DE9203321U1 - Shut-off valve with pressure relief - Google Patents
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Description
10. März 1992 L03G00110 March 1992 L03G001
DIPL.-ING. ALFRED LANGERDIPL.-ING. ALFRED LANGER
Erlenweg 8
D-6309 Rockenberg 2Erlenweg 8
D-6309 Rockenberg 2
Absperrarmatur mit DruckentlastungShut-off valve with pressure relief
Die Erfindung betrifft eine Absperrarmatur, insbesondere einen Kugelhahn mit einer in einem Gehäuse zwischen zwei koaxial zur Längsachse in einem Strömungskanal angeordneten Sitzringen gelagerten Kugel, die um eine zur Längsachse des Strömungskanals im wesentlichen senkrechte Achse in eine den Strömungskanal sperrende Sperrstellung oder eine Durchgangsstellung drehbar ist, in der eine die Kugel durchdringende Bohrung einen Abschnitt des Strömungskanals bildet.The invention relates to a shut-off valve, in particular a ball valve with a ball mounted in a housing between two seat rings arranged coaxially to the longitudinal axis in a flow channel, which ball can be rotated about an axis substantially perpendicular to the longitudinal axis of the flow channel into a blocking position blocking the flow channel or a through position in which a bore penetrating the ball forms a section of the flow channel.
Eine Absperrarmatur der angegebenen Art wird in Rohrleitungen zur Absperrung einzelner Rohrleitungsabschnitte verwendet. Bei Rohrleitungen zum Transport flüssiger Medien ist es erforderlich, absperrbare Rohrleitungsabschnitte mit einem Überdruckventil zu versehen, um z.B. eine durch einen Temperaturanstieg hervorgerufene Erhöhung des Innendrucks auf ein zulässiges Höchstmaß zu begrenzen. Die Anordnung von Überdruckventilen hat jedoch den Nachteil, daß bei ihrem Öffnen flüssiges Medium aus der Rohrleitung entweicht, welches mittels zusätzlicher Einrichtungen aufgefangen werden muß. Dies ist vor allem bei Gefahrstoffen problematisch. Weiterhin bedürfen Überdruckventile einer regelmäßigen Wartung, um störungsbedingte Leckagen zu ver-A shut-off valve of the specified type is used in pipelines to shut off individual pipeline sections. In pipelines for transporting liquid media, it is necessary to provide shut-off pipeline sections with a pressure relief valve in order to limit, for example, an increase in internal pressure caused by a rise in temperature to a permissible maximum. The arrangement of pressure relief valves, however, has the disadvantage that when they are opened, liquid medium escapes from the pipeline, which must be collected using additional devices. This is particularly problematic with hazardous substances. Furthermore, pressure relief valves require regular maintenance in order to prevent leaks caused by malfunctions.
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meiden.avoid.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absperrarmatur der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne zusätzliche Ventileinrichtungen in einer Strömungsrichtung eine Druckentlastung ermöglicht, um z.B. thermisch bedingte Überschreitungen vorgegebener Maximaldrücke zu vermeiden.The invention is based on the object of creating a shut-off valve of the type mentioned at the beginning, which enables pressure relief in one flow direction without additional valve devices in order to avoid, for example, thermally induced exceedances of specified maximum pressures.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Andrücken des Sperrelements an den Ventilsitz eine vorgespannte Druckfeder vorgesehen ist, deren Vorspannkraft einstellbar ist.The object is achieved according to the invention in that a pre-tensioned compression spring is provided for pressing the locking element against the valve seat, the pre-tensioning force of which is adjustable.
Die erfindungsgemäße Absperrarmatur hat in einer Strömungsrichtung eine einem Überdruckventil vergleichbare Wirkung. Steigt bei geschlossener Absperrarmatur infolge eines Temperaturanstiegs in der stromab liegenden Leitung der Druck über einen vorgegebenen Maximalwert an, so wird die Vorspannkraft der Druckfeder überwunden und das Sperrelement von dem Ventilsitz abgehoben, so daß eine Druckentlastung zur Eingangsseite der Absperrarmatur hin stattfindet. Voraussetzung für die Anwendung der erfindungsgemäßen Absperrarmatur ist, daß stromauf der Armatur ebenfalls eine Druckentlastung, beispielsweise über eine Pumpe, möglich ist.The shut-off valve according to the invention has an effect in one direction of flow that is comparable to a pressure relief valve. If the pressure rises above a predetermined maximum value when the shut-off valve is closed as a result of a rise in temperature in the downstream line, the pre-tensioning force of the compression spring is overcome and the blocking element is lifted from the valve seat, so that pressure is relieved towards the inlet side of the shut-off valve. The prerequisite for using the shut-off valve according to the invention is that pressure relief is also possible upstream of the valve, for example via a pump.
