DE4414243B4 - ball valve - Google Patents

Abstract

Kugelhahn mit folgenden Merkmalen:
ein Ventilgehäuse (1) mit Mediumkanal (13) und Spindelbohrung (20);
eine Ventilkugel (2) mit Mediumschaltkanal (33);
eine Ventilbetätigungsspindel (3) mit Kopplung zur Ventilkugel;
eine Kugelabdichteinrichtung (4), und
eine Spindelabdichteinrichtung (5),
wobei ein Übergangsspalt (32) im Winkel zwischen Spindel (3), Kugel (2) und Gehäuse (1) gebildet wird dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (31) des Ventilgehäuses (1) bis in den Bereich des Übergangs zwischen Ventilspindel (3) und Ventilkugel (2) mit Vermeidung jeglicher Toträume herangeführt ist und daß der Übergangsspalt (32) durch ein Axiallager (6) abgedichtet ist, das zwei Gleitlagerringe (8, 9) mit einander angepaßten, äußerst glatten Lagerflächen umfaßt, die mit Federdruck aneinander anliegen.Ball valve with the following features:
a valve housing (1) with medium channel (13) and spindle bore (20);
a valve ball (2) with medium switching channel (33);
a valve actuating spindle (3) with coupling to the valve ball;
a ball sealing device (4), and
a spindle sealing device (5),
A transition gap (32) is formed at an angle between the spindle (3), ball (2) and housing (1), characterized in that the wall (31) of the valve housing (1) extends into the region of the transition between the valve spindle (3) and valve ball (2) is brought up with the avoidance of any dead spaces and that the transition gap (32) is sealed by an axial bearing (6) which comprises two plain bearing rings (8, 9) with matched, extremely smooth bearing surfaces which bear against one another with spring pressure.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelhahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren. zur Gängigmachung eines Kugelhahns.The invention relates to a Ball valve according to the preamble of claim 1 and a method. for movement a ball valve.

Bei einem bekannten Kugelhahn dieser Art ( DE 1 700 173 A ) weist das Gehäuse sphärische Sitzflächen auf, die im wesentlichen mit der Aussenfläche der Kugel übereinstimmen. Die Spindel ist in einem rohrförmigen Gehäuseteil gelagert, das ringförmige Stirnflächen gegenüber abgeflachten Seiten der Kugel aufweist und in dem dazwischen liegenden Spalt sind Ringscheiben aus Teflon angeordnet. Zwischen den sphärischen Sitzflächen und dem rohrförmigen Gehäuseteil erstreckt sich eine Lücke, die einen Totraum bildet, in welchen sich Medium ansammeln kann, das die Abdichtbarriere am abzudichtenden Spalt zwischen Gehäuse und Kugel überwunden hat. Solches Medium kann festbacken und die Gängigkeit der Kugel beeinträchtigen.In a known ball valve of this type ( DE 1 700 173 A ) the housing has spherical seating surfaces which essentially match the outer surface of the ball. The spindle is mounted in a tubular housing part which has annular end faces opposite flattened sides of the ball and in the gap therebetween are Teflon washers. A gap extends between the spherical seat surfaces and the tubular housing part, which forms a dead space in which medium can accumulate which has overcome the sealing barrier at the gap to be sealed between the housing and the ball. Such a medium can get stuck and impair the movement of the ball.

Bei einem weiteren bekannten Kugelhahn dieser Art ( DE 28 07 913 C2 ) wird die Ventilkugel von zwei Dicht- oder Lagerschalen beaufschlagt, welche die Oberfläche der Kugel vom Rande der durch die Kugel führenden Bohrung oder des Medienschaltkanals bis zu einer Stelle in gewissem Abstand zu dem Eingriff der Ventilbetätigungsspindel in die Ventilkugel umgeben. Die Dichtschalen weisen jeweils eine den Mediumkanal umgebende Nut mit V-förmigem Querschnitt auf, in welchen ein Druckring mit ähnlichem Querschnitt eingreift, um mittels der Kraft von Tellerfedern jeweils Randbereiche der Dichtschalen, die durch die V-förmige Nut mit geringer Wandstärke ausgebildet sind, gegen die Oberfläche der Kugel zu drücken und so eine Dichtwirkung zu bewirken. Als Material der Dichtschalen ist Kunststoff genannt, von dem man sich vorstellen kann, daß er die geforderte Anschmiegsamkeit an die Kugeloberfläche erreicht. Die Verwendung von Kunststoff als Dichtungsmaterial hat aber auch Nachteile, insbesondere was die Verschleißfestigkeit bei der Förderung von abrassiven Materialien angeht, die im Falle von sehr feinen Partikeln an der Oberfläche der Ventilkugel haften können und in den Spalt zwischen Kugel und Dichtschale hineingeschleppt werden können. Dies kann im übrigen zu äußerster Schwergängigkeit des Kugelhahns führen, so daß der Ventilantrieb die Ventilbetätigungsspindel nicht mehr drehen kann. Eine weitere Schwierigkeit bei der Verwendung von Kunststoff kann die Feuersicherheit betreffen, d.h. die Dichtigkeit des Ventils zur Atmosphäre hin bei auftretendem Feuer.In another known ball valve of this type ( DE 28 07 913 C2 ) the valve ball is acted upon by two sealing or bearing shells which surround the surface of the ball from the edge of the bore or the media switching channel leading through the ball to a point at a certain distance from the engagement of the valve actuating spindle in the valve ball. The sealing shells each have a groove surrounding the medium channel with a V-shaped cross-section, in which a pressure ring with a similar cross-section engages in order to counter edge areas of the sealing shells, which are formed by the V-shaped groove with a small wall thickness, against each other by means of the force of disc springs to press the surface of the ball and thus create a sealing effect. Plastic is mentioned as the material of the sealing shells, which can be imagined to achieve the required conformability to the spherical surface. However, the use of plastic as a sealing material also has disadvantages, in particular with regard to wear resistance when conveying abrasive materials, which in the case of very fine particles can adhere to the surface of the valve ball and can be dragged into the gap between the ball and the sealing shell. This can also lead to extreme stiffness of the ball valve, so that the valve drive can no longer turn the valve actuating spindle. Another difficulty with the use of plastic can concern fire safety, ie the tightness of the valve to the atmosphere when a fire occurs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelhahn der angegebenen Art so auszubilden, daß mit ihm der Gefahr der Schwergängigkeit begegnet werden kann. Die Lösung der Aufgabe ist in den Ansprüchen angegeben.The invention is based on the object train a ball valve of the specified type so that with it the risk of binding can be met. The solution the task is in the claims specified.

