球阀的制作方法

1.本发明涉及一种具有阀体的球阀，所述阀体具有至少两个连接管和可旋转地安装在所述阀体中的、具有通孔的球体，其中为了将所述球体相对于所述连接管均密封，设置具有环形的软密封件的阀座。此外还设有金属密封件，在所述软密封件受热损坏时，所述球体抵靠在所述金属密封件上。


背景技术：

2.各种尺寸的球阀常用于控制气体或液体的流动，以下统称为流体流动。它们还用于必须耐热或防火的设施中，例如灭火设施。
3.发生火灾时，球阀可能会暴露在严重损坏上述软密封件的温度下，以至于所述球阀无法再可靠地阻止流体流动。塑料通常用作软密封件，包括在正常环境温度下相当硬的塑料，例如ptfe(聚四氟乙烯)。软密封件可能在热的影响下熔化或在更热的影响下升华并被完全去除。
4.为了在这种情况下关闭球阀时保持较小的泄漏率，已知的球阀除了软密封件之外还具有金属密封件，如果软密封件损坏或丢失，金属密封件可以进行密封。
5.具有这种软密封件和金属密封件的组合的球阀例如从文献de 33 36 099 a1中已知。金属密封件具有碟形弹簧的形状，以便以尽可能低的泄漏率按压在球体上。该碟形弹簧必须定位在球阀中的适当位置，并且还保持在适当位置，这使球阀的设计和组装复杂化。
6.文献de 196 21 493 a1还公开了一种具有软密封件和金属密封件的球阀，其中从介质的流动方向看，金属密封件位于软密封件的后面，并以有色金属环形式嵌入球阀的外壳或连接管中。在这里额外使用的有色金属密封圈也是使球阀的构造和组装更加复杂的另一部件。
7.根据现行标准，例如din en iso 10497，对防火配件的要求进一步提高。泄漏测试在750℃-1000℃(摄氏度)的温度下进行长达一小时。即使金属材料以及由此金属密封件原则上可以承受这些温度，整个阀体的和温度相关的变形也会导致现有技术中已知的附加金属密封件的密封问题。


