HU221469B

HU221469B - Ball valve

Info

Publication number: HU221469B
Application number: HU9802476A
Authority: HU
Inventors: Ferenc Beda
Original assignee: Ferenc Beda
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 2002-10-28
Also published as: HUP9802476A2; HU9802476D0

Abstract

A találmány tárgya egy gömbszelep, melynek szelepüléssel (SZ) ellátottszelepháza (1) és vezérlőorsóhoz (5, 5’, 5’’, 5’’’) csatlakozógömbszerű záróeleme (7) van. A megoldás lényeges jellemzője, hogyvezérlőorsója (5, 5’, 5’’, 5’’’) emelkedőorsós kivitelű és egynégyszög keresztmetszetű vezetőpályával (5b) rendelkezik, melynek ?1szögben hátrahajló felső pályaszakasza (F), ehhez csatlakozó csavartvonalú középső pályaszakasza (K) és ?2 szögben előrehajló alsópályaszakasza (A) van, továbbá a vezérlőorsó (5, 5’, 5’’, 5’’’)vezetőpályájával (5b) csapokon (6) keresztül kényszerkapcsolatban lévőzáróelemén (7), annak átömlő furatát (7c) körbefogó felülete mentén aszelepház (1) szelepülésére (SZ) tömítetten illeszkedő védőfelület(7b) van kiképezve. ŕThe subject of the invention is a ball valve, which has a valve body (1) equipped with a valve seat (SZ) and a ball-like closing element (7) connecting to a control spindle (5, 5', 5'', 5''). The essential characteristic of the solution is that its control spindle (5, 5', 5'', 5'') has a rising spindle design and a guide track (5b) with a rectangular cross-section, which has an upper track section (F) bent back at an angle of ?1, and a connected helical middle track section (K) and has a lower track section (A) bending forward at an angle of ?2, and also its closing element (7) which is in forced connection with the guide track (5b) of the control spindle (5, 5', 5'', 5'') via pins (6), its overflow hole (7c) along its encircling surface, a protective surface (7b) that fits tightly to the valve seat (SZ) of the valve housing (1) is formed. ŕ

Description

Találmányunk tárgya egy úgynevezett gömbszelep, mely az ismert gömbcsapok és átmeneti szelepek előnyös tulajdonságait egyesítve a csatlakozó csővezetékek teljes keresztmetszetű kétirányú átömlését és gáztömör zárását biztosító, tűzbiztos kivitelű elzáró szerelvény. Tág hőmérséklet és nyomáshatárok között, erősen szennyezett és korrozív közegek esetén is hosszú élettartammal üzemeltethető és kézi, pneumatikus, hidraulikus úton egyaránt működtethető, távvezérelhető, illetve működése távjelezhető.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a so-called ball valve, which combines the advantageous properties of known ball valves and transition valves with a fire-proof design of a shut-off valve for full-directional bi-directional flow and gas-tight closure of connecting pipelines. It can be operated over a wide range of temperatures and pressures, with a long lifetime in highly polluted and corrosive media, and can be manually, pneumatically, hydraulically actuated, remotely operated or telecontrol.

Az elmúlt évtizedekben jelentősen elterjedtek és a kőolaj- és földgáziparban is tekintélyes tért hódítottak az úgynevezett gömbcsapok, melyeknél a záróelem alapformáját tekintve egy átmenő íürattal ellátott gömb (gömbhéj) vagy gömbfelületekkel rendelkező forgástest, és előnyük, hogy a zárás-nyitás művelete gyorsan - (a záróelem 90°-os elfordításával) és a tolózárakéhoz viszonyítottan csekély nyomatékigénnyel hajtható végre, továbbá nyitott állapotukban az átáramlási szelvény (az úgynevezett szabad keresztmetszet) egyenlő, illetve közel egyenlő a csatlakozó csővezeték belső keresztmetszetével.In the last decades, so-called ball valves have become widespread and have gained a significant position in the oil and gas industry, in which the basic element of the closure is a spherical or spherical rotating body, and its advantage is that 90 °) and with a small torque requirement relative to the gate valves and, when open, the flow section (the so-called free cross-section) is equal to or close to the internal cross-section of the connecting pipe.

Az ismert és elteijedten alkalmazott gömbcsapok változatos kialakítást tükröznek. A megoldásokat a záróelem alakja, a záróelem és szerelvényház kapcsolata, az alkalmazott tömítőelemek, illetve tömítőrendszerek kialakítása stb. alapján csoportosíthatjuk.Known and fully used ball valves reflect a variety of designs. The solutions include the shape of the closure, the connection between the closure and the assembly housing, the design of the sealing elements or sealing systems used, etc. can be grouped.

A záróelem minden pozíciójában ható tömítést a gömb alakú, illetve tökéletes forgástest alakú záróelemekkel biztosíthatunk, melyek minden helyzetükben teljes felületen történő felfekvést (érintkezést) nyújtanak. Ez megoldható például a záróelem és a szerelvényház üregének pontos összecsiszolásával (fém a fémen tömítés), ez azonban rendkívül anyagigényes és költséges megoldást jelent, illetve a záróelem és a szerelvényház ürege közötti teljes teret kitöltő tömítőanyag elhelyezésével. Ez utóbbira nyújt példát a HU 198 321 lajstromszámú szabadalom, melynél fröccsöntéssel készítik el a tömítőelemet, melyet elfordulásmentesen rögzítenek a ház üregébe, továbbá a záróelem átömlő nyílása mentén lelapolásokat alakítanak ki, mely a tömítőelemet kismértékben deformálva biztosítja a tömítés jóságát.The seal acting in all positions of the closure can be provided by spherical or perfect rotary closures, which in all positions provide full contact (contact). This can be achieved, for example, by fine sanding the closure and the housing cavity (metal-to-metal sealing), but this is a very costly and costly solution, or by providing a sealing material that fills the entire space between the closure and the housing cavity. An example of the latter is patent application HU 198 321, where a sealing element is formed by injection molding, which is secured to the housing cavity without rotation, and flaps are formed along the opening of the closing element, which provides a slight deformation of the sealing element.

A teljes felületükön tömítő rendszerek legnagyobb hátránya a nagy működtető nyomatékigény és a megnövekedett súrlódási erő, mely különösen fém-fém tömítések esetén jelentős, és a szerelvények gyors kopásához, tönkremeneteléhez, a tömítettség megszűnéséhez, illetve üzemzavarokhoz vezet. E megoldásokat ezért célszerűen csak kisebb nyomástartományokban, illetve kis méretek esetén alkalmazzák, és mindazon esetekben, amikor gáztömör tömítést kell biztosítani - például a kőolaj- és földgáziparban - kerülik alkalmazásukat.The major disadvantages of full-surface sealing systems are high torque requirements and increased frictional force, which is significant especially for metal-to-metal seals and leads to rapid wear, failure, leakage and malfunctions of fittings. These solutions are therefore expediently used only in smaller pressure ranges and small sizes, and in all cases where gas-tight sealing is required, such as in the oil and gas industry.

Az elfordítható záróelem az elzárószerelvény házában alapvetően két módon kerülhet megvezetésre: csapágyazott gömbként, illetve a közegáramlás irányában szabadon elmozduló úgynevezett úszógömbként.The pivotable fastener in the housing of the shut-off valve can be guided basically in two ways: as a ball bearing or as a so-called floating ball which moves freely in the direction of fluid flow.

Az úszógömbös megoldásoknál - melyre példaként a KLINGER ballomat-A típusú gömbcsapokat, vagy a Mátészalkai Szerelvénygyártó Kft. UNIHANN elnevezésű gömbcsapját, illetve a Lenti Olajipari Gépgyár LGK típusú, könnyített kivitelű gömbcsapját említjük - a tömítőerőt a mindenkori közegnyomás biztosítja, mely rányomja a gömb alakú záróelemet a házban elhelyezett tömítőgyűrű felületére.For floating ball solutions - for example, KLINGER ballomat-A ball valves or UNIHANN ball valve of Mátészalka Assembly Company Ltd. on the surface of the sealing ring in the housing.

