein Auslasslippenbereich 406 (3 und 4), der das Ventilloch 401 an
seinem Einlassende 402 und Auslassende 403 umgibt.
Die Dicke des Kugelventilwerkstoffs ist in diesen Lippenbereichen
wesentlich geringer als in den anderen Bereichen, wie ohne Weiteres
aus 3 und 4 ersichtlich ist. Die Lippenbereiche
unterliegen daher insbesondere einer Verformung bei erhöhten Temperaturen
und/oder Drücken
und neigen zum Aufweiten, wenn sie so verformt werden, falls sie
nicht anderweitig davon abgehalten werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden diese Lippenbereiche durch die Rückhalteringeinheiten, die unten
beschrieben werden, vom Aufweiten abgehalten.
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Wie dargelegt ist das Kugelventil
innerhalb der Innenkammer 307 des Fluiddurchgangs 302 positioniert.
Es wird sicher, aber drehbar durch die erste 440 und die
zweite 441 im Wesentlichen ringförmige Rückhalteringeinheit festgehalten.
Die erste Rückhalteringeinheit 440 ist
innerhalb des ersten Einlassendes 320 des Innenkammerteils 307 des
Fluiddurchgangs positioniert und bildet eine Fluidabdichtung zwischen
dem Kugelventil 325 und der Innenkammerfläche 308,
die im Wesentlichen verhindert, dass jegliches Fluid, das durch
den Fluiddurchgang fließt,
die Innenkammerfläche
erreicht. Auf ähnliche Weise
ist die zweite Fluidrückhalteringeinheit 441 innerhalb
des zweiten Auslassendes 321 des Innenkammerteils 307 des
Fluiddurchgangs positioniert und bildet eine Fluidabdichtung zwischen
dem Kugelventil 325 und der Innenkammerfläche 308 am
nachgeschalteten oder Auslassende 321 des Innenkammerteils 307.
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Die erste und zweite Rückhalteringeinheit umfassen
jeweils weiterhin einen im Wesentlichen ringförmigen ersten 353 bzw.
zweiten 354 Schweberückhaltering
und eine Mehrzahl von Abdichtungsgliedern 351. Die Schweberückhalteringe 353, 354, die
in 3 gezeigt sind, sind
detaillierter in 5a und 5b gezeigt. Die Schweberückhalteringe
sind im Wesentlichen ringförmig
und haben ein im Wesentlichen ringförmiges Loch 501, das
mit einer Mittelachse c-c konzentrisch ist. Zu den Schweberückhalteringen
gehören
zumindest eine erste äußere Ringfläche 503,
eine zweite seitliche Ringfläche 504 und
eine dritte Ventilfläche 505.
Bei Positionierung im Ventilgehäuse 301 deckt
sich die Mittelachse c-c im Wesentlichen mit der Mittelachse a-a
des Fluiddurchgangs, und die erste äußere Ringfläche 503 jedes Schweberückhalterings
ist im Wesentlichen mit einem jeweiligen Teil der Innenkammerfläche 308 des Ventilgehäuses 301 ausgerichtet
und dazu im Wesentlichen komplementär. Auf ähnliche Weise ist die zweite
seitliche Ringfläche 504 des
ersten Schweberückhalterings 353 im
Wesentlichen komplementär zu
der Innenwand 315, und die zweite seitliche Fläche des
zweiten Schweberückhalterings 354 ist
im Wesentlichen mit der Außenwand 316 ausgerichtet und
dazu im Wesentlichen komplementär.
Die dritte Ventilfläche 505 jedes Schweberückhalterings
ist im Wesentlichen mit einem jeweiligen Teil der Außenfläche 400 des
Kugelventils 325 ausgerichtet und im Wesentlichen dazu
komplementär.
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Die drei Flächen der Schweberückhalteringe sind
wie oben beschrieben im Wesentlichen mit den entsprechenden Flächen des
Ventilgehäuses 301 und
des Kugelventils 325 ausgerichtet, sie sind von diesen
Flächen
jedoch auch räumlich
leicht getrennt, wie in 3 gezeigt.
Zwischen den Schweberückhalteringen
und jeder der entsprechenden Flächen
und damit zusammenwirkend ist zumindest ein Abdichtungsglied, wie
etwa ein O-Ring, positioniert. Diese O-Ringe weisen eine ausreichende
Größe auf,
um eine Fluidabdichtung zwischen den jeweiligen Gliedern zu bilden.
