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Hahn mit kugelförmigem Küken
Die Erfindung betrifft einen Hahn mit kugelförmigem Küken. Es sind bereits derartige Hähne bekannt, bei denen das Küken mit zwei Achszapfen im Hahngehäuse gelagert ist und bei Abdichtung der Durch- flussbohrung im Gehäuse gegenüber dem Küken durch in Richtung der Durchflussbohrung begrenzt ver- schiebliche Abdichtringe erfolgt.
Bei einigen bekannten Ausführungen ist der Zusammenbau des Hahnes dadurch ermöglicht, dass das Hahngehäuse durch einen senkrecht zur Durchflussrichtung oder senkrecht zur Kükenachse geführten Schnitt in zwei Hälften unterteilt ist, zwischen denen das Küken und die Abdichtringe eingeschlossen sind. Die
Teilung des Gehäuses bringt jedoch verschiedene Nachteile mit sich. Es muss eine druckfeste Verbindung zwischen den beiden Gehäusehälften geschaffen und ausserdem müssen die Gehäusehälften dicht zusam- mengesetzt werden, um eine Umströmung des Kükens und einen Durchtritt des Leitungsmediums nach aussen zu verhindern.
Es ist auch bekannt, das Küken und die Abdichtringe mit einem aus zwei starren Halbschalen bestehenden Zylinder zu umschliessen, dessen Durchmesser grösser ist als der des Kükens. Diese Ausführung erfordert. eine recht hohe Bearbeitungsgenauigkeit, insbesondere der Halbschalen, damit die Abdichtringe in der richtigen Stellung zum Küken geführt werden, ausserdem führt diese Konstruktion zu einer unerwünschten Vergrösserung des Hahngehäuses.
Es ist auch bereits bekannt, das Küken an seinem Umfang mit einer seitlichen Abflachung zu versehen, die durch Drehen des Kükens in den Bereich des nur einseitig angeordneten Abdichtringes gebracht werden kann, um dadurch das Küken an dem Abdichtring vorbei nach oben aus dem Hahngehäuse herausziehen zu können.
Abgesehen davon, dass hiebei eine erhebliche Schwächung des Querschnittes des Kükens hervorgerufen wird, die bei hohen Drücken dessen Biegesteifigkeit stark beeinträchtigt, ist es kaum möglich, diese Massnahme bei beidseitig angeordneten Abdichtringen anzuwenden, da durch die hiebei erforderliche zweite Abflachung des Kükens dessen Querschnitt noch weiter geschwächt werden müsste und da überdies an der Kükenoberfläche keine ausreichende Dichtfläche gegenüber den Abdichtringen stehen bleiben würde. Zudem entstehen durch die Abflachungen unerwünschte Toträume im Hahngehäuse.
Es ist auch bekannt, die Abdichtringe im Hahngehäuse zu lagern und entgegen Federkraft mindestens soweit in Richtung der Durchflussbohrung im Gehäuse nach aussen, d. h. vom Küken weg, zu verschieben, dass die äussere Begrenzung der kalottenförmigen Anlagefläche der Abdichtringe am Küken ausserhalb der Enden der Durchtrittsbohrung des in Öffnungsstellung befindlichen Kükens gelangt. Hiedurch ist es möglich, das Küken in Richtung seiner Achse von oben her in das Hahngehäuse einzusetzen. Die Abdichtringe werden während des Einbau- bzw. Ausbauvorganges in die oben beschriebene Lage nach aussen geschoben und nach Erreichen der Endstellung des Kükens in ihre abdichtende Stellung am Küken zurück bewegt.