Mit Vorteil allerdings läßt sich die Erfindung bei einer Absperrarmatur verwirklichen, die als Kugelhahn ausgebildet ist, der eine in einem Gehäuse zwischen zwei koaxial in einem Strömungskanal angeordneten Sitzringen gelagerte Kugel aufweist, die um eine zur Längsachse des Strömungskanals im wesentlichen senkrechte Achse in eine den Strömungskanal sperrende Sperrstellung oder eine Durchgangsstellung drehbar ist, in der eine die Kugel durchdringende Bohrung einen Abschnitt des Strömungskanals bildet. Erfindungsgemäß kann bei einem derartigen Kugelhahn vorgesehenHowever, the invention can be advantageously implemented in a shut-off valve which is designed as a ball valve which has a ball mounted in a housing between two seat rings arranged coaxially in a flow channel, which ball can be rotated about an axis substantially perpendicular to the longitudinal axis of the flow channel into a blocking position which blocks the flow channel or a through position in which a bore penetrating the ball forms a section of the flow channel. According to the invention, such a ball valve can be provided with
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sein, daß der eine Sitzring axial beweglich im Gehäuse gelagert und von einer am Gehäuse abgestützten vorgespannten Druckfeder in Richtung der Kugel mit einer definierten Kraft belastet ist, und daß eine parallel zu dem einen Sitzring vorgesehene Bypassöffnung den zwischen den Sitzringen liegenden Gehäuseraum mit dem Strömungskanal verbindet. Auf diese Weise wird ohne eine Beeinträchtigung der Absperrfunktion ein Abheben der Kugel von dem fest am Gehäuse abgestützten Sitzring und damit eine Druckentlastung in der an diesen Sitzring angeschlossenen Rohrleitung erzielt.that one seat ring is mounted axially movable in the housing and is loaded with a defined force in the direction of the ball by a pre-stressed compression spring supported on the housing, and that a bypass opening provided parallel to one seat ring connects the housing space between the seat rings with the flow channel. In this way, the ball is lifted off the seat ring firmly supported on the housing and thus pressure is relieved in the pipeline connected to this seat ring without impairing the shut-off function.
Zur Einstellung der Federvorspannung kann bei dem Kugelhahn erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Druckfeder an einem Stellring abgestützt ist, der durch ein Gewinde in axialer Richtung verstellbar mit dem Gehäuse verbunden ist. Die Bypassöffnung kann erfindungsgemäß auf einfache Weise durch einen Spalt am Umfang des Sitzrings gebildet sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß der axial bewegliche Sitzring eine hülsenförmige Fassung aufweist, die in einer Zylinderbohrung des Gehäuses beweglich gelagert ist und einen an der Kugel anliegenden Gleitring enthält.In order to adjust the spring preload, the invention can provide that the compression spring is supported on an adjusting ring that is connected to the housing by a thread that can be adjusted in the axial direction. The bypass opening can be formed in a simple manner by a gap on the circumference of the seat ring. It can also be provided that the axially movable seat ring has a sleeve-shaped holder that is movably mounted in a cylinder bore of the housing and contains a sliding ring that rests against the ball.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Kugelhahn.The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawing. The drawing shows a longitudinal section through a ball valve designed according to the invention.
