DE3139824A1

DE3139824A1 - Kugelventil

Info

Publication number: DE3139824A1
Application number: DE19813139824
Authority: DE
Inventors: William Gordon 45224 Cincinnati Ohio Sonderman
Original assignee: Xomox Corp
Current assignee: Xomox Corp
Priority date: 1980-10-14
Filing date: 1981-10-07
Publication date: 1982-08-05
Also published as: FR2493461B1; GB2087517A; CA1165747A; US4342444A; GB2087517B; FR2493461A1

Description

Xomox Corporation
4444 Cooper Road
Cincinnati, Ohio USA

Kugelventil

Bei Kugelventilen ist es wünschenswert, daß der Durchlaß in der Ventilkugel den gleichen Durchmesser besitzt wie die Durchlässe in dem Kugelventilgehäuse, mit denen der-Durchlaß in der Λ/entilkugel zusammenarbeitet, wenn die Ventilkugel in ihrer of fenm Position ist. Diese Ausbildung ergibt eine volle Strömung, so daß Turbulenzen in der Strömunq reduziert sind. Der volle Durchgang reduziert auch die Reibung und damit auch den Energiebedarf der Vorrichtung.

Wenn der Durchlaß in der Ventilkugel nicht den gleichen Durchmesser wie die damit zusammen arbeitenden Durchlässe in dem Ventilgehäuse besitzt, ergibt sich ein zusätzliches Problem dadurch, daß es nicht möglich ist, eine Reinigungsvorrichtung durch den Durchlaß in der Ventilkugel zu schieben, wenn das Kugelventil in einer Rohrleitung, z. B. einer Pipeline benutzt wird, da die Reinigungsvorrichtung im

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wesentlichen den gleichen Durchmesser besitzt wie die Durchlässe in dem Ventilgehäuse und die Durchlässe in den Röhren der Rohrleitung. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, daß ein Kugelventil ζ„ B. in einer Rohrleitung einen Durchlaß besitzt, der den gleichen Durchmesser wie die damit zusammen^arbeitenden Durchlässe aufweist«,

Wenn der Durchlaß in der Ventilkugel den gleichen Durchmesser wie der Durchlaß in dem Ventilgehäuse, mit dem sie zusammenarbeitet besitzt, und in der sie angeordnet ist, ist der sphärische Durchmesser der Ventilkugel größer als der Durchmesser des Durchlasses in dem Kugelventilgehäuse, Aus diesem Grunde kann die Ventilkugel nicht als ein einziger Körper in das Innere des Ventilgehäuses durch den Durchlaß in dem Kugelventilgehäuse eingefügt werden.

Zur Überwindung dieses Problemes sind Lösungen bekannt, bei denen das Kugelventilgehäuse aus zwei getrennten Körpern gebildet ist, mit Flanschen, über die die zwei Körper^nach dem Einfügen der Ventilkugel in einen der Körper,miteinander verschraubt werden. Diese Ausgestaltung erforderte eine Dichtung zwischen den beiden Flanschen und Schrauben-und Muttern, um die Flansche aneinander zu halten.

Die Dichtung hatte jedoch eine Tendenz zu Leckverlusten. Darüberhinaus, wenn sie hohen Temperaturen für einen Feuertest unterworfen wurde, wie es z. B. für Kugelventile erforderlich ist, welche in Raffinerien oder ähnlichen Rohrleitungsarten verwendet werden, haben die Schrauben und Flansche dazu tendiert, sich zu erweitern und sich anschließend beim Abkühlen wieder zusammenzuziehen, so daß die Flansche nicht mehr fest an der Verbindung mit der da-

zwischenliegenden Dichtung aneinander liegen, wodurch es entsprechende Leckverluste gibt. Als ein Ergebnis davon konnte ein Kugelventilgehäuse, das aus zwei Körpern gebildet ist, nicht in jedem Falle den Feuertest bestehen.

Aber auch dann, wenn der Feuertest bestanden war, hat die Tendenz zu Leckverlusten an der Verbindung zwischen den Flanschen einen Austausch der Dichtung in kürzeren Zeitintervallen als erwünscht nötig gemacht. Als Ergebnis davon ist die Abschaltzeit von einer Rohrleitung entsprechend höher geworden.

Aufgrund der ANSI -Standards (B 16.34) benötigt ein Kugelventilgehäuse Löcher, die spezifisch an ihren Endflanschen angeordnet sind, die zur Verbindung des Kugelventilgehäuses mit anderen fluidführenden Elementen, wie z. B. Röhren und Pipelines, benutzt wurden, ebenso wie auch,.zur Verbindung von zwei Körpern des Kugelventilgehäuses miteinander. Diese spezifisch angeordneten Löcher erhalten Gewindebolzen zur Verbindung jedes der Endflansche des Kugelventil^gehäuses mit einem Flansch auf einer Röhre der Rohrleitung. Wegen dieser spezifischen Anordnung der Löcher und der Verwendung von Muttern mit Gewindebolzen oder Stiften, um das Kugelventilgehäuse in Verbindung mit den Röhren zu halten, kann das Kugelventilgehäuse nicht genügend vergrößert werden, wenn der Durchlaß größer als ein Inch im Durchmesser ist, damit der Durchlaß in dem Kugelventilgehäuse genügend groß sein kann, und .eine sphärische Ventilkugel in eines dieser Enden einsetzbar ist.