Im einzelnen ist das Ventilgehäuse im Bereich des Überganges zwischen Ventilspindel und Ventilkugel unter Bildung eines Spaltes bis nahe an die Ventilkugel herangeführt. Der Spalt wird durch ein Axiallager abgedichtet, das zwei Gleitlagerringe mit aneinander angepaßten, äußerst glatten Lagerflächen umfaßt, die mit Federdruck aneinander anliegen. Dadurch werden nicht nur jegliche Toträume im Inneren des Kugelhahns vermieden, es wird auch eine zusätzliche Dichtung geschaffen, die für die Feuersicherheit beiträgt. Ferner wird die Voraussetzung für die Herabsetzung des benötigten Betätigungsdrehmomentes des Kugelhahns geschaffen, indem gewisse freie Gestaltungsmöglichkeiten bei der Abdichteinrichtung an der Ventilkugel eröffnet werden.In detail, the valve housing is in the area of the transition between valve stem and valve ball to form a gap up to the valve ball. The gap is through an axial bearing sealed, the two plain bearing rings with matched, extremely smooth storage areas comprises that rest against each other with spring pressure. This will not only any dead spaces avoided inside the ball valve, there will also be an additional one Seal created for contributes to fire safety. Furthermore, the requirement for the reduction of what is needed operating torque of the ball valve created by certain free design options can be opened on the valve ball with the sealing device.

Die Ventilkugel weist zweckmäßigerweise im Bereich des Übergangs zur Ventilspindel eine Abflachung auf, die einer entsprechenden Abflachung des Gehäuses gegenübersteht, wobei die Gleitlagerringe in Nuten untergebracht sind, die in diesen Abflachungen eingearbeitet sind. Auf diese Weise kann man mit ebenen Flächen arbeiten, die sich bekanntlich leichter als gekrümmte Flächen bearbeiten lassen.The valve ball expediently has in the area of transition to the valve stem a flattening that corresponds to a corresponding Flattening of the housing faces, the plain bearing rings are housed in grooves in these Flats are incorporated. This way you can level with surfaces work that is known to be easier to machine than curved surfaces.

Die Ventilkugel ist zweckmäßig symmetrisch ausgebildet, d.h. es ist eine weitere Abflachung an der Ventilkugel vorgesehen, und ein weiteres Axiallager aus Gleitlagerringen ist symmetrisch zum ersten Axiallager angeordnet. Die Gleitlagerringe bestehen aus einem geläppten und polierten keramischen Werkstoff, wobei insbesondere Siliciumcarbid in Betracht kommt. Es können aber auch andere keramische Oxide, Carbide und Nitride verwendet werden.The valve ball is appropriately symmetrical, i.e. there is a further flattening on the valve ball, and another thrust bearing made of plain bearing rings is symmetrical arranged to the first thrust bearing. The plain bearing rings consist of a lapped one and polished ceramic material, in particular silicon carbide comes into consideration. It can but also other ceramic oxides, carbides and nitrides are used become.

Um die Gleitlagerringe gleichzeitig als Federdruckelemente auszunutzen, können die Gleitlagerringe mit Graphitringen hinterlegt sein, die eine Elastizität von beispielsweise 8 bis 10% aufweisen. Dadurch können Wärmedehnungen abgefangen werden, die an den Bauteilen des Ventils auftreten, ohne daß das Ventil klemmt oder undicht wird.Around the plain bearing rings at the same time the slide bearing rings can be used as spring pressure elements Graphite rings can be deposited that have an elasticity of, for example Have 8 to 10%. This allows thermal expansion intercepted that occur on the components of the valve without the valve jammed or leaking.

Die Abdichteinrichtung an der Ventilkugel umfaßt mindestens einen hydraulischen Kolben, der ringförmig den Mediumkanal umgibt und in Richtung auf die Kugel und deren Abdichteinrichtung bzw. in Gegenrichtung geführt ist. In dem Gehäuse führt eine hydraulische Druckzuführleitung zu einem Druckbeaufschlagungsraum des Kolbens, um diesen in Richtung auf die Kugelabdichtung zu verschieben. Dadurch kann erreicht werden, daß die Anpressung der Kugelabdichteinrichtung an die Erfordernisse des Betriebs angepaßt werden kann, d.h. beispielsweise bei auftretender Schwergängigkeit des Kugelhahns auch herabgesetzt werden kann. Die zugeführte hydraulische Flüssigkeit wird außerdem als Sperrflüssigkeit verwendet, die den Austritt des geförderten Mediums durch Spalten am Gehäuse des Kugelhahns sicher verhindert.The sealing device on the valve ball comprises at least one hydraulic piston which surrounds the medium channel in a ring and is guided in the direction of the ball and its sealing device or in the opposite direction. In the housing, a hydraulic pressure supply line leads to a pressurizing chamber of the piston in order to move it in the direction of the ball seal. It can thereby be achieved that the contact pressure of the ball sealing device can be adapted to the requirements of the operation, ie can also be reduced, for example, if the ball valve becomes stiff. The supplied hydraulic fluid is also used as a barrier fluid, which prevents the discharge of the pumped medium by splitting the housing of the ball hahns safely prevented.