Um die Abdichtringe in ihre abdichtende Stellung am Küken zurückzubewegen, sind bei diesen bekannten Ausführungen zwischen den Abdichtringen und dem Gehäuse Federn vorgesehen, die als zu den Abdichtringen konzentrische Schraubenfedern ausgebildet sind. Die Abdichtringe sind dabei auf ihrem Aussendurchmesser abgestuft, wobei sowohl der Teil mit grösserem Aussendurchmesser als auch der Teil mit kleinerem Aussendurchmesser an seinem Umfang in entsprechend abgestuften, zur Durchflussbohrung
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koaxialen Bohrungen des Gehäuses geführt wird. In den zwischen dem Teil mit kleinerem Aussendurchmesser und der Führungsfläche im Gehäuse mit grösserem Aussendurchmesser gebildeten Raum sind dabei zwei Dichtungen für die Abdichtung des Abdichtringes gegenüber dem Gehäuse sowie die Federn untergebracht.
Um eine unerwünschte grosse Rückbewegung der Abdichtringe vom Küken weg zu verhindern, ist es auch bekannt, die Abdichtringe, nachdem sie durch die Federn zur Anlage mit dem Küken gebracht sind, durch eine von aussen eingepresste Fettfüllung, z. B. mit einem Schmiermittel, in ihrer Lage zu halten, so dass sie auch bei plötzlich auftretenden Druckstössen nicht von ihrem Sitz am Küken abgehoben werden können. Da eine solche Füllung jedoch in der Regel einen grösseren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der metallische Werkstoff des Gehäuses, werden bei Temperatursteigerungen die Abdichtringe derart stark an das Küken gedrückt, dass das Schalten erschwert wird, wobei eine Beschädigung der Abdichtflächen an Küken und Abdichtringen auftreten kann.
Ziel der Erfindung ist, einen Hahn zu schaffen, wie ihn die Praxis für hohe Drücke, insbesondere in Erdölbetrieben, fordert. Ein solcher Hahn muss folgende Anforderungen erfüllen :
1. Er muss unabhängig von der Richtung des Leitungsdruckes völlig schliessen, ohne dass die Anpresskraft zwischen Küken und Abdichtringen einen unzulässig hohen Wert überschreitet, insbesondere darf dabei das Küken in der Schliessstellung nicht durch eine Abdichtfläche im Gehäuse selbst abgestützt werden.
2. Der Hahn muss ein ungeteiltes Gehäuse aufweisen.
3. Das Küken und die zugeordneten Abdichtflächen müssen trotz des ungeteilten Gehäuses aus diesem ausbaubar sein, ohne dass das Hahngehäuse auch nur an einem Anschlussende aus der Leitung entfernt werden muss.
4. Es muss möglich sein, zur selbsttätigen Abdichtung des Kükens gegenüber dem Gehäuse das axiale Spiel der Abdichtringe zwischen Gehäuse und Küken je nach Grösse des in Frage kommenden Druckbereiches einzustellen und gegebenenfalls nachzustellen.
Dies wird bei einem Hahn mit kugelförmigem Küken, das mittels zweier Achszapfen im ungeteilten Hahngehäuse gelagert ist, wobei die Abdichtung der Durchflussbohrung im Gehäuse gegenüber dem Küken durch in Richtung der Durchflussbohrung begrenzt verschiebliche Abdichtringe erfolgt, erfindungsgemäss durch die Kombination sämtlicher folgender an sich bekannter Merkmale erreicht :
a) Die Abdichtringe sind von im Gehäuse in Richtung dessen Durchflussöffnung angeordneten Halteringen in einem nach innen und zum Küken hin offenen ringförmigen Raum gehalten,
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Kükens gelangt, c) die Halteringe sind nach Abnahme des Gehäusedeckels von aussen her zugänglich, d) das Küken ist in seiner Achsrichtung in das Gehäuse einsetzbar, e) zwischen den Abdichtringen und den zugeordneten radial gerichteten Begrenzungsflächen der Halteringe sind Dichtungen, vorzugsweise in Form von O-Ringen, vorgesehen, f) zwischen der Umfangsfläche der Halteringe und dem Gehäuse ist eine Dichtung vorgesehen.