Wenn Gewindelöcher in den Endflanschen des Ventilgehäuses benutzt würden, so daß keine Muttern hinter dem Flansch des

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Ventilkörpers erfoderlich wären, dann könnte das Kugelventilgehäuse genügend vergrößert werden, so daß der Durchlaß in dem Kugelventilgehäuse genügend groß wäre, um eine sphärische Ventilkugel an einem seiner Enden zu empfangen. Diese Ausgestaltung würde jedoch die Verwendung eines Kugelventilgehäuses auf Situationen beschränken, wo keine Muttern erforderlich wären. Auf diese Weise könnte z. B. das Kugelventilgehäuse nicht am Boden eines Speichertankes benutzt werden, da die Vorrichtung nicht eingebaut werden könnte.

Andere bekannte Einrichtungen, die einen Durchlaß in der Ventilkugel von der gleichen Größe wie der Durchlaß in dem Ventilgehäuse.besaßen, hatten die Ventilkugel aus einer Vielzahl von separaten Elementen gebildet und diese jeweils separat durch den Durchlaß in das Ventilgehäuse eingesetzt. Diese Ausgestaltung erforderte den Zusammenbau der Elemente im Inneren des Kugelventilgehäuses, was sehr schwierig und eine zeitraubende Operation war. Aus diesem Grunde war diese Lösung nicht wirtschaftlich ausführbar.

Die vorliegende Erfindung löst die genannten Probleme durch Ausbildung eines Kugelventiles mit einer Ventilkugel, die einen Durchlaß oder eine Durchgangsöffnung von gleichem Durchmesser wie die damit zusammen«,arbeitenden Durchlässe in dem Kugelventilgehäuse aufweist, ohne eine Kugelventilgehäuse aus zwei getrennten Körpern mit einer Teilfuge dazwischen. Das Kugelventil nach der Erfindung erfüllt außerdem die ANSI-Standards bezüglich der Anordnung der Löcher in den Endflanschen.

Das Kugelventil nach der Erfindung benutzt einen einzigen Körper, der einen Durchlaß besitzt, der an einem Ende größer

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ist als am anderen Ende. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Ventilkugel, die ein kugelförmiges Segment an jedem Ende für einen Eingriff mit einem damit zusammenarbeitenden Sitz aufweist ,welcher kugelförmig, konisch oder eine andere Gestalt besitzen kann, um mit der Kugel in Kontakt zu gelangen, in das Innere des einzigen Körpers eingesetzt zu werden, weil ein Verbindungsteil zwischen den kugelförmigen Segmenten einen Umfang besitzt, der nicht größer ist als der Innenumfang von jedem der kugelförmigen Segmente und der kleiner ist als der größere Abschnitt des Durchlasses in dem einzigen Körper des Kugelventilgehauses. Dann wird ein Einsatzring, welcher die gleiche Durchgangsgröße wie der Durchlaß am anderen Ende des Kugelventilgehauses und wie der Durchlaß in dem Kugelventil besitzt, in den größeren Abschnitt des Durchlasses eingefügt. Diese Maßnahme ergibt einen Durchlaß von im wesentlichen konstanter Größe, der sich durch das ganze Ventilgehäuse erstreckt.

Dadurch, daß der Umfang des Verbindungsteiles der Ventilkugel nicht größer ist als der Innenumfang von jedem der kugelförmigen Segmente, die in Eingriff mit den kooperierenden Sitzen im Inneren des Kugelventilgehauses stehen, ergibt sich keine Notwendigkeit für eine Vergrößerung des Kugelventilgehauses, so daß das Kugelventilgehäuse die ANSI-Standards bezüglich der Lage der Löcher in den Endflanschen erfüllen kann und einen Freiraum für Muttern um das Äußere des Körpers vorsieht. Weil der Durchlaß am anderen Ende des Kugelventilgehauses, der Durchlaß in dem Einsatzring und der Durchlaß in der Ventilkugel von gleichem Durchmesser sind, ergibt sich eine volle Strömung durch das Kugelventilgehäuse. Ebenso ergibt sich keine Schwierigkeit bezüglich der Einführung einer Reinigungsvorrichtung durch die Durchlässe in den Röhren, die mit jedem Ende des Kugelventilgehauses verbunden sind, und durch den Durchlaß in dem Kugelventil-

gehäuse, ebenso wie durch den Durchlaß in der Ventilkugel, weil alle Durchlässe im wesentlichen die gleiche Größe besitzen.

In einem Kugelventil kann das Material, das durch den Durchlaß in der Ventilkugel strömt, in Taschen zwischen der Außenfläche der Ventilkugel und dem Kugelventilgehäuse aufgestaut werden, wenn die Ventilkugel geschlossen ist. Dies kann unter Umständen dazu führen, daß eine Drehung der Ventilkugel verhindert wird.

Das erfindungsgemäße Kugelventil löst dieses Problem dadurch, daß eine Ausgestaltung vorgesehen wird, in der eine Strömung zwischen der Ventilkugel und dem Ventilkugelgehäuse und hinter kugelförmigen Sitzen vorgesehen ist, wenn die Ventilkugel in ihrer offenen Position ist. Als ein Ergebnis davon gibt es keinen Aufstau von Material, das durch das Kugelventilgehäuse fließt, wodurch sich keine Auswirkungen auf die Bewegung der Ventilkugel zwischen ihrer offenen und geschlossenen Position ergeben.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kugelventil von oinheit_wlicher Form herzuotellcn.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Kugelventil zu schaffen, das aus ainem einzigen Körper besteht mit einer Ventilkugel in dem Kugelventilgehäuse, das einen Durchlaß für eine volle Strömung besitzt.

Weiterhin soll erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Ventilkugel aus einem einzigen Element besteht, das einen Durchlaß für eine volle Durehströmung aufweist.

Andere Ziele, Benutzungsarten und Vorteile der Erfindung

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ergeben sich nachfolgend aus dem Ausführungsbeispiel, das anhand der Zfedchnung näher beschrieben wird.

