NL8800580A - Kogelkraan met sinterkeramische afsluiterzitting en sinterkeramische afsluiterkogel. - Google Patents

Description

i NL 34.938-Me/tk

Kogelkraan met sinterkeramische afsluiterzitting en sinterkeramische afsluiterkogel

De uitvinding heeft betrekking op een kogelkraan, in het bijzonder voor materiaalstromen met abrasieve vaste-stofbijmengingen, met een drukvast huis, een afsluiter-zitting uit sinterkeramische zittingringen, een sinterkera-5 mische afsluiterkogel, en een door een asafdichting van het huis gevoerde bedieningsas voor de afsluiterkogel, waarbij het huis een eendelig uitgevoerde huismantel alsmede buisaansluitelementen bezit, die onder tussenschakeling van afdichtingen aan de huismantel zijn bevestigd, terwijl aan 10 de buisaansluitelementen zachte afdichtingen zijn aangebracht, die de afsluiterzitting onder voorspanning tegen de afsluiterkogel houden.

Uit de Duitse octrooiaanvrage 3.545.547 is een kogelkraan van deze soort bekend, waarbij de afsluiterzitting 15 in een drukvaste huismantel is geplaatst. De huismantel bezit de buitenlengte van de afsluiterzitting. Aan de kopzijden zijn buisaansluitelementen aangesloten, die een spanflens met een met de doorlaatboring van de zittingringen overeenkomende binnendiameter bezitten. De afsluiterzitting 20 is onder tussenschakeling van zachte afdichtingen tussen de spanflenzen ingespannen en ligt op grond van de elasticiteit van de zachte afdichtingen afdichtend tegen de afsluiterkogel aan. De keramische slijtdelen zijn vrij van krachten in het uit de huismantel en de buisaansluitelementen gevormde druk-25 vaste huis aangebracht. De radiaal werkende bedrijfsdruk alsmede het buigmoment en de axiaal werkende trekbelastingen door aangrenzende buisleidingen worden door het huis opgenomen. De principiële constructie heeft op zichzelf voldaan.

Problemen ontstaan dan, wanneer de armatuur als smoorar-30 matuur in abrasief werkende vloeistoffen met vaste-stofbij -mengingen wordt gebruikt. Een vergroting van de stroomsnelheid in het gebied van de smoorspleet alsmede een sterke wervelvorming in de stromingsrichting achter de smooropening leiden tot een aanzienlijke slijtage in het gebied van de 35 buisaansluitelementen en in het aansluitgebied van de aangrenzende buisleidingen, dat vaak niet door bijzondere slijtagebeschermingsmaatregelen is beschermd.

.8800580 ¥ -2- Λ

Aan de uitvinding ligt het doel ten grondslag, een kogelkraan van de in de aanhef genoemde soort zodanig uit te voeren, dat deze als smoorarmatuur in abrasief werkende gasvormige en vloeibare materiaalstromen met vaste-stofbij -5 mengingen toepasbaar is en een overmatige slijtage aan de buisaansluitelementen alsmede in het aansluitgebied van de aangrenzende buisleidingen is geëlimineerd.

Dit doel wordt volgens de uitvinding daardoor bereikt, dat de lengte van de huismantel groter is dan de 10 buitenlengte van de afsluiterzitting, dat tussen de buisaansluitelementen en de afsluiterzitting slijthulzen zijn ingespannen, waarbij de slijthulzen in ëên vlak liggend op de zittingringen aansluiten en aan hun van de afsluiterzitting afgekeerde kopzijde tegen de bij de buisaansluitelemen-15 ten behorende zachte afdichtingen aanliggen, en dat de slijthulzen aan hun buitenste omtrek in het huis steunen.

Bij voorkeur is de lengte van de huismantel ten minste tweemaal zo groot als de buitenlengte van de afsluiterzitting uitgevoerd.

