AT12857U1 - Fluidventil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fluidventil, bestehend aus einem einstückigen, im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Ventilgehäuse (1), welches eine Ventilkammer (2) und Anschlusszylinder (3, 4) für den Anschluss an Zulauf- und Ablaufleitungen des Fluids bildet und einen axialen Strömungskanal (5) für den Durchgang eines Fluids besitzt, zwei Tragringen (6,12), einer zwischen den Tragringen (6, 12) gehaltenen Ventilkugel (7) mit Durchflussöffnung (11), welche mit dem Strömungskanal (5) kommuniziert, einem Pressring (8), der die Tragringe (6, 12) und die Ventilkugel (7) in der Ventilkammer (2) hält, eine senkrecht zur Ventilachse ausgerichtete Ausnehmung (9), aus der ein in der Ausnehmung (9) drehbar gelagerter Zapfen (10) ragt, wobei der Zapfen (10) mit der Ventilkugel (7) fest verbunden und gegen die Ventilkammer (2) abgedichtet ist. Das erfindungsgemäße Fluidventil zeichnet sich dadurch aus, dass das Ventilgehäuse (1) aus Edelstahl im Gussverfahren hergestellt ist und die Ventilkugel (7) ebenfalls aus Edelstahl gefertigt ist.

Description

österreichisches Patentamt AT12 857U1 2013-01-15

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluidventil für eine Verwendung in Rohrleitungen, welches als Kesselfüll- und/oder als Kesselentleerventil eingesetzt wird. Dabei dient das Fluidventil zum Unterbrechen der Fluidströmung, wobei über einen Stellmechanismus die gegen das Ventilgehäuse abgedichtete Kugel betätigt wird.

[0002] Das Ventil setzt sich zusammen aus einem Ventilgehäuse mit einer Kammer zur Aufnahme einer Ventilkugel, welches in Axialrichtung mit zwei Gewindeanschlüssen für eine Zulaufleitung und eine Ablaufleitung ausgestattet ist. An den Übergängen der Kammer zu den Gewindeanschlüssen für die Zulauf- und Ablaufleitungen ist jeweils eine Dichtung eingesetzt, die formschlüssig an der Ventilkugel anliegt und unverrückbar in einer Nut der Kammer liegt.

[0003] Die Ventilkugel weist eine durchgehende Axialbohrung auf. Durch Drehen der Ventilkugel wird der Durchlauf geöffnet oder verschlossen. Die Kugeldrehung wird durch Bewegung eines Zapfens bewirkt, der mit der Ventilkugel fest verbunden ist und aus dem Ventilgehäuse heraus ragt. Am Ventilgehäuse ist außenliegend eine mit dem Zapfen in Eingriff bringbare, bevorzugt an einer Kette befestigte Dreheinrichtung vorgesehen.

[0004] In einer bevorzugten Ausführung ist außenliegend am Ventilgehäuse ein Anschlag vorgesehen, der die Drehung der Dreheinrichtung begrenzt. Aufgrund der durch den Anschlag begrenzten Winkelpositionen des Zapfens, die dem vollständigen Verschließen bzw. dem vollständigen Öffnen des Fluiddurchgangs entspricht, wird die Ventilfunktion gesteuert.

[0005] Nach dem Stand der Technik sind solche bekannten Kugelventile für Kesselfüll- und -Entleerventile aus Messing, aus Bronze oder aus Kunststoff gefertigt. Metallventile werden üblicherweise in Kombination mit Metallrohren, Kunststoffventile in Kombination mit Kunststoffrohren verwendet. Es ist aber auch bekannt, Metallventile in Kombination mit Kunststoffrohren zu verwenden, da aus Kunststoff gefertigte Ventile spröde sind und auf Dauer keine ausreichende Abdichtung gewährleisten. Des weiteren können sie Verformungen ausgesetzt sein, die durch die Temperatur oder den Druck des Fluids hervorgerufen werden.

[0006] Fluidventile der gattungsgemäßen Art und ihre Konstruktion sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und beispielsweise in den Druckschriften EP 623 770, DE 28 29 286, EP 575 643, EP 1 121 549, EP 2 150 737 oder EP 0 756 681 ausführlich beschrieben.

