DE29916256U1

DE29916256U1 - Ball valve

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Publication number: DE29916256U1
Application number: DE29916256U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Krause Walter De; Lang Jun Kurt De; Nellen Ursula De; Sinkiewicz Artur De
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2009-09-18

Description

Ralf KrauseRalf Krause

Eichenstr. 6, D-47228 DuisburgEichenstr. 6, D-47228 Duisburg

KugelhahnBall valve

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn zur Absperrung von flüssige, insbesondere abrasive Stoffe enthaltende Medien führenden Rohrleitungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a ball valve for shutting off pipelines carrying liquid media, in particular media containing abrasive substances, according to the preamble of claim 1.

Der üblicherweise geradlinige kreisrunde Durchgang in der Kugelbohrung ermöglicht geringste Strömungswiderstände. Die Abdichtung der bekannten Kugelhähne erfolgt durch Ringkolben oder aber normalerweise durch Dichtringe aus unterschiedlichsten Materialien, wie Weichdichtungen, Keramik, Hartmetall etc..The usually straight circular passage in the ball bore enables minimal flow resistance. The sealing of the known ball valves is achieved by means of annular pistons or normally by sealing rings made of various materials, such as soft seals, ceramic, hard metal, etc.

Diese Dichtungen befinden sich im Gehäuse direkt vor und hinter der Kugel. Sie dichten die Anströmseite der Kugel gegen die Abströmseite ab, wenn die Kugel in Sperrstellung ist.These seals are located in the housing directly in front of and behind the ball. They seal the upstream side of the ball against the downstream side when the ball is in the locked position.

Wird der Kugelhahn jedoch geöffnet, indem mittels der Spindel die Kugel um 90° aus der Sperrstellung gedreht wird, verliert die Kugeloberfläche zeitweise den Dichtkontakt mit den Dichtringen. Da die Kugel nicht ohne Spiel im Gehäuse gelagert sein kann, befinden sich zwischen ihr und der Gehäusewand Toträume, die sich beim Schalten des Hahns mit Medium, das nun zwischen Dichtring und Öffnungsausschnitt der Bohrung hindurchfließt, zusetzen, bis schließlich ein Öffnen und Schließen des Hahns nicht mehr möglich ist.However, if the ball valve is opened by turning the ball 90° out of the locked position using the spindle, the ball surface temporarily loses sealing contact with the sealing rings. Since the ball cannot be mounted in the housing without play, there are dead spaces between it and the housing wall, which become clogged with medium when the valve is switched, which now flows between the sealing ring and the opening cutout in the bore, until finally it is no longer possible to open and close the valve.

Erschwerend kommt hinzu, daß ein starker Verschleiß auftritt, der zu Undichtigkeiten, bzw. zur Funktionslosigkeit des Kugelhahns führt, wenn der Hahn in Rohrleitungen eingesetzt wird, durch die abrasive bzw. mit abrasiven Stoffen beladeneTo make matters worse, severe wear occurs, leading to leaks or the ball valve not working properly, if the valve is used in pipes through which abrasive or abrasive-laden materials pass.

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Flüssigkeiten und Gase geführt werden, was beispielsweise bei der Metallbearbeitung geschieht, wenn dabei anfallende, beispielsweise Späne führende Reinigungs- oder Bohrflüssigkeiten transportiert werden.Liquids and gases are transported, which happens, for example, in metal processing when cleaning or drilling fluids that contain chips, for example, are transported.

Zur Vermeidung derartiger negativer Auswirkungen versieht man den Hahn mit zusätzlichen Abstreifringen, die jedoch bei den üblichen Kugelhähnen einen fertigungstechnischen Mehraufwand bedingen, da diese Ringe getrennt von den Dichtungsringen angeordnet sind, bei Verschleiß daher schwer zugänglich sind und somit auch bei Demontage und Austausch einen erhöhten Zeit- und Arbeitsaufwand mit sich bringen.To avoid such negative effects, the valve is provided with additional scraper rings, which, however, require additional manufacturing effort for conventional ball valves, since these rings are arranged separately from the sealing rings, are therefore difficult to access when worn and thus also entail increased time and effort when dismantling and replacing.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kugelhahn der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er einfach im Aufbau, trotzdem funktionssicher und wartungsfreundlich ist.The invention is therefore based on the object of designing a ball valve of the type mentioned above in such a way that it is simple in construction, yet functionally reliable and easy to maintain.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die jeweilige Dichtung in einem eine Aufnahmenut aufweisenden Supportring gelagert und mittels Federkraft gegen die Kugeloberfläche angepresst ist, wobei die Enden der die Aufnahmenut begrenzenden Seitenwände des Suppotringes als Abstreifkanten ausgebildet auf der Kugeloberfläche aufliegen und die aus der Dichtung und den Abstreifkanten gebildete Auflagefläche der Kugeloberflächenkrümmung angepasst ist.This object is achieved according to the invention in that the respective seal is mounted in a support ring having a receiving groove and is pressed against the ball surface by means of spring force, wherein the ends of the side walls of the support ring delimiting the receiving groove are designed as scraper edges and rest on the ball surface and the support surface formed by the seal and the scraper edges is adapted to the curvature of the ball surface.

