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Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelventil mit einem Gehäuse
mit einem um eine Symmetrieachse rotationssymmetrischen
Hohlraum, in dem eine Ventilkugel für eine Drehung mit Hilfe einer
Betätigungswelle angeordnet ist, die von der Außenseite aus
drehbar ist, wobei die Ventilkugel mit engem Sitz in dem
Hohlraum angeordnet und mit einem Kanal versehen ist, wobei die
Ventilkugel die gleiche Form wie der Hohlraum aufweist und eng
in diesen eingepaßt ist, wobei der Hohlraum von der Außenseite
aus über zwei Öffnungen zugänglich ist, die sich durch die Wand
des Gehäuses erstrecken, wobei der Kanal durch eine Drehung der
Ventilkugel mit Hilfe der Betätigungswelle zwischen zwei
Endstellungen bewegbar ist, wobei der Kanal in der ersten dieser
Stellungen beide Öffnungen miteinander verbindet, während in der
zweiten Stellung die Ventilkugel die Verbindung zwischen den
beiden Öffnungen sperrt, wobei der Hohlraum und zumindestens die
Oberflächen, die diesen mit den Öffnungen in dem Gehäuse
verbinden, mit einer ungeteilten Auskleidung beschichtet sind,
die eine Abdichtung gegenüber der Oberfläche der Ventilkugel
ergibt, wobei sich die Auskleidung über eine gewisse Länge
entlang der Betätigungswelle in Form einer sich in Axialrichtung
erstreckenden Hülse erstreckt, und wobei im Bereich des
Hohlraumes eine elastische Schicht zur Abstützung der Auskleidung
angeordnet ist.
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Ein derartiges Kugelventil ist aus der DE-A-1 679 946 bekannt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Kugelventil dieser Art
derart auszubilden, daß es äußerst gasdicht und
widerstandsfähig selbst gegen die aggressivsten Medien, falls erforderlich,
unter hohem Druck ist.
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Zu diesem Zweck ist das Kugelventil gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß die äußeren Oberflächen und der Kanal der
Ventilkugel mit einer kontinuierlichen Deckschicht beschichtet
sind und daß ein V-Ring-Packungssatz um die Betätigungswelle
herum angeordnet und dem Druck einer Feder ausgesetzt ist, die
mit einem Ende auf die axial äußere Seite des
V-Ring-Packungssatzes
drückt und mit ihrem anderen Ende fest gegenüber dem
Gehäuse abgestützt ist, wobei die axial innere Seite des
Packungssatzes einen Druck auf die kontinuierliche Deckschicht der
Ventilkugel ausübt.
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Die V-Ring-Anordnung hat den Vorteil, daß sie relativ hohe
Kräfte nicht nur in Axialrichtung, sondern aufgrund der V-Form
auch in Querrichtungen ausüben kann. Daher trägt die Verwendung
eines derartigen V-Ring-Packungssatzes stark zu den
Dichtungseigenschaften des Ventils bei.
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Es sei bemerkt, daß aus der GB-A-1 059 273 ein Kugelventil
bekannt ist, das von dem vorstehend genannten Dokument insofern
abweicht, als es keine elastische Schicht zur Abstützung der
Auskleidung im Bereich des Hohlraums zeigt. Es beschreibt jedoch
in Abweichung von dem vorstehend genannten Stand der Technik
die Beschichtung der Oberflächen des Ventilstößels und des
Kanals mit einer kontinuierlichen Deckschicht. Die grundlegende
Konfiguration gemäß der Erfindung, wie sie vorstehend angegeben
ist, ist jedoch aus keiner der beiden erläuterten, dem Stand der
Technik entsprechenden Druckschriften bekannt.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im
folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert.
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In der Zeichnung zeigen:
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Figur 1 eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht
eines Ventils
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Figur 2 die Einzelheit II aus Figur 1
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Figur 3 eine schematische Ansicht eines ersten Schrittes bei
der Herstellung des Ventils gemäß der Erfindung
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Figur 4 die abschließende Stufe dieser Herstellung, und
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Figur 5 eine teilweise im Längsschnitt und teilweise in
Seitenansicht gezeigte abgeänderte Ausführungsform.