[0007] Messing ist die Sammelbezeichnung für eine Gruppe von Legierungen mit den Hauptbestandteilen Kupfer und Zink. Messing ist etwas härter als reines Kupfer und ihre Schmelze lässt sich sehr gut blasenarm gießen. Auch weist Messing eine sehr gute Zerspanbarkeit auf. Insbesondere die auch als Armaturenmessing bekannte Messinglegierung mit 39% Zink, 3% Blei und 58% Kupfer wird wegen ihrer hohen Festigkeitswerte und einer guten Gießbarkeit bevorzugt für die Massenfertigung von Konstruktionsteilen verwendet.

[0008] Messing weist jedoch auch eine Reihe von Nachteilen auf. Es ist relativ weich, weshalb Ablagerungen leicht in den praktisch nicht vorhandenen Raum zwischen der Ventilkugel und dem Ventilgehäuse eindringen und so ein Festsitzen des Ventils hervor rufen können. Beim Versuch des gewaltsamen Bewegens kann es zu einem Abriss des Zapfens von der Ventilkugel kommen oder die Ablagerung führt zu einer Rille in der Messingoberfläche, wodurch das Ventil undicht wird. In beiden Fällen ist ein Austausch des Ventils nötig.

[0009] Ein weiteres Problem stellen die selektive Korrosion und die Kontaktkorrosion dar. Selektive Korrosion tritt bei Kristalliten in einem Legierungsgefüge auf, welches aus Verbindungen mit unterschiedlichem elektrochemischem Potential bestehen. Bei Messing reagieren die Kupfer- und Zink- Kristallite an der Oberfläche über einen Feuchtigkeitsfilm. Der korrosive Angriff erfolgt dabei selektiv entlang bestimmter Gefügebereiche des Werkstoffs. Nach dem Bereich des zerstörten Gefüges unterscheidet man dabei: [0010] - die interkristalline Korrosion, wenn die Zerstörung entlang der Korngrenze verläuft, und die 1 /5 österreichisches Patentamt AT 12 857 U1 2013-01-15 [0011] - transkristalline Korrosion, wenn sie durch die Körner läuft.

[0012] Kontaktkorrosion tritt auf, wenn unterschiedlich edle Metalle in engem Kontakt sind, zwischen den Metallen eine elektronenleitende Verbindung besteht und beide Metalle von einem leitfähigen Feuchtigkeitsfilm, der als Elektrolyt wirkt, benetzt sind. Zwischen den Metallen fließt dann ein schwacher Strom, der von mehreren Einflussgrößen abhängt. Diese Einflussgrößen sind: [0013] - der Elektrolytwiderstand [0014] - die Befeuchtungsdauer [0015] - die Kinetik der Elektrodenreaktionen und [0016] - das Flächenverhältnis zwischen Kathode und Anode.

[0017] Bei einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem als Kathode wirkenden Metall und dem als Anode wirkenden Metall wird bei Elektrolytfilmen mit geringem Widerstand eine starke Polarisation der Anode zu positiveren Werten beobachtet, wobei mit zunehmender Polarisation die Korrosionsgeschwindigkeit der Anode steigt.

[0018] Die Korrosion kann aber nur bei Kontakt mit dem Elektrolyt statt finden, reißt dieser Kontakt ab, so bleibt die korrosive Aktivität stehen, es sein denn, dass aufgrund der konstruktiven Gestaltung ein Feuchtigkeitsrest in Spalten verbleibt.

[0019] Die Potentialdifferenz zwischen den Metallen allein liefert aber noch keine ausreichende Information über die Kinetik der galvanischen Korrosion, sie ist vor allem vom Metall abhängig. So können bereits Potentialunterschiede von nur 100 mV zu Korrosionsproblemen führen.

[0020] Bei einer Kombination von unterschiedlichen Metallen sollte die Kathodenfläche stets erheblich kleiner sein als die Anodenfläche. Werden die Verhältnisse umgekehrt, liegt also eine kleine Anodenfläche in der Umgebung einer großen Kathodenfläche, so tritt unweigerlich Bimetallkorrosion auf. Man kennt dies beispielsweise aus der Kombination von rostfreiem Stahl mit verzinktem Stahl. Werden im Außenbereich Bauteile aus Edelstahl mit verzinkten Stahlschrauben befestigt, so sind die Schrauben bereits nach wenigen Monaten so stark verrostet, dass sie nicht mehr gelöst werden können. Umgekehrt lösen sich aber Edelstahlschrauben aus verzinkten Stahlbauteilen auch noch nach Jahren völlig problemlos.

