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Hintergrund
der Erfindung
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GB-A-1220624
beschreibt ein Ventil mit einem Ventilkörperteil, das eine Ventilkammer
bildet. Das Ventilkörperteil
ist mit einem Ein- oder Ausströmdurchlass
ausgebildet, der in Fluidverbindung mit der Ventilkammer steht.
Der Ventilkörper
kann mit einer Flanschstruktur oder mit einer Schweißendkonstruktion
versehen sein, um das Ventil mit einer Rohrleitung oder einer anderen
Leitungsstruktur zu verschrauben oder zu verschweißen. Ein
Endverschlussteil des Ventils ist durch eine Reihe von Schrauben
oder Gewindebolzen dicht an dem Ventilkörperteil gehalten und bildet
einen Verschluss der Ventilkammer. Der Endverschluss ist mit einem
Ein- oder Ausströmdurchlass
verbunden, der in axialer Ausrichtung mit dem Strömungsdurchlass
des Ventilkörperteils
steht. Der Endverschluss ist mit einer Flanschstruktur zur Schraubverbindung
mit einer Rohrleitung versehen. Ferner ist der Ventilkörper mit einem
Druckentspannungsfitting versehen, um Druck nach Bedarf aus dem
Körper
in die Atmosphäre
abzulassen. Der Ventilkörper
ist ferner mit oberen und unteren ausgerichteten Öffnungen
versehen, welche obere und untere Zapfen aufnehmen. Ein im wesentlichen
kugelförmiges
Stopfenteil ist mit oberen und unteren Zapfenöffnungen versehen, welche die
oberen und unteren Zapfen aufnehmen, um die Ausrichtung des kugelförmigen Stopfens
in dem Ventilkörper beizubehalten-
Um eine Abdichtung zwischen dem drehbaren kugelförmigen Stopfenteil und dem
Ventilkörper
zu bewirken, sind zwei ringförmige
Sitzanordnungen jeweils in ringförmigen
Sitztaschen gehalten, die um die genannten Strömungsdurchlässe gebildet sind. Die Sitzanordnungen
weisen einen Dichtungsbereich auf, der zum dichtenden Angriff an
der kugelförmigen
Arbeitsfläche
des Kugelteils angeordnet ist. Das Stopfenteil weist eine rohrförmige Leitung
auf, deren Innenwände
einen weiteren Strömungsdurchlass
bilden. Zwei axial gerichtete Zapfenvorsprünge sind mit der rohrförmigen Leitung
durch Schweißen oder
dergleichen verbunden und sind im wesentlichen senkrecht Verhältnis zu
der Längsachse
der rohrförmigen
Leitung angeordnet. Die Zapfen sind in den Zapfenöffnungen
aufgenommen, um die Kugel zu stützen
und eine Antriebsverbindung zwischen einem Betätigungsschaft und der Kugelstruktur
zu bilden. Mehrere Struktursegmente sind durch Schweißen oder
dergleichen an der rohrförmigen
Leitung und an dem oberen bzw. unteren Zapfenvorsprungsteil angebracht.
Jedes dieser Segmente ist mit einer gebogenen Randfläche versehen,
die zusammen mit der Leitung und den Zapfenstrukturen zur Bildung
einer Abtrennung zusammenwirkt, die im wesentlichen mit der Längsachse
der rohrförmigen
Leitung ausgerichtet ist. Die Trennwand teilt den inneren Hohlraum der
Kugel in zwei Druckausgleichskammern. Zwei im wesentlichen identische
und im wesentlichen halbkugelförmige
Schalen sind zur Verbindung mit der rohrförmigen Leitung, den Zapfenvorsprüngen und
der Segmentstruktur zum Bilden der im wesentlichen kugelförmigen Außenkonfiguration
des Stopfenteils vorgesehen. Jede der halbkugelförmigen Schalen ist mit vier
gebogenen Flächen
versehen, welche Kreissegmente bilden. Wenn die halbkugelförmigen Schalen
mit der Leitung, den Zapfen- und den Segmentstrukturen zusammengefügt werden,
liegen die halbkugelförmigen
Schalen aneinander an oder nahe beieinander. Dieses Verhältnis begünstigt effektiv
die Verbindung der strukturellen Elemente der Ventilkugel durch
Umfangsschweißungen.
