DE20310203U1

DE20310203U1 - Kugelventil mit geöffnetem Strömungskanal

Info

Publication number: DE20310203U1
Application number: DE20310203U
Authority: DE
Original assignee: ROMAN SELIGER GmbH
Current assignee: ROMAN SELIGER GmbH
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2013-06-27

Abstract

Kugelventil, vorzugsweise zur Anordnung innerhalb einer aus zwei Kupplungshälften (31, 32) bestehenden und einen Strömungskanal (33) bildenden Kupplungsvorrichtung (30), umfassend zwei Ventilelemente (11, 12), von denen ein Ventilelement (11) einen konvexen Kugelabschnitt und das andere Ventilelement (12) einen mit dem konvexen Kugelabschnitt korrespondierenden konkaven Kugelabschnitt aufweist, wobei die Ventilelemente (11, 12) jeweils eine Durchgangsöffnung zur Bildung eines eine Strömungsachse (24) bildenden Strömungskanals (23) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen zur äußeren Umfangsfläche (25, 26) der Ventilelemente (11, 12) hin jeweils mit einer Ausnehmung (21, 22) versehen sind, die im Durchmesser jeweils etwa dem Durchmesser des Strömungskanals (33) der Kupplungsvorrichtung (30) entspricht, wobei die Ausnehmungen (21, 22) derart geformt sind, daß der durch die Ausnehmungen (21, 22) und die Durchgangsöffnungen gebildete Strömungskanal (23) in geöffnetem Zustand des Kugelventils (10) einen von der linearen Form abweichenden Richtungsverlauf aufweist.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Kugelventil, vorzugsweise zur Anordnung innerhalb einer aus zwei Kupplungshälften bestehenden und einen Strömungskanal bildenden Kupplungsvorrichtung, umfassend zwei Ventilelemente, von denen ein Ventilelement einen konvexen Kugelabschnitt und das andere Ventilelement einen mit dem konvexen Kugelabschnitt korrespondierenden konkaven Kugelabschnitt aufweist, wobei die Ventilelemente jeweils eine Durchgangsöffnung zur Bildung eines eine Strömungsachse bildenden Strömungskanals aufweisen.
Derartige Kugelventile werden z.B. üblicherweise zum Öffnen und Schließen von Förderleitungen oder dergleichen im Bereich von Kupplungen, vorzugsweise Trockenkupplungen, eingesetzt. Die Ventilelemente sind innerhalb eines eine Strömungsachse bildenden Strömungskanals der Kupplung angeordnet. Wahlweise sind die Ventilelemente in eine geschlossene oder geöffnete Position verstellbar. Hierzu ist jedes Ventilelement um eine quer zur Strömungsachse verlaufende Achse drehbar, vorzugsweise um einen Winkel von etwa 90°. Um in geöffneter Position der Ventilelemente einen Durchstrom des Mediums zu ermöglichen, weist jedes Ventilelement eine Durchgangsöffnung auf. Die Durchgangsöffnung wird üblicherweise durch Bohren in die Ventilelemente, nämlich die Kugeln eingebracht. Die Kugeln sind eng aneinander positioniert, so daß die Kugeln einen durchgängigen Strömungskanal bilden. Im geschlossenen Zustand verlaufen die Durchgangsöffnungen bzw. Durchgangsbohrungen quer zur eigentlichen Strömungsachse. Der Strömungskanal ist dann durch die Kugeln unterbrochen. Derartige Kugelventile weisen jedoch den Nachteil auf, daß die Durchgangsbohrungen in geschlossenem Zustand des Kugelventils einen allseitig umschlossenen Totraum bilden, in dem das zuvor geförderte Medium gehalten wird. Der Totraum wird zum einen durch die Kugeln selbst und an den beiderseitigen Ausgängen der Durchgangsbohrungen durch die Innenflächen der die Kugeln einschließenden Kupplungshälften bzw. Anschlußleitungen gebildet. Bei der Reinigung der Kupplungsvorrichtung bleibt der Totraum ungereinigt, so daß sich das eingeschlossenen Medium beim Öffnen des Kugelventils mit dem dann zu fördernden neuen Medium vermischt, was unter Umständen verhindert werden muß.