20 Met slijthuis wordt bedoeld een huls uit slijtvast materiaal, bij voorkeur uit sinterkeramiek. Bij de armatuur volgens de uitvinding zijn alle keramische slijtdelen in een stijf huis tegen buig- en trekbelasting beschermd aangebracht. De kogelkraan is in zichzelf drukdicht. Bij het over-25 schrijden van de inwendige druk in vergelijking met de technische mogelijkheden van het keramische materiaal leggen de slijtdelen zich tegen het drukvaste huis aan en de goede werking van de kogelkraan blijft daarna gewaarborgd.

Bij de kogelkraan volgens de uitvinding is niet 30 slechts de afdichtspleet tussen de afsluiterkogel en de zittingring slijtvast, doch is ook het stromingskanaalgebied, dat aan een bijzonder grote abrasieve belasting is blootgesteld, tegen slijtage beschermd. De uitvinding gaat uit van het inzicht, dat smoorarmaturen voor en na de smooropening 35 aan een versterkte slijtagebelasting zijn blootgesteld. Bijzonder sterk belast is het gebied in aansluiting op een dwarsdoorsnedevermindering, in het bijzonder op een lengte, die ongeveer met het drievoudige van de vrije dwarsdoor-snedeopening overeenkomt. De vorming van de wervels leidt 40 hier in verbinding met de vaste-stofdelen tot een sterke .8800580 ψ -3- abrasieve belasting.

Het ligt binnen het kader de uitvinding, de slijthulzen met dezelfde wanddikte uit te voeren en ten opzichte van het mantelhuis te ondersteunen. Op grond van de 5 hoge slijtagevastheid van sinterkeramiek is het evenwel in principe niet noodzakelijk de slijthulzen met een grote dikte uit te voeren. Op deze grond is het ook met het oog op de praktische toepassing doelmatiger, wanneer de slijthulzen aan hun buitenste omtrek tegen afstandshulzen aanliggen, die 10 tegen de huismantel steunen. Wanneer de kogelkraan in vloeistoffen wordt toegepast, waarin kristallisatieprocessen aflopen, bestaat het gevaar, dat de afstandshulzen aanbakken en niet of slechts moeizaam demonteerbaar zijn. In het bijzonder voor een dergelijk toepassingsgeval wordt door de 15 uitvinding aanbevolen, dat de buisaansluitelementen als spanhulzen zijn uitgevoerd en met hun kopzijde in de huismantel zijn geplaatst, waarbij de spanhulzen een spanvlak voor de zittingringen en een ringvormige kamer voor het opnemen van een slijthuis bezitten. Het spreekt 20 voor zichzelf, dat aan de spanhulzen demontagegereed- schappen kunnen worden gezet. In een verdere uitwerking van de uitvinding wordt voorgesteld, dat de spanhulzen elk een buitenribbe bezitten, die in een uitsparing aan de kopzijde van de huismantel gelijk liggend is geplaatst en door 25 verzinkschroeven aan de huismantel is vastgehouden, waarbij slechts een afdichtribbe van de spanhulzen voorbij de kopvlakken van de huismantel uitsteekt. Uit praktisch oogpunt is het doelmatig, wanneer de kogelkraan symmetrisch is uitgevoerd en de slijthulzen aan de inlaat- en uitlaat-30 zijde dezelfde lengte bezitten. De slijtage is evenwel in principe achter een smooropening groter dan voor de smoor-opening. Op deze grond kan het zinvol zijn en wordt volgens een bij voorkeur toegepaste uitvoering van de uitvinding voorgesteld, dat de afsluiterkogel in de langsrichting 35 buiten het midden is aangebracht en de in de stromingsrich-ting aan de uitlaatzijde geplaatste slijthuis met een grotere lengte dan de aan de zijde van de inlaat gelegen slijthuis is uitgevoerd.

Een verdere voordelige uitvoering van de uit-40 vinding wordt daardoor gekenmerkt, dat aan de omtrek van de . 880058 0 * -4- » afsluiterkogel een steunring uit slijtvast materiaal is aangebracht, die tegen de huismantel aanligt en een door-laatopening voor de bedieningsas bezit, en dat de steunring tussen aanslagvlakken in de langsrichting is vastgehouden.