Es zeigt:

FIGUR 1 ■ Eine Frontansicht eines Kugelventiles mit einer erfindungsgemäßen·Ventilkugel, wobei die Ventilkugel in ihrer offenen Position ist.

FIGUR 2", Eine isomerische Ansicht der erfindungsgemäßen Ventilkugel.
FIGUR 3 Einen Längsschnitt durch das Kugelventil der FIGUR

mit der Ventilkugel in ihrer geschlossenen Position. FIGUR 4 Einen Schnitt nach der Linie 4-4 der FIGUR 3 mit

der Ventilkugel in ihrer geschlossenen Position. FIGUR 5 Einen Längsschnitt durch das Kugelventil der FIGUR

mit der Ventilkugel in ihrer offenen Position. FIGUR 6 · Einen Schnitt nach der Linie 6-6 der FIGUR 5 des Kugelventiles mit der Ventilkugel in ihrer offenen

Position.
FIGUR 7 Einen Längsschnitt durch das Kugelventilgehäuse

des erfindungsgemäßen Kugelventiles. FIGUR 8 Einen Schnitt durch das Kugelventilgehäuse der FIGUR 7,

und zwar nach der Linie 8-8 der FIGUR 7. FIGUR 9 Einen Schnitt durch das Kugelventilgehäuse nach der FIGUR 7 und zwar entlang der Linie 9-9 der

FIGUR 7.
FIGUR 10 Eine Frontansicht der Ventilkugel nach der FIGUR 2,

und zwar entlang der Linie 10 - 10 der FIGUR 2. FIGUR 11 Eine Draufsicht auf die Ventilkugel nach der FIGUR 2, und zwar in Richtung des Pfeiles 11 in der

FIGUR 2.
FIGUR 12 Eine Rückansicht den Ventilkugel nach der FIGUR 2,

und zwar entlang der Linie 12 - 12 der FIGUR 2. FIGUR 13 Einen Schnitt durch die Anschlagscheibe, die mit der Dreheinrichtung des erfindungsgemäßen Kugel-

ventiles verwendet wird.
FIGUR 14 Eine Draufsicht auf einen Käfigring, der mit der Dreheinrichtung für das erfindungsgemäße Kugelventil verwendet wird.

In den Zeichnungen und insbesondere in der Figur 1 ist ein Kugelventil 10 mit einer Ventilkugel 11 (s. Figur 2), die im Inneren eines Kugelventilgehäuses 12 (s. Figur 1) angeordnet ist, dargestellt. Eine Dreh- oder Antriebseinrichtung 14 dreht die Ventilkugel 11 zwischen ihre offene Position nach den Figuren 5 und 6 und ihre geschlossene Position nach den Figuren 3 und 4.

Die Drehung der Dreheinrichtung 14 zur Bewegung der Ventilkugel in ihre offene Position nach den Figuren 1, 5 und 6 wird durch die Zusammenarbeit mit einem Anschlag 15 (s. Figur 1) begrenzt, der auf dem Kugelventilgehäuse 12 angeordnet ist. Ein Anschlag (s. Figur 7) ist auf dem Kugelventilgehäuse 12 um 90 in Drehrichtung gegenüber der Dreheinrichtung 14 von dem Anschlag 15 angeordnet,um die Drehung der Dreheinrichtung 14 zu beenden, wenn die Ventilkugel in ihre in den Figuren 3 und 4 dargestellte geschlossene Position gelangt ist.

Die Ventilkugel 11 besteht vorzugsweise aus einem Körper, der kugelförmige (sphärische) Segmente 18 (s. Figuren2, 4, 6, 10, 11) und 19 besitzt, die einen gemeinsamen Mittelpunkt aufweisen und an ihren gegenüberliegenden Enden mit einem Abschnitt oder Verbindungsteil 20 versehen ist, das die kugelförmigen Segmente 18 und 19 miteinander verbindet. Das Verbindungsteil 20 hat einen Durchlaß oder eine Durchgangsöffnung 21, die sich mit ihrer Längsachse durch das Teil erstreckt und durch den Mittelpunkt der kugelförmigen Segmente 18 und 19 verläuft.

Wie aus den Figuren 4, 6 und 11 ersichtlich ist, ist der Umfang des Teils 20.nicht größer als der innere Umfang 22 (s. Figur 10) des kugelförmigen Segmentes 18 oder der innere Umfang 23 (s. Figur 10) des kugelförmigen Segmentes 19. Das Teil 20 hat einen kleineren Umfang als die inneren Umfange 22 und 23 mit Ausnahme des Bereiches der den inneren Umfangen 22 und 23 benachbart liegt. Jedes der kugelförmigen Segmente 18 und 19 ist kleiner als eine Halbkugel und die inneren Umfange 22 und 23 sind es ebenfalls.

Wie aus den Figuren 10 und 11 ersichtlich ist, ist der Durchlaß 21 kreisförmig im Querschnitt und von konstantem Durchmesser. Der Durchmesser des Durchlasses 21 ist so groß, daß ein Teil des Durchlasses 21 durch das kugelförmige Segment 18 verläuft, wodurch der innere Umfang 22 des kugelförmigen Segmentes 18 einen gewölbten Abschnitt (s. Figur 10) besitzen muß. In gleicher Weise besitzt der innere Umfang 23 des kugelförmigen Segmentes 19 einen gewölbten Abschnitt 25, und zwar ebenfalls aufgrund der Durchschneidunq des Durchlasses 21 mit dem kugelförmigen Segment 19. Eine ähnliche Anordnung existiert auf ider anderen Seite des Durchlasses 21.