E megoldások előnye a viszonylag egyszerű szerkezeti kialakítás, a mindkét áramlási irányban való alkalmazhatóság és tökéletes tömítettség, hiszen a záróelem automatikusan utánálló, hátránya viszont, hogy a nagy nyomás a tömítőelemeket túlzottan igénybeveszi, továbbá a zárás művelete jelentős nyomatékot igényel.These solutions have the advantage of relatively simple construction, applicability in both flow directions and perfect sealing, since the closure is automatically resilient, but has the disadvantage that the sealing elements are over-stressed and the closing operation requires considerable torque.

A szerelvényházban csapágyazott záróelemek esetén a csap felveszi a közeg nyomását, ezért működtető nyomatékigénye lényegesen kisebb az úszógömbösnél, a használat során kialakuló kopások miatt azonban a tömítőhatás kétségessé válhat, ezért különféle szerkezeti kialakításokkal, például az utánállás lehetőségének biztosításával a tömítőfelületek védésével igyekeznek a jó tömítettséget megtartani - mint arra a következőkben néhány jellemző példát mutatunk be.In the case of bearings fitted in the housing, the tap picks up the pressure of the medium, therefore its actuating torque is significantly lower than that of the float, but due to abrasion during use, the sealing effect can be questioned. As described below, some typical examples are provided.

A tömítési rendszerek kialakítását tekintve megkülönböztethetjük a merev fém a fémen (vagy fém-grafit) tömítéseket, valamint a különféle alakos rugalmas (elasztomer) tömítőelemeket, illetve ezek kombinációját alkalmazó megoldásokat, továbbá azokat a megoldásokat, melyeknél elmozduló - általában rugókból, elmozduló fémhüvelyekből, tárcsákból, illetve ezekhez erősített, illetve ezekhez kapcsolódó rugalmas tömítőelemekből álló - tömítő rendszerek biztosítják a gáztömör zárást.In the design of sealing systems, a distinction can be made between rigid metal-to-metal (or metal-graphite) seals and solutions employing various shapes of elastic (elastomeric) sealing elements, or combinations thereof, and solutions involving displacement - generally from springs, movable metal sleeves, discs. and sealing systems consisting of elastic sealing elements attached thereto and associated therewith provide a gas tight seal.

Fémes tömítést alkalmaznak például a német ÁRGUS gyártmányú gömbcsapoknál, illetve az AT 334 149 lajstromszámú osztrák szabadalom szerinti megoldásnál. A fémes tömítés legnagyobb előnye, hogy tűzbiztos, gondoskodni szükséges azonban a felfekvő tömítőfelületek kiképzéséről, illetve védelméről. Kialakítása a záróelemen, illetve szerelvényház falán kialakított úgynevezett ülékek és fém tömítőtárcsák precíz összecsiszolásával történik, s anyaga lehet maga a záróelem anyaga, illetve például arra keményforrasztással felhordott anyag, illetve a házban rögzített speciális (csiszolható, önkenő anyagú...) fémgyűrű.Metallic gaskets are used, for example, in ball valves manufactured by the German ARGUS or in the Austrian patent application AT 334 149. The greatest advantage of metallic sealing is that it is fire-resistant, but care must be taken to ensure that the sealing surfaces are supported and protected. It is formed by precise sanding of the so-called seats and metal sealing discs formed on the closure or the wall of the housing, and can be made of the material of the closure itself, for example by brazing it, or a special metal ring (abrasive, self-lubricating).

A rugalmas tömítőelemeket - például gumi, buna, poliamid, politetraklór-etilén (PTFE, teflon), DELRIN, VISON, NBP... - alkalmazó megoldásoknál a tömítőelemet saját rugalmasságuk, illetve (rugó)előfeszítéssel növelt rugalmasságuk, vagy úszógömbös kialakítások esetén a csővezetékben lévő közeg nyomása által megnövelt erő szorítja a tömitőfelületre, és így biztosítják a mindenkori közegnyomásnak megfelelő tömítőerőt.For solutions using elastic sealing elements such as rubber, buna, polyamide, polytetrachloroethylene (PTFE, Teflon), DELRIN, VISON, NBP ..., the sealing element has its own elasticity or its (spring) pre-stressed elasticity or floating ball construction in the pipeline The force exerted by the pressure of the medium presses it against the sealing surface, thereby providing a sealing force appropriate to the particular fluid pressure.

Az elasztomer tömítőelemeket egyes esetekben magán a záróelemen az átömlő nyílást körülvevő felülethez simulóan helyezik el, melyre jellemző példaként a MAPEGAZ (Asnieres, Francé) csapágyazott rendszerű konstrukcióját említenénk.In some cases, the elastomeric sealing members are placed on the closure itself flush with the surface surrounding the orifice, a typical example of which is the bearing structure of MAPEGAZ (Asnieres, Francé).

A megoldás hátránya - mint az a gyakorlatban bebizonyosodott -, hogy az előfeszített tömítőgyűrű a helyéről kiszorulhat, kiduzzad, s az elforduló záróelem elnyírja, elcsípi, eltöri.The disadvantage of the solution, as it has been proved in practice, is that the pre-tensioned sealing ring may be displaced, swollen, and the pivoting fastener will be clipped, pinched and broken.

HU 221 469 BlHU 221 469 Bl

A teflon ugyanis - számos jó tulajdonsága ellenére enyhén elasztikus, de valójában nem rugalmas anyag, 5-6%-nál nagyobb mértékű deformálódás esetén anyagjellemzői romlanak, és elveszti tömítési képességét. E megoldás hátrányai például úgy küszöbölhetők ki, ha az elasztomer tömítőelemeket nem a záróelem, hanem az ülésgyűrűkön alkalmazzák, és kellően megtámasztják (fém vállakkal), illetve rugó-előfeszítéssel biztosítják a tömítő hatást.Teflon - despite its many good qualities - is a slightly elastic but in fact non-elastic material, with a deformation of more than 5-6%, its material properties deteriorate and lose its sealing ability. The drawbacks of this solution, for example, can be overcome by applying the elastomeric sealing elements to the seat rings rather than the closure and providing sufficient support (with metal shoulders) or spring tensioning.

Fémvállal megtámasztott kialakítású elasztomer (PTFE) tömítésűek például a KLINGER ballomant-A típusú úszógömbös csapjai, míg a KHI típusú kettős tömítésű gömbcsapoknál, illetve a LENTI Olajipari Gépgyár LGF és LGH típusú, úgynevezett „kalodában csapágyazott gömbű” gömbcsapjainál és a DKG East Rt. GTZ, illetve GTN típusú gömbcsapjainál kiegészítő rugós előfeszítést is alkalmaznak.For example, metal-supported elastomeric (PTFE) seals include KLINGER ballomant-A floating ball valves, while KHI double-seal ball valves, and LENTI Oil Industry GT's LGF and LGH, so-called "ball-bearing ball-type East" ball. and GTN ball valves are also equipped with additional spring tensioning.

Alacsony közegnyomás esetén a tömítőnyomást a rugók előfeszítése adja, majd a nyomás növekedésével a kialakuló differenciál nyomás szorítja rá az elmozdulásra képes ülésgyűrűt a zárógömbre. E gömbcsapok mindkét áramlási irányú beépítésre alkalmasak.At low fluid pressure, the sealing pressure is provided by the biasing of the springs, and as the pressure increases, the resulting differential pressure clamps the movable seat ring onto the locking ball. These ball valves are suitable for installation in both flow directions.

Itt említenénk meg a Sapag cég „Serie 3 FS” típusú gömbcsapjait, melyeknél a tűzbiztos zárást azáltal biztosítják, hogy amikor a magas hőmérséklet hatására az elasztomer tömítés megolvad és deformálódik, egy elmozduló fém tárcsa veszi át tömítő szerepét, fém a fémen tömítést hozva létre.We should mention here the "Serie 3 FS" ball valves of the Sapag company, which provide a fire-resistant closure by ensuring that when the elastomeric seal is melted and deformed by high temperatures, a movable metal disk takes over its sealing function, creating a metal-to-metal seal.