Der dargestellte Kugelhahn besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse 1, das an beiden Enden Flansche 2, 3 zum Anschließen von Rohrleitungen aufweist. Das Gehäuse 1 ist von einer abgestuften Bohrung 4 in Längsrichtung durchsetzt. In eine Aussparung an der Bohrungsstufe ist ein erster Sitzring 6 eingesetzt, der eine Kalottenringflache zur Bildung einer dichten Anlagefläche für eine Kugel 7 aufweist. Auf der dem Sitzring 6 abgekehrten Seite wird dieThe ball valve shown consists of a tubular housing 1, which has flanges 2, 3 at both ends for connecting pipes. The housing 1 is penetrated by a stepped bore 4 in the longitudinal direction. A first seat ring 6 is inserted into a recess on the bore step, which has a spherical ring surface to form a tight contact surface for a ball 7. On the side facing away from the seat ring 6, the
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Kugel 7 von einem zweiten Sitzring 8 gleicher Abmessung gehalten, der in einer Fassung 9 angeordnet ist. Die als zylindrische Hülse ausgebildete Fassung 9 ist längsverschieblich in der Bohrung 4 gelagert, wobei zwischen ihrer Mantelfläche und der Wand der Bohrung 4 ein Ringspalt 5 vorgesehen ist, durch den die Bohrungsabschnitte beiderseits der Fassung 9 ständig miteinander in Verbindung stehen. Zwischen der Fassung 9 und einem Stellring 10 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 11 angeordnet, die eine definierte Vorspannung hat. Der Stellring 10 ist mit einem Außengewinde versehen und in einen Gewindeabschnitt 12 der Bohrung 4 eingeschraubt. Er kann zur Änderung der Vorspannung der Druckfeder 11 verstellt werden. Durch ein Einschraubstück 13 ist der Stellring 10 gegen nicht sachgemäßes Herausschrauben aus dem Gewindeabschnitt 11 gesichert. Das Einschraubstück 13 ist gegenüber dem Gehäuse 1 mit einem Dichtring 14 abgedichtet.Ball 7 is held by a second seat ring 8 of the same dimensions, which is arranged in a socket 9. The socket 9, designed as a cylindrical sleeve, is mounted in the bore 4 so that it can move longitudinally, with an annular gap 5 being provided between its outer surface and the wall of the bore 4, through which the bore sections on both sides of the socket 9 are constantly connected to one another. A compression spring 11 designed as a helical spring, which has a defined preload, is arranged between the socket 9 and an adjusting ring 10. The adjusting ring 10 is provided with an external thread and is screwed into a threaded section 12 of the bore 4. It can be adjusted to change the preload of the compression spring 11. The adjusting ring 10 is secured against being unscrewed improperly from the threaded section 11 by a screw-in piece 13. The screw-in piece 13 is sealed against the housing 1 with a sealing ring 14.
Die Kugel 7 weist eine mittige Durchgangsbohrung 15 auf, deren Durchmesser dem Innendurchmesser der Sitzringe 6, 8 entspricht. Die Zeichnung zeigt die Kugel 7 jeweils zur Hälfte in ihren beiden möglichen Stellungen. In der linken Abbildungshälfte befindet sich die Kugel 7 in der Sperrstellung, in der die Durchgangsbohrung 15 die Bohrung 4 rechtwinklig kreuzt. Die Öffnungen der beiden Sitzringe 6, 8 sind hierbei durch die Kugelwand verschlossen. In der rechten Abbildungshälfte ist die Kugel 7 in der Durchgangsstellung gezeigt, in der die Durchgangsbohrung 15 koaxial zur Bohrung 4 ausgerichtet ist.The ball 7 has a central through hole 15, the diameter of which corresponds to the inner diameter of the seat rings 6, 8. The drawing shows the ball 7 in half in each of its two possible positions. In the left half of the illustration, the ball 7 is in the blocking position, in which the through hole 15 crosses the hole 4 at a right angle. The openings of the two seat rings 6, 8 are closed by the ball wall. In the right half of the illustration, the ball 7 is shown in the through position, in which the through hole 15 is aligned coaxially with the hole 4.