Bei der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in 3 gezeigt
ist, weisen die Innenwand 315 und die Außenwand 316 eine
im Wesentlichen ringförmige
Vertiefung oder Hohlkehle 360, 361 darin auf;
die Innenkammerfläche 308 weist eine
erste 362 und eine zweite 363 im Wesentlichen ringförmige Vertiefung
oder Hohlkehle darin auf; und die dritte Ventilfläche 505 jedes
der anderen Schweberückhalteringe
weist auch eine im Wesentlichen ringförmige Vertiefung oder Hohlkehle 506 darin
auf. Diese Vertiefungen oder Hohlkehlen sind so bemessen und positioniert,
dass ein O-Ring teilweise in der Hohlkehle positioniert, aber auch
aus der Hohlkehle hervorragen kann, wie in 3 gezeigt. Beispielsweise gehört zur ersten
Rückhalteringeinheit 440 ein erster
O-Ring 370, der teilweise in die erste Innenkammerflächenvertiefung 362 passt
und daraus hervorragt. Er ragt so aus der Hohlkehle hervor, dass
er auch mit der ersten äußeren Ringfläche 503 des
ersten Schweberückhalterings 353 in
Verbindung ist. Ein zweiter O-Ring 371 ist auf ähnliche
Weise teilweise innerhalb der Innenwandvertiefung 360 positioniert und
mit der zweiten seitlichen Ringfläche 504 des ersten
Schweberückhalterings
in Verbindung, und ein dritter O-Ring 372 ist teilweise
in der dritten Ventilflächen vertiefung 506 des
ersten Schweberückhalterings 353 positioniert
und mit der Außenfläche des Kugelventils 400 in
Verbindung. Der erste, zweite und dritte O-Ring 373, 374, 375 der
zweiten Schweberückhalteringeinheit 441 ist
auf ähnliche
Weise teilweise in den entsprechenden Vertiefungen positioniert
und mit den entsprechenden Flächen
in Verbindung.
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Bei der oben beschriebenen Konfiguration „schweben" die Schweberückhalteringe
insofern, als sie weder an dem Kugelventil noch an dem Ventilgehäuse befestigt
oder damit einstückig
sind und sich daher in Bezug auf jedes dieser Glieder unabhängig bewegen
können.
Die „schwebende" Natur der Schweberückhalteringe
ist in einer Thermoplastventileinheit besonders vorteilhaft, wenn
sich verschiedene Glieder der Ventileinheit im Verhältnis zueinander
bewegen, wenn sie sich in Reaktion auf Temperatur- oder Druckänderungen
ausdehnen oder zusammenziehen. Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht das Ventilgehäuse 301 aus einem
Thermoplastwerkstoff, vorzugsweise aus Polyethylen. Das Kugelventil
und die Schweberückhalteringe
bestehen auch aus einem Thermoplastwerkstoff, vorzugsweise aus Polypropylen,
das auf Wunsch für
zusätzliche
Stärke
mit Glas gefüllt sein
kann. Der Thermoplastwerkstoff, der für die Schweberückhalteringe
ausgewählt
ist, weist einen solchen Wärmeausdehnungskoeffizienten
auf, dass die Schweberückhalteringe
unter normalen Betriebsbedingungen von Ausdehnung oder Zusammenziehen
im Wesentlichen frei bleiben. Weil das Kugelventil (ebenfalls Polypropylen)
und die Schweberückhalteringe
ihre Form und Größe im Wesentlichen
beibehalten, bleiben die Ventilfläche 505 der Schweberückhalteringe 350 und
die entsprechende Außenfläche 400 des
Kugelventils 325 bei allen normalen Betriebsbedingungen
im Wesentlichen komplementär.
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Obwohl sich die Schweberückhalteringe 350 und
das Kugelventil 325 bei normalen Betriebsbedingungen nicht
wesentlich ausdehnen oder zusammenziehen, wird typischerweise ein
Ventilgehäuse, das
aus Polyethylen besteht, einem bestimmten Maß an Ausdehnung unterzogen,
insbesondere bei Gebrauch für
Anwendungen mit härteren
Betriebsbedingungen, wie etwa im Wassermarkt. Zur Berücksichtigung
dieser Veränderung
sind die O-Ringe ausreichend bemessen, um eine Abdichtung zwischen
dem Ventilgehäuse
und den Schweberückhalteringen
zu erhalten, die beide verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen. Die O-Ringe sind ausreichend zusammengedrückt, sodass,
wenn sich das Ventilgehäuse
ausdehnt, sich die O-Ringe ausdehnen, um zu gewährleisten, dass die Fluidabdichtung zwischen
den Flächen
der Schweberückhalteringe und
den entsprechenden Flächen
des Kugelventils oder Ventilgehäuses
stets erhalten bleibt. Zu diesem Zweck können die O-Ringe aus EP-DM
oder Buna N bestehen.
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Wie aus der obigen Beschreibung ohne
Weiteres ersichtlich, ist die Ventileinheit der vorliegenden Erfindung
vorteilhaft, weil die Schweberückhalteringe „schweben", statt mit dem Ventilgehäuse einstückig zu
sein oder anderweitig daran gesichert zu sein. Daher können sich
die Schweberückhalteringe
jederzeit unabhängig
von diesen Gliedern bewegen, um die sachgemäße Ausrichtung und die sachgemäße komplementäre Passung
zu den entsprechenden Flächen
aufrechtzuerhalten, statt sich mit einem anderen Glied zu bewegen,
wenn sich dieses andere Glied ausdehnt oder zusammenzieht. Daher
gewährleisten
die Schweberückhalteringe
zusammen mit den zusammengedrückten
O-Ringen, die sich ausreichend ausdehnen, um zu gewährleisten,
dass eine Fluidabdichtung beibehalten wird, dass das Kugelventil
jederzeit sachgemäß positioniert
und seine physische Unversehrtheit bewahrt ist. Bezüglich des letztgenannten
Merkmals ist aus 3 ersichtlich, dass
der dritte O-Ring 371, 375 der ersten und zweiten Rückhalteringeinheit
dem Einlasslippenbereich 405 bzw. dem Auslasslippenbereich 406 des
Kugelventils 325 benachbart positioniert ist, wodurch die bauliche
Unversehrtheit der Lippenbereiche durch Verhindern eines Aufweitens
dieser Bereiche gewährleistet
ist. Da die Schweberückhalteringe schweben,
statt physisch an einem anderen Glied, wie etwa dem Gehäuse, gesichert
zu sein, wird die physische Beziehung zwischen dem Kugelventil und den
Schweberückhalteringen
bei Ausdehnung und Zusammenziehung beibehalten, wie oben beschrieben,
und auch die sachgemäße Positionierung
der O-Ringe gegen die Lippenbereiche wird beibehalten.