5 Bij voorkeur is ook de steunring uit sinterkeramiek vervaardigd. Het aanbrengen van een sinterkeramische steunring is doelmatig, wanneer de huismantel uit een relatief zacht materiaal bestaat. Op grond van het zeer gladde en slijtvaste contactvlak tussen afsluiterkogel en steunring kan een 10 aanbakken van de afsluiterkogel worden verhinderd en is gedurende lange tijd een lichte bediening van de afsluiterkogel gewaarborgd. Bovendien kunnen bij sterke smoring door de stroming bepaalde vibraties optreden, die het contactvlak aan de omtrek van de afsluiterkogel belasten. De aan-15 slagvlakken, waartussen de steunring is vastgezet, kunnen door afstandshulzen worden gevormd, die tussen de buisaan-sluitelementen zijn ingespannen. In de bij voorkeur toegepaste uitvoering is er evenwel in voorzien, dat een buisaansluitelement een aanslagvlak voor de steunring bezit 20 en dat de steunring onder tussenschakeling van een afdichting, alsmede naar keuze onder tussenschakeling van ringvormige schijven, tussen een aanslagribbe van het mantelhuis en het aanslagvlak van het buisaansluitelement is vastgehouden. De vaste aanslagribbe van het mantelhuis 25 vergemakkelijkt de montage en positionering van de steunring. Het spreekt voorts voor zichzelf, dat het buisaansluitelement tegelijk ook als spanhuls voor de steunring en de slijthuis kan zijn uitgevoerd. Het buisaansluitelement bezit dan een eerste aanslagvlak voor de steunring, een tweede spanvlak 30 voor de afsluiterzitting, alsmede een ringvormige kamer voor het opnemen van een slijthuis.

De slijtagebescherming door slijthulzen voor en na de afsluiterkogel maakt het mogelijk, het mantelhuis naar keuze uit metalen of niet-metalen materialen uit te voeren.

35 Uitgaande van de toepassing van metalen materialen, wordt een voordelige uitvoering van de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat het mantelhuis als dikwandig cilindrisch hol smeeddeel is uitgevoerd en dat de asafdichting voor de bedieningsas in een uitsparing van het mantelhuis is 40 aangebracht. Wanneer het op een bijzonder laag gewicht .8800680 -5- aankomt, beveelt de uitvinding aan, dat het mantelhuis als dikwandige holle cilinder uit met vezels versterkte kunststof is uitgevoerd en dat de asafdichting in een uitsparing van het mantelhuis is aangebracht.

5 De kogelkraan volgens de uitvinding blinkt door een zeer grote werkingsbetrouwbaarheid uit. De kogelkraan is op zichzelf drukdicht. Wanneer op grond van een drukoverbe-lasting of door een teraperatuurschok keramiekbreuken optreden, leggen de beschadigde keramische onderdelen zich tegen 10 het drukvaste huis aan en de goede werking van de kogelkraan blijft derhalve gewaarborgd. Ten opzichte van de bekende kogelkraan van de in de aanhef genoemde soort zijn de bereikte voordelen te zien in een verbeterde slijtagebescher-ming. De maatregelen volgens de uitvinding zijn in het 15 bijzonder dan van belang, wanneer de kogelkraan als smoor-armatuur in gasvormige of vloeibare materiaalstromen met abrasieve vaste-stofbijmengingen wordt toegepast. Stromings-wervelingen worden in het tegen slijtage beschermde gebied van de kogelkraan verzwakt. Daardoor is de abrasieve 20 belasting van de aangrenzende buisleiding sterk gereduceerd. In het bijzonder dan, wanneer het buissysteem geen bijzondere slijtagebescherming bezit, wordt de toepassing van de kogelkraan volgens de uitvinding als smoorarmatuur aanbevolen.