A HU 163.600 lajstromszámú magyar szabadalom szerinti megoldásból olyan megoldás ismerhető meg, melynél a létrejövő tömítetlenséget azáltal szüntetik meg, hogy a kopó felületek is gömb alakúak maradnak. Ezt a záróelem mindenkor (tehát a nyitás és zárás műveletekor egyaránt) azonos irányú elforgatásával és a záróelemmel együtt forduló (lépő) gömbfelületű tömítőgyűrűkkel biztosítják. A záróelem és tömítőgyűrűk melyek fémgyűrűk vagy elasztomer betétet hordozó fémgyűrűk - kényszerkapcsolatát kúpkerekes hajtás biztosítja.The Hungarian patent application HU 163.600 discloses a solution in which the resulting leakage is eliminated by leaving the abrasive surfaces also spherical. This is achieved by rotating the closure member in the same direction at all times (i.e. during both opening and closing operations) and by means of sealing rings with a spherical surface rotating with the closure member. The locking member and sealing rings, which are metal rings or metal rings bearing an elastomeric insert, are secured by a conical drive.

Ezen az elven működő, saját tengelye körül elforduló tömítőrendszert alkalmaznak például a CAMERON cég (USA) kőolaj- és földgázvezetékben alkalmazott gömbcsapjainál.For this principle, a rotating sealing system around its axis is used, for example, for ball valves used in the CAMERON (USA) oil and gas pipeline.

A tömítőfelületek kopásának hatékony megelőzése, illetve jelentős csökkentése azonban általában csak úgy biztosítható, ha működtetés közben minimálisra csökkentjük, illetve lehetőség szerint megszüntetjük a tömítőfelületek egymáson történő súrlódását.However, effective prevention or significant reduction of wear on sealing surfaces can generally only be achieved by minimizing or, if possible, abrasion of sealing surfaces during operation.

A HU 186 178 lajstromszámú szabadalom e cél érdekében különleges tömítőrendszer-kialakítást javasol. Ezen ismert megoldásnál a záróelem belsejében vagy a házban kialakított zárt térben egy elasztikus anyagú nyomótömböt alkalmaznak, és a zárás-nyitás műveletekor a záróelemet működtető forgatóidom egy kényszerpálya alkalmazásával egy olyan nyomóidomot működtet, mely a nyomótömbben nyomófeszültséget ébresztve a záróelemet csak a zárás, illetve nyitás műveleti fázisát követően szorítja rá a tömített felületre. Ezen ismert megoldásnál lényegében 90°-ot meghaladó működtetést (elfordítási) alkalmaznak, s éppen ezértPatent HU 186 178 proposes a special sealing system design for this purpose. In this known embodiment, an elastic press block is used inside the closure or in the enclosure and, during the closing-opening operation, the press member actuating the closure operates a pressure element which activates or closes the pressure in the press block. After phase II, it is pressed onto the sealed surface. This known solution employs actuation (pivoting) substantially greater than 90 °, which is why

90°-ot meghaladó műveleti szakaszban történik a záróelem és tömítőfelület közötti tömítőnyomás feloldása, illetve a túlnyomás létrehozása, míg a csap zárása, illetve nyitása során súrlódó erő nem hat, így a tömítőelemek élettartama jelentősen megnő.In the operation phase of more than 90 °, the sealing pressure between the closure and the sealing surface is released and the overpressure is created, while frictional force is not applied during the closing and opening of the tap, thus significantly increasing the service life of the sealing members.

A megoldás hátránya bonyolult szerkezeti kialakítása, mely egyben alapvetően eltér a szokásos konstrukcióktól.The disadvantage of this solution is its complicated structural design, which is also fundamentally different from conventional constructions.

Alapvetően új megoldást jelentenek az Orbit Valve Int. Inc. ORBIT márkanevű gömbszelepjei, melyek széles nyomás- és hőmérséklethatárok között, szénhidrogén vezetékekben, illetve korrozív közegeket szállító vezetékekben egyaránt előnyösen alkalmazhatók.Orbit Valve Int. Inc.'s Orbit Ball Valves, which are ideally suited for use in a wide range of pressures and temperatures, hydrocarbon lines and corrosive fluid lines, are a major new development.

E megoldások mintegy egyesítik a szelepek és csapok funkcióit - miszerint megtalálható a csapokra oly jellemző elforgatással történő működtetés (nyitászárás), valamint a szelepek azon jellegzetessége, hogy a szelepszár mozgatásával záróelemük a szelepünkről eltávolodik, illetve rányomódik az ülékre (lezárva az átömlőnyílást).These solutions combine the functions of valves and taps - such as rotary actuation (opening and closing) and the feature of the valves that by moving the valve stem, their closure moves away from the valve or squeezes the seat (closing the inlet).

Az ismert ORBIT típusú gömbszelepek konstrukciójára az jellemző, hogy szerelvényházukban egy vezérlőorsóhoz csatlakozó, átömlő fúrattal ellátott gömb alakú, csapágyazott záróelemük van, melynek gömbfelületén a vezérlőorsó - csapágy tengelyvonalra -, illetve az átmenő furatra merőlegesen egy tömítőfelület (célszerűen fémes tömítés) van kiképezve. A megoldás sajátosan új jellemzői, hogy vezérlőorsójának szárán egy függőleges irányú és ehhez csatlakozóan 90°-os csavarvonalat alkotó kulissza van kialakítva, melybe rögzített helyzetű vezetőcsap nyúlik be, továbbá a vezérlőorsó végén egy ferde kényszerpálya van kiképezve, és ezzel csatlakozik a gömb alakú záróelem csapágyazott nyílásába.The design of the known ORBIT ball valves is characterized by having a spherical bearing with a through-hole bore attached to a control spindle, having a spherical surface perpendicular to the control spindle-bearing axis line and having a sealing surface perpendicular to the through bore. Particularly new features of the solution are that the spindle of the control spindle is provided with a vertical and connected 90 ° helix bar, in which a guide pin protrudes in a fixed position, and at the end of the control spindle is formed an oblique forced track slot.

A gömbszelep nyitásakor a kulisszás vezetőcsap által megvezetett vezérlőorsót elfordítva, az először függőleges irányban mozdul el, s a gömb alakú záróelemhez csatlakozó ferde kényszerpálya a záróelemet eltávolítja a szerelvényház ülékéről. Ezt követően a vezetőcsap a kulissza 90°-os csavarvonala mentén mozdul el, ily módon a vezérlőorsó és a csapágyakon keresztül hozzákapcsolt záróelem is 90°-ot fordul el, s a gömbszelep nyitott állapotba kerül. Nyitott állapotában tehát a záróelem nem ül fel az ülékre, ugyanakkor a vezérlőorsó is felső szélső helyzetében van, tehát nem csökkenti az átömlési keresztmetszetet.When the ball valve is opened, the control spindle, which is guided by the sliding guide pin, is first displaced vertically, and the oblique forced track attached to the spherical locking member removes the locking member from the seat of the assembly. Thereafter, the guide pin moves along a 90 ° helix of the skid, so that both the control spindle and the locking means connected to the bearings are rotated 90 °, and the ball valve is opened. Thus, when closed, the closure does not sit on the seat, but the control spindle is also in its upper extreme position, thus not reducing the flow cross-section.

A gömbszelep zárásakor a vezérlőorsót ellentétes (záró) irányban elfordítva először 90°-bán visszafordul a záróelem, majd a kulissza függőleges irányú szakaszába jut a vezetőcsap, s a lefelé elmozduló vezérlőorsó ferde kényszerpályát alkotó vége a záróelemet a szerelvényház átmenő fúratának tengelyvonalában mozdítva el ismét rászorítja annak tömített ülékére.When the ball valve is closed, by turning the control spindle in the opposite (closing) direction, the closing element is first turned 90 °, then the guide pin enters the vertical section of the bar, and the oblique sealed seat.

Ezen ismert megoldás előnye, hogy nyomatékigénye rendkívül kicsi - tört része az ismert megoldásokénak - és tömítőfelületei az elfordítás során nincsenek koptató hatásnak kitéve, hiszen nem súrlódnak egymáson.The advantage of this known solution is that its torque requirement is extremely small - a fraction of the known solutions - and its sealing surfaces are not subject to abrasion during rotation as they do not rub against each other.