Der Kolben weist eine der Kugelabdichtung benachbarte, ringförmige Trennfläche auf, die gegenüber dem hydraulischen Druck und – größtenteils – gegenüber dem Mediumdruck abgedichtet ist. Die ringförmige Trennfläche zwischen Kolben und Kugelabdichtung sollte einen Durchmesser aufweisen, der mindestens dem Durchmesser der Ventilkugel gleichkommt. Auf diese Weise kann man die Ventilkugel samt ihrer Kugelabdichtung aus dem Gehäuse abziehen, wenn dieses ein rohrförmiges Spindelgehäuseteil aufweist, das in den Hauptteil des Gehäuses mit einem Durchmesser eingefügt ist, der wenigstens dem Durchmesser der ringförmigen Trennfläche gleichkommt. Eine derartige Gestaltung des Kugelhahns ist dann wichtig, wenn mit Störungen der Förderung gerechnet werden muß, beispielsweise weil es sich um stark klebende und aushärtende Massen oder auch um stark abrassive Pulver handelt. Nach Stillegung des Förderstrangs kann der Kugelhahn leicht gewartet werden.The piston has an adjacent to the ball seal, annular interface on the opposite hydraulic pressure and - for the most part - versus Medium pressure is sealed. The annular interface between Piston and ball seal should have a diameter of at least equals the diameter of the valve ball. That way the valve ball and its ball seal are pulled out of the housing, if this is a tubular Spindle housing part has that in the main part of the housing with a diameter added which is at least equal to the diameter of the annular separating surface. Such a design of the ball valve is important if with disorders of funding must be expected for example because it is a highly adhesive and hardening mass or is also a highly abrasive powder. After the closure of the delivery line the ball valve can be easily serviced.

Der hydraulische Kolben kann mit seiner Innenseite ein Stück der Wand des Mediumkanals bilden. In diesem Fall weist der Druckbeaufschlagungsraum zum Mediumkanal einen Spalt auf, der zweckmäßigerweise durch eine Dichtung mit Abstreifer abgedichtet ist. Auf diese Weise bleibt der Kolben gängig, auch wenn stark klebende und aushärtende sowie abrassive Medien gefördert werden, weil die Dichtfläche am Kolben ständig freigeschabt und damit von Verunreinigungen freigehalten wird.The hydraulic piston can with a bit on the inside form the wall of the medium channel. In this case, the pressurization space faces a gap to the medium channel, which is expediently by a seal is sealed with a scraper. In this way, the piston remains consistently, even if strongly adhesive and hardening as well as abrasive media promoted be because of the sealing surface on the piston all the time scraped free and thus kept free of contamination.

Der Druckbeaufschlagungsraum kann als Ringspalt zwischen einem gehäusefesten Teil und dem hydraulischen Kolben ausgebildet sein, d.h. eine minimale Größe aufweisen. Es ist aber auch möglich, daß ausgehend von dem Ringspalt noch achsparallele, am Ringspalt verteilt angeordnete Bohrungsfortsätze vorgesehen sind, in denen jeweils eine Druckfederanordnung sitzt, die auf diese Weise Federgruppen bilden. Jede Druckfedereinrichtung oder alle Gruppenglieder weisen eine Schraubenfeder, einen Zwischenring, einen Federring und einen Aufnahmering auf, die teilweise im Gehäuse und teilweise im hydraulischen Kolben angeordnet sind. Zweckmäßigerweise werden die Schraubenfeder und der Zwischenring gehäuseseitig und der Federring und der Aufnahmering kolbenseitig angeordnet, da man den Bohrungsfortsatz größerer Tiefe bequemer im Gehäuse unterbringen kann.The pressurization space can as an annular gap between a housing-fixed Part and the hydraulic piston, i.e. a minimal Have size. But it is also possible that starting from the annular gap, axially parallel bore projections arranged distributed around the annular gap are provided are, in each of which a compression spring arrangement is seated on this Form spring groups wisely. Any compression spring device or all Group members have a coil spring, an intermediate ring, one Spring washer and a receiving ring, some of which are in the housing and are partially arranged in the hydraulic piston. Conveniently, the coil spring and the intermediate ring are on the housing side and the spring ring and the receiving ring arranged on the piston side because to drill the hole extension of greater depth more convenient in the housing can accommodate.

Wenn ein Kugelhahn allzu schwergängig geworden ist oder gar blockiert, wird die Abdichteinrichtung an der Kugel unter hydraulischen Wechseldruck gesetzt. Wenn der hydraulische Druck niedrig ist, legt man ein Drehmoment an die Spindel an, welche daraufhin die Kugel zu drehen versucht. Nach mehrmaligem Wechsel ist das störende Material im allgemeinen zermalmt worden, und die Kugel kann gedreht werden. Sollte dies doch nicht der Fall sein, kann man die Kugel samt Spindel und einen Teil des Gehäuses samt Kugelabdichtung abziehen.When a ball valve got too stiff is or is even blocked, the sealing device on the ball under hydraulic alternating pressure. If the hydraulic Pressure is low, you apply a torque to the spindle, which then tried to turn the ball. After several changes is the most annoying Material has generally been crushed and the ball can be rotated. If this is not the case, you can use the ball and spindle and part of the case Pull off together with the ball seal.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:An embodiment of the invention is described using the drawing. It shows:

1 einen Längsschnitt durch einen Kugelhahn, teilweise weggebrochen, 1 a longitudinal section through a ball valve, partially broken away,

2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1, 3 eine Einzelheit aus 1 bei angelegtem Hydraulikdruck und 2 a section along the line II-II in 1 . 3 a detail 1 with hydraulic pressure applied and

4 die gleiche Einzelheit bei fehlendem Hydraulikdruck. 4 the same detail in the absence of hydraulic pressure.

1 zeigt einen Längsschnitt durch die Hälfte eines Kugelhahns, den man sich demgemäß nach der anderen Seite hin ergänzt zu denken hat. Die hauptsächlichsten Teile des Kugelhahns sind ein Gehäuse 1, eine Ventilkugel 2, eine Ventilbetätigungsspindel 3, eine Abdichteinrichtung 4 an der Ventilkugel, eine Abdichteinrichtung 5 an der Ventilbetätigungsspindel und ein Axiallager 6 im Übergangsbereich des Spaltes zwischen Gehäuse einerseits und Ventilkugel bzw. Spindel andererseits. Aus Symmetriegründen ist ein weiteres Axiallager 7 vorgesehen, so daß die Axiallager 6 und 7 zu beiden Seiten einer Kugelkanal- und Leitungskanalachse K liegen. Die Axiallager 6 und 7 weisen jeweils zwei Gleitlagerringe 8 und 9 auf, deren Achse mit der Symmetrie- oder Spindelachse S zusammenfallen. 1 shows a longitudinal section through half of a ball valve, which one has to think of complementary to the other side. The main parts of the ball valve are a housing 1 , a valve ball 2 , a valve actuation spindle 3 , a sealing device 4 on the valve ball, a sealing device 5 on the valve actuation spindle and a thrust bearing 6 in the transition area of the gap between the housing on the one hand and the valve ball or spindle on the other. Another axial bearing is used for reasons of symmetry 7 provided so that the thrust bearing 6 and 7 lie on both sides of a ball channel and line channel axis K. The thrust bearings 6 and 7 each have two plain bearing rings 8th and 9 whose axis coincides with the symmetry or spindle axis S.