Voor het overige is het armatuur volgens de uitvinding een-25 voudig van constructie en blinkt dit uit door een goede demontage- en montagemogelijkheid van de keramische onderdelen. De goede demontagemogelijkheid is in de praktijk van belang, ten einde bijvoorbeeld door een drukoverbelasting of door een teraperatuurschok gebroken keramische elementen snel 30 uit te wisselen. Een behoefte aan de demontage bestaat evenwel ook, wanneer de kogelkraan volgens de uitvinding in vloeistoffen moet worden toegepast, die tot uitkristalliseren neigen. Bij stilstanden van de installatie of langere bedrijfsonderbrekingen is een demontage en reiniging van de 35 kogelkranen noodzakelijk.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de tekening, die een aantal uitvoeringsvoorbeelden van de kogelkraan volgens de uitvinding weergeeft.

Fig. 1 is een langsdoorsnede van een eerste uit-40 voering van de kogelkraan volgens de uitvinding.

. 68 005 80 « -6-

Fig. 2 toont een verdere uitvoering van de kogel-kraan volgens de uitvinding, eveneens in langsdoorsnede.

Fig. 3 is een zijaanzicht, gedeeltelijk in doorsnede, van een buisaansluitelement van de kogelkraan volgens 5 fig. 2.

Fig. 4 toont een bij voorkeur toegepaste uitvoering van de kogelkraan volgens de uitvinding met slijtvaste steun-ring voor de afsluiterkogel.

Fig. 5 toont het onderwerp volgens fig. 4, evenwel 10 met een asymmetrische lengteverdeling.

De in de figuren weergegeven kogelkraan is in het bijzonder als smoorarmatuur voor materiaalstromen met abra-sieve vaste-stofbijmengingen geschikt. Tot de principiële constructie behoren een drukvast huis 1, een afsluiterzitting 152 uit sinterkeramische zittingringen 3, een sinterkeramische afsluiterkogel 4 met bedieningsas 5, die door een asafdichting 6 van het huis 1 is gevoerd (fig. 1). Het huis 1 bestaat uit een eendelig uitgevoerde huismantel 7, alsmede buisaan-sluitelementen 8, die onder tussenschakeling van huisafdich-20 tingen 9 aan de huismantel 7 zijn bevestigd. De huismantel 7 bezit een lengte L, die groter is dan de buitenlengte a van de afsluiterzitting 2. Bij voorkeur is de lengte L van de huismantel ten minste tweemaal zo groot als de buitenlengte a van de afsluiterzitting. Tussen de buisaansluitelementen 8 25 en de afsluiterzitting 2 zijn slijthulzen 10a, 10b ingespannen. Zij sluiten in één vlak liggend op de zittingringen 3 aan en liggen aan hun van de afsluiterzitting afgekeerde kopzijde 11 tegen zachte afdichtingen 12 aan. Aan de buitenste omtrek 13 van de slijthulzen zijn afstandshulzen 30 14 aangebracht, die tegen de huismantel 7 steunen. De zachte afdichtingen 12 staan onder elastische voorspanning. Zij werken enerzijds als statische afdichtelementen, terwijl deze de steunringen 3 anderzijds een geringe beweegbaarheid verschaffen en de steunringen 3 onder voorspanning tegen de 35 afsluiterkogel 4 houden.

Bij de in fig. 2 weergegeven uitvoeringsvorm van de kogelkraan volgens de uitvinding zijn de buisaansluitelementen als spanhulzen 15 uitgevoerd en met hun kopzijde in de huismantel 7 geplaatst. Uit een vergelijkende be-40 schouwing met fig. 3 volgt, dat de spanhulzen 15 een span- .8800580 -7- vlak 16 voor de steunringen 3 en een ringvormige kamer 17 voor het opnemen van een slijthuls 10 bezitten. De spanhuls 15 bezit voorts een buitenribbe 18 met een op een afdichtribbe 19 aangebracht afdichtvlak 20 voor een niet 5 weergegeven flensafdichting voor de aangrenzende buis-leiding. De buitenribbe 18 van de spanhuls is in een uitsparing in de kopzijde van de huismantel in één vlak liggend geplaatst en door verzinkschroeven 21 aan de huismantel 7 vastgehouden. De inrichting is zodanig, dat slechts de 10 afdichtribbe 19 voorbij het kopvlak 22 van het mantelhuis 7 uitsteekt. De verzinkschroeven 21 dienen slechts voor de montage en behoeven geen bijzondere krachten over te dragen. Tussen het spanvlak 16 en de zittingringen 3 enerzijds alsmede tussen de buitenribbe 18 en de sluithuls 10 ander-15 zijds zijn afdichtingen aangebracht, die in het uitvoeringsvoorbeeld als draadgalonafdichtingen 23a, 23b zijn uitgevoerd. Deze werken als statische afdichtelementen en tegelijk als elastisch verend element op de steunringen 3.