Nach der Herstellung des kugelförmigen
Stopfens werden die Zapfenvorsprünge
auf die Abmessungen, die Ausrichtung und die Oberflächenausbildung
gebracht, die zum Aufnehmen der Zapfen des Ventils geeignet sind. Nach
Abschluss des Herstellungsvorgangs wird die im wesentlichen kugelförmige Oberfläche einer
leichten maschinellen Bearbeitung und Oberflächenbehandlung unterzogen,
um eine Dichtfläche
mit geeigneter Toleranz für
ein dichtendes Angreifen an den Sitzelementen des Ventils zu bewirken.
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Aus
Kunststoff hergestellte Kugelventile sind bekannt. Diese Ventile
umfassen eine drehbare Kunststoffkugel, die in der Lage ist, eine
Durchgangsbohrung zu verschließen.
Die Kugel weist ein mittiges Loch oder eine solche Öffnung auf,
die ungefähr gleich
der Durchgangsbohrung des Ventils ist. Die Kugel ist zwischen Ventilsitzen
eingeschlossen, welche zwei in einen Ventilkörper eingebau te Ringdichtungen
aufweisen. Die Außenfläche der
Kugel ist um den Bereich, der die Dichtungen berührt, teilweise kugelförmig ausgebildet.
Die kugelförmige
Oberfläche
der Kugel darf keine Verformungen aufweisen und erfordert eine hochqualitative
Oberflächenbehandlung,
um eine korrekte Abdichtung zu erreichen.
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Bei
herkömmlichen
Kugelventilen aus Kunststoff ist die Kugel einstückig durch Spritzgießen ausgebildet.
Nach dem Gießen
muss die Kugel maschinell bearbeitet werden, da es aufgrund ihrer
Geometrie unmöglich
ist, im Spritzgießverfahren
eine kugelförmige
Außenfläche zu erreichen.
Häufig
ist ein weiterer Vorgang erforderlich, um die Oberflächenbearbeitung
der Außenfläche der
Kugel zu verbessern. Die zur Herstellung der Kugel verwendeten Kunststoffe
sind oftmals sehr kostspielig, da sie strenge Anforderungen bezüglich einem
hohen Verschleißwiderstand
und einem geringen Reibungskoeffizienten erfüllen müssen. Infolgedessen ist der
Vorgang der Herstellung einer Kunststoffkugel für ein Kugelventil ineffizient
und kostspielig.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, ein neues und verbessertes Kugel-
oder Ventilteil für
ein Ventil vom Kugelventiltyp zu schaffen, das verringerte Herstellungskosten
aufweist oder der Öffentlichkeit
zumindest eine nützliche
Alternative bietet.
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Überblick über die
Erfindung
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilteil für ein Ventil
vom Kugelventiltyp vorgesehen, welches aufweist: ein Gehäuse mit
einem Strömungsdurchlass
und zwei Gruppen von Befestigungseinrichtungen auf entgegengesetzten
Seiten, wobei das Ventilteil eine Dichtfläche auf mindestens einer von
dem Strömungsdurchlass
beabstandeten Seite aufweist, und eine Einrichtung an dem Ventilteil
zum Zusammengreifen mit einem Antriebsmechanismus, um das Drehen
des Ventilteils in dem Ventil zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass
das Ventilteil mindestens zwei Teile umfasst, von denen jedes eine
Gruppe von Vorsprüngen
aufweist, die derart ausgebil det sind, dass sie zur Bildung des
Ventilteils schnappend an den Gehäusebefestigungseinrichtungen
angreifen.
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In
einer bevorzugten Ausbildungsform sind die beiden Teile identisch.
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In
einer bevorzugten Ausbildungsform weist das Ventilteil zwei entgegengesetzte
Dichtflächen auf.
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In
einer bevorzugten Ausbildungsform sind die mindestens zwei Teile
halbkugelförmige
Schalen.
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In
einer bevorzugten Ausbildungsform weist das Gehäuse ferner einen Rohrbereich
auf, um einen glatten Strömungsweg
zu bilden.
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In
einer bevorzugten Ausbildungsform weisen die Teile im Bereich der
Dichtfläche
eine konstante Materialdicke auf, um der Dichtfläche Glätte zu verleihen.
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In
einer bevorzugten Ausbildungsform sind die mindestens zwei Teile
zum Umschließen
des Gehäuses
ausgebildet.