Um diese Problematik zu beseitigen, wurden die Durchgangsbohrungen einseitig quer zur Längserstreckung der Durchgangsbohrung zur Umfangsfläche hin geöffnet, und zwar üblicherweise durch Aufbohren oder Auffräsen der Durchgangsbohrungen. Dadurch kann das Ansammeln von Restmengen innerhalb der Durchgangsbohrungen in geschlossenem Zustand des Kugelventils im wesentlichen verhindert werden. Wegen der durch das Aufbohren bzw. Auffräsen bedingten Hinterschneidungen sind derartige Ventilausführungen bzw. mit solchen Ventilen ausgestattete Kupplungsvorrichtungen aber ebenfalls nur ungenügend zu reinigen, insbesondere bei der Anwendung der sogenannten Molchtechnik. Ein weiterer Nachteil bekannter Kugelventile besteht darin, daß der Durchmessers des Strömungskanals beschränkt ist, und zwar zur Aufrechterhaltung einer erforderlichen Wandstärke im Bereich der Kontaktflächen der Kugeln. Ist eine Vergrößerung des Durchmessers des Strömungskanals gewünscht oder erforderlich, vergrößert sich gleichzeitig der Außendurchmesser der Kugeln, was insgesamt zu einer vergrößerten Ausführung der gesamten Kupplung führt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Kugelventil zu schaffen, daß universell einsetzbar und leicht zu reinigen ist sowie einen erhöhten und konstanten Durchfluß gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch ein Kugelventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Durchgangsöffnungen zur äußeren Umfangsfläche der Ventilelemente hin jeweils mit einer Ausnehmung versehen sind, die im Durchmesser jeweils etwa dem Durchmesser des Strömungskanals der Kupplungsvorrichtung entspricht, wobei die Ausnehmungen derart geformt sind, daß der durch die Ausnehmungen und die Durchgangsöffnungen gebildete Strömungskanal in geöffnetem Zustand des Kugelventils einen von der linearen Form abweichenden Richtungsverlauf aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Ventilelemente ist zum einen eine verbesserte Reinigung insbesondere mit der Molchtechnik möglich, da der Durchmesser des Strömungskanals in geöffnetem Zustand des Kugelventils über die gesamte Länge des Strömungskanals gleich ist und in geschlossenem Zustand des Kugelventils die Ausnehmungen und Durchgangsöffnungen frei von Hinterschneidungen sind. Des weiteren ist durch die geschwungene Ausführung des Strömungskanals stets die erforderliche Wandstärke insbesondere im Bereich der Kontaktflächen der Kugeln gewährleistet.
Vorzugsweise ist die Form der Ausnehmung der Kugel mit einer konkaven Kontaktfläche an die konkave Kontaktfläche derart angepaßt, daß ein sich zwischen der Kontaktfläche und der Innenfläche bildender Dichtsteg über die gesamte Länge etwa die gleiche Stärke aufweist. So ist gewährleistet, daß die erforderliche Wandstärke trotz einer an den Durchmesser des Strömungskanals angepaßten Ausnehmung beibehalten werden kann, ohne den Durchmesser der Kugeln selbst zu vergrößern. Mit anderen Worten ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung das Verhältnis Außendurchmesser zu Innendurchmesser der Kugeln verbessert.
Weitere vorteilhafte und bevorzugte Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ventilelementes, nämlich des Nestes mit konkavem Kugelabschnitt,
2 eine perspektivische Ansicht eines Ventilelementes, nämlich der Kugel mit konvexem Kugelabschnitt,
3 eine perspektivische Ansicht eines Kugelventils mit den in den 1 und 2 gezeigten Ventilelementen in geöffnetem Zustand, und
4 eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung im Schnitt mit dem in 3 dargestellten Kugelventil in geschlossenem Zustand.
Kugelventile dienen vorzugsweise zum Öffnen und Schließen von Förderleitungen im Bereich von Kupplungen oder dergleichen.