Hátránya a megoldásnak, hogy nyitott állapotban a tömítő felületek közvetlenül érintkeznek az áramló kö3The disadvantage of the solution is that, when open, the sealing surfaces are in direct contact with the flowing stone.

HU 221 469 BI zeggel, így ki vannak téve az erozív és korrozív hatásoknak. A konstrukció gyenge pontja továbbá a kialakított kulisszás vezérlő szerkezet, a vezetőcsap ugyanis gyakorlatilag csak egy él mentén mozgatja a teljes szerkezetet, így a csap jelentős igénybevételnek van kitéve, 5 továbbá működési alapelvükből következően csak egyirányúan építhetők be.EN 221 469 BI, so they are exposed to erosive and corrosive effects. A further weakness of the design is the formed slope control mechanism, since the guide pin moves the entire structure along only one edge, so that the pin is subject to considerable stress, and due to their operating principle they can only be installed in one direction.

Találmányunk megalkotásakor egy kis nyomatékigényű, kétirányú zárást biztosító, hosszú élettartamú csőelzáró szerelvény kialakítását tűztük ki célul, mely- 10 nek elzáróképessége nagy nyomáson és széles hőmérséklethatárok között, valamint káros hatású közegek esetén is biztosított.In the present invention, it is an object of the present invention to provide a low-torque, two-way, long-life pipe closure assembly that is capable of sealing at high pressures and wide temperature ranges, as well as in the presence of harmful fluids.

E célkitűzések megvalósítása érdekében a súrlódásmentes működtetésen túlmenően azt is biztosítanunk 15 szükséges, hogy a szerelvény nyitott állapotában is védettek legyenek a tömítőfelületek.In order to achieve these objectives, in addition to frictionless operation, it is also necessary to ensure that the sealing surfaces are protected even when the assembly is open.

Felismertük, hogy az ismert gömbszelepek továbbfejlesztésével mindezen célkitűzések maradéktalanul teljesíthetőek, amennyiben olyan záróelemet, illetve 20 záróelem-vezérlést valósítunk meg, melynél a nyitási fázis befejező ütemeként a záróelem ismét a szelepülésre szorítható, ily módon e felület nem érintkezik az áramló közeggel, így nincs kitéve az erozív és korrozív hatásoknak. 25It has now been discovered that further development of known ball valves can achieve all of these objectives by providing a closure member or closure control 20 whereby the closure member can be squeezed back into the valve seat as the final step of the opening phase, thus avoiding contact with the fluid. erosive and corrosive effects. 25

Felismertük továbbá, hogy amennyiben a záróelem vezérlését az áramlási irányra merőleges, alternáló mozgást végző vezérlőelemmel biztosítjuk, a csőelzáró szerelvényt működtető hajtások (pneumatikus, hidraulikus), illetve a távvezérlő rendszer a lehető legegysze- 30 rűbb módon (akár közvetlenül) is csatlakoztatható, és ez az ismert megoldásokhoz viszonyítva a méretek jelentős csökkentését és az élettartam növekedését eredményezi.It has also been discovered that, if the closure is controlled by an alternating movement control that is perpendicular to the flow direction, the actuators (pneumatic, hydraulic) and the remote control system actuating the valve closure can be connected as simply (directly) as possible. results in significant size reduction and increased service life compared to known solutions.

E felismerések alapján egy olyan új gömbszelepet 35 hoztunk létre, melynek vezérlőorsója emelkedő orsós kialakítású és e mozgásfázisokat biztosítani tudja, továbbá záróelemét is e kettős feladat (a nyitott, illetve zárt állapotban egyaránt tömített felfekvés) ellátására alkalmasan alakítottuk ki. 40Based on these findings, a new ball valve 35 has been created with a control spindle having an ascending spindle design and capable of providing these phases of movement, and a closure member adapted to perform this dual function (both in the open and in the closed state). 40

Megoldásunk lényege, hogy a nyitás-zárás művelete során a gömbszelep záróelemét mindenkor eltávolítjuk a tömítőfelületként kiképzett szelepülésről, zárt, illetve nyitott állapotában azonban e szelepülésre szorítjuk.Our solution is that during the opening-closing operation the ball valve closure is always removed from the valve seat formed as a sealing surface, but in the closed or open state it is clamped to this valve seat.

Találmányunk tárgya tehát egy gömbszelep, mely- 45 nek az ismert megoldáshoz hasonlóan szelepüléssel ellátott szelepháza, ehhez csatlakozó, tömszelencét magában foglaló szelepfedele, ebben elhelyezkedő vezérlőorsója, valamint a vezérlőorsóhoz csapokon keresztül kapcsolódó, átömlő furattal és alsó támasztó csappal ellá- 50 tott (gömbszerű) záróeleme van.Thus, the present invention relates to a ball valve having a valve seat having a valve seat 45, a valve cover including a gland, a control shaft located therein, and a through hole and lower support pin connected to the control shaft by means of pins (45). has a closing element.

Megoldásunk sajátosan új jellemzői, hogy vezérlőorsója egyenesbe vezetett, úgynevezett emelkedő orsós kivitelű és a vezérlőorsó alsó végén az orsószárhoz csatlakozóan egy vezető pálya van kialakítva, mely vala- 55 mennyi, az orsószár tengelyvonalára merőleges metszősíkjában egymással egybevágó négyszög keresztmetszetű és a felső pályaszakaszon az egyes keresztmetszetek középpontjai az orsószár tengelyvonalával <η szöget bezáró egyenes mentén fekszenek és határoló éleik párhu- 60 zamosak egymással, a középső pályaszakaszon a keresztmetszetek középpontjai az orsószár tengelyvonalával párhuzamos egyenes mentén helyezkednek el és egymáshoz képest 0-90° tartományban elfordítottak, ily módon határoló éleikkel egy negyed fordulattá csavarvonalat képeznek, az alsó pályaszakaszon pedig az aj szöggel ellentétes értelmű a₂ szöget zár be az egyes keresztmetszetek középpontjai által meghatározott egyenes az orsószár tengelyvonalával, miközben megfelelő éleik párhuzamosak egymással.Particularly new features of our solution are that the guide spindle is straight, so-called ascending spindle, and a guide track is formed at the lower end of the control spindle which is connected to the spindle and has a rectangular cross-section perpendicular to the axis of the spindle. their centers lie on a line at an angle <η to the axis of the spindle and their bounding edges are parallel to each other, the centers of the cross-sections at the central track are perpendicular to each other and are quadrangular from 0 ° to 90 ° turns on a helix, and on the lower track, the angle ₂ , which is opposite to the angle j, encloses the line defined by the centers of each cross-section. with their respective edges parallel to each other.

Megoldásunk további jellemzője, hogy záróelemén, annak az átömlő fúratot körbefogó felülete mentén a szelepház szelepülésére tömítetten illeszkedő védőfelület van kiképezve.A further feature of our solution is that its closure member has a protective surface which is sealed to the valve seat of the valve body along its surface surrounding the borehole.

Találmányunk előnyös kiviteli alakjánál a vezetőpálya négyzet keresztmetszetű.In a preferred embodiment of the invention, the guide track has a square cross-section.

Előnyös továbbá, ha a felső pályaszakaszon az aj szög azonos nagyságú (de ellentétes értékű) az alsó pályaszakasz a₂ szögével.It is also preferred that the angle j in the upper path section be equal (but not opposite) to the angle _{2 in} the lower path.

Célszerűen a vezérlőorsó orsószára egy íves résszel csatlakozik a vezetőpályához.Preferably, the spindle of the control spindle is connected to the guide track by a curved portion.

Célszerű továbbá, ha a középső pályaszakaszon a keresztmetszetek középpontjai az orsószár tengelyvonalával egybeeső egyenes mentén helyezkednek el.It is also desirable that the centers of the cross-sections in the central track section extend along a straight line perpendicular to the axis of the spindle.

A találmányunk szerinti gömbszelep előnyös kiviteli alakjánál az emelkedő orsós vezérlőorsó megvalósítására az orsószáron egy úgynevezett siklóretesz van elhelyezve, mely a szelepfedélben kiképzett reteszfészekhez kapcsolódik.In a preferred embodiment of the ball valve according to the invention, a so-called slider lock is provided on the spindle for the rising spindle control spindle, which is connected to the latches formed in the valve cover.