Das Teil 20 hat eine Ausschnittfläche 26 (s. Figur 11) an einem ihrer Enden des Durchlasses 21 und eine Ausschnittfläche 27 am anderen Ende des Durchlasses 21. Die Ausschnittfläcten 26 und 27 des Teiles 20 sind gekrümmt, um eine Sanduhrausgestaltung, wie in der Figur 11 dargestellt, zu ergeben.

Das Teil 20 ist als gerader Zylinder zwischen den inneren Umfangen 22 und 23 der kugelförmigen Segmente 18 und 19 mit Ausnahme der Ausschnittflächen 26 und 27 ausgebildet.

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Wie in der Figur 10. dargestellt, ist der Radius des geraden Zylinders der gleiche wie der Radius der inneren Umfange.22 und 23 der kugelförmigen Segmente 18 und 19.

Wie aus den Figuren 3-7 ersichtlich ist, besteht das Kügelventilgehäuse 12 aus einem einzigen Körper 30, der einen ersten sich dadurch erstreckenden Längsdurchlaß 31 und einem zweiten Längsdurchlaß 32, der^mit seiner Längsachse im wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse des Durchlasses 31 liegt und mit dieser verbunden ist, aufweist. Der erste Durchlaß 31, der von veränderlicher Größe ist, weist einen ersten Abschnitt 33 von konstantem Durchmesser und einen zweiten Abschnitt 34 von ebenfalls konstantem Durchmesser auf, der jedoch größer ist, als der erste Durchmesser. Der zweite Durchlaß 32 durchkreuzt den ersten Durchlaß 31 zwischen dem ersten Abschnitt 33 und dem zweiten Abschnitt 34.

Der Körper 3uviine darin eingeformte ringförmige Sitzfläche 35, und zwar angrenzend an das innere Ende des ersten Abschnittes 33, des ersten Durchlasses 31, um einen austauschbaren Ringsitz 36 (s. Figur 3). aufzunehmen, wenn der Sitz 36 durch den zweiten Abschnitt 34 des ersten Durchlasses 31 eingeführt ist. Der Ringsitz 36, der aus einem geeigneten nachgiebigen Material wie z. B. Polytetrafluoräthylen gebildet sein kann, hat eine wirksame innere Oberfläche 37, die kugelförmig, konisch, usw. sein kann, um mit der äußeren Oberfläche des kugelförmigen Segmentes 18 der Ventilkugel zusammenzuarbeiten, wenn die Ventilkugel 11 in ihrer geschlossenen Position entsprechend den Figuren 3 und 4 ist.

Der maximale Durchmesser des zylindrischen Teiles 20 der Ventilkugel 11 ist der Abstand zwischen den Oberflächen

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38, gemäß Figur 10. Die Oberflächen 38 und 39 des Teiles liegen so räumlich voneinander getrennt, daß sie in einem leicht geringerem Abstand zueinander liegen als der Durchmesser des zweiten Abschnittes 34 (s. Fig. 3) des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 des Kugelventilgehäuses

12· Entsprechend kann es mit der Ventilkugel in seiner geschlossenen Position in den zweiten Abschnitt 34 des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 des Kugelventilgehäuses 12 eingefügt werden, bis der Außenumfang des kugelförmigen Segmentes 18 mit der wirksamen inneren Oberfläche 37 des Sitzes 36 in Eingriff kommt, wobei de'r Sitz 36 vorher durch den zweiten Abschnitt 34 des ersten Durchlasses in dem Körper 30 des Kugelventilgehäuses 12 eingefügt worden ist.

Anschließend wird ein zweiter.austauschbarer Ringsitz 40, der aus dem gleichen nachgiebigen Material wie der Sitz 36 besteht und die gleiche Gestalt besitzt, in den zweiten Abschnitt 34 des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 des Ventilgehäuses 12 eingefügt. Der zweite austauschbare Sitz 40 hat eine wirksame innere Oberfläche 41, um mit dem Außenumfang des kugelförmigen Segmentes 19 der Ventilkugel 11 · zusammenzuarbeiten und somit einen Sitz zu bilden.

Ein Einsatzring 42 wird anschließend in dem zweiten Abschnitt 34 des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 des Ventilgehäuses 12 positioniert. Der Einsatzring 42 hat ein angeformtes innere Ende 43, um Teile des zweiten austauschbaren Sitzes 40 abzustützen, der auch teilweise durch die Wand des Körpers 30 abgestützt ist,- welche den zweiten Abschnitt ' 34 des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 des Ventilgehäuses 12 bildet.

Der Einsatzring 42 ist in dem Körper 30 durch Befestigungs-

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schrauben 44 gehalten, die mit Gewinden in dem Körper und dem Einsatzring 42 zusammenarbeiten. Die Gewinde in dem Körper 30 und dem Einsatzring 42 werden durch Bohren und Gewindeschneiden des Körpers 30 und des Einsatzringes 42 nach Einsetzen des Einsatzringes 42 in die gewünschte Position in den zweiten Abschnitt 34 des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 hergestellt.

Der Einsatzring 42 hat einen Längsdurchlaß 45 mit im wesentlichen dem gleichen Durchmesser, wie der Durchmesser des ersten Abschnittes 33 des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 des Ventilgehäuses 12 und der Durchmesser des Durchlasses 21 in der Ventilkugel 11. Der Längsdurchlaß ist koaxial mit dem ersten Abschnitt 33 des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 und mit dem Durchlaß 21 in der Ventilkugel 11.