Es ist zwar ein Hahn mit einem im ungeteilten Hahngehäuse gelagerten Küken, bei dem die Ab- dichtung der Durchflussbohrung im Gehäuse gegenüber dem Küken durch in Richtung der Durchflussbohrung begrenzt verschiebliche Abdichtring erfolgt, bekannt, der die Merkmale der oben genannten Kombination a, b, d, e und f der Erfindung aufweist, nicht aber das Merkmal c, nämlich, dass die Halteringe nach Abnahme des Gehäusedeckels von aussen her zugänglich sind. Die Halteringe und die Abdichtringe sind bei diesem bekannten Hahn von in das ungeteilte Gehäuse in Durchflussrichtung eingeschraubten Verschlussdeckeln, die als Anschluss für die Leitungen ausgebildet sind, im Gehäuse festgelegt.
Der Ein- und Ausbau des Kükens und ein Verschieben der Halte- und Abdichtringe kann hiebei nur dann vorgenommen werden, wenn der Hahn aus der Leitung herausgenommen ist, da erst dann die Verschlussdeckel aus dem Gehäuse herausgeschraubt werden können.
Es ist weiterhin ein Hahn mit kugelförmigem Küken bekannt, der zwar die Merkmale a, c und das Merkmal b teilweise aufweist, nicht aber die Merkmale d, e und f, denn das Küken ist bei dieser bekannten Ausführung nicht in seiner Achsrichtung in das Gehäuse einsetzbar, zwischen den Abdichtringen und denradial gerichteten Begrenzungsflächen der Halteringe sind keine Dichtungen vorgesehen und weiterhin ist zwischen der Umfangsfläche der Halteringe und dem Gehäuse keine Dichtung vorgesehen. Bei diesem Hahn kann ein dichtes Schliessen nur dann erfolgen, wenn der Leitungsdruck von der Seite her
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kommt, an der der in einen Haltering gelegte Abdichtring angeordnet ist. Dabei wird das beweglich ge- lagerte Küken durch den Leitungsdruck mit voller Kraft auf den im Gehäuse auf der andern Seite unver- schieblich gelagerten Abdichtring gedrückt.
Da dieser Anpressdruck hiebei nicht beliebig zu verringern ist, ist ein solcher Hahn bei hohen Drücken nicht zu verwenden.
Bei der Erfindung jedoch ist es ohne Schwierigkeiten möglich, den wirksamen Durchmesser der auf dem axial verschieblichen Abdichtring angeordneten Dichtung gegenüber den wirksamen Durchmessern der Dichtungszone zwischen Küken und Abdichtringen derartig zu dimensionieren, dass jeder Abdichtring unabhängig von der Richtung des Leitungsdruckes durch letzteren an das Küken mit wählbarer Kraft ange- drückt werden kann.
Bei einem andern bekannten Hahn sind die Abdichtringe von im Gehäuse angeordneten Halteringen ge- halten und diesen gegenüber mit ihren Stirnflächen abgedichtet. Der Dichtring zwischen Gehäuse und Hal- tering ist jedoch als Distanzring für die Einstellung des Halteringes ausgebildet, Es ist daher eine belie- bige Einstellung des Halteringes zum Gehäuse nicht möglich, die bei der Erfindung durch die Abdichtung einer Umfangsfläche des Halteringes gegenüber dem Gehäuse erzielt wird. Die Einstellbarkeit des Halte- ringes zum Gehäuse ist jedoch wesentlich, da hiedurch erreicht werden kann, dass die Abdichtringe nicht zur Abstützung des Kükens dienen, sondern sich mit wählbarer Kraft an das Küken anlegen.