Das Gehäuse 1 enthält ein Hauptgehäuseteil 10, ein Spindelgehäuse 11 und zwei Kanaleinsätze 12 zur Auskleidung eines Mediumkanals 13, der Zufuhr- oder Abfuhrkanal für das Medium sein kann. Der Kanaleinsatz 12 ist in eine entsprechende Bohrung des Hauptgehäuseteils 10 eingesetzt und wird dort mittels einer Reihe von Inbusschrauben 14 gehalten. Der Mediumskanal 13 setzt sich bei entsprechender Stellung der Ventilkugel 2 in dem Kugelkanal 33 der Ventilkugel 2 fort.The housing 1 contains a main body part 10 , a spindle housing 11 and two channel inserts 12 for lining a medium channel 13 , can be the supply or discharge channel for the medium. The channel insert 12 is in a corresponding hole in the main housing part 10 used and is there by means of a series of Allen screws 14 held. The medium channel 13 settles when the valve ball is in the appropriate position 2 in the ball channel 33 the valve ball 2 continued.

Das Spindelgehäuse 11 ist im großen und ganzen rohrförmig ausgebildet und in eine schlüssellochförmige Öffnung 15 (2) des Gehäuseteils 10 mit seinem kugelseitigen Ende eingesetzt, welches einen Außendurchmesser DS mit wenigstens dem Durchmesser D der Kugel 2 aufweist. Die dreieckförmigen Nuten 15a, 15b in der Wand des Gehäuses 10 sind als Führungen beim Herausheben der ringförmigen Abdichtungen 4 vonnöten. Das Spindelgehäuse 11 weist ferner zwei Flansche 16 und 17 auf und ist mit einem Kranz von Dehnungsschrauben 18 am Hauptgehäuseteil 10 festgeschraubt. Ein Stopfbuchsendeckel 19 ist am Flansch 17 des Spindelgehäuses 11 befestigt. Das Spindelgehäuse 11 weist eine der Form der Spindel 3 angepaßte Spindelbohrung 20 auf, die mit Nuten zur Aufnahme der Spindelabdichteinrichtung 5 vorgesehen sind.The spindle housing 11 is generally tubular and in a keyhole shaped opening 15 ( 2 ) of the housing part 10 used with its ball end, which has an outer diameter DS with at least the diameter D of the ball 2 having. The triangular grooves 15a . 15b in the wall of the housing 10 are used as guides when lifting the ring-shaped seals 4 needed. The spindle housing 11 also has two flanges 16 and 17 on and is with a wreath of expansion screws 18 on the main housing part 10 screwed. A stuffing box cover 19 is on the flange 17 of the spindle housing 11 attached. The spindle housing 11 has one of the shape of the spindle 3 adapted spindle bore 20 on that with grooves for receiving the spindle sealing device 5 are provided.

Die Spindelabdichteinrichtung ist in zwei Dichtungsgruppen 21 und 22 unterteilt, die unabhängig voneinander arbeiten. Im Stopfbuchsendeckel 19 sind Tellerfedern 23 untergebracht, die über Druck- und Führungsringe 24 auf die Gruppe 21 der Dichtringe einwirkt. Bei der Gruppe 22 der Dichtringe sorgt eine Druckfeder 25, gegebenenfalls über ein Führungslager 26, für Vorspannung. Die Spindel 3 weist ein verdicktes Ende 27 mit Hohlraum 28 zur Aufnahme eines Kugelzapfens 29 auf, der an der Kugel 2 angeformt ist und die gleiche Form wie der Hohlraum 28 aufweisen kann, um ein Drehmoment von der Spindel 3 auf die Kugel 2 übertragen zu können. Am Übergang des Zapfens 29 zur Kugel 2 ist eine Abflachung 30 gebildet, die sich kreisringförmig um den Zapfen 29 herum erstreckt. Hier ist die Wandung 31 des Zapfengehäuses 11 bis nahe an den verdickten Teil 27 des Zapfens bzw. die Abflachung 30 der Kugel herangeführt, so daß nur ein schmaler Spalt 32 zwischen diesen Teilen verbleibt. Der Spalt 32 biegt im Bereich der Abflachung 30 radial nach außen ab und setzt sich in dem winzigen Spalt zwischen den beiden Gleitlagerringen 8 und 9 des Axiallagers 6 fort. Die aufeinander gleitenden Flächen der Gleitlagerringe 8 und 9 sind geschliffen, geläppt und poliert, um die Rauhigkeiten auf 1 μm herabzudrücken und die Lagerflächen so zu einer Abdichtung des Spaltes 32 zu gestalten. Prinzipiell ist dies mit allen Gleitwerkstoffpaarungen 8/9 möglich, bevorzugt werden aber keramische Materialien für die Gleitlagerringe im Bereich ihrer Berührung aneinander. Eine bevorzugte Paarung ist Siliciumcarbid auf Siliciumcarbid. Die Lagerflächen 8/9 sollen mit einem gewissen Druck aneinander liegen, der sich aber bei der Ausdehnung der Teile nicht stark verändern soll. Dies wird durch federndes Andrücken der Gleitlagerringe 8 und 9 aufeinander erreicht. Um gleichzeitig die Abdichtung auf der Rückseite der Gleitlagerringe 8 und 9 sicherzustellen, weisen diese Reinstgraphitringbereiche an dieser Rückseite auf, die jeweils an der Nutwandung der Kugel bzw. des Spindelgehäuses anliegen und den dortigen Spalt abdichten. Die Graphitringbereiche sind um 8 bis 10 % elastisch zusammendrückbar und liefern so die zur Abdichtung benötigte Andrückung bei den zwischen Kugel und Gehäuse auftretenden unterschiedlichen Wärme- und Druckdehnungen.The spindle sealing device is in two sealing groups 21 and 22 divided that work independently. In the stuffing box cover 19 are disc springs 23 housed over pressure and guide rings 24 on the group 21 the sealing rings act. With the group 22 the sealing rings provide a compression spring 25 , possibly via a guide bearing 26 , for preload. The spindle 3 has a thickened end 27 with cavity 28 to hold a ball stud 29 on that on the ball 2 is molded and the same shape as the cavity 28 can have a torque from the spindle 3 on the ball 2 to be able to transfer. At the transition of the spigot 29 to the ball 2 is a flattening 30 formed, which is circular around the pin 29 extends around. Here is the wall 31 of the pin housing 11 to close to the thickened part 27 of the pin or the flattening 30 brought up the ball so that only a narrow gap 32 remains between these parts. The gap 32 bends in the area of the flattening 30 radially outwards and settles in the tiny gap between the two plain bearing rings 8th and 9 of the thrust bearing 6 continued. The sliding surfaces of the plain bearing rings 8th and 9 are ground, lapped and polished to reduce the roughness to 1 μm and the bearing surfaces to seal the gap 32 to design. In principle, this is with all pairings of sliding materials 8th / 9 possible, but preferred are ceramic materials for the plain bearing rings in the area of their contact with each other. A preferred pairing is silicon carbide on silicon carbide. The storage areas 8th / 9 should be against each other with a certain pressure, which should not change significantly when the parts expand. This is achieved by resiliently pressing on the plain bearing rings 8th and 9 reached each other. At the same time the seal on the back of the plain bearing rings 8th and 9 To ensure that these pure graphite ring areas have on this rear side, which each rest against the groove wall of the ball or the spindle housing and seal the gap there. The graphite ring areas are elastically compressible by 8 to 10% and thus provide the pressure required for sealing with the different thermal and pressure expansions occurring between the ball and the housing.