Wenn die Ventilkugel 11 in ihrer offenen Position ist, gem. Figuren 5 und 6, bilden der erster.Abschnitt 33 des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 des Kugelventil-, gehäuses 12, der Durchlaß 21 in der Ventilkugel 11 und der Durchlaß 45 in dem Einsatzring 42 eine kontinuierliche Passage von im wesentlichen dem gleichen Durchmesser durch das Kugelventilgehäuse .12. Aus diesem Grunde wird keine Turbulenz durch die Ventilkugel 11 erzeugt, so daß eine volle Strömung durch das Kugelventilgehäuse 12 erfolgt. Der erste Durchlaß 31 in dem Körper 30 des Kugelventilgehäuses 12 hat einen vergrößerten Abschnitt 46 zwischen dem ersten Abschnitt 33 und dem zweiten Abschnitt 34. Der vergrößerte Abschnitt 46 liegt in der Flucht mit dem zweiten Durchlaß 32, wie in der Figur 7 dargestellt.

Der vergrößerte Abschnitt 46 bildet eine Kammer. Wenn die

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Ventilkugel 11 in ihrer offenen Position ist, gem.Figuren 5 und 6, wird eine Tasche 47 (a. Fig. 6) zwischen dem Außenumfang des kugelförmigen Segmentes 18 der Ventilkugel 11 und dem vergrößerten Abschnitt 46 des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 3U gebildet, und eine Tasche 40 wird zwischen dem vergrößerten Abschnitt 46 des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 und der Außenfläche des kugelförmigen Segmentes 19 der Ventilkugel 11 gebildet. Die Taschen 46 und 47 stehen mit einem Durchlaß 49 (s. Fig. 5) neben der Ventilkugel 11 und einem Durchlaß 50 über der Ventilkugel 11 in Verbindung, wenn die Ventilkugel 11 in ihrer offenen Position liegt. Dies ermöglicht einen .Durchfluß durch die Taschen 46 und 47, so daß es keinen Stau irgendeines Materials gibt, das durch das Kugelventilgehäuse 12 strömt. Wie vorstehend bereits erwähnt, dreht die Dreh- oder Antriebseinrichtung 14 die Ventilkugel 11 zwischen ihren offenen und geschlossenen Positionen. Die Dreheinrichtung 14 weist eine Antriebswelle 55 mit einem Zapfen 56 auf, der in einer Aussparung 57 in dem Verbindungsteil 20 der Ventilkugel 11 sitzt. Die Aussparung 57 hat eine gekrümmte Bodenwand 58 (s.. Fig. 3), um mit einer gekrümmten Oberfläche 59 des Zapfens 56 zusammenzuarbeiten, um die Ventilkugel 11 von einem Anschlagen abzuhalten, so daß die kugelförmigen Segmente 18 und 19 stets an den elastischen Sitzen 36 und 40 entsprechend anliegen.

Die Antriebswelle 55 ist im Inneren des zweiten Durchlasses 32 im Körper 30 des Ventilgehäuses 12 angeordnet. Ein Lager 60, das vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen oder einem anderen Material mit niederem Reibwert gebildet ist, wird gegen einen Abschnitt der Antriebswelle 55 durch eine Anschlagscheibe 61 gehalten. Die Anschlagscheibe 61 hat an ihrem Außenumfang ein Gewinde, wie aus der Figur 13 er-

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sichtlich, um mit einem Gewindeabschnitt 62 (s.Fig.7) in dem zweiten Durchlaß 32 in dem Körper 30 des kugelförmigen Gehäuses 12 zusammenzuarbeiten.

Eine Abdeckscheibe 63 (s. Fig. 3) liegt oben auf der Anschlagscheibe 61 auf. Eine Dichtpackung 64 ist über der Abdeckscheibe 63 befestigt, um Leckverluste zu verhindern.

Ein Käfigring 65 ist über der Dichtpackung 64 und unterhalb einer Dichtpackung 66 befestigt. Der Käfigring 65 hat zwei diametral, sich gegenüberliegende Durchgangsöffnungen 67 (s. Fig. 14).

Jede. Durchgangsöffnung 67 steht mit einem ringförmigen Durchlaß 68 (s.Fig.3) in Verbindung, der zwischen dem Käfigring und der Wand des zweiten Durchlasses 32 in dem Körper 30 des Kugelventilgehäuses 12 gebildet ist. Ein ringförmiger Durchlaß 69, der ebenfalls mit jedem der zwei sich diametral gegenüberliegenden Durehlaßöffnungen 67 in dem Käfigring 65 in Verbindung steht, ist zwischen der äußeren Oberfläche der Antriebswelle 55 und dem Käfigring 65 gebildet.

Aus diesem Grunde tritt das Fluid, wenn es irgendwelche Fluid-Leckverluste hinter der Dichtpackung 64 gibt, in die diametral sich gegenüberliegenden Durchlaßöffnungen 67 ein. Der ringförmige Durchlaß 68 steht mit einem Durchlaß 70 Cs, Fig. 8) in dem Körper 3ü in Verbindung. Der Durchlaß 70 hat ein Gewinde 71, um z. B. einen Gewindestopfen aufzunehmen, welcher entfernbar ist, um Leckverluste des Fluides, das durch das Ventilgehäuse 12 fließt, zu entdecken.

Ein Kappenring 72 (s. Figuren 3 und 5) ist teilweise im Inneren des zweiten Durchlasses 32 in dem Körper 30 des Kugelventilgehäuses 12 über der Dichtung 66 angeordnet.

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Der Kappenring 72 liegt an einer unteren Fläche 73_: einer Nabenbüchse 74 an, die mit. der Antriebswelle 55 verbunden ist.