[0021] Werden nun, wie das in der Lebensmittelindustrie bislang üblich ist, Edelstahlrohre über ein Messingventil miteinander verbunden, so führt das edlere Metall Edelstahl dabei zu einer beschleunigten Korrosion des unedleren Werkstoffs. Edelstahl bildet dabei die Kathode, der unedlere Werkstoff Zink wirkt wie eine Opferanode. Die Folge sind mit dem Auge kaum erkennbare Lochkorrosionen, Spaltkorrosionen und bei erhöhten Fluidtemperaturen auch Spannungsrisskorrosion. Diese sind häufig bereits unter der Lupe als bläuliche Verfärbungen des Messings erkennbar. Eindeutig nachweisbar sind sie mithilfe der Mikroskopie.

[0022] Bei der Kombination von Edelstahlrohren mit Messingventilen bei Anlagen beispielsweise in der Lebensmittelindustrie liegen im Allgemeinen ungünstige Verhältnisse für die Kontaktkorrosion vor. Üblicherweise werden Fluide mit einem geringen Elektrolytwiderstand gefördert, zumeist handelt es sich um flüssige oder feuchte Fluide und das Flächenverhältnis zwischen Kathode und Anode begünstigt zusätzlich den Korrosionsverlauf.

[0023] Die Kombination aus selektiver Korrosion und Kontaktkorrosion führt daher zu einem erhöhten Verschleiß der Messingventile, weshalb diese immer wieder ausgetauscht werden müssen.

[0024] Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Fluidventil der gattungsgemäßen Art bereit zu stellen, welches unbedenklich auch in der Lebensmittelindustrie zur Verbindung von Edelstahlrohren eingesetzt werden kann, bei dem die erwähnten Korrosionsverhältnisse nicht auftreten können und daher die Standzeit des Fluidventils erheblich vergrößert wird. 2/5

Claims (2)