Aus Symmetriegründen kann ein weiterer Zapfen 35 an der Kugel vorgesehen sein, der über ein Führungslager 36 im Gehäuseteil 10 abgestützt sein kann. Es ist aber auch möglich, die Teile 35, 36 fortfallen zu lassen, was vor allem dann bei der feuersicheren Ausführung in Betracht kommt, um der Kugel ein gewisses Ausweichen zu ermöglichen.Another pin can be used for reasons of symmetry 35 be provided on the ball via a guide bearing 36 in the housing part 10 can be supported. But it is also possible to use the parts 35 . 36 to drop out, which is particularly important in the fire-safe version, in order to allow the ball a certain evasion.

Die Kugelabdichteinrichtung 4 besteht aus zwei Ringanordnungen zur Kanalachse K, von denen die eine in 1 im Schnitt zu sehen ist. Wie ersichtlich, können ein Mantel 40 und eine Füllung 41 vorgesehen sein. Innerer Aufbau und verwendete Materialien der Kugelabdichteinrichtung 4 werden in Abhängigkeit von dem zu fördernden Medium und von dem Material der Kugel 2 gewählt.The ball sealing device 4 consists of two ring arrangements to the channel axis K, one of which is in 1 can be seen in the cut. As can be seen, a coat 40 and a filling 41 be provided. Internal structure and materials used for the ball sealing device 4 are dependent on the medium to be pumped and the material of the ball 2 selected.

Wenn die Kugel 2 aus Edelstahl der Bezeichnung 1.4571 oder 1.4408 besteht, kann das Material des Dichtsitzes 4 Polytetrafluorethylen (PTFE), gegebenenfalls als Suspensionspolymerisat, mit Tetrafluormethylen modifiziert sowie mit Glasfasern versetzt sein. Die Ventilkugel kann auch verchromt sein. Als weiteres Dichtsitzmaterial kommt Kohle, imprägniert mit Antimonmetall, in Betracht. Die Sitzabdichtung 4 kann auch eine metallische Beschichtung WoCrNiBSi + WC 75 HRC aufweisen, die gegen eine Ventilkugel aus WoCrNi läuft. In allen diesen Fällen ist die Oberfläche 43 der Sitze 4 äußerst fein bearbeitet, ebenso wie die Fläche der Ventilkugel 2, so daß diese mit minimalem Spalt aneinander gleiten können.If the ball 2 made of stainless steel with the designation 1.4571 or 1.4408, the material of the sealing seat 4 Polytetrafluoroethylene (PTFE), optionally as a suspension polymer, modified with tetrafluoromethylene and mixed with glass fibers. The valve ball can also be chrome-plated. Coal impregnated with antimony metal can also be used as a sealing material. The seat seal 4 can also have a metallic coating WoCrNiBSi + WC 75 HRC that runs against a valve ball made of WoCrNi. In all of these cases the surface is 43 of seats 4 extremely finely finished, as well as the surface of the valve ball 2 , so that they can slide together with a minimal gap.

Die Kugelabdichtung 4 weist eine Rückseite 45 auf, die zur gemeinsamen Fläche 15c (2) der Nuten 15a, 15b fluchtet, so daß nach Lösen der Schrauben 18 das Spindelgehäuse 11 zusammen mit der Spindel 3 und der Kugel 2 und den Kugelabdichtungen 4 in der Zeichnung nach oben aus dem Hauptgehäuseteil 10 entnommen bzw. von oben montiert werden kann (sogenannte Top-Entry-Ausführung). Eine solche Ausführung kann auch mit einer modifizierten Dichtung 4 erreicht werden, bei der die Rückseite 45 zylindrisch überdreht ist und der Außendurchmesser DS des Spindelgehäuses dieser zylindrisch überdrehten Rückseite 45 entspricht. Die Öffnung 15 wird dann rein kreisförmig, d.h. die Nuten 15a, 15b können entfallen.The ball seal 4 has a back 45 on that to the common area 15c ( 2 ) of the grooves 15a . 15b aligned so that after loosening the screws 18 the spindle housing 11 together with the spindle 3 and the ball 2 and the ball seals 4 in the drawing upwards from the main housing part 10 can be removed or installed from above (so-called top entry version). Such a design can also be used with a modified seal 4 be achieved at the back 45 is cylindrically overturned and the outer diameter DS of the spindle housing of this cylindrically overturned rear side 45 equivalent. The opening 15 then becomes purely circular, ie the grooves 15a . 15b can be omitted.