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Es
können
an den Schalenteilen und dem Gehäuse
separat von jeglichen Verbindungsanordnungen zusammengreifende Einrichtungen
vorgesehen sein, um das Übertragen
von Drehkräften
zwischen den Teilen zu ermöglichen.
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In
einer bevorzugten Ausbildungsform weist das Gehäuse ferner Vorsprungseinrichtungen
auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuses für eine formschlüssige Festlegung
jedes der Teile auf.
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In
einer bevorzugten Ausbildungsform sind die Vorsprungseinrichtungen
Strukturen vom X-Typ.
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In
einer bevorzugten Ausbildungsform weist jedes Teil eine Ausnehmung
auf, die zum Angreifen an den Vorsprungeinrichtungen ausgebildet
ist, um die Übertragung
von Drehkräften
von dem Gehäuse auf
die Teile zu unterstützen.
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In
einer bevorzugten Ausbildungsform sind die drei Bauteile durch Spritzgießen hergestellt.
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Vorzugsweise
ist ein Ventilteil für
eine Fluidregelvorrichtung vorgesehen, die einen Antriebsmechanismus
aufweist, wobei das Ventilteil ein Gehäuseteil mit mindestens einer
ersten und einer zweiten Seite und einem durch diese hindurch gehenden Strömungsdurchlass
aufweist, wobei das Gehäuseteil
eine auf der ersten Seite angeordnete erste Gruppe von Befestigungseinrichtungen
und eine auf der zweiten Seite angeordnete zweite Gruppe von Befestigungseinrichtungen
aufweist, mindestens einer ersten und einer zweiten Schale, wobei
die erste Schale erste Angreifeinrichtungen aufweist, die zum Angreifen
an der ersten Gruppe von Befestigungseinrichtungen ausgebildet sind,
wobei die zweite Schale zweite Angreifeinrichtungen aufweist, die
zum Angreifen an der zweiten Gruppe von Befestigungseinrichtungen
ausgebildet sind, wobei die erste und die zweite Schale in der Lage
sind, das Gehäuseteil
im wesentlichen zu umschließen,
wenn die erste Angreifeinrichtung ineinandergreifend mit der ersten
Gruppe von Befestigungseinrichtungen zusammengreift und die zweite
Angreifeinrichtung ineinandergreifend mit der zweiten Gruppe von
Befestigungseinrichtungen zusammengreift, einer zumindest an der
ersten Schale angeordneten ersten Dichtfläche und Antriebsangreifeinrichtungen,
die zum Angreifen an dem Antriebsmechanismus ausgebildet sind, um
das Drehen des Ventilteils in der Fluidregelvorrichtung zu ermöglichen.
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In
einer bevorzugten Form der Erfindung weisen die Schalen zusammengreifende
Verriegelungseinrichtungen, um an den jeweiligen Teilen des Ventilteils
zum Verbinden der Teile anzugreifen.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist eine Ventilanordnung vom Kugelventiltyp mit einem
Einlass und einem Auslass mit einem Ventilteil nach einem der vorhergehenden
Ausführungsbeispiele
vorgesehen, bei dem ein Kugelventilteil zum Drehen zwischen einer
ersten Position und einer zweiten Position in dem Ventil ausgebildet
ist, wobei in der ersten Position der Strömungsweg durch das Ventilteil
im wesentlichen koaxial zu einem Rohr verläuft, und der Strömungsweg
durch das Ventilteil in der zweiten Position im wesentlichen quer
zum Rohr verläuft.
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Aufgrund
der genannten beiden Aspekte ist es ein Vorteil der Erfindung, dass
ein Ventilteil, beispielsweise ein Kugelventil, aus lediglich drei
Bauteilen besteht, von denen zwei identisch sind. Dies macht die
Herstellung und Montage des Ventilteils relativ einfach und kostengünstig. Ferner
kann jedes der Bauteile bei Beschädigung ersetzt werden, anstatt
wie bei bekannten Vorrichtungen die gesamte Einheit ersetzen zu
müssen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Kugelventilanordnung nach dem Stand der Technik;
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2A–2D zeigen
orthogonale Ansichten des erfindungsgemäßen Ventilteils in zusammengesetztem
und auseinandergebautem Zustand;
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3A und 3B sind
perspektivische Darstellungen der Bauteile des erfindungsgemäßen Ventilteils
in zusammengesetztem und auseinandergebautem Zustand; und
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4A und 4B zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen zeigt 1 eine Kugelventilanordnung
mit einer bekannten Kugel. Die Kugelventilanordnung 10 hat
einen Griff 12 zum Drehen der Kugel 13 mittels
eines Schlitzes, Ringdichtungen 14, 15 und einen
Kugelsitz 16. Sie zeigt die bekannte Kugel 13 als
einstückigen
Aufbau. Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt hauptsächlich in
den Kosten. Die Kugel selbst ist teuer und zeitaufwendig in der
Herstellung. Sie ist als ein Teil geformt und erfordert nach dem
Formen eine maschinelle Bearbeitung, um die korrekte Form zu erhalten.