技术实现要素：

8.本发明的目的是创造一种开头所述类型的防火球阀，所述球阀可以在较长时间内以低泄漏率承受至少750℃的高温，而不会使球阀的设计和组装复杂化。
9.所述目的通过具有独立权利要求的特征的球阀来实现。有利的配置和进一步方案是从属权利要求的主题。
10.根据本发明的上述类型球阀，其特征在于，在阀体中形成环绕的槽，所述槽容纳环形的软密封件，其中所述槽的径向内边界形成为环绕的腹板，所述腹板形成金属密封件。
11.在根据本发明的球阀的情况下，所述软密封件因此插入所述阀体的槽中。所述槽优选地直接形成在所述阀体的材料中。所述槽的径向内边界壁是径向环绕的腹板，所述腹
板的宽度(定义为其在径向方向上的范围)优选地小于其高度(定义为其在轴向方向上的范围，流体流过所述球阀的轴向方向)。
12.腹板相对于其高度比较细窄，其形成在软密封件损坏时使用的金属密封件。如果在发生火灾时，所述软密封件损坏或蒸发后，所述球阀的所述球体压在此环绕的腹板上，即使阀体受热翘曲，所述腹板也能适应球的形状，增加密封性并实现低泄漏率。由于这种特殊的设计和几何形状，作为无论如何都需要的元件的用于容纳所述软密封件的槽可以设计成，使得所述金属密封件是所述阀体的组成部分，而无需额外的生产和组装工作。
13.在所述球阀的有利实施例中，所述腹板的高度为其宽度的至少2倍，从而实现可变形性和对球形的适应，即使在发生火灾时也能实现特别低的泄漏率。所述腹板的高度优选地在大约3mm至7mm(毫米)的范围内，并且所述腹板的宽度在大约1mm至3mm的范围内。进一步优选地，在完整的软密封件情况下的所述球体的表面与在所述软密封件损坏的情况下的所述球体所抵靠的所述腹板的接触面的距离不超过0.5mm，优选地不超过0.2mm。所述距离优选地选择得足够小，以确保所述球体可以实现用于替代密封件功能的密封边缘，而沿所述球阀的纵向轴线没有明显移动。所述球体没有移动性，例如由于其联接至致动(旋转)所述球体的心轴，否则可能会在发生火灾时妨碍可靠的密封。
14.在所述球阀的另一有利实施例中，所述软密封件的一部分搁置在所述腹板的边缘上。这可以可靠地防止在常规操作期间接触所述球体，而这种接触可能导致所述球体表面的划痕。所述金属密封件仅用于在发生火灾时保持密封性。
15.在所述球阀的另一有利实施例中，所述阀体和/或所述球体由不锈钢制成。例如，ptfe可用作软密封件的材料。
16.在所述球阀的另一有利实施例中，所述阀体由相互拧紧在一起的两个部分组成。所述阀体的所述两个部分优选地在螺纹连接区域中额外地彼此焊接，以确保在发生火灾时所述阀体与外部密封。更优选地，设置用于旋转致动所述球体的心轴，所述心轴通过密封压盖被密封在所述阀体中。已证明，通过密封压盖进行的密封在发生火灾时具有特别的抵抗力。
附图说明
17.下面借助附图根据实施例更详细地解释本发明。附图中示出：
18.图1示出根据本发明的防火球阀的示意性截面图；以及
19.图2a和图2b分别示出在软密封件(图2a)上或在金属密封件(图2b)上的球阀的球体的接触区域的示意性截面图；
具体实施方式
20.图1示出了根据本发明的防火球阀的实施例的示意性截面图。所述球阀具有阀体1，所述阀体例如由经过铣削，车削和/或磨削后处理的铸造金属体构成。作为材料例如可以使用不锈钢。图1所示的基本原理可以以不同的尺寸实现。dn 40/50范围内的尺寸对于用作灭火配件组件的球阀很常见。
21.阀体1在两侧具有连接管2，所述连接管在所示示例中设计用于与进出管的不同类型的连接。已知的连接类型在这里是可能的，例如螺栓连接、夹具连接，钎焊连接、焊接连接
或其他连接。
22.在所示实施例中，阀体1设计为两个部分。第一部分包括一体式设计的球阀的中间部分，所述中间部分具有在图1中指向左侧的连接管2。
23.第二部分包括指向右侧的连接管2。这两个部分相互拧紧形成阀体1，并在环绕焊缝21中额外焊接在一起，所述焊缝21设计为螺栓螺纹区域中的角焊缝。通过所述焊缝21实现了所述阀体1的高度密封性和对热影响的高抗性。
24.在阀座4之间具有通孔的球体6可旋转地安装在阀体的大致中心。在图1所示的球体6的位置，球阀打开，通过所述球阀形成连续的流动路径3。当所述球体旋转90度角时，所述流动路径3关闭。
25.在每个阀座4中设置有环绕软密封件5。下面结合图2a和2b解释所述阀座4和所述软密封件5的细节。
26.球体6与心轴7机械地不可旋转地接合，所述心轴7通过密封压盖8相对于阀体1密封。
27.为了球体6和心轴7之间的不可旋转的连接，所述球体6具有槽，心轴7的弹簧接合到所述槽中。这里也可以设想其他类型的接合。所述心轴7通过驱动器9，例如手动或电机驱动的驱动器来驱动。在这一点上，不同类型的致动也是可以想象并且可能的。在所述槽区域中，在所述球体6中引入了压力平衡开口，以防止例如在所述球体6上方的死体积中出现与温度相关的过压。
28.在图2a中，阀座4的区域在示意性细节放大图中更详细地示出。在所述阀座中，在阀体1的材料中设计环绕槽41，环绕软密封件5插入所述环绕槽41中。“软”是指所述软密封件5的密封材料的材料硬度低于制成所述阀体1或连接管2的金属的材料硬度。所述软密封件可以由例如ptfe制成，即相对硬的塑料。
29.环绕的腹板42径向向内，即朝向流动路径3界定槽41。换句话说，当引入所述槽时，即特别是当所述槽41旋入时连接管2的材料保持所述腹板42的形状。下面结合图2b更详细地解释所述腹板42的重要性。
30.密封件5提供密封表面51，所述密封表面在流动通道3的轴向方向上突出超过腹板42。所述密封表面51例如可以是斜切的或者也可以是略微开槽的，从而它对应于球体6表面的形状。在球阀正常工作时，球体6与密封件5的密封表面51接触，起到密封作用。
31.图2b显示了图2a在更大热影响之后或期间的区域。在更大热影响时，软密封件5熔化或升华，直到它实际上完全消失，或者至少不能再发挥密封作用。
32.球体6然后通过由球阀引导的流体的动压压靠在环绕的腹板42上，并且靠在金属密封边缘43上。所述密封边缘43可以是所述环绕的腹板42的直角边缘。所述密封边缘43也可以通过对所述腹板42的边缘进行倒角来加宽。
33.球体6与密封边缘43的接触代表软密封件5的替代密封件，由于热影响，所述软密封件5不再起作用或不再存在。因此，根据本发明金属密封件由环绕的腹板42形成。与大面积金属阀座不同，所述腹板42具有可变形性，所述可变形性导致形状适配所述球体6的几何形状，并因此以低泄漏率与所述球体6良好密封。当密封边缘43的高度h在3mm和7mm之间并且宽度b在1mm和3mm之间时，实现了密封边缘43的稳定性和可变形性之间的良好折衷，其中高度h与宽度b的比率有利地大于2。
34.特别是在非常高的温度下，球阀在发生火灾时可能会暴露在高温下(在较长时间内高达1000℃)，热应力会使阀体变形。如果从现有技术已知的金属阀座是实心的，则它与所述阀体一起变形，使得不再与球体密封。由于其可变形性，根据本发明的环绕的腹板42还可以在密封边缘43的区域内适配所述球体6的形状，并且即使在发生火灾时阀体1在其脚部区域发生变形也能保持所需的密封性。
35.在球阀的正常操作期间，即当球体6与软密封件5接触时，密封边缘43与球体6的表面相距距离d(参见图2a)。该距离d优选地选择得足够小，以确保球体6可以实现用于替代密封件功能的密封边缘43，而沿所述球阀的纵向轴线没有明显移动。球体6没有移动性，例如由于其联接至心轴7，否则可能会在发生火灾时妨碍可靠的密封。距离d有利地小于0.5mm，特别是小于0.2mm。
36.在根据dineniso10497的防火测试中，根据本发明的球阀的实施例显示在800℃( /-50℃)的温度下持续60分钟的泄漏率仅为0.2ml/dn/min，比测试允许的泄漏率低20倍，这证明了所述效果的有效性。
37.附图标记列表
38.1阀体
39.2连接管
40.21焊缝
41.3流动路径
42.4阀座
43.41槽
44.42环绕的腹板
45.43金属密封边缘
46.5软密封件
47.51密封表面
48.6球体
49.7心轴
50.8密封压盖
51.9驱动器
52.h高度
53.b宽度
54.d距离。