Fig. 4 toont een bij voorkeur toegepaste uitvoering 20 van de kogelkraan volgens de uitvinding, die door een aan de omtrek van de afsluiterkogel aangebrachte steunring 24 uit slijtvast materiaal, in het bijzonder uit sinterkeramiek, wordt gekenmerkt. De steunring 24 ligt tegen de huismantel 7 aan en bezit een doorlaatopening 25 voor de bedieningsas 5.

25 De steunring 24 is in axiale richting tussen aanslagvlakken 26, 27 vastgehouden. In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld is in het mantelhuis een aanslagribbe 26 als aanslagvlak aangebracht. Voorts is een buisaansluitelement 28, dat voor* het overige als spanhuls voor de zittingring en de slijkhuis 30 is uitgevoerd, met een aanslagvlak 27 voor de steunring 24 uitgevoerd. Aan het aanslagvlak 27 van het buisaansluitele-ment 28 is een afdichting 29, in het uitvoeringsvoorbeeld een draadgalonafdichting, aangebracht. Voor het overige zijn ringvormige schijven 30 aanwezig, die zich tot in het gebied 35 van de steunringen 3 uitstrekken en als extra borgelementen voor de steunringen werken.

In de fig. 1 tot 4 zijn de in de stromingsrichting aan de inlaatzijde en de uitlaatzijde aangebrachte slijt-· hulzen met gelijke lengte uitgevoerd. In een verdere uit-40 voering van de uitvinding wordt beoogd, dat de afsluiter- .8800580 « -8- kogel 4 in de langsrichting gezien buiten het midden is aangebracht en de in de stromingsrichting aan de uitlaatzijde aangebrachte slijthuis 10a met een grotere lengte la dan de aan de inlaatzijde gelegen slij thuis 10b met de lengte 1^ is 5 uitgevoerd (fig. 5). De lengte van de aan de uitlaatzijde gelegen slijthuis 10a is zodanig gekozen, dat deze stromings-wervelingen kan verminderen. Bij voorkeur bedraagt de lengte la van de aan de uitlaatzijde gelegen slijthuis 10a het drievoudige van de doorlaatboring.

10 In de weergegeven uitvoeringsvoorbeelden is het mantelhuis 7 als dikwandig cilindrisch hol smeeddeel uitgevoerd. De asafdichting 6 voor de bedieningsas 5 is in een uitsparing 31 van het mantelhuis 7 aangebracht. Voorts bezit het mantelhuis een vlak montagevlak 32 voor de aansluiting 15 van de bedieningsorganen en stelmiddelen.

De uitvinding is niet beperkt tot de in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeelden, die op verschillende manieren binnen het kader van de uitvinding kunnen worden gevarieerd.

.8800580 .