Oft ist ein weiterer Endbearbeitungsvorgang erforderlich, um das
Oberflächenfinish
der Außenfläche der
Kugel zu verbessern.
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Diese
Schwierigkeiten werden bei der erfindungsgemäßen Kugel für ein Kugelventil überwunden,
wobei das beste dem Anmelden bekannte Verfahren in den 2A–2C und
in der Explosionsdarstellung in 2D gezeigt
ist. 2A zeigt eine montierte Form des Ventilteils 20 in
Seitenansicht, wobei die vorzugsweise identischen Teile 22 und 23 bei 25 zur
Bildung des Ventilteils 20 verbunden sind. Die gestrichelte
Linie stellt die Dichtungsflächen 36 dar,
auf denen ein Ventilsitz einer Ventilanordnung sitzt. Diese Dichtungsflächen sind
kreisförmig
und jeweils eine ist auf jedem der beiden Teile 22 und 23 ausgebildet;
siehe auch 2B.
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Die
Bohrung 24 bildet einen Strömungsdurchlass durch das Kugelventil 20.
Ein Antriebsübertragungsmechanismus 26 ermöglicht es
dem Griff der Ventilanordnung (in 1 dargestellt)
zur Drehbewegung an dem Ventilteil anzugreifen. Zusammengreifende
Verriegelungseinrichtungen 28 sind an zumindest zwei gegenüberliegenden
Seiten eines Gehäuses 27 vorgesehen,
um an den jeweiligen Teilen des Ventilteils schnappend anzugreifen.
Die zusammengreifenden Verriegelungseinrichtungen 28 dienen
ebenfalls zum drehenden Antreiben der Kugel.
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2C ist
eine detailliertere Darstellung der zusammengreifenden Verriegelungseinrichtungen 28,
welche die Schnappverbindung der beiden Teile 22 und 23 des
Kugelventils ermöglichen.
Der (nicht dargestellte) Griff ist sodann in der Lage, sich in seiner
Position zu verriegeln und an dem Antriebsmechanismus 26 anzugreifen,
um das Ventilteil von einer offenen in eine geschlossene Position
zu drehen, wenn es in einem (nicht dargestellten) Rohr angeordnet
ist. In der offenen Position wird in Ausrichtung mit dem Rohr ein
Strömungs durchlass
gebildet, wobei Fluid (beispielsweise Wasser) strömen kann.
In der geschlossenen Stellung ist kein Strömungsdurchlass gebildet, da
die Dichtflächen
in Ausrichtung mit dem Rohr gedreht sind und so jeden Fluiddurchgang
sperren.
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2D zeigt
die Bauteile des Ventilteils im Detail. Die beiden Teile sind vorzugsweise
identisch und kugelförmig,
wobei sie zwei halbkugelförmigen Schalen 22 und 23 bilden.
Da sie Identisch sind, können
sie mit der selben Form hergestellt werden, wodurch der Herstellungs-
und Montagevorgang vereinfacht wird. Die Schalen weisen, wie in
den vorhergehenden Figuren gezeigt, Dichtflächen 36 auf und befinden
sich auf gegenüberliegenden
Seiten des Ventilteils und dichten im Gebrauch gegen den Ventilsitz ab.
Das Gehäuse 27 weist
eine Bohrung 24 auf, die einen Strömungsdurchlass von einer Seite
des Ventilteils zur anderen bildet, wobei das Zusammengreifen des
Antriebsmechanismus mit dem Griff das Drehen des Ventilteils ermöglicht,
um einer Fluidquelle entweder zwei Dichtflächen oder alternativ Strömungsflächen zuzuwenden.