Da somit Dichtungs- und Abstreiffunktion in einem Element kombiniert sind, daher für Dichtring und Abstreifring nur ein Einbauort vorgesehen sein muß, ist die Fertigung vereinfacht und auch der Ein- und Ausbau beim Austausch bei Verschleiß ist unkompliziert und zeitunaufwendig.Since the sealing and scraper functions are combined in one element, meaning that only one installation location needs to be provided for the sealing ring and scraper ring, production is simplified and installation and removal when replacing in the event of wear is uncomplicated and time-saving.

Die Abstreif-Dichtkombination sitzt in einer Ringnut im Gehäuse, wobei der Supportring mittels Federkraft gegen die Kugeloberfläche angedrückt wird. Das Federelement stützt sich dabei an der Ringnutwand ab. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Federelement aus Flachbandstahl· und ist ebenfa^s ringförmig ausgestaitet.The wiper-seal combination is located in an annular groove in the housing, whereby the support ring is pressed against the ball surface by spring force. The spring element is supported on the annular groove wall. In a preferred embodiment of the invention, the spring element consists of flat strip steel and is also ring-shaped.

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Die Anfederung des Dichtungsringes erfolgt hingegen durch einen elastomeren O-Ring, der zwischen Dichtungsring und Nutboden im Supportring eingelegt ist.The sealing ring is spring-loaded by an elastomer O-ring which is inserted between the sealing ring and the groove bottom in the support ring.

Um zu verhindern, daß Medium und Fremdkörper in den Raum gelangen, in dem das Federelement zum Andrücken des Supportringes angeordnet ist, ist gemäß Anspruch 6 vorgesehen, daß der Federsitz sowohl spindelseitig als auch medienseitig mittels O-Ringen abgedichtet ist.In order to prevent medium and foreign bodies from entering the space in which the spring element for pressing the support ring is arranged, it is provided according to claim 6 that the spring seat is sealed by means of O-rings on both the spindle side and the media side.

Dabei sitzt der spindelseitige O-Ring in einer Gehäusenut oberhalb der äußeren, längeren Seitenwand des Supportringes, während der medienseitige O-Ring in einer durch sowohl im Gehäuse als auch im Supportring vorgesehene Nuten gebildeten Aufnahme gelagert ist. Die im Supportring vorgesehene Nut ist in einer die kürzere Seitenwand (Abstreifkante) nach hinten, Richtung Gehäuse verlängernden Ringschulter angeordnet.The spindle-side O-ring sits in a housing groove above the outer, longer side wall of the support ring, while the media-side O-ring is mounted in a receptacle formed by grooves provided in both the housing and the support ring. The groove provided in the support ring is arranged in a ring shoulder that extends the shorter side wall (scraper edge) backwards, towards the housing.

Die innere Umfangswand des Supportringes, die aus der kürzeren Seitenwand des Supportringes und der sich daran anschließenden Ringschulter gebildet ist, bildet einen Teil des Strömungskanals und fluchtet somit in der Offenstellung der Kugel mit der Bohrungswand.The inner peripheral wall of the support ring, which is formed from the shorter side wall of the support ring and the adjoining ring shoulder, forms part of the flow channel and is thus aligned with the bore wall when the ball is in the open position.

Die Kugel ist auf ober- und unterhalb des jeweiligen Supportringes in Ringnuten in der Kugeloberfläche eingelassenen Lagerringen gelagert und in dem kalottenförmig ausgedrehten, zweiteiligen Gehäuse ohne signifikante Toträume zwischen Gehäuse und Kugeloberfläche eingebettet.The ball is mounted on bearing rings embedded in ring grooves in the ball surface above and below the respective support ring and is embedded in the dome-shaped, two-part housing without significant dead spaces between the housing and the ball surface.

Die Trennungslinie der beiden Gehäuseteile verläuft parallel zur Spindelachse, wodurch sich eine leichte Montage und Demontage und damit eine ausgezeichnete Zugänglichkeit zu allen Verschleißteilen ergibt.The dividing line between the two housing parts runs parallel to the spindle axis, which allows for easy assembly and disassembly and thus excellent accessibility to all wearing parts.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung dargestellt und näher erläutert.The invention is illustrated and explained in more detail below with reference to a drawing.