Die Antriebswelle 55 hat einen Abschnitt 75 mit reduziertem Durchmesser, der sich in die Nabenbüchse 74 erstreckt. Ein Gewindebolzen 76 steht mit seinem unteren Ende mit dem Abschnitt 75 der Antriebswelle 55 in Gewindeeingriff. Der Gewindebolzen 76 ist mit einer darübergeschobenen Anschlagscheibe 77 versehen, welche auf einer Schulter 78 der Nabenbüchse 74 ruht.

Geeignete elastische Mittel 79, welche vorzugsweise Tellerfedern sind, liegen auf der Anschlagscheibe 77 und sind mit einem Halsring 80 auf ihrer Oberseite versehen. Eine Spannmutter 81 ist auf dem Gewindebolzen.76 gegen den Halsring befestigt und eine Gegenmutter 82 ist über der Spannmutter angeordnet. Auf diese Weise ist die Nabenbüchse 74 gegenüber der Antriebswelle 55 gesichert, so daß jede Drehung der Nabenbüchae 74 auf die Antriebswelle 55 übortracjen wird.

Die. Dreheinrichtung 14 weist einen Handgriff 83 auf, der auf der Nabenbüchse 74 durch ein Paar Halteringe 84, welche in Nuten in dem Handgriff 83 liegen, befestigt ist. Wenn die Ventilkugel 11 in ihrer offenen Position nach den Figuren 1 und 5 ist, kommt ein Fühlhebel 85, der einstückig mit der Nabenbüchse 74 ist, in Eingriff mit dem Anschlag 15, wie in der Figur 1 dargestellt. Wenn die Ventilkugel 11 in ihrer Schließposition, entsprechend Figur 3, ist, kommt der Fühlhebel 85 mit dem Anschlag 16 (s. Fig. 7) auf dem Körper 30 des Kugeiventilgehäuses 12 in Anschlag. Die Anschläge (s. Fig. 1) und 16 (s. Fig. 7) fungieren auch als Anzeige

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für die Position der Ventilkugel 11 (s. Fig. 3) und zwar in Übereinstimmung mit dem Fühlhebel 85, mit dem der Anschlag 15 oder 16 zusammenarbeitet.

Der Körper 30 weist einen Flansch 86 (s. Figuren 6und 9) an einem Ende mit einer Vielzahl von Löchern 87 auf. Die Löcher 87 sind in Übereinstimmung mit den ANSI-Standards angeordnet, um einen Einbau des Kugelventilgehäuses 12 in z. B. eine Pipeline zu ermöglichen, wobei diese durch Gewindebolzen 88 (einer ist in der Figur 6 dargestellt) damit verbunden werden. Die Gewindebolzen 88 werden durch Löcher, welche ähnlich den Löchern 87 sind, in den Flansch eines Endes der Röhre und durch die Löcher 87 gesteckt und mit Schrauben 89 (eine ist in der Figur 6 dargestellt) versehen, um die Gewindebolzen 88 festzuhalten. Die Befestigungsorte der Muttern 89 sind so, daß die Außenwand des Körpers nicht im Umfang erhöht werden kann, so daß der zweite Abschnitt 34 des ersten Durchlasses 31 einen größeren Durchmesser besitzen konnte, um ein sphärisches Kugelventil aufzunehmen.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Einsatzring (s. Fig. 3-6) der dazu verwendet wird, eine Kraft auf den elastischen Sitz 40 gegen das kugelförmige Segment 19 der Ventilkugel 11 auszuüben, wenn die Ventilkugel 11 in ihrer geschlossenen Position gemäß den Figuren 3 und 4 ist, im Inneren des zweiten Abschnittes 34 des ersten Durchlassos 31 in dem Körper 30 des Kugelventilgehäuses 12 positioniert wird bis eine Endfläche 90 bündig mit einer Ringfläche 91 ist, welche den zweiten Abschnitt 34 des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 auf dem Flansch 86 des Körpers 30 umgibt....Die Oberflächen 90 und 91 fungieren als eine Dichtfläche für eine. Dichtung, die zwischen dem Kugelventilgehäuse 12 und der Röhre, mit der das Kugelventilgehäuse

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12 durch die Bolzen 88.(s. Fig.6) und die Schrauben 89 verbunden ist, angeordnet ist.

Wenn der Einsatzring 42 im Inneren des zweiten Abschnittes des ersten Durchlasses 31 in dem Körper.30 positioniert wird, weist der Einsatzring 42 ein Paar in Längsrichtung voneinander räumlich getrennten Lagerflächen 92 und 93 auf ihrem Außenumfang auf, welche sich gegen Teile der Wand des zweiten Abschnittes 34 des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 abstützen. Die Lagerfläche 93 weist die Gewindelöcher für die Befestigungsschrauben 44 auf, die sich in sie erstrecken.

Der Körper 30 weist einen zweiten Endflanach 94 auf der dem Klanach 06 gegenüberliegenden Seite auf. Der danach 94 weist eine Vielzahl von Löchern 95 (s.Fig. 8) auf, die in Übereinstimmung mit den ANSI-Standards angeordnet sind, um eine Verbindung des Kugelventilgehäuses 12 mit einer anderen Röhre einer Rohrleitung oder Pipeline zu ermöglichen, in die das Kugelventilgehäuse 12 angeordnet werden soll. Die Verbindung wird durch Gewindebolzen 96 (s.Fig. 8) und Muttern, welche die gleichen sind wie die Muttern 89 (s.Fig.6)_f hergestellt.

Der zweite Flansch 94 weist eine ringförmige Oberfläche 97 auf, die den ersten Abschnitt 33 des Durchlasses 31 umgibt. Dio Ring fläche 97 trilcjt eine Dichtung, die zwischen dem Körper 30 des Ventilgehäuses 12 und der Röhre, mit der der zweite Flansch 94 des Körpers 30 des Ventilgehäuses verbunden wird, angeordnet.wird.