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Bei einer alternativen Ausführungsform,
die in 6 gezeigt ist,
gehört
zu der Ventileinheit 300 auch ein Sicherungsring 600,
der innerhalb des Innenkammerteils 307 des Fluiddurchgangs 302 positioniert
ist. Der Sicherungsring 600 ist im Wesentlichen ringförmig und
hat ein Loch 601, das im Wesentlichen den gleichen Durchmesser
wie das des Auslassteils 305 des Fluiddurchgangs 302 aufweist.
Bei dieser Ausführungsform
gehört
zu der Innenkammerfläche 308 ein
Teil 605 mit Gewindeschnitt am zweiten Auslassende 321 des
Innenkammerteils 307, und der Sicherungsring 600 hat
eine Außenkante 602 mit Gewindeschnitt,
die in den Gewindeteil 605 der Innenkammerfläche 308 eingreifen
kann. Zu dem Sicherungsring 600 gehören außerdem eine Innenseitenkante 606 und
eine Außenseitenkante 607.
Der Sicherungsring 600 ist zwischen der zweiten Rückhalteringeinheit 441 und
der Außenwand 316 positioniert,
sodass die zweite seitliche Ringfläche 504 des zweiten
Schweberückhalterings 354 im
Wesentlichen mit der inneren Seitenkante 606 des Sicherungsrings 600 statt
der Außenwand 316 ausgerichtet
und zu dieser im Wesentlichen komplementär ist und die äußere Seitenkante 607 des
Sicherungsrings 600 im Wesentlichen mit der Außenwand 316 ausgerichtet
und zu dieser komplementär
ist. Außerdem wirkt
der zweite O-Ring 374 der zweiten Rückhalteringeinheit 441,
der mit der zweiten seitlichen Ringfläche 504 zusammenwirkt,
auch mit der inneren Seitenkante 606 des Sicherungsrings 600 statt
mit der Außenwand 316 zusammen
und ist teilweise innerhalb einer im Wesentlichen ringförmigen Hohlkehle 608 in
der inneren Seitenkante des Sicherungsrings positioniert und ragt
daraus hervor.
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Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform
kann eine Ventileinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung folgenderweise zusammengefügt werden. Der erste und der
zweite O-Ring 370, 371 der ersten Rückhalteringeinheit 440 werden
in die jeweiligen Vertiefungen in der Innenkammerfläche 308 und
der Innenwand 315 eingefügt. Der erste Schweberückhaltering 353 wird
zusammen mit dem dritten O-Ring 371 als Nächstes eingefügt, gefolgt
von dem Kugelventil 325. Anschließend werden der erste O-Ring
der zweiten Rückhalteringeinheit 441 und
der zweite Schweberückhaltering 354 zusammen
mit dem dritten O-Ring 375 der
zweiten Rückhalteringeinheit 441 eingefügt. Der
Sicherungsring wird dann zusammen mit dem zweiten O-Ring 374 der
zweiten Rückhalteringeinheit 441 durch
Anschrauben der Außenkante 602 mit
Gewindeschnitt des Sicherheitsrings an der Gewindeposition 605 der
Innenkammerfläche
eingefügt.
Schließlich
wird der verbleibende Abschnitt des Ventilgehäuses 301, der das
Auslassteil 305 des Fluiddurchgangs 302 umgibt
und einschließt,
am Rest des Ventilgehäuses
mittels Schweißen,
Bolzenverschraubung oder dergleichen gesichert.
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Dementsprechend wird eine Ventileinheit
mit Schweberückhalteringen
bereitgestellt, die die sachgemäße Positionierung
und den sachgemäßen Betrieb
eines Kugelventils innerhalb des Ventilgehäuses gewährleisten. Die oben beschriebenen
Konfigurationen der Ventileinheit sind insbesondere für Ventileinheiten
geeignet, die aus Thermoplastwerkstoffen hergestellt sind, und erweitern
die Spanne von Anwendungen, für
die Thermoplastventile verwendet werden können.
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Andere Modifikationen der oben beschriebenen
Erfindung sind für
den Fachmann offensichtlich, und es ist beabsichtigt, dass der Anwendungsbereich der
Erfindung nur wie in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt begrenzt sein
soll.