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Figur 2 zeigt ein Ventil 1 mit einem Gehäuse, das aus einer
oberen Hälfte 2 und einer unteren Hälfte 3 besteht und einen um
eine Symmetrieachse drehsymmetrischen Hohlraum aufweist, in dem
eine Ventilkugel 6 für eine Drehung mit Hilfe einer
Betätigungswelle 4 angeordnet, ist die von der Außenseite drehbar ist. Die
Ventilkugel paßt eng in den Hohlraum und ist mit einem Kanal 5
versehen, und die Ventilkugel weist die gleiche Form wie der
Hohlraum auf und paßt eng in diesen. Der Hohlraum ist von der
Außenseite über zwei Öffnungen 7, 8 zugänglich, die sich durch
die Wand des Gehäuses 2, 3 erstrecken, und der Kanal 5 kann
durch eine Drehung der Ventilkugel 6 mit Hilfe der
Betätigungswelle 4 zwischen zwei Endstellungen bewegt werden. In der ersten
dieser Stellungen bringt der Kanal 5 die beiden Öffnungen 7, 8
in eine offene Verbindung miteinander, während in der zweiten
Stellung die Ventilkugel 6 die Verbindung zwischen den beiden
Öffnungen 7, 8 unterbricht. Die Ventilkugel 6 ist bei dieser
Ausführungsform aus Gußeisen hergestellt und mit einer Schicht
9 aus PTFE überzogen, die sich über eine gewisse Strecke über
die Betätigungswelle 4 erstreckt. Diese Deckschicht 9 aus PTFE
erstreckt sich auch über die Oberfläche des Kanals 5 und
bildet eine Einheit mit diesem.
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Die Innenoberfläche des Hohlraums ist ebenfalls mit einer
PTFE-Schicht überzogen, die mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet
ist und sich in gleicher Weise über eine gewisse Strecke über
die Betätigungswelle ertreckt, wobei sie über der Schicht 9
liegt, und sie erstreckt sich über die Außenoberfläche des
Gehäuses und über die Randzonen der Öffnungen. Diese ringförmigen,
mit 11 bezeichneten Zonen der PTFE-Deckschicht 10 können als
Dichtungselemente zur Ankopplung an Leitungen verwendet werden.
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Zwischen den Gehäuseteilen 2, 3 und der PTFE-Schicht 10 ist eine
elastische Schicht 12 aus perforierten Gummi derart angeordnet,
daß die Teile, die relativ zueinander drehbar sind,
gegeneinander mit ausreichenden Druck anliegen.
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Bei der betreffenden Ausführungsform hat die Ventilkugel im
Wesentlichen Kugelform.
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Bei dieser Ausführungsform kann die Schicht 10 auch aus Gummi
bestehen.
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Figur 2 zeigt die Einzelheit II gemäß Figur 1. Aus dieser
Einzelheit ist die Art der Abdichtung der drehbaren
Betätigungswelle 4 in dem Gehäuse 2 zu erkennen. Es wird ein sogenannter
V-Ring-Packungssatz 24 verwendet, der dem Druck einer Feder 15
ausgesetzt ist, die auf der einen Seite auf das äußere Ende
des V-Ring-Packungssatzes 24 drückt und sich am anderen Ende an
einem Stützring 13 abstützt, der in dem Gehäuse durch einen
Haltering 14 festgelegt ist. Das andere Ende des Packungssatzes
24 stützt sich auf der PTFE-Schicht 10 um die Betätigungswelle 4
herum ab.
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Figur 3 zeigt den PFTE-Auskleidungskörper 16 der auch in Figur 1
mit dieser Bezugsziffer gezeigt ist. Gegebenenfalls nach
Erwärmung zur Begünstigung der elastischen Verformbarkeit des
Körpers 16 kann die Ventilkugel 16 in den Auskleidungskörper
über die Öffnung 8 ( oder die Öffnung 7) und entlang des Pfeils
17 eingeführt werden. Die Betätigungswelle 4 wird dann entlang
des Pfeils 19 durch die Öffnung 18 hindurchgeführt, die für
diesen Zweck vorgesehen ist, so daß die im Wesentlichen
sphärische Ventilkugel 6 schließlich in dem für diesen Zweck
vorgesehenen Hohlraum im Inneren des PTFE-Auskleidungskörpers 16
liegt.