Az orsószár vége célszerűen külső és/vagy belső menettel van ellátva, mely(ek)hez közvetve vagy közvetlenül csatlakozik a vezérlőorsó hajtása, mely ismert kézikerekes mechanikus hajtás, vagy pneumatikus hajtás, vagy hidraulikus hajtás.The end of the spindle shaft is preferably provided with an external and / or internal thread to which the control spindle drive, known as handwheel mechanical drive or pneumatic drive or hydraulic drive, is connected directly or indirectly.

Előnyösen az orsószáron, illetve az orsószárhoz csatlakozó orsótoldaton helyzetjelzők és/vagy helyzettávjelzők vannak elhelyezve.Preferably, position markers and / or position markers are disposed on the spindle stem and the spindle attachment thereto.

Adott esetben a vezérlőorsóhoz önmagában ismert kialakítású távvezérlő berendezés van csatlakoztatva.Optionally, a remote control device of known design is connected to the control spindle.

A továbbiakban kiviteli példák bemutatásával, ábrák alapján ismertetjük a találmányunk szerinti gömbszelep felépítését és működésmódját, ahol azIn the following, the construction and operation of the ball valve according to the present invention will be described with reference to the drawings, in which:

1. ábrán a gömbszelep elvi felépítése látható egy metszeti ábrán oldalnézetben, aFigure 1 is a plan view of the ball valve in a side view, a

2. ábrán az 1. ábra A-A metszeti képén a gömbszelep záróeleme, aFig. 2 is a sectional view taken along the line A-A in Fig. 1, the closing member of the ball valve, a

3a-3c. ábrákon ugyancsak a gömbszelep záróelemének kialakítása, a3a-3c. FIGS. 4A to 5B also show the design of the ball valve closure, FIG

4a-4b. ábrákon a gömbszelep vezérlőorsójának egy előnyös kiviteli alakja, az4a-4b. 1 to 8, a preferred embodiment of a ball valve control spindle is shown in FIGS

5a-5e. ábrákon a vezérlőorsó egy további kiviteli alakja látható, a5a-5e. Figs. 4 to 5 show a further embodiment of the control spindle, a

6. ábra egy kézikerekes hajtású gömbszelep kialakítását mutatja be, aFigure 6 illustrates the design of a hand-operated ball valve, a

7. ábra egy kettős pneumatikus működtetővel ellátott gömbszelepet ábrázol, aFig. 7 shows a ball valve with a dual pneumatic actuator, a

8a-8g. ábrákról pedig a gömbszelep elvi működése ismerhető meg.8a-8g. The diagrams show the operation of the ball valve in principle.

HU 221 469 BlHU 221 469 Bl

Az 1. ábrán tehát oldalnézetben és metszetben látható a találmányunk szerinti gömbszelep elvi felépítése, melynek fő szerkezeti elemei egy, a csatlakozó csővezetékeknek megfelelően kialakított, 9 átömlő nyílással rendelkező 1 szelepház, valamint az abban elhelyezkedő, ábránkon a zárt pozíciónak megfelelően az 1 szelepház SZ szelepülésén 7a zárófelületével tömítetten felfekvő 7 záróelem, továbbá a 7 záróelem nyitását-zárását vezérlő 5 vezérlőorsó.Fig. 1 is a side elevation and sectional view of the principle construction of a ball valve according to the invention, the main structural elements of which are a valve body 1 with a through hole 9 formed in accordance with the connecting piping; A locking member 7 which is sealed with its closing surface 7a and a control spindle 5 for controlling the opening and closing of the closing member 7.

Az 1 szelepház felső részén oldható kötéssel (csavarokkal) rögzítetten helyezkedik el egy 3 szelepfedél, mely befogadja a 7 záróelemet mozgató 5 vezérlőorsót, valamint hordozza a hajtóműveket.At the top of the valve body 1 is a valve cover 3 which is secured by a releasable connection (screws) which receives the control spindle 5 which moves the locking member 7 and carries the gear units.

Az 5 vezérlőorsó emelkedő orsós kialakítású, elfordulás elleni reteszelését és egyenesbe vezetését egy siklóretesz biztosítja, mely az 5 vezérlőorsó 5a orsószárán kiképzett 13 fészekben van elhelyezve és a 3 szelepfedélben kiképzett 4a reteszfészek mentén mozdul el a gömbszelep nyitása-zárása során.The locking spindle 5 is locked and guided in an ascending spindle design by a sliding lock which is disposed in the seat 13 formed on the spindle 5a of the spindle 5 and moves along the locking sockets 4a in the valve cover 3 to open the ball valve.

A 3 szelepfedélben egy 2 tömszelence van elhelyezve, mely a gömbszelep belső terétől folyadék-, illetve gáztömören záija el a vezérlő elemeket, illetve hajtóműveket.Inside the valve cover 3, a gland 2 is provided which impedes the control elements and actuators in a fluid or gas-tight manner from the interior of the ball valve.

Az 5 vezérlőorsó 5a orsószárból és ehhez kapcsolódó 5b vezetőpályából áll, mely utóbbi négyzet keresztmetszetű, és egy hátrahajló F felső pályaszakaszból, egy csavart felületű K. középső pályaszakaszból, illetve egy előrehajló A alsó pályaszakaszból áll.The guide spindle 5 consists of a spindle shaft 5a and an associated guide track 5b, which is square in cross section and consists of a backward curved upper track section F, a twisted surface central section K and a forward curved lower section A.

A „hátrahajló”, illetve „előrehajló” jelzők a 7 záróelem 7a zárófelületéhez, illetve az 1 szelepház SZ szelepüléséhez viszonyított helyzetet jelölik.The "backward" and "forward" markers, respectively, indicate the position relative to the closing surface 7a of the closure member 7 and the valve seat SZ, respectively.

A 7 záróelem az 1 szelepház 9 átömlő nyílásának megfelelő méretű 7c átömlő furattal rendelkezik, melyet a gömbszerű 7 záróelem felületén egy, az SZ szelepülésre tömítetten illeszkedő 7b védőfelület fog körbe.The closure member 7 has a through hole 7c corresponding to the opening 9 of the valve body 1, which is surrounded by a protective surface 7b which is sealed to the valve seat SZ on the surface of the spherical closure 7.

A 7 záróelem 7a zárófelületének, illetve 7b védőfelületének kialakítása példánkban fém a fémen tömítés, de alkalmazhatunk ismert módon elasztomer, grafit, illetve kombinált tömítést is.The sealing surface 7a and the protective surface 7b of the sealing member 7 are metal-to-metal seals in this example, but elastomeric, graphite, or combined seals may be used in known manner.

A 7 záróelemnek egy 7d támasztó csapja van, mely az 1 szelepházban elhelyezkedő 8 vezető szegmensen támaszkodik fel.The closure member 7 has a support pin 7d which rests on a guide segment 8 located in the valve housing 1.

A 7 záróelem megvezetését az 1 szelepházban egyrészt az alsó részén kialakított 7d támasztó csap, másrészt az ezzel átellenes oldalán kiképzett felső 10 csatlakozó furatba benyúló négyzet keresztmetszetű 5b vezetőpálya biztosítja, mely utóbbi csapágyazásként szolgáló négy darab 6 csapon keresztül kapcsolódik a 7 záróelemhez.The guide member 7 is guided in the valve housing by a support pin 7d formed on its lower part and a guide rail 5b extending into the upper connecting bore 10 formed on its opposite side, which is connected to the locking member by four pins 6 serving as bearings.

A 2. ábrán az 1. ábra A-A metszetében felülnézetben látható a 7 záróelem kialakítása a kapcsolódó vezérlőorsó 5b vezető pályájának négyzet keresztmetszetű metszetével. Az ábrán jól megfigyelhető, hogy a 7 záróelem és 5 vezetőpálya kapcsolatát biztosító 6 csapok a 7 záróelemben kiképzett 6b furatokban helyezkednek el.Fig. 2 is a plan view of section A-A of Fig. 1 showing the closure member 7 with a square cross-section of the guide track 5b of the associated guide spindle. It can be clearly seen in the figure that the pins 6 providing the connection between the closure member 7 and the guide track 5 are located in the holes 6b formed in the closure member 7.