An der Rückseite 45 des Dichtsitzes 4 liegt ein hydraulischer Kolben 50 an, der eine Innenseite 51 entsprechend dem Mediumkanal 13, eine Vorderseite 52 entsprechend der Fläche 45, eine Rückseite 53 entsprechend der Frontseite des Kanaleinsatzes 12 und eine Außenseite 54 entsprechend dem Außendurchmesser des Kanaleinsatzes 12 aufweist, wie am besten aus 3 und 4 ersichtlich. Zwischen der Frontfläche des Kanaleinsatzes 12 und der Rückseite 53 des Kolbens 50 wird ein ringförmiger Druckbeaufschlagungsraum 55 gebildet, der sich in dem Spalt zwischen den Teilen bis zu einer Dichtung 56 fortsetzt, die in einer Ringaussparung 57 zwischen den Teilen 12 und 50 angeordnet ist. Die Ringaussparung 57 beherbergt im übrigen noch einen Abstreifer 58, um die Rückseite 53 des Kolbens 50 im Bereich der Aussparung 57 sauberzuhalten. Vom ringförmigen Druckbeaufschlagungsraum 55 gehen desweiteren eine Reihe von Bohrungen 59 aus, die gleichmäßig am Umfang des Ringspaltes 55 verteilt angeordnet sind und sich parallel zur Richtung der Achse K erstrecken. Den Bohrungen 59 gegenüberliegend sind Einsenkungen 60 in der Rückseite 53 des Kolbens 50 angebracht, die zur Aufnahme jeweils eines Federringes 61 und eines Aufnahmeringes 62 dienen. In den Bohrungen 59 sind jeweils eine Schraubenfeder 63 und ein Zwischenring 64 angeordnet. Die Teile 61 bis 64 bilden eine Druckfedergruppe, um den Kolben 50 mit einer zu wählenden Vorspannungskraft gegen die Rückseite des Dichtsitzes 4 zu drängen. Dies geschieht im wesentlichen durch entsprechende Wahl der Federkraft der Schraubenfedern 63.At the back 45 of the sealing seat 4 there is a hydraulic piston 50 at the one inside 51 according to the medium channel 13 , a front 52 according to the area 45 , a back 53 corresponding to the front of the duct insert 12 and an outside 54 according to the outer diameter of the duct insert 12 has how best to look 3 and 4 seen. Between the front surface of the duct insert 12 and the back 53 of the piston 50 becomes an annular pressurization chamber 55 formed in the gap between the parts up to a seal 56 continues in a ring recess 57 between the parts 12 and 50 is arranged. The ring recess 57 also houses a wiper 58 to the back 53 of the piston 50 in the area of the recess 57 to keep clean. From the annular pressurization chamber 55 go a number of holes 59 from that evenly around the circumference of the annular gap 55 are distributed and extend parallel to the direction of the axis K. The holes 59 opposite are depressions 60 in the back 53 of the piston 50 attached, each for receiving a spring washer 61 and a receiving ring 62 serve. In the holes 59 are each a coil spring 63 and an intermediate ring 64 arranged. The parts 61 to 64 form a compression spring group around the piston 50 with a prestressing force to be selected against the back of the sealing seat 4 to urge. This is done essentially by appropriate choice of the spring force of the coil springs 63 ,

Neben der konstanten Anpressung durch die Federn 63 kann noch eine variable Anpressung infolge hydraulischer Druckbeaufschlagung des Kolbens 50 erfolgen. Hierzu wird hydraulische Druckflüssigkeit in den Druckbeaufschlagungsraum 55 eingeführt, und zwar über einen Druckanschluß 65 (1), der über einen Kanal 66 zum Spalt 54 oder in den Raum 59 führt, von wo aus die hydraulische Druckflüssigkeit in den Druckbeaufschlagungsraum 55 gelangt. Die weitere Ausbreitung der Hydraulikflüssigkeit in den Spalten des Gehäuses 1 wird durch weitere Dichtungen verhindert, nämlich eine Dichtung 67 zwischen Kanaleinsatz 12 und Hauptgehäuseteil 10, eine Dichtung 68 zwischen Hauptgehäuseteil 10 und Spindelgehäuse 11, eine Dichtung 69 zwischen Kolben 50 und Dichtungssitz 4 und eine Flachdichtung 70 zwischen Hauptgehäuse 10 und Flansch 16 des Spindelgehäuses 11.In addition to constant pressure from the springs 63 can still a variable pressure infol hydraulic pressurization of the piston 50 respectively. For this, hydraulic hydraulic fluid is placed in the pressurization chamber 55 introduced, via a pressure connection 65 ( 1 ) who is on a channel 66 to the gap 54 or in the room 59 leads from where the hydraulic hydraulic fluid into the pressurization chamber 55 arrives. The further spread of the hydraulic fluid in the gaps in the housing 1 is prevented by additional seals, namely a seal 67 between channel insert 12 and main body part 10 , a seal 68 between the main housing part 10 and spindle housing 11 , a seal 69 between pistons 50 and sealing seat 4 and a flat gasket 70 between main housing 10 and flange 16 of the spindle housing 11 ,