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Figur 4 zeigt die abschließende Stufe der Herstellung des
Ventils. Die gemäß Figur 3 hergestellte Einheit, die aus dem
Auskleidungekörper 16 mit der darin angeordneten Ventilkugel 6
besteht, wird in einem Stahlgehäuse angeordnet, was durch
Zusammensetzen der beiden Halb-Gehäuse 2, 3 und durch Verbinden
dieser Halb-Gehäuse 2,3 mit Hilfe von Schrauben 20 über Flansche
21, 22 erfolgt, so daß der PTFE-Auskleidungskörper 16 mit der
darin befindlichen Ventilkugel festgehalten wird. Eine Öffnung
23 in dem oberen Halbgehäuse 3 dient dazu, den Durchgang der
Betätigungswelle 4 zu ermöglichen.
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Figur 5 zeigt ein Ventil in einer anderen Ausführungsform als im
Vorstehenden bezeichnet.
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Als erstes ist erkennbar, daß in Abänderung des Ventils 1 das
Ventil 25 eine größere Länge aufweist. Es weist Anschlußstutzen
27 auf, die mit Flanschen 26 versehen sind, wobei die Kanäle 28
dieser Anschlußstutzen mit den Öffnungen 7, 8 in Verbindung
stehen. Die Flansche 26 sind mit durchgehenden Bohrungen 29
versehen, mit deren Hilfe Verbindungsflansche von anzuschließenden
Leitungen mit Hilfe von Schrauben angeschlossen werden können.
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Die Gußeisen-Ventilkugel 6 ist die gleiche wie die Ventilkugel 6
des Ventils 1 nach Figur 1. Es ist jedoch aus Figur 5 zu
erkennen, daß sich die PTFE-Beschichtungsschicht 30 in diesem
Fall über eine größere Länge der Betätigungswelle 4 erstreckt.
Die PTFE-Auskleidung 33, die zur Abdichtung mit der PTFE-Schicht
30 im Bereich des sphärischen Hohlraumes des Ventils 25
zusammenwirkt, erstreckt sich wie bei der Deckschicht 10 des
Ventils 1 über die Wand der Öffnungen 7, 8 und die Kanäle 28
bis zur Außenoberfläche der Flansche 26. Zusätzlich erstreckt
sich die Auskleidung 31 entlang der Betätigungswelle 4 über die
gleiche Strecke, wie die Deckschicht 30. Die elastische Schicht
33, die aus perforierten Gummi besteht, erstreckt sich ebenfalls
über diese gleiche Länge entlang der Betätigungswelle 4. Diese
von dem Ventil 1 abweichende Konstruktion stellt sicher, daß
es für aggressive Medien praktisch unmöglich ist, gegenüber
Korrosion empfindliche Teile zu erreichen.
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Es sei allgemein bemerkt, FEP, das heißt Fluoräthylenpropen eine
mehr oder weniger fließfähige Substanz ist und daher im
Spritzgußverfahren verarbeitet werden. Aufgrund der Anwendung kann
eine FEP-Schicht jedoch eine gewisse Neigung zu Sprüngen
aufweisen. Im Hinblick hierauf kann die Verwendung von PTFE, das
heißt Polytetrafluoräthylen empfohlen werden, wobei das
Basismaterial hiervon in Pulverform vorliegt und gepresst und
gesintert werden kann.
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Die vorstehend beschriebenen möglichen Ausführungsformen haben
gemeinsam, daß der Auskleidungskörper und die Deckschicht der
Ventilkugel einen kleinen Reibungskoeffizienten haben und eine
hervorragende Abdichtung gegeneinander aufweisen. Verformungen
werden ohne weiteres durch die aus perforierten Gummi bestehende
elastische Schicht absorbiert, die zwischen der Wand des
Hohlraumes
in dem Gehäuse und der Ventilkugel angeordnet ist. Die
Perforationen stellen sicher, daß das praktisch nicht
komprimierbare Gummi während Verformungen ausgelenkt werden kann. Wenn
ein zusammendrückbares Material verwendet wird, so können die
Perforationen fortgelassen werden.
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Zusätzlich sind die Auskleidung des Hohlraumes sowie die
Deckschicht der Ventilkugel ungeteilt und bilden ein Stück.
Schließlich sei bemerkt, daß die Ventilkugel selbst ein starres,
die Form beibehaltendes und druckbeständiges Teil sein sollte.