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Es zeigen:Show it:

Fig.l: Kugelhahn im SchnittFig.l: Ball valve in section

Fig.2: vergrößertes Detail aus Fig.l.Fig.2: enlarged detail from Fig.l.

In der Fig. 1 ist im Schnitt ein Kugelhahn dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Er besteht aus den beiden Gehäuseteile 2 und 3, die einen kalottenförmig aus gestalteten Innenraum 4 umschließen und an ihren sich gegenüberliegenden Außenseiten Durchgangsöffnungen für das zu fördernde Medium aufweisen, die mit den nicht dargestellten Rohrleitungsstutzen fluchten.In Fig. 1, a ball valve is shown in section and is generally provided with the reference number 1. It consists of the two housing parts 2 and 3, which enclose a dome-shaped interior 4 and have through openings for the medium to be conveyed on their opposite outer sides, which are aligned with the pipe sockets (not shown).

In dem Innenraum 4 ist mittels einer Spindel 5 verdrehbar eine Kugel 6 mit einer in Öffnungsstellung mit den Öffnungen in den Gehäuseteile 2 und 3 fluchtender Bohrung 7 angeordnet.
Die Spindel 5 ist bei 8 im Gehäuse 2,3 gelagert und mittels geeigneter Dichtungen 9 nach unten und nach außen abgedichtet.
Zusammengehalten wird das Gehäuse 2,3 durch Schraubenbolzen 10, von denen jedoch lediglich der obere dargestellt ist, während das untere Teil des Gehäuses 2,3 versetzt dargestellt ist und hier nur die Schraubenbol&zgr;enaufnähme 11 dargestellt ist.A ball 6 with a bore 7 which, in the open position, is aligned with the openings in the housing parts 2 and 3 is arranged in the interior space 4 and can be rotated by means of a spindle 5.
The spindle 5 is mounted at 8 in the housing 2,3 and is sealed downwards and outwards by means of suitable seals 9.
The housing 2,3 is held together by screw bolts 10, of which only the upper part is shown, while the lower part of the housing 2,3 is shown offset and only the screw bolt receptacle 11 is shown here.

Konzentrisch zur Spindelachse 12 sind in der Kugeloberfläche Ringnuten 13 eingearbeitet, in denen jeweils ein Lagerring 14 angeordnet ist, auf denen die Kugel 4 gelagert ist.Concentric to the spindle axis 12, ring grooves 13 are machined into the ball surface, in each of which a bearing ring 14 is arranged, on which the ball 4 is mounted.

Zur Abdichtung des Strömungskanals 15 gegen die Kugel 4, bzw die Lagerringe 14 und die Spindel 5 sind im Gehäuse 2,3 in Strömungsrichtung vor und hinter der Kugel 4 kombinierte Dicht-Abstreifelemente 16 angeordnet, die im Öffnungszustand des Hahnes 1 die Bohrung 7 in der Kugel 6 umgeben, wobei die Innenflächen der Elemente 16 mit der Bohrungsinnenwand fluchten.In order to seal the flow channel 15 against the ball 4, or the bearing rings 14 and the spindle 5, combined sealing and scraping elements 16 are arranged in the housing 2,3 in the flow direction in front of and behind the ball 4, which surround the bore 7 in the ball 6 when the valve 1 is open, wherein the inner surfaces of the elements 16 are flush with the inner wall of the bore.

Das kombinierte Dichtungs-Abstreifelement 16 wird nun anhand der Fig 2 beschrieben.The combined sealing-scraper element 16 will now be described with reference to Fig. 2.

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Es besteht jeweils aus einem Supportring 17, der eine zur Kugel 6 offene Aufnahmenut 18 zur Aufnahme eines Dichtungsrings 19 aufweist. Zwischen dem Dichtungsring 19 und dem Nutboden 20 ist zur Anfederung des Dichtungsringes 19 gegen die Kugeloberfläche ein aus elastomerem Material bestehender O-Ring 21 eingelegt.It consists of a support ring 17 which has a receiving groove 18 open towards the ball 6 for receiving a sealing ring 19. An O-ring 21 made of elastomer material is inserted between the sealing ring 19 and the groove base 20 to spring the sealing ring 19 against the ball surface.

Die Aufnahmenut 18 wird durch Seitenwände 22 und 23 begrenzt, deren vordere Kanten 24 und 25 auf der Kugeloberfläche aufliegen, und die Abstreiffunktion übernehmen. Sie sind- so ausgeformt, daß ihre Auflageflächen zusammen mit der Dichtungsfläche des Dichtringes 19 einen sphärischen der Kugeloberflächenkrümmung angepassten Verlauf aufweisen.The receiving groove 18 is delimited by side walls 22 and 23, whose front edges 24 and 25 rest on the ball surface and take over the wiping function. They are shaped in such a way that their contact surfaces, together with the sealing surface of the sealing ring 19, have a spherical shape adapted to the curvature of the ball surface.