Claims (10)

1. Kogelkraan, in het bijzonder voor materiaalstromen met abrasieve vaste-stofbijmengingen, met een druk-vast huis, een afsluiterzitting uit sinterkeramische zitting-ringen, een sinterkeramische afsluiterkogel, en een door een 5 asafdichting van het huis gevoerde bedieningsas voor de afsluiterkogel, waarbij het huis een eendelig uitgevoerde huis-mantel alsmede buisaansluitelementen bezit, die onder tussenschakeling van afdichtingen aan de huismantel zijn bevestigd, terwijl aan de buisaansluitelementen zachte afdich-10 tingen zijn aangebracht, die de afsluiterzitting onder voor-spanning tegen de afsluiterkogel houden, met het kenmerk, dat de lengte (L) van de huismantel (7) groter is dan de buitenlengte (a) van de afsluiterzitting (2), dat tussen de buisaansluitelementen (8) en de afsluiter-15 zitting (2) slijthulzen (10) zijn ingespannen, waarbij de slijthulzen (10) in éên vlak liggend op de zittingringen (3) aansluiten en aan hun van de afsluiterzitting afgekeerde kopzijde (11) tegen de bij de buisaansluitelementen (8) behorende zachte afdichtingen (12) aanliggen, en dat de slijt-20 hulzen (10) aan hun buitenste omtrek (13) in het huis (1) steunen.

2. Kogelkraan volgens conclusie 1, m e t h e t kenmerk, dat de lengte (L) van de huismantel (9) ten minste tweemaal zo groot is als de buitenlengte (a) van de 25 afsluiterzitting (2).

3. Kogelkraan volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de slijthulzen (10) aan hun buitenste omtrek (13) tegen afstandshulzen (14) aanliggen, die tegen de huismantel (7) steunen.

4. Kogelkraan volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de buisaansluitelementen als spanhulzen (15) zijn uitgevoerd en met hun kopzijde in de huismantel (7) zijn geplaatst, waarbij de spanhulzen (15) een spanvlak (16) voor de zittingringen (3) en een ring-35 vormige kamer (17) voor het opnemen van een slijthuis (10) bezitten.

5. Kogelkraan volgens conclusie 4, m e t h e t kenmerk, dat de spanhulzen (15) elk een buitenribbe .8800580 -10- t (18) bezitten, die in een uitsparing aan de kopzijde van de huismantel gelijk liggend is geplaatst en door verzinkschroe-ven (21) aan de huismantel (7) is vastgehouden, waarbij slechts een afdichtribbe (19) van de spanhulzen (15) voorbij 5 de kopvlakken (22) van de huismantel (7) uitsteekt.

6. Kogelkraan volgens een der conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat de afsluiterkogel (4) in de langsrichting buiten het midden is aangebracht en de in de stromingsrichting aan de uitlaatzijde geplaatste slijt- 10 huls (10a) met een grotere lengte (la) dan de aan de zijde van de inlaat gelegen slijthuls (10b) is uitgevoerd.

7. Kogelkraan volgens een der conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat aan de omtrek van de af-sluiterkogel (4) een steunring (24) uit slijtvast materiaal 15 is aangebracht, die tegen de huismantel (7) aanligt en een doorlaatopening (25) voor de bedieningsas (5) bezit, en dat de steunring (24) tussen aanslagvlakken (26, 27) in de langsrichting is vastgehouden.

8. Kogelkraan volgens conclusie 7, m e t h e t 20 kenmerk, dat een buisaansluitelement (28) een aan- slagvlak (27) voor de steunring (24) bezit en dat de steunring (24) onder tussenschakeling van een afdichting (29), alsmede naar keuze onder tussenschakeling van ringvormige schijven (30), tussen een aanslagribbe (26) van het mantel- 25 huis (7) en het aanslagvlak (27) van het buisaansluitelement (28) is vastgehouden.

9. Kogelkraan volgens een der conclusies 1 tot 8, met het kenmerk, dat het mantelhuis (7) als dik-wandig cilindrisch hol smeeddeel is uitgevoerd en dat de 30 asafdichting (6) voor de bedieningsas (5) in een uitsparing (31) van het mantelhuis (7) is aangebracht.

10. Kogelkraan volgens een der conclusies 1 tot 8, met het kenmerk, dat het mantelhuis (7) als dikwandige holle cilinder uit met vezels versterkte kunststof 35 is uitgevoerd en dat de asafdichting (6) in een uitsparing (31) van het mantelhuis (7) is aangebracht. .8800580