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Das
Einschließen
des Gehäuses
durch die Kugelventilteile ist in 3A dargestellt,
wobei das Ausrichten der beiden Teile die Bildung einer Durchgangsbohrung
für den
Durchtritt von Fluid ermöglicht, wenn
das Ventilteil in Verbindung mit einem Kugelventil verwendet wird.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass das Gehäuse nicht vollständig von
den Schalen umgeben sein muss. Manchmal kann es vorteilhaft sein,
wenn die Schalen an dem Gehäuse angreifen
ohne es umschließen
zu müssen.
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3B zeigt
die Bauteile in größerem Detail, wobei
das Gehäuse 27 eine
Gruppe von Flanschen 40 aufweist, die an gegenüberliegenden
Seiten des Gehäuses
vorgesehen sind und Angreifeinrichtungen aufweisen, welche der Aufnahme
entsprechender Teile der Schalen, welche Hakeneinrichtungen 46 aufweisen,
dienen, um das Umschließen
des Gehäuses 27 durch
die beiden kugelförmigen
Schalen zu ermöglichen.
Vorsprungseinrichtungen 32 befinden sich auf gegenüberliegenden
Seiten des Gehäuses zum
formschlüssigen
Anordnen der Schalen in Bezug auf das Gehäuse, wobei die Einrichtungen
als Strukturen vom X-Typ dargestellt sind, welche von entgegengesetzten
Seiten des Gehäuses
abstehen. Die Vorsprungseinrichtungen können jedoch jegliche Ausbildung
aufweisen, die zum Erreichen der erforderlichen Anordnung des Gehäuses an
den halbkugelförmigen
Schalen und des Antriebs des Gehäuses geeignet
ist.
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Eine
Ausnehmung 31 in den Schalen 22, 23 greift
mit den Vorsprüngen
des Rahmens 27 zusammen, um die Übertragung von Drehkräften von
dem Gehäuse
an die Schalen zu ermöglichen.
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Die
halbkugelförmigen
Schalen weisen jeweils halbkreisförmige Ausschnitte 44 und 45 auf.
Die Schalen weisen ferner Hakeneinrichtungen 46 am Umfangsrand
von mindestens zwei gegenüberliegenden
Ausschnitten 44 auf, wobei die Hakeneinrichtungen mit Eingreifeinrichtungen
des Flanschs des Gehäuses
schnappend zusammengreifen.
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Darüber hinaus
weist das Gehäuse
einen Steg 50 auf, der sich über den gesamten Umfang des Randes
erstreckt, wobei die Stege mit entsprechenden Nuten 52 in
jeder der beiden halbkugelförmigen Schalen
zusammengreifen, um so die Verbindung der Bauteile des Ventilteils
zu verbessern und zu stärken.
Das Gehäuse
kann somit durch das Zusammenschnappen der beiden halbkugelförmigen Schalen
umschlossen werden, um ein Ventilteil für ein Ventil vom Kugelventiltyp
zu bilden.
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Sämtliche
Bauteile des Ventilteils können spritzgegossen
werden, um eine wirtschaftliche Alternative zum Stand der Technik
zu bilden.
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Ein
anderes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den 4A und 4B dargestellt.
Diese Figuren zeigen eine Ausführungsform
des Ventilteils, bei welcher die Kugel aus Schalen 56 und 58 gebildet ist
und die Durchgangsbohrung 60 in dem Gehäuse um ungefähr 90 Grad
versetzt ist, wodurch ein Eckventil gebildet ist. Es sei darauf
hingewiesen, dass der Ventilsitz der Kugelventilanordnung, welcher
an der Dichtfläche 61 angreift,
nicht die Verbindung 54 zwischen den beiden halbkugelförmigen Schalen
abdeckt, da die Verbindung 54 die Abdichtung zwischen dem
Ventilsitz und dem Ventilelement verhindern würde. Der Antriebsmechanismus
kann in dem Schlitz 62 in der Kugelanordnung eingreifen.
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Die
erfindungsgemäße Kugelventilanordnung
kann ebenfalls mit einer Durchgangsbohrung mit mehr als zwei Öffnungen
Anwendung finden.
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Der
Zweck der gesamten vorhergehenden Beschreibung ist es, die Erfindung
darzustellen, nicht jedoch, sie zu beschränken.