1. österreichisches Patentamt AT 12 857 U1 2013-01-15 [0025] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das gattungsgemäße Fluidventil aus Edelstahl gefertigt ist. Das erfindungsgemäße Fluidventil unterscheidet sich in seinem konstruktiven Aufbau im Wesentlichen nicht von den bekannten gattungsgemäßen Fluidventilen aus Messing. Es ist aber im Wesentlichen aus demselben Material gefertigt aus dem auch die zu verbindenden Rohrleitungen gefertigt sind. Dadurch kann es zu keiner Kontaktkorrosion zwischen den Edelstahlrohren und dem Edelstahlventil kommen. Eine selektive Korrosion ist bei den Legierungsbestandteilen von Edelstahl ebenfalls weitgehend auszuschließen. [0026] Zudem weist das Edelstahlventil gegenüber den bekannten Messingventilen den zusätzlichen Vorteil des erheblich härteren Materials auf. Teile von Ablagerungen, die in den Spalt zwischen der Ventilkugel und dem Ventilgehäuse gelangen sollten, können daher nicht so leicht zu einer Beschädigung der Kugeloberfläche führen. Sollte das Ventil aber dennoch einmal festsitzen, weil sich ein Teil einer Ablagerung gelöst und im Ventilsitz verfangen hat, so kann auf den Zapfen der Ventilkugel eine größere Kraft aufgebracht werden. [0027] Die Erfindung wird nachstehend anhand der einzigen Figur näher erläutert: [0028] Die Figur zeigt eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelventils. Prinzipiell fällt jede Ausführungsform eines Kugelventils, sofern sie aus Edelstahl gefertigt ist, unter die vorliegende Erfindung. [0029] In der Figur ist ein Längsschnitt durch ein gattungsgemäßes Fluidventil dargestellt. Das einstückig aus Edelstahl im Gussverfahren hergestellte, im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Ventilgehäuse 1 setzt sich zusammen aus einer Ventilkammer 2 und Anschlusszylindern 3 und 4 für den Anschluss an Zulauf- und Ablaufleitungen 5 des Fluids. Das Ventilgehäuse 1 weist einen axialen Strömungskanal 5 für den Durchgang eines Fluids auf. Innerhalb der Ventilkammer 2 befinden sich zwei Tragringe 5 und 6, zwischen welchen eine Edelstahlkugel 7 dichtend gehalten ist. Die beiden Tragringe 5 und 6 und die Ventilkugel 7 werden von einem Pressring 8 in der Ventilkammer 2 gehalten. Die Ventilkammer 2 weist eine senkrecht zur Ventilachse ausgerichtete Ausnehmung 9 auf, durch welche ein gegen die Ventilkammer 2 abgedichteter, in der Ausnehmung 9 drehbar gelagerter Zapfen 10 ragt. Der Zapfen 10 ist mit der Ventilkugel 7 fest verbunden und dient zur Drehung der Ventilkugel 7. Die Ventilkugel 7 besitzt eine axial verlaufende, Durchflussöffnung 11, welche mit dem Strömungskanal 5 kommuniziert, sobald die Ventilkugel 7 über den Zapfen 10 in die offene Durchflussposition gedreht wird. Wird die Ventilkugel 7 über den Zapfen 10 um 90° gedreht, so wird der Durchfluss durch das Fluidventil gesperrt. [0030] Das außen freiliegende Ende des Zapfens 10 ist in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung im Abstand von einem am Ventilgehäuse 1 angeformten und mit dem Ventilgehäuse 1 in einem Stück gegossenen, hier nicht dargestellten Kreisring umfasst, welcher eine viertelkreisförmige Ausnehmung aufweist. Um in dieser bevorzugten Ausführung die Ventilkugel 7 innerhalb der Ventilkammer 2 zu drehen, wird auf den Zapfen 9 eine nicht dargestellte Dreheinrichtung aufgesetzt, wobei die Dreheinrichtung in der bevorzugten Ausführung einen innerhalb der viertelkreisförmigen Ausnehmung beweglichen Anschlag besitzt. Durch vollständige Bewegung der Dreheinrichtung und ihres Anschlags innerhalb der viertelkreisförmigen Ausnehmung wird die Durchtrittsöffnung 11 der Edelstahlkugel 7 um 90° gedreht, womit der Durchtritt für das Fluid vollständig geöffnet bzw. vollständig geschlossen wird. 3/5 österreichisches Patentamt AT12 857U1 2013-01-15 Ansprüche 1. Fluidventil, bestehend aus einem einstückigen, im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Ventilgehäuse (1), welches eine Ventilkammer (2) und Anschlusszylinder (3, 4) für den Anschluss an Zulauf- und Ablaufleitungen des Fluids bildet und einen axialen Strömungskanal (5) für den Durchgang eines Fluids besitzt, zwei Tragringen (6, 12), einer zwischen den Tragringen (6, 12) gehaltenen Ventilkugel (7) mit Durchflussöffnung (11), welche mit dem Strömungskanal (5) kommuniziert, einem Pressring (8), der die Tragringe (6, 12) und die Ventilkugel (7) in der Ventilkammer (2) hält, eine senkrecht zur Ventilachse ausgerichtete Ausnehmung (9), aus der ein in der Ausnehmung (9) drehbar gelagerter Zapfen (10) ragt, wobei der Zapfen (10) mit der Ventilkugel (7) fest verbunden und gegen die Ventilkammer (2) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (1) aus Edelstahl im Gussverfahren hergestellt ist und die Ventilkugel (7) ebenfalls aus Edelstahl gefertigt ist.
2. 2. Fluidventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das außen freiliegende Ende des Zapfens (10) von einem am Ventilgehäuse (1) außen angeformten und mit dem Ventilgehäuse (1) in einem Stück gegossenen Kreisring umfasst ist, wobei der Kreisring eine viertelkreisförmige Ausnehmung aufweist, dass auf den Zapfen (10) eine Dreheinrichtung aufgesetzt wird und dass die Dreheinrichtung einen innerhalb der viertelkreisförmigen Ausnehmung beweglichen Anschlag besitzt. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 4/5