A találmányunk szerinti 7 záróelem kialakítása figyelhető meg a 3a-3c. metszeti, illetve nézeti ábrákon is.3a-3c. both in sectional and in perspective views.

Az egyetlen tömbből kialakított, gömbszerű 7 záróelem tehát 7c átömlő furattal, és ennek tengelyvonalára merőlegesen egy centrálisán elhelyezkedő felső 10 csatlakozó furattal, illetve alsó 7d támasztó csappal rendelkezik.The single block spherical closure 7 thus has a through hole 7c and a centrally located upper connecting hole 10 and a lower support pin 7d.

A 10 csatlakozó furat mentén rendre egymásra merőlegesen kiképzett négy 6b furatba kerülnek belehelyezésre az 1., illetve 2. ábrákon látható 6 csapok, melyek ily módon egy négyzet alakú nyílást fognak közre, mely nyílás az 5 vezérlőorsó 5b vezetőpályájának befogadására szolgál.The pins 6b of Figs. 1 and 2, respectively perpendicular to one another, are inserted into the four bores 6b formed along the connecting bore 10, thereby enclosing a square aperture for receiving the guide path 5b of the control spindle 5.

A 7d támasztócsap gömbhéj alakú íves végződése minimális súrlódással történő elfordítást biztosít, míg a 7d támasztócsapnak a hengerfelülettől kismértékben (mintegy a=l°-kal) eltérő palástja a billenthetőségét (elmozdíthatóságát) segíti elő.The spherical arcuate end of the support pin 7d provides rotation with minimal friction, while the periphery of the support pin 7d slightly (about a = 1 °) promotes its tilt (displacement).

Példánkban korrózióálló keményfém felrakással alakítjuk ki a gömbszerű 7 záróelem felületén a 7a záró- és 7b védőfelületeket, melyek az 1 szelepház SZ szelepülésével gondosan összecsiszolva biztosítják a gáztömör záródást, illetve azt, hogy a gömbszelep nyitott helyzetében is védett legyen az SZ szelepülés.In this example, corrosion-resistant carbide is deposited on the surface of the spherical closure 7 to provide the sealing surfaces 7a and 7b, which are sanded carefully with the valve seat SZ to ensure gas-tight closure and to protect the valve valve SZ when open.

A 4a-4b„ illetve 5a-5e. ábrákon a találmányunk szerinti gömbszelep 5 vezérlőorsójának egy lépcsőzetes kialakítású 5’a orsószárú, illetve egy rövidebb 5”a orsószárú kiviteli alakja látható.4a-4b and 5a-5e. Figures 6 to 7 show a spindle 5 'a and a shorter 5' embodiment of the spindle 5 of the ball valve according to the invention.

A 4. ábrák szerinti kialakítást alkalmazzuk például kézikerekes mechanikus hajtás esetén, mint azt részleteiben a 6. ábra kapcsán ismertetjük.The embodiment of Figs. 4 is used, for example, for a handwheel mechanical drive as described in detail with reference to Fig. 6.

Az 5’a orsószáron kiképzett 13’ fészekben helyezkedik el az 5’ vezérlőorsó egyenes bevezetését szolgáló 4 siklóretesz. Az 5b vezetőpálya egy R íves résszel csatlakozik az 5’a orsószárhoz. Ez a kialakítás egyrészt az éles feszültséggyűjtő átmenetek elkerülése miatt indokolt, másrészt - mint arra később kitérünk - lehetőséget nyújt a használat során esetlegesen kialakuló kopások esetén az utánállításra, a mindenkori tűzbiztos zárás megvalósítására.In the socket 13 'formed in the spindle shaft 5'a there is provided a slider lock 4 for directing the control spindle 5'. The guide track 5b is connected by a curved portion R to the spindle shaft 5'a. This design is justified on the one hand to avoid sharp voltage collection transitions, and on the other hand, as will be discussed later, provides an opportunity to adjust in case of wear during use and to achieve the appropriate fire-proof closure.

Az 5b vezetőpálya egymást követő keresztmetszetei egymással egybevágóak és négyzet alakúak, az F felső pályaszakaszon egy a! szögben hátrahajló, míg az A alsó pályaszakaszon a₂ szögben előre hajló lapolt felületű pályát képeznek.The successive cross-sections of the guide track 5b are congruent and square, with a a! they form a curved surface at an angle, while in the lower track section A a curved surface is formed at an angle ₂ .

Az 5b vezetőpálya K. középső pályaszakaszán melynél az egyes keresztmetszetek középpontjai az 5’a orsószár tengelyvonalába esnek - az egyes négyzet alakú és egymáshoz viszonyítva 0-90° között elfordított keresztmetszetek egy negyed fordulattá csavart pályát alkotnak élükkel.In the central section K. of the guide track 5b, where the centers of each cross-section are centered on the axis of the spindle 5'a, each of the square cross-sections rotated 0 to 90 ° relative to each other forms a quarter turn.

Az 5” vezérlőorsó 5a-5e. ábrákon látható kiviteli alakja csak az 5”a orsószár kialakításában tér el az előző példától.The 5 ”control spindle is 5a-5e. The embodiment shown in FIGS. 4 to 5 only differs from the previous example in the construction of the spindle shaft.

A gömbszelepet működtető vezérlő-hajtó elemek ez esetben csak az 5”a orsószár belső 14 menetes furatához csatlakoznak, adott esetben megfelelő áttételeken keresztül.The control actuator elements actuating the ball valve are in this case connected only to the inner threaded hole 14 of the spindle shaft, if necessary through suitable gears.

A 13” fészek a 4 siklóretesz befogadására szolgál.The 13 ”socket is used to hold the 4 slider latches.

Az 5c. ábrán az 5b vezetőpálya K középső pályaszakaszának keresztmetszete látható, az A-A metszősíknak megfelelően 45°-ban elcsavart pozícióban, míg az 5d. ábra a B-B metszősíknak megfelelően ábrázolja az 5b vezetőpálya keresztmetszetét.5c. 5a shows a cross-sectional view of the central track section K of the guide track 5b in a position rotated by 45 ° according to the intersection plane A-A, and FIG. Figures 4A-B show a cross-sectional view of the guide track 5b in accordance with the section plane B-B.

HU 221 469 BlHU 221 469 Bl

Az 5e. ábra szerinti C-C metszet az 5”a orsószár végződésének példa szerinti kialakítását mutatja be.5e. Figure C-C illustrates an exemplary configuration of the end of a 5 "spindle.

A 6. ábrán a találmányunk szerinti gömbszelep egy egyszerű, kézikerekes hajtással ellátott kiviteli alakja látható. Az 1’ szelepház gyakorlati megvalósításakor a megfelelő szerelhetőség, illetve karbantartás érdekében az 1 ’ szelepházat két félrészből, a 7 záróelemet és csatlakozó szerelvényeit is befogadó karimás la szelepházrészből, valamint egy lb karimás toldatból alakítjuk ki, melyeket oldható kötéssel (hatlap fejű anyával ellátott 15 szegcsavarokkal) rögzítünk egymáshoz, tömítésként ismert módon elasztomer elemeket (O gyűrűket) alkalmazva.Figure 6 shows a simple embodiment of a ball valve according to the invention with a handwheel drive. In the practical implementation of the valve body 1 ', for proper installation and maintenance, the valve body 1' is formed by two flanged valve body portions la containing the closure 7 and its coupling fittings and a flanged extension lb lb with screws 15 with hexagon head ) are bonded to each other using elastomeric elements (O-rings) in a manner known per se.

A 2 tömszelencével ellátott 3’ szelepfedelet ugyancsak oldható kötéssel (belső kulcsnyílású 16 csavarokkal) és megfelelően tömítve rögzítjük az la szelepházrészhez.The valve cover 3 'provided with a gland 2 is also secured to the valve body portion la by means of a releasable joint (screws 16 with an internal keyhole) and properly sealed.