Das in 3 dargestellte Kugelventil 10 ist aus zwei Ventilelementen 11, 12 gebildet. Die Ventilelemente 11, 12 sind jeweils als Kugel 13, 14 ausgebildet, wobei die Kugeln 13, 14 im wesentlichen denselben Durchmesser aufweisen. Die Kugeln 13, 14 sind zur Bildung des Kugelventils 10 eng aneinanderliegend angeordnet, wobei die Kugeln 13, 14 in geschlossenem Zustand des Kugelventils 10 mit Kontaktflächen 15, 16 aneinanderliegen. Beide Ventilelemente 11, 12 bzw. Kugeln 13, 14 sind jeweils um eine Achse 17, 18 bewegbar. Die Achsen 17, 18 verlaufen im wesentlichen parallel zueinander. Zur Ausübung der Rotation, vorzugsweise um jeweils 90°, sind an den Kugeln 13, 14 jeweils Wellen bzw. Achsen 19, 20 angeordnet, die wiederum mit Betätigungsmitteln in Wirkverbindung stehen.
In der 3 ist das Kugelventil 10 in geöffnetem Zustand dargestellt. Die 4 zeigt das Kugelventil 10 in geschlossenem Zustand innerhalb einer Kupplungsvorrichtung 30. Um vom geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand zu gelangen, wurde zunächst die Kugel 13 im Uhrzeigersinn um etwa 90° verdreht. Anschließend wurde die Kugel 14 ebenfalls um etwa 90° im Uhrzeigersinn verdreht. Zum Öffnen des Kugelventils 10 erfolgt die Betätigung in umgekehrter Reihenfolge und entgegengesetzter Richtung.
Beide Ventilelemente 11, 12 bzw. beide Kugeln 13,14 weisen jeweils eine Ausnehmung 21, 22 auf. Die Ausnehmungen 21, 22 dienen zur Bildung eines Strömungskanals 23 durch das Kugelventil 10 hindurch, und zwar in geöffnetem Zustand gemäß 3. Der Strömungskanal 23 bestimmt eine Strömungsachse 24, die sich in Strömungsrichtung des durch das Kugelventil 10 durchströmenden Mediums erstreckt. Die Ausnehmungen 21, 22 sind zur äußeren Umfangsfläche 25, 26 der Kugeln 13, 14 hin geöffnet. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen 21, 22 zur Umfangsfläche 25, 26 derart breit ausgebildet, daß die Breite der Ausnehmungen 21, 22 im Bereich der Umfangsfläche 25, 26 der Breite der sich anschließenden Förderleitungen bzw. der Breite des Strömungskanals der Kupplungsvorrichtung entspricht.
Zur detaillierten Beschreibung der tatsächlichen Ausbildung der Ausnehmungen 21, 22 wird auf die 1 und 2 verwiesen. Die 1 zeigt die Kugel 14 mit der konkav ausgebildeten Kontaktfläche 16. In der Seitenansicht weist die Kugel 14 eine etwa U-förmige Gestalt mit zwei langen, einander parallel gegenüberliegenden Schenkeln und einem die beiden langen Schenkel verbindenden kurzen Schenkel auf. Im Bereich des kurzen Schenkels ist die konkave Kontaktfläche 16 ausgebildet. Dem kurzen Schenkel gegenüberliegend ist die Kugel 14 offen ausgebildet. Die Breite der sich bis zur Umfangsfläche 26 hin ausdehnenden Ausnehmung 22 entspricht der Breite der sich anschließenden Förderleitung bzw. des sich anschließenden Strömungskanals. Die Ausnehmung 22 ist im Bereich des kurzen Schenkels wellenförmig ausgebildet. Die wellenförmige Innenwand 27 entspricht mit ihrer Wölbung der konkaven Wölbung der Kontaktfläche 16. Mit anderen Worten ragt die konkave Kontaktfläche 16 nach innen in die Ausnehmung 22 hinein.
Die Wölbung der konkaven Kontaktfläche 16 entspricht der korrespondierenden runden, nämlich konvexen, Kontaktfläche 15 der Kugel 13. Die Kugel 13 ist im wesentlichen ähnlich zu der Kugel 14 ausgebildet. Sie weist in gleichem Maße eine U-förmige Ausnehmung 21 auf, wobei die Innenfläche 28 im Bereich des kurzen Steges ebenfalls gewölbt ausgebildet ist. Durch diese Art der Ausbildung der Ausnehmungen 21, 22 ergibt sich in geöffnetem Zustand ein S-förmiger Strömungskanal 23, der über die gesamte Länge im Bereich des Kugelventils 10 den gleichen Durchmesser aufweist.
Das Kugelventil 10 ist in 4 in eingebautem Zustand in der Kupplungsvorrichtung 30 dargestellt. Die Kupplungsvorrichtung 30 besteht aus zwei Kupplungshälften 31, 32, die einen Strömungskanal 33 bilden. Das geschlossene Kugelventil 10 versperrt den Strömungskanal 33. Durch Betätigungsmittel 34 kann das Kugelventil 10 geöffnet werden, um den Durchfluß eines Mediums durch den Strömungskanal 33 freizugeben. Der Durchmesser des Strömungskanals 33 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser bzw. der Breite der Ausnehmungen 21, 22 im Bereich der Umfangsfläche 25 bzw. 26.