Zum Drehen der Kugel 7 ist eine Schaltwelle 16 vorgesehen, die in einer Radialbohrung 17 im Gehäuse 1 gelagert ist und an ihrer in die Bohrung 4 ragenden Stirnseite eine Feder 18 aufweist, die formschlüssig in eine Tangentialnut 19 in der Wand der Kugel 7 eingreift. Die Schaltwelle 16 ist in der Radialbohrung 17 mit Hilfe einer Pak-To rotate the ball 7, a control shaft 16 is provided, which is mounted in a radial bore 17 in the housing 1 and has a spring 18 on its front side protruding into the bore 4, which engages in a form-fitting manner in a tangential groove 19 in the wall of the ball 7. The control shaft 16 is mounted in the radial bore 17 with the aid of a packing
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kungsbuchse 20 und einem Packungsring 21 abgedichtet, die gemeinsam mit einer Spannhülse 22 druckdicht eingespannt werden. Ein Dichtring 23 in der Spannhülse 22 dichtet den Packungsbereich zusätzlich nach außen ab und verhindert dadurch das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit. Radial nach außen ist die Schaltwelle 22 über eine Gleitscheibe 24 am Gehäuse 1 abgestützt. Das aus der Spannhülse 22 herausragende Ende der Schaltwelle 16 weist einen Vierkant 25 auf, auf den eine Anschlagscheibe 2 6 und ein Handhebel 27 aufgesteckt sind. Die Anschlagscheibe 2 6 sorgt im Zusammenwirken mit einem gehäusefesten Anschlagstift 28 für eine Begrenzung der Drehbewegung der Schaltwelle 16 bei Erreichen der Durchgangsbzw, der Sperrstellung. Anstelle des Handhebels 27 kann auch ein Stellmotor an die Schaltwelle 16 angekoppelt sein.The control shaft 16 is sealed by a sealing bush 20 and a packing ring 21, which are clamped together with a clamping sleeve 22 in a pressure-tight manner. A sealing ring 23 in the clamping sleeve 22 additionally seals the packing area to the outside and thus prevents the ingress of dirt and moisture. The control shaft 22 is supported radially outwards on the housing 1 by a sliding disk 24. The end of the control shaft 16 protruding from the clamping sleeve 22 has a square 25 onto which a stop disk 26 and a hand lever 27 are attached. The stop disk 26, in conjunction with a stop pin 28 fixed to the housing, limits the rotary movement of the control shaft 16 when the through or blocking position is reached. Instead of the hand lever 27, a servomotor can also be coupled to the control shaft 16.
Bei dem beschriebenen Kugelhahn wird die Kraft, mit der die Kugel 7 zwischen den Sitzringen 6, 8 eingespannt ist, durch die eingestellte Vorspannkraft der Druckfeder 11 bestimmt. Über den Stellring 10 kann diese Vorspannkraft auf den jeweils gewünschten Wert eingestellt werden. Der Einstellbereich ist in der oberen und unteren Hälfte der Abbildung verdeutlicht. Nach der Größe der Vorspannkraft richtet sich der Druck, bei dem eine Druckentlastung entgegen der durch Pfeil gekennzeichneten normalen Durchflußrichtung möglich ist. Bei einer solchen Druckentlastung wird die in der Sperrstellung befindliche Kugel 7 durch den in der an den Flansch 2 angeschlossenen, abgesperrten Rohrleitung, beispielsweise durch thermische Ausdehnung erreichten Druck unter Überwindung der Vorspannkraft der Druckfeder 11 von dem Sitzring 6 abgehoben, so daß Flüssigkeit aus der abgesperrten Rohrleitung in den zwischen den Sitzringen 6, 8 liegenden Bohrungsabschnitt und von dort über den Ringspalt am Umfang der Fassung 9 und den eingangsseitigen Abschnitt der BohrungIn the ball valve described, the force with which the ball 7 is clamped between the seat rings 6, 8 is determined by the pre-tensioning force set on the compression spring 11. This pre-tensioning force can be set to the desired value using the adjusting ring 10. The adjustment range is shown in the upper and lower halves of the figure. The pressure at which pressure relief is possible in the opposite direction to the normal flow direction indicated by the arrow depends on the size of the pre-tensioning force. With such a pressure relief, the ball 7 in the blocking position is lifted off the seat ring 6 by the pressure achieved in the blocked pipe connected to the flange 2, for example by thermal expansion, overcoming the pre-tensioning force of the compression spring 11, so that liquid from the blocked pipe flows into the bore section located between the seat rings 6, 8 and from there via the annular gap on the circumference of the socket 9 and the inlet-side section of the bore.
- &oacgr; - L03G001- Ø - L03G001
4 in die an den Flansch 3 angeschlossene Rohrleitung gelangen kann, die beispielsweise zum Ausgang einer Pumpe führt. Die Druckentlastung erfolgt somit ausschließlich innerhalb des Leitungssystems in einer vorgegebenen Fließrichtung, ohne daß ein Entweichen von Flüssigkeit aus dem Leitungssystem erforderlich ist. Es kann daher auf zusätzliche Überdruckventile und Leitungen, die die Überdruckventile mit einem Behälter verbinden, verzichtet werden.4 can enter the pipe connected to the flange 3, which leads, for example, to the outlet of a pump. The pressure relief thus takes place exclusively within the pipe system in a predetermined flow direction, without the need for liquid to escape from the pipe system. Additional pressure relief valves and pipes that connect the pressure relief valves to a container are therefore not necessary.
Claims (5)
353. Ball valve according to claim 2, characterized in that the bypass opening is formed by a gap (5) on the circumference of the seat ring (8).
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