Bei der am Anschluß 65 zugeführten Hydraulikflüssigkeit handelt es sich um eine geeignete Sperrflüssigkeit in Anbetracht des zu fördernden Mediums, die einen um 1,5 bis 2,0 bar höheren Druck als der Druck des Mediums aufweist. Unter diesen Umständen werden alle Lückenräume bis zu den Dichtungen 56, 67, 69, 70 sowie 5 mit der Sperrflüssigkeit aufgefüllt, wenn die Luft in diesen Lückenräumen verdrängt wird. Das zu fördernde Medium kann normalerweise nicht in diese Lückenräume gelangen. Beim Abschalten des Hydraulikdrucks nehmen die Dichtungen die in 4 gezeigte Stellung ein, d.h. es wird eine gewisse Pumpwirkung in den Lückenräumen ausgeübt, wodurch die Gängigkeit der Dichtungen 4 und der Kolben 50 aufrechterhalten wird.At the at the connection 65 supplied hydraulic fluid is a suitable barrier fluid in view of the medium to be pumped, which has a pressure 1.5 to 2.0 bar higher than the pressure of the medium. Under these circumstances, all of the gap spaces are up to the seals 56 . 67 . 69 . 70 such as 5 filled with the barrier fluid when the air in these void spaces is displaced. The medium to be funded cannot normally get into these gaps. When the hydraulic pressure is switched off, the seals take the 4 shown position, ie a certain pumping effect is exerted in the gap spaces, which makes the seals work 4 and the piston 50 is maintained.

Im allgemeinen genügt es, den Hydraulikdruck von einem nicht gezeichneten Thermosyphonbehälter zu beziehen. Es können natürlich auch andere Druckquellen angewendet werden, um die hydraulische Sperrflüssigkeit gesteuert zuzuführen. Man kann die Anpressung der Abdichtungen 4 hydraulisch steuern und sich damit den Gegebenheiten am Kugelhahn anpassen. Beispielsweise ist es möglich, den Druck in den Augenblicken der Umschaltung des Kugelhahns abzuschalten und dadurch die Reibungskraft zu vermindern, die bei der Betätigung des Kugelventils überwunden werden muß. Wenn man feststellt, daß das Betätigungsmoment für den Kugelhahn zu groß geworden ist, kann man ferner die hydraulische Kraft zu- und abschalten und während der Abschaltphasen den Hahn zu drehen versuchen, bis dies mit dem erforderlichen geringen Drehmoment gelingt. Auf diese Weise läßt sich das Kugelventil gängig machen.In general, it is sufficient to obtain the hydraulic pressure from a thermosiphon container, not shown. Of course, other pressure sources can also be used to supply the hydraulic barrier fluid in a controlled manner. One can press the seals 4 Hydraulically control and thus adapt to the conditions on the ball valve. For example, it is possible to switch off the pressure in the instant of switching the ball valve and thereby reduce the frictional force that must be overcome when the ball valve is actuated. If you find that the actuating torque for the ball valve has become too great, you can also switch the hydraulic power on and off and try to turn the valve during the switch-off phases until this is achieved with the required low torque. In this way, the ball valve can be made common.

Claims (15)