Claims

Kugelventil, vorzugsweise zur Anordnung innerhalb einer aus zwei Kupplungshälften (31, 32) bestehenden und einen Strömungskanal (33) bildenden Kupplungsvorrichtung (30), umfassend zwei Ventilelemente (11, 12), von denen ein Ventilelement (11) einen konvexen Kugelabschnitt und das andere Ventilelement (12) einen mit dem konvexen Kugelabschnitt korrespondierenden konkaven Kugelabschnitt aufweist, wobei die Ventilelemente (11, 12) jeweils eine Durchgangsöffnung zur Bildung eines eine Strömungsachse (24) bildenden Strömungskanals (23) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen zur äußeren Umfangsfläche (25, 26) der Ventilelemente (11, 12) hin jeweils mit einer Ausnehmung (21, 22) versehen sind, die im Durchmesser jeweils etwa dem Durchmesser des Strömungskanals (33) der Kupplungsvorrichtung (30) entspricht, wobei die Ausnehmungen (21, 22) derart geformt sind, daß der durch die Ausnehmungen (21, 22) und die Durchgangsöffnungen gebildete Strömungskanal (23) in geöffnetem Zustand des Kugelventils (10) einen von der linearen Form abweichenden Richtungsverlauf aufweist.
Kugelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (21, 22) beider Ventilelemente (11, 12), nämlich der Kugeln (13, 14), wellenförmig ausgebildet sind.
Kugelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (21, 22) in geöffnetem Zustand des Kugelventils (10) einen S-förmigen Strömungskanal (23) bilden.
Kugelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Ausnehmung (22) der Kugel (14) mit einer konkaven Kontaktfläche (16) an die konkave Kontaktfläche (16) derart angepaßt ist, daß ein sich zwischen der Kontaktfläche (16) und der Innenfläche (27) bildender Dichtsteg über die gesamte Länge etwa die gleiche Stärke aufweist.
Kugelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsteg in die Ausnehmung (22) geformt ist, und zwar korrespondierend zur konkaven Kontaktfläche (16).