A 7 záróelem kialakítása az 1-3. ábrákon bemutatottakkal egyező, míg a 7 záróelemet mozgató, és ahhoz csapokon keresztül kapcsolódó 5’ vezérlőorsó kialakítása a 4. ábrák szerinti kiviteli alaknak megfelelő.1-3. 5 to 7, while the locking member 7 is moved and connected by means of pins to the pins 7, according to the embodiment of Figs.

Az la szelepházrész öntvényének fészkében fém ülésgyűrűként kialakítva, és megfelelően tömítetten rögzítve helyezkedik el az SZ szelepülés, továbbá a záróelemet megvezető 8 vezető szegmens.The seat SE of the valve body member la, formed as a metal seat ring and properly secured, is provided with a seat SE and a guide segment 8 which guides the closure member.

Az 5’ orsószár 11 menetes fúratába csatlakozik egy orsószár toldaton keresztül a csőelzáró szerelvény mindenkori pozícióját jelző 17 jelzőgömb, míg külső 12 menetéhez a 18 kézikereket hordozó 19 orsóanya. Ez utóbbi ismert módon 20 csapágyazással van ellátva, és 21 csapágyfedelével csatlakozik a 3’ szelepfedélhez. (Az ábrán a zavartalan működtetéshez szükséges 22, illetve 23 zsírzókat is feltüntettük.)The spindle 5 'is connected to the threaded bore 11 by a sphere 17 indicating the respective position of the pipe closure fitting via a spindle extension, and the spindle nut 19 carrying the handwheel 18 on its outer thread 12. The latter is known to have a bearing 20 and is connected to the valve cover 3 'by a bearing cover 21. (The figure also shows the greases 22 and 23 required for smooth operation.)

A 7. ábrán egy kettős pneumatikus vezérléssel (hajtással) ellátott gömbszelep kiviteli alakja látható.Figure 7 shows an embodiment of a ball valve with dual pneumatic control (drive).

Az 1” szelepház ismét karimás toldatos kialakítású, mely ismert módon oldható kötéssel csatlakoztatható a csővezetékbe.The 1 "valve body is again flanged with a flange design that can be connected to the pipeline by a releasable connection in a known manner.

A lépcsőzetes kialakítású 5”’a orsószár egyenes bevezetését az előzőekben bemutatottakkal egyezően a 3” szelepfedél 4a reteszfészkéhez kapcsolódó 4 siklóretesz biztosítja, míg az áramlási irányra merőleges alternáló mozgást egy önmagában ismert kialakítású 24 kettős pneumatikus működtető, melynek 25 munkahengere közvetlenül az 5”’a orsószárhoz (annak menetes végéhez) csatlakozik.The cascade 5 "'straight-through insertion of the spindle is provided by a sliding lock 4 connected to the locking slot 4a of the valve cover 3", while the alternating movement perpendicular to the flow direction is provided by a dual pneumatic actuator 24 of its known design. attached to the spindle shaft (its threaded end).

Az ábrán feltüntettük továbbá a 24 kettős pneumatikus működtető VI, illetve V2 levegőcsatlakozásait, illetve a 26 orsószár toldaton elhelyezett, s a gömbszelep mindenkori helyzetének távjelezhetőségét is biztosító Jl, illetve J2 mágneses végállásjelzőket is, továbbá elláttuk a közvetlen vizuális jelzést nyújtó 17 jelzőgömbbel is.The figure also shows the air connections VI and V2 of the dual pneumatic actuator 24 and the magnetic end positions J1 and J2 provided on the spindle extension 26, which also provide remote indication of the position of the spherical valve, as well as a direct visual indicator 17.

A példaként bemutatott kiviteli alak jól demonstrálja, mennyire egyszerűvé teszi a találmányunk szerinti megoldás a gömbszelep működtetésének kialakítását, a hajtó-vezérlő elemek csatlakoztatását.The exemplary embodiment illustrates how easy the present invention is to provide a ball valve actuator and actuator controls.

Természetesen a példaként bemutatott kiviteli alakon túlmenően minden egyéb, önmagában ismert kialakítású hajtással megvalósítható a megoldásunk szerinti gömbszelep, és ezek egyszerűen adaptálhatók az 5 vezérlőorsóhoz. így a gömbszelep egyaránt működtethető, például visszatérítő rugóval ellátott egyirányú pneumatikus munkahengerrel, visszatérítő rugós egyirányú hidraulikus munkahengerrel, kétirányú hidraulikus munkahengerrel, illetve elektromos hajtással.Of course, in addition to the exemplary embodiment, any other actuator of known design can implement the ball valve of the present invention and can be easily adapted to the control spindle 5. Thus, the ball valve can be actuated by, for example, a unidirectional pneumatic cylinder with a return spring, a unidirectional hydraulic cylinder with a return spring, a bi-directional hydraulic cylinder or an electric drive.

Az 1 szelepház kialakítása a bemutatott karimás toldatos kiviteli alakon túlmenően menetes vagy hegesztőoldatos kialakítású is lehet, és a tömített zárást nyújtó SZ szelepülés kialakítására is számos ismert megoldás alkalmazható, így a fém-fém tömítésen túlmenően elasztomer vagy kombinált tömítés is.In addition to the flanged embodiment shown, the valve body 1 may have a threaded or welded solution design, and a number of known solutions may be used to provide a sealed valve seat SZ, such as an elastomeric or combined seal in addition to a metal-to-metal seal.

Természetesen az adott kiviteli alak mindenkor a felhasználói követelményekhez (szállított közeg, nyomás, hőmérséklettartomány...) és igényekhez (biztonsági szerelvény, távműködtetés...) igazodó.Of course, the particular embodiment is always adapted to the requirements of the user (transport fluid, pressure, temperature range ...) and needs (safety valve, remote control ...).

A találmányunk szerinti gömbszelep elvi működését a mozgásfázisokat érzékeltető 8a-8g. ábrák alapján követhetjük nyomon.The principle of the spherical valve of the present invention is illustrated in FIGS. 8a-8g. can be traced.

Az ábrán látható nyilak a működtetési irányokat, illetve erőhatásokat jelzik, érzékeltettük továbbá az áramló közeget is.The arrows in the figure indicate operating directions and forces, and the fluid is also detected.

A 8a. ábrán zárt állapotában látható a gömbszelep, az 1. ábra szerinti zárt helyzetében, amikor is az 5 vezérlőorsó 5b vezetőpályájának hátrahajló F felső pályaszakasza csatlakozik a 7 záróelemhez, rászorítva annak 7a zárófelületét az 1 szelepház SZ szelepülésére.8a. FIG. 1 illustrates a spherical valve in its closed position, in the closed position of FIG. 1, wherein the rearwardly curved upper track portion F of the guide spindle 5b engages the locking member 7, clamping its locking surface 7a to the valve seat SZ.

A nyitás során - az előzőekben ismertetett hajtások egyikével - tengelyirányban felfelé mozgatjuk az 5 vezérlőorsót, ekkor a 6 csapokon keresztül a hátrahajló F felső pályaszakasznak megfelelően kényszerpályán mozgatott (és 7d támasztócsapjával kitámasztott és megvezetett) 7 záróelem hátrafelé mozdul el, ezáltal a 7a záröfelület eltávolodik (mintegy leszakad) az SZ szelepülésről. Ez a helyzet látható a 8b. ábrán.During opening, one of the drives described above moves axially upwardly on the guide spindle 5, whereby the locking member 7 is moved (and supported and guided by the support pin 7d) through the pins 6, about to fall) from the SZ valve seat. This situation is shown in Fig. 8b. FIG.

Az 5 vezérlőorsó felfelé történő további mozgatása során a 6 csapokon keresztül a 7 záróelem az 5b vezetőpálya csavart felületű K középső pályaszakaszával kerül kényszerkapcsolatba, és annak negyedfordulatával egyezően 90°-ban elfordul. Minthogy a 7a zárófelületet előzőleg eltávolítottuk az SZ szelepülésről, ez súrlódásmentesen történik, így minimális nyomatékigényű.During the further movement of the control spindle 5 upwardly, through the pins 6, the locking member 7 is forced into contact with the center track K of the guide track 5b with a twisted surface and rotates 90 ° as a quarter turn thereof. Since the sealing surface 7a has previously been removed from the valve seat SZ, it is frictionless and thus requires minimal torque.