Die innere Seitenwand 23 des Supportringes 17 ist nach hinten ringschulterartig verlängert, so daß diese Verlängerung 2 6 zusammen mit der Seitenwand 23 einen an die Bohrung 7 anschließenden und mit dieser im Öffnungszustand fluchtenden Teil des Strömungskanals umschliessen.The inner side wall 23 of the support ring 17 is extended rearward in the manner of a ring shoulder, so that this extension 26 together with the side wall 23 encloses a part of the flow channel which adjoins the bore 7 and is aligned with it in the open state.

In dem durch die Ringschulter 26 und der Gehäusewand gebildeten Raum 2 7 ist eine ringförmige Feder 28 angeordnet, die den Supportring 17 gegen die Kugeloberfläche andrückt.In the space 27 formed by the annular shoulder 26 and the housing wall, an annular spring 28 is arranged, which presses the support ring 17 against the ball surface.

Zur Abdichtung des Raums 27 in Richtung Spindel sowie zur Medienseite sind jeweils O-Ring-Dichtungen vorgesehen.O-ring seals are provided to seal chamber 27 in the direction of the spindle and towards the media side.

Spindelseitig ist oberhalb der längeren Seitenwand 22 des Supportringes 17 in dem Gehäuse 2,3 eine Ringnut mit darin gelagertem O-Ring 29 angeordnet.On the spindle side, an annular groove with an O-ring 29 mounted therein is arranged above the longer side wall 22 of the support ring 17 in the housing 2,3.

Medienseitig ist sowohl in der Ringschulterkante 26 als auch in der Gehäusewand eine Ringnut 30 eingeformt, die zusammen einen Ringraum zur Aufnahme einer weiteren O-Ring-Dichtung 31 bilden.On the media side, an annular groove 30 is formed both in the ring shoulder edge 26 and in the housing wall, which together form an annular space for receiving a further O-ring seal 31.

Claims

1. Ball valve for shutting off liquid media, in particular media containing abrasive substances, consisting of a two-part, dome-shaped turned housing in which the ball is arranged, which is provided with at least one bore and is rotatably mounted in the housing by means of a spindle, and seals are arranged in the flow direction in front of and behind the ball in the housing in a ring-shaped manner, surrounding the flow cross-section, above and below which bearing rings are provided which are set into the ball surface concentrically to the spindle axis, characterized in that the respective seal ( 19 ) is mounted in a support ring ( 17 ) having a receiving groove ( 18 ) and is pressed against the ball surface by means of spring force, the ends ( 24 , 25 ) of the side walls ( 22 , 23 ) of the support ring ( 17 ) delimiting the receiving groove ( 18 ) resting on the ball surface in the form of scraper edges and the seals ( 19 ) and the scraper edges ( 24 , 25 ) formed support surface is adapted to the spherical surface curvature.

2. Ball valve according to claim 1, characterized in that the support ring ( 17 ) can be pressed against the ball surface by means of spring force.

3. Ball valve according to claim 2, characterized in that a spring element ( 28 ) is arranged between the outer side of the groove bottom wall ( 20 ) of the support ring ( 17 ) and the housing ( 2 , 3 ).

4. Ball valve according to claim 2 or 3, characterized in that the spring element ( 28 ) consists of flat strip steel.

5. Ball valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that an elastomeric O-ring ( 21 ) is arranged in the receiving groove ( 18 ) of the support ring ( 17 ) between the seal ( 19 ) and the groove bottom ( 20 ).

6. Ball valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the spring seat ( 27 ) is sealed both on the spindle side and on the media side by means of O-rings ( 29 , 31 ).

7. Ball valve according to claim 6, characterized in that the spindle-side O-ring ( 29 ) is mounted in a housing groove.

8. Ball valve according to claim 6, characterized in that the media-side O-ring ( 31 ) is mounted in a receptacle formed by grooves ( 30 ) provided both in the housing ( 2 , 3 ) and in the support ring ( 17 ).

9. Ball valve according to claim 8, characterized in that the groove ( 18 ) provided in the support ring ( 17 ) is arranged in an annular shoulder ( 26 ) extending the shorter scraper edge ( 23 ) to the rear.

10. Ball valve according to one of claims 1-9, characterized in that the inner peripheral wall of the support ring ( 17 ) forms part of the flow channel wall and is thus flush with the bore wall ( 7 ) in the open position of the ball ( 6 ).