Im Rahmen der Erfindung sind auch noch andere geeignete Dreh- oder Antriebseinrichtungen anstelle der dargestellten Dreh- oder Antriebseinrichtungen 14 (s. Fig. 3) verwendbar.

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Es ist lediglich erforderlich, daß die Dreh- oder Antriebseinrichtung geeignet ist, in irgendeiner Weise mit der Ventilkugel 11 verbunden zu werden, wobei die Ventilkugel 11 um 90° ohne irgendeinen Schlupf der Ventilkugel 11 relativ zu dem Kugelventilgehäuse 12 verdreht werden soll.

Das Verbindungsteil 20 (s.Fig. 10) der Ventilkugel 11 wurde dargestellt und.beschrieben als ein gerader Zylinder, aber es ist sehr verständlich im Rahmen der Erfindung auch jede andere Konfiguration möglich, solange der maximale Umfang des Teiles 20 nicht den Innenumfang 22 des kugelförmigen Segmentes 18 oder den inneren Umfang 23 des kugelförmigen Segmentes 19 überschreitet. Es ist lediglich erforderlieh, daß das Verbindungsteil 20 dazu geeignet ist, einen Durchlaß 21 aufzunehmen, der den gleichen Durchmesser wie der erste Abschnitt 33 (s. Fig. 3) des ersten Durchlasses 31 in dem Körper 30 des Kugelventilgehäuses 12 und wie der Durchlaß 45 in dem Einsatzring 42 aufweist und koaxial dazu ist, wenn die Ventilkugel 11 in ihrer offenen Position ist.

Im Rahmen der beschriebenen Erfindung wurde auch der erste Abschnitt 33 und der .zweite Abschnitt 34 des ersten Durchlasses 31, der Durchlaß 45 in dem Einsatzring 42 und der Durchlaß 21 in der Ventilkugel 11 als kreisförmig im Querschnitt beschrieben, aber .hierbei ist es ebenfalls klar, daß dies für eine ausreichende Operation nicht unbedingt notwendig ist.. Es ist lediglich erforderlich, daß der erste Abschnitt 33 des ersten Durchlasses 31, der Durchlaß 45 in dem Einsatzring 42 und der Durchlaß 21 in der Ventilkugel 11 von konstanter Größe und Gestalt sind und koaxial zueinander liegen, wenn die Ventilkugel 11 in ihrer offenen

-Imposition ist. Es ist ebenfalls nur notwendig, daß der gerade Abschnitt 34 des ersten Durchlasses 31 und der Außenumfang des Einsatzringes 42 dieselbe Konfiguration haben und daß das Teil 20 der Ventilkugel 11 kleiner ist als der zweite Abschnitt 34 des ersten Durchlasses 31, so daß es der Ventilkugel 11 ermöglicht wird, in den zweiten Abschnitt 34 des ersten Durchlasses 31 zu gleiten, wenn die Ventilkugel 11 in ihrer geschlossenen Position ist.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Ventilkugel nicht aus einem .geteilten Körper'bestehen muß, um in einem Kugelventilgehäuse angeordnet zu werden, das aus einem einzigen Körper gebildet ist. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß keine Verbindung in dem Kugelventilgehäuse vorhanden ist, die eine mögliche Leckstelle bildet und daß keine Notwendigkeit für eine Verbindungsdichtung gegeben ist. Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung liegt darin, daß das Ventilgehäuse leichter ist als die bisher bekannten.

Die Erfindung wurde zum Zwecke der Erläuterung anhand eines Ausführungsbeispieles der Erfindung dargestellt und beschrieben.. Selbstverständlich ist es jedoch klar, daß Änderungen und Abweichungen in der Anordnung und Konstruktion von Teilen vorgenommen werden können, ohne daß das Wesen der Erfindung verlassen wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

,Kugelventil mit einem Ventilgehäuse, das einen Durch«· laß aufweist und mit einer Ventilkugel, die in dem Durchlaß zur Steuerung der Strömung angeordnet ist, wobei der Durchlaß einen ersten elastischen Sitz, welcher auf einer Seite der Ventilkugel angeordnet ist, und einen zweiten elastischen Sitz aufweist, welcher auf der anderen Seite der Ventilkugel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkugel (11) ein erstes kugelförmiges Segment (18) an ihrem einen Ende für ein Zusammenwirken mit dem ersten Sitz (36)^ein zweites kugelförmiges Segment (19) am anderen Ende für ein Zusammenwirken mit dem zweiten Sitz (40), wobei jedes der beiden kugelförmigen Segmente kleiner ist als eine Halbkugel und wobei beide kugelförmigen Segmente innere Umfange von gleicher Größe besitzen, und ein Verbindungsteil (20)