A 8c. ábrán egy 45°-os elfordulás közbeni pozíciót ábrázoltunk.8c. Figure 4A shows a position during rotation of 45 °.

A nyitott fázis befejező ütemeként a 90°-ban elfordított 7 záróelem (a 6 csapokon keresztül) az 5b vezetőpálya előrehajló A alsó szakaszához kapcsolódik és az 5 vezérlőorsó felső szélső helyzetében 7b védőfelületével felfekszik és rányomódik az SZ szelepülésre.As the final phase of the open phase, the 90-pivotable closing member 7 engages (through the pins 6) in the forward bending portion A of the guide track 5b and, in the upper extreme position of the guide spindle 5, abuts and protects the valve seat SZ.

Nyitott helyzetben a 9 átömlő nyílásnak megfelelő teljes átömlési keresztmetszet biztosított, ugyanis az 5 vezérlőorsó - a felső helyzetnek megfelelően - ekkor nem nyúlik be a 7 záróelem 10 átömlő furatába, így semmi nem akadályozza a szabad áramlást. Ezt a helyzetet érzékelteti a 8d. ábra,In the open position, a full cross-section of the through hole 9 is provided, since the control spindle 5, in its upper position, does not extend into the through hole 10 of the closure 7, so that there is nothing to obstruct the free flow. This situation is illustrated in Figure 8d. figure,

A találmányunk szerinti gömbszelep zárása során az 5 vezérlőorsót ellentétes irányban, lefelé mozgatjuk el. (Az 5 vezérlőorsó mozgatását a 8g. ábra szimbolizálja.)During the closing of the ball valve according to the invention, the control spindle 5 is moved downwards in the opposite direction. (The movement of the control spindle 5 is illustrated in Figure 8g.)

Ekkor először - az A alsó pályaszakasz által meghatározottan - a 7 záróelem hátrafelé mozdul el és távolo6At this point, first, as determined by the lower track section A, the closure member 7 moves backward and away6

HU 221 469 Β1 dik az SZ szelepüésről (8e. ábra), majd a K középső pályaszakaszhoz kapcsolódva ismét akadálytalanul elfordul (8f. ábra), végezetül a zárási fázis utolsó ütemeként tömítetten felfekszik és rányomódik az SZ szelepülésre, a 8a. ábrának megfelelően.EN 221 469 Β1 rotates unobstructed again (Fig. 8f), finally engages and closes with the SZ valve seat as shown in Fig. 8a. as shown in Figure.

Az F felső pályaszakaszt az 5a orsószárral összekötő R íves rész biztosítja, hogy a működtetés során fellépő esetleges kopások esetén az 5 vezérlőorsó tovább mozdítható tengelyirányban lefelé, s így utánállítható, mindenkor rászorítható a 7 záróelem az SZ szelepülésre. Ez a kialakítás biztosítja a tűzbiztos kivitelt is.The arcuate portion R connecting the upper track section F to the spindle shaft 5a ensures that, in the event of wear during operation, the control spindle 5 can be further moved axially downwards so that the locking member 7 can be pressed into the valve seat SZ at all times. This design also provides a fireproof design.

Esetleges tűz esetén, elasztomer, illetve elasztomerrel kombinált tömítés (SZ szelepülés) alkalmazása esetén a lágy tömítőanyag kiéghet, deformálódhat. Ez esetben az 5 vezérlőorsó kézi vezérlésű vagy automatikus utánállításával ismét létrehozható a gáztömör fém-fém zárás.In the event of fire, the use of an elastomeric or elastomeric combined seal (SZ valve seat) may result in burns or deformation of the soft sealant. In this case, the gas-tight metal-to-metal closure can be re-established by manually or automatically adjusting the control spindle 5.

Az előzőekben kiviteli példák bemutatásával részletesen ismertettük a találmányunk szerinti megoldást, mely természetesen nem korlátozódik a bemutatott példákra.The foregoing embodiments have been described in detail with reference to the present invention, which of course is not limited to the examples shown.

A 7 záróelem kialakítása még arra is lehetőséget nyújt, hogy két-két 7a zárófelületet, illetve 7b védőfelületet alakítsunk ki az egymással ellentétesen fekvő felületek mentén, így a szimmetrikus felépítésnek megfelelően a 7 záróelem mindkét irányban beszerelhető, élettartama megnövelhető.The design of the closure 7 further provides the possibility of forming two closure surfaces 7a and 7b, respectively, along opposite surfaces, so that, in accordance with the symmetrical design, the closure 7 can be installed in both directions and extend its life.

Összefoglalóan elmondhatjuk, hogy a találmányunk szerinti gömbszelep az ismert megoldásokhoz képest lényegesen kisebb nyomatékigénnyel működtethető, méretében kisebb és jelentősen egyszerűbb kialakítású, hosszú élettartamú csőelzáró szerelvény.In summary, the ball valve of the present invention can be operated with a significantly lower torque requirement than the prior art, with a smaller size and a much simpler design with a long life pipe closure.

Működési elvéből következően kiválóan alkalmas különféle erozív és korrozív közegek szállítására, tág nyomás és hőmérséklethatárok között. Megfelelő működtetéssel ellátva biztonsági szerelvényként működik és tűzbiztos kivitele, valamint felsorolt tulajdonságai révén előnyösen alkalmazható az olaj- és gáziparban.Due to its principle of operation, it is ideally suited for transporting various erosive and corrosive media, under a wide range of pressures and temperatures. When properly actuated, it acts as a safety fitting and, due to its fire-resistant design and listed properties, is well suited for use in the oil and gas industry.

Claims

PATENT CLAIMS

A ball valve having a valve seat having a valve seat, a valve cover attached thereto and a gland valve, a control spindle located therein, and a locking element with a through hole and a support pin connected to the control spindle by means of pins, characterized in that the control spindle (5, 5 ', , 5 "') is a straight, so-called ascending spindle design having a spindle shaft (5a, 5'a, 5" a, 5 "' a) and a related guide track (5b), which guide track (5b) has all the spindle arms (5a, 5'a, 5 "a, 5"'a) in its intersection plane perpendicular to each other and having a guide track (5b) relative to the axis of the spindle (5a, 5'a, 5 "a, 5"' a) angle (j) is backward curved upper track section (F), a quarter-turn helix forming middle path section (K) and consists of an angle ₍₂₎ in the lower track section in front part (a), tov furthermore, a protective surface (7b) which is sealed to the valve seat (SZ) of the valve body (1) is formed along its closing element (7), which surrounds the through hole (7c).

Ball valve according to Claim 1, characterized in that the guide path (5b) of its guide spindle (5, 5 ', 5 ", 5'") is square.

Ball valve according to Claim 1 or 2, characterized in that the upper track section (F) of the guide track (5b) is angled (aj) with the axis of the spindle (5a, 5'a, 5 "a, 5"'a). of the same magnitude (but opposite) to the angle of the lower course (A) (a ₂ ).

4. A ball valve according to any one of claims 1 to 3, characterized in that its guide track (5b) is connected to the spindle shaft (5a, 5'a, 5 "a, 5 '" a) by a curved part (R).

5. A ball valve according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the axis of the central path section (K) of the guide track (5b) coincides with the axis of the spindle (5a, 5'a, 5 "a, 5" 'a).

6. A ball valve according to any one of claims 1 to 4, characterized in that on its spindle shaft (5a, 5'a, 5 "a, 5" 'a) a slider latch (4) is arranged which engages the locking recess (4a) in the valve cover (3).

7. A ball valve according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the spindle (5a, 5'a, 5 "a, 5" 'a) of its spindle (5, 5', 5 ', 5' ') is directly or indirectly driven by a handwheel (18), either a pneumatic drive or a hydraulic drive and / or remote control unit are connected.

8. Ball valve according to one of Claims 1 to 3, characterized in that position indicators such as a ball (17) and / or position indicators (J1, J2) are arranged on the spindle stem (5'a, 5 'a) of its control spindle or on the spindle stem (26) connected thereto.