Kugelhahn mit folgenden Merkmalen: ein Ventilgehäuse (1) mit Mediumkanal (13) und Spindelbohrung (20); eine Ventilkugel (2) mit Mediumschaltkanal (33); eine Ventilbetätigungsspindel (3) mit Kopplung zur Ventilkugel; eine Kugelabdichteinrichtung (4), und eine Spindelabdichteinrichtung (5), wobei ein Übergangsspalt (32) im Winkel zwischen Spindel (3), Kugel (2) und Gehäuse (1) gebildet wird dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (31) des Ventilgehäuses (1) bis in den Bereich des Übergangs zwischen Ventilspindel (3) und Ventilkugel (2) mit Vermeidung jeglicher Toträume herangeführt ist und daß der Übergangsspalt (32) durch ein Axiallager (6) abgedichtet ist, das zwei Gleitlagerringe (8, 9) mit einander angepaßten, äußerst glatten Lagerflächen umfaßt, die mit Federdruck aneinander anliegen.Ball valve with the following features: a valve housing ( 1 ) with medium channel ( 13 ) and spindle bore ( 20 ); a valve ball ( 2 ) with medium switching channel ( 33 ); a valve actuating spindle ( 3 ) with coupling to the valve ball; a ball sealing device ( 4 ), and a spindle sealing device ( 5 ), with a transition gap ( 32 ) in the angle between the spindle ( 3 ), Bullet ( 2 ) and housing ( 1 ) is characterized in that the wall ( 31 ) of the valve housing ( 1 ) up to the area of the transition between valve stem ( 3 ) and valve ball ( 2 ) with the avoidance of any dead spaces and that the transition gap ( 32 ) by a thrust bearing ( 6 ) is sealed, the two plain bearing rings ( 8th . 9 ) with mutually adapted, extremely smooth bearing surfaces, which rest against each other with spring pressure. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkugel (2) im Bereich des Übergangsspaltes (32) eine Abflachung (30) aufweist.Ball valve according to claim 1, characterized in that the valve ball ( 2 ) in the area of the transition gap ( 32 ) a flattening ( 30 ) having. Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Abflachung (30) an der Ventilkugel (2) vorgesehen ist, die – gesehen vom Kugelmittelpunkt – im wesentlichen symmetrisch an der Ventilkugel angebracht ist und daß ein weiteres Axiallager (7) aus Gleitlagerringen (8, 9) symmetrisch zum ersten Axiallager (6) angeordnet ist.Ball valve according to claim 2, characterized in that a further flattening ( 30 ) on the valve ball ( 2 ) is provided, which - as seen from the center of the ball - is attached to the valve ball essentially symmetrically and that a further axial bearing ( 7 ) from plain bearing rings ( 8th . 9 ) symmetrical to the first thrust bearing ( 6 ) is arranged. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitlagerringe (8, 9) aus einem geläppten und polierten keramischen Werkstoff bestehen.Ball valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the plain bearing rings ( 8th . 9 ) consist of a lapped and polished ceramic material. Kugelhahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Werkstoff aus der Gruppe Siliciumcarbid, Wolframcarbid und Siliciumnitrid ausgewählt ist.Ball valve according to claim 4, characterized in that the ceramic material from the group silicon carbide, tungsten carbide and selected silicon nitride is. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Federdruckes die Gleitlagerringe (8, 9) mit Graphitringen hinterlegt sind.Ball valve according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the slide bearing rings ( 8th . 9 ) are backed with graphite rings. Kugelhahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelabdichtung (4) mindestens einen hydraulischen Kolben (50) umfaßt, der ringförmig den Mediumkanal (13) umgibt und in Richtung auf die Ventilkugel (2) und deren Abdichtung (4) bzw. in Gegenrichtung geführt ist und daß im Gehäuse (1) mindestens eine hydraulische Druckzufuhrleitung (65, 66) und zumindest ein Druckbeaufschlagungsraum (55) vorgesehen sind, der zur Beaufschlagung des Kolbens (50) in Richtung auf die Kugelabdichtung (4) angeordnet ist.Ball valve according to the preamble of claim 1, characterized in that the ball seal ( 4 ) at least one hydraulic piston ( 50 ) which surrounds the medium channel ( 13 ) surrounds and towards the valve ball ( 2 ) and their sealing ( 4 ) or in the opposite direction and that in the housing ( 1 ) at least one hydraulic pressure supply line ( 65 . 66 ) and at least one pressurization chamber ( 55 ) are provided to act on the piston ( 50 ) towards the ball seal ( 4 ) is arranged. Kugelhahn nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrflüssigkeit mit Überdruck gegenüber dem Druck des durch den Kugelhahn geförderten Mediums durch die Druckzufuhrleitung (65, 66) zugeführt wird, wobei die Sperrflüssigkeit mit der Zeit in die Zwischenräume zwischen Kugelabdichtung (4), Kolben (50) einerseits und äußeren Abdichtungen (5, 67, 70) andererseits gelangen kann.Ball valve according to claim 7, characterized in that a sealing liquid with overpressure compared to the pressure of the medium conveyed by the ball valve through the pressure supply line ( 65 . 66 ) is supplied, the barrier liquid over time into the spaces between the ball seal tung ( 4 ), Piston ( 50 ) on the one hand and external seals ( 5 . 67 . 70 ) on the other hand. Kugelhahn nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelabdichtung (4) und der hydraulische Kolben (50) durch einen Spalt (45, 52) voneinander getrennt sind, der gegenüber dem hydraulischen Druck und – größtenteils – gegenüber Mediumdruck abgedichtet (68, 69) ist.Ball valve according to claim 7 or 8, characterized in that the ball seal ( 4 ) and the hydraulic piston ( 50 ) through a gap ( 45 . 52 ) are separated from each other, which is sealed against the hydraulic pressure and - for the most part - against the medium pressure (68, 69). Kugelhahn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) ein Hauptteil (10) unter Einschluß des Mediumkanals (13) und ein rohrförmiges Spindelgehäuseteil (11) aufweist, das in eine Öffnung (15) des Hauptteils (10) einfügbar ist und daß die Öffnung (15) eine Größe (15a, 15b) aufweist, die das Montieren des kompletten Spindelgehäuseteils (11) samt Ventilkugel (2) und Kugelabdichtung (4) in radialer Richtung zur Kanalachse (K) ermöglicht.Ball valve according to claim 9, characterized in that the housing ( 1 ) a main part ( 10 ) including the medium channel ( 13 ) and a tubular spindle housing part ( 11 ) that opens into an opening ( 15 ) of the main part ( 10 ) is insertable and that the opening ( 15 ) one size ( 15a . 15b ), which is the assembly of the complete spindle housing part ( 11 ) including valve ball ( 2 ) and ball seal ( 4 ) in the radial direction to the channel axis (K). Kugelhahn nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Kolben (50) mit seiner Innenseite (51) ein Stück der Wand des Mediumkanals (13) bildet.Ball valve according to one of claims 7 to 10, characterized in that the hydraulic piston ( 50 ) with its inside ( 51 ) a piece of the wall of the medium channel ( 13 ) forms. Kugelhahn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbeaufschlagungsraum (55) zum Mediumkanal (13) einen Spalt (57) aufweist, der durch eine Dichtung (56) mit Abstreifer (58) abgedichtet ist.Ball valve according to claim 11, characterized in that the pressurization chamber ( 55 ) to the medium channel ( 13 ) a crack ( 57 ) with a seal ( 56 ) with scraper ( 58 ) is sealed. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbeaufschlagungsraum (55) als Ringspalt zwischen einem gehäusefesten Teil (12) und dem hydraulischen Kolben (50) ausgebildet ist und daß der Ringspalt achsparallele, verteilt angeordnete Raumfortsätze (59, 60) aufweist, die eine Druckfedergruppe 61-64) aufnehmen.Ball valve according to one of claims 1 to 12, characterized in that the pressurization chamber ( 55 ) as an annular gap between a part fixed to the housing ( 12 ) and the hydraulic piston ( 50 ) and that the annular gap has axially parallel, distributed spatial extensions ( 59 . 60 ) which has a compression spring group 61-64 ) take up. Kugelhahn nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedergruppe (61-64) jeweils eine Schraubenfeder (63), einen Zwischenring (64), einen Federring (61) und einen Aufnahmering (62) umfaßt, wobei die Schraubenfeder (63) und der Zwischenring (64) in einer jeweiligen Bohrung (59) und der Federring (61) mit Aufnahmering (62) in einer gegenüberliegenden Aussparung (60) angeordnet sind.Ball valve according to claim 13, characterized in that the compression spring group ( 61-64 ) one coil spring each ( 63 ), an intermediate ring ( 64 ), a spring washer ( 61 ) and a receiving ring ( 62 ), the coil spring ( 63 ) and the intermediate ring ( 64 ) in a respective hole ( 59 ) and the spring washer ( 61 ) with receiving ring ( 62 ) in an opposite recess ( 60 ) are arranged. Verfahren zur Gängigmachung eines Kugelhahns, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelabdichteinrichtung (4) unter hydraulischen Wechseldruck gesetzt wird und daß bei hydraulischer Druckentlastung ein Drehmoment auf die Ventilkugel (2) aufgebracht wird.Process for making a ball valve move, in particular according to claim 7, characterized in that the ball sealing device ( 4 ) is set under alternating hydraulic pressure and that when the hydraulic pressure is released, a torque is applied to the valve ball ( 2 ) is applied.