aufweist, das die beiden kugelförmigen Segmente (18,19) miteinander verbindet; daß das Verbindungsteil (20) einen Umfang aufweist, der nicht größer ist als der Innenumfang des ersten kugelförmigen Segmentes und des zweiten kugelförmigen Segmentes; daß das Verbindungsteil (20) einen Durchlaß (21) von der gleichen konstanten Größe aufweist wie die Abschnitte des Durchlasses (31,45) außerhalb des ersten Sitzes (36) und des zweiten Sitzes (40)," daß ein in dem Ventilgehäuse (12) gelagerter Drehmechanismus (14) vorgesehen ist, um die Ventilkugel (11) zwischen einer offenen Position, in der der Durchlaß (21) in der Ventilkugel mit dem Abschnitt des Durchlasses (31), der außerhalb des ersten Sitzes (36) und dem Abschnitt des Durchlasses (45), der außerhalb des zweiten Sitzes (40) liegt in Verbindung steht, und einer geschlossenen Position zu drehen, in der eine Strömung durch die Durchlässe blockiert ist; und daß das erste kugelförmige Segment (18), mit dem ersten Sitz (36) und das zweite kugelförmige Segment (19) mit dem zweiten Sitz (40) in Eingriff kommt, wenn die Ventilkugel (11) in ihre geschlossene Position gedreht ist, in der keine Strömung durch den Durchlaß (21) in der Ventilkugel (11) möglich ist.
2. Kugelventil nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (12) einen zweiten Durchlaß (32) aufweist, der im wesentlichen senkrecht zu dem ersten Durchlaß (31,45) angeordnet ist und mit dem ersten Durchlaß in Verbindung steht; daß der Drehmechanismus (14) in dem zweiten Durchlaß (-3.2.) angeordnet ist; und daß die Ventil.-, kugel (11) im Schnittpunkt zwischen dem zweiten Durchlaß (32) und dem ersten Durchlaß (31) angeordnet ist, wobei

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eine Verbindungseinrichtung (57) vorgesehen ist, die mit dem Drehmechanismus (14) zusammenarbeitet, um eine Drehung der Ventilkugel (11) durch den Drehmechanismus (14) zu ermöglichen.
3. Kugelventil nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkugel (11) aus einem einzigen Körper besteht, und daß das Verbindungsteil (20) im wesentlichen zylindrisch ist und sich zwischen der inneren Umfangswand des ersten kugelförmigen Segmentes (18) und der inneren Umfangswand des zweiten kugelförmigen Segmentes (19) erstreckt.
4. Kugelventil nach Anspruch 3

dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen zylindrische Verbindungsteil (20) an jedem Ende des Durchlasses (31) ausgeschnitten ist.
5. Kugelventil nach Anspruch 4

dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil eine Aussparung (57) in dem im wesentlichen zylindrischen Verbinduntjateil (20) aufweist, um den Drehmechanismus (14) aufzunehmen, wobei

die Aussparung (57) im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Durchlasses (21), die sich durch das im wesentlichen zylindrische Teil (20) erstreckt, angeordnet ist.
6» Kugelventil nach einem der Ansprüche 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der erste Sitz (36) als auch der zweite Sitz (40) durch den Durchlaß (31) entfernbar ist.

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7. Kugelventil nach einem der Ansprüche 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (31,45), der sich durch das Gehäuse erstreckt, einen ersten Abschnitt (33), der sich von einem Ende des Gehäuses aus erstreckt, von konstantem Durchmesser und einen zweiten Abschnitt (34), der sich von dem anderen Ende des Gehäuses aus erstreckt, von einem zweiten konstanten Durchmesser, der größer ist als der erste konstante Durchmesser, aufweist, und daß ein Einsatzring (42) in dem zweiten Abschnitt (34) des Durchlasses angeordnet ist, welcher einen'Durchlaß (35) von dem gleichen konstanten Durchmesser wie der konstante Durchmesser des ersten Abschnittes (33) des Durchlasses aufweist und koaxial dazu liegt, und daß der Durchlaß in dem Verbindungsteil (20) von dem gleichen konstanten Durchmesser ist wie der des ersten Abschnittes (33) und des Durchlasses (45) in dem Einsatzring (42).
8. Ventilkugel,

dadurch gekennzeichnet, daß sie einen einzigen Körper aufweist, der ein erstes kugelförmiges Segment (10) an einem Ende, ein zweites kugelförmiges Segment (19) an seinem anderen Ende, wobei jedes der beiden kugelförmigen Segmente kleiner ist als eine Halbkugel und eine innere Umfangswand von der gleichen Größe besitzt, und eine Einrichtung aufweist, die das erste kugelförmige Segment (18) und das zweite kugelförmige Segment (19) miteinander verbindet; daß das Verbindungsteil (20) einen Umfang besitzt, der nicht größer ist als der Innenumfang sowohl des' ersten kugelförmigen Segmentes als auch des zweiten kugelförmigen Segmentes; daß das Verbindungsteil (20) einen Durchlaß

(21) aufweist, der die gleiche Größe besitzt, wie die Durchlässe in dem Kugelventilgehäuse (12), mit denen dieser Durchlaß in Verbindung steht; daß das Verbindungsteil (20) eine Einrichtung (57) aufweist, die mit dem Drehmechanismus (14) zusammenarbeitet, um den Ventilkugelkörper zu drehen, um zu ermöglichen, daß der Durchlaß (21) in dem Verbindungsteil (20) in eine offene oder geschlossene Position gelangt, und daß sowohl das erste kugelförmige Segment (18) als auch das zweite kugelförmige Segment (19) mit einem Sitz (36, 40) in dem Kugelventilgehäuse (12) in Eingriff gerät,'wenn der Durchlaß (21) in einer geschlossenen Position ist«,
9. Ventilkugel nach Anspruch 8

dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (20) im wesentlichen ein zylindrisches Segment ist, das sich zwischen dem ersten kugelförmigen Segment (18) und dem zweiten kugelförmigen Segment (19) erstreckt und daß das im wesentlichen zylindrische Segment (20) an jedem Ende des-.Ourchlasses (21) ausgeschnitten ist,

10e Ventilkugel nach Anspruch 9

dadurch gekennzeichnet;, daß die Einrichtung eine Aussparung (57) in dem im wesentlichen zylindrischen Segment (20) aufweist, um den Drehmechanismus (14) aufzunehmen, wobei die Aussparung im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Durchlasses (21) angeordnet ist,