Bei einem weiteren bekannten Hahn sind die Abdichtringe durch in Richtung der Durchflussbohrung des Gehäuses von aussen her einschraubbarer Stützringe gehalten. Das Einschraubender Stützringe kann jedoch hiebei nur vor dem Einbau des Hahnes in die Leitung erfolgen, und das Küken wird hiebei seiner- seits durch die Abdichtringe gegenüber dem Gehäuse abgestützt. Es ist hiebei weder möglich, die Ab- dichtringe bei in die Leitung eingebautem Hahn gegenüber dem Küken einzustellen noch das Küken aus dem Hahn in seiner Achsrichtung auszubauen.
Bei einem andern bekannten Hahn schliesslich, bei dem ein kugelförmiges Küken frei beweglich im
Hahngehäuse angeordnet ist, stützt sich dieses gegen einen Dichtring ab, der von einem in die Durchfluss- bohrung des Gehäuses eingebauten Abdichtring gehalten wird. Abgesehen davon, dass das Küken bei hohen
Drücken nur mit grosser Kraft bewegt werden kann, schliesst ein solcher Hahn nur in einer Richtung des
Leitungsdruckes. Eine freie Einstellbarkeit von auf der Zu-und Abilussseite vorgesehenen Abdichtringen ist hiebei nicht vorhanden.
Bei der erfindungsgemässen Ausführung ermöglicht jedoch die Anwendung von Abdichtringen, die von im Gehäuse angeordneten Halteringen in einem nach innen und zum Küken hin offenen ringförmigen Raum gehalten sind, wobei die Halteringe zusammen mit den Abdichtringen mindestens so weit in Richtung der Durchflussöffnung im Gehäuse vom Küken weg verschiebbar sind, dass die äussere Begrenzung der kükenseitigen Stirnfläche der Abdichtringe ausserhalb der Enden der Durchflussbohrung des in Öffnungsstellung befindlichen Kükens gelangt und wobei die Halteringe nach Abnahme des Gehäusedeckels von aussen her zugänglich sind und das Küken in seiner Achsrichtung in das Gehäuse einsetzbar und aus diesem ausbaubar ist, zugleich eine einwandfreie Abdichtung zwischen Küken und Gehäuse als auch einen leichten Einund Ausbau aus dem Gehäuse,
ohne dass auch nur ein Leitungsanschluss am Gehäuse gelöst sein müsste. Für den leichten Einbau der Abdichtringe in die Halteringe, unter Verwendung einer zwischen diesen beiden Teilen vorgesehenen Dichtung, ist es dabei vorteilhaft, wenn diese Dichtung zwischen radial gerichteten Begrenzungsflächen der Halteringe und der Abdichtringe angeordnet ist.
Die Abdichtung der Umfangsfläche des Halteringes gegenüber dem Gehäuse ermöglicht eine Einstellbarkeit der Halteringe auf die gewünschte Stelle, an der die Abdichtringe sich mit einer gewissen axialen Verschiebbarkeit an das Küken mit wählbarer Kraft frei anlegen, ohne dass die Abdichtung zwischen Haltering und Gehäuse beeinträchtigt wird.
Es ist zweckmässig, die radial gerichtete Begrenzungsfläche des Halteringes und die dieser zugewandte Stirnfläche des Abdichtringes in an sich bekannter Weise nach Art einer Nut und Feder auszubilden und ineinandergreifen zu lassen, wubei die Dichtung zwischen den genannten Teilen in der Nut eingelegt ist. Hiedurch wird ein grösserer axialer Verschiebungsweg des Abdichtringes gegenüber dem Haltering ermöglicht.
Es ist weiterhin zweckmässig, bei Anordnung eines Dichtringes im Abdichtring, der die Dichtung zwischen Abdichtring und Küken verbessert, den Innendurchmesser der genannten Nut grösser als den Innendurchmesser des Dichtringes und den Aussendurchmesser der genannten Nut kleiner als den Aussendurchmesser des Dichtringes zu wählen, da hiedurch der Abdichtring unabhängig von der Richtung des Leitungsdruckes stets an das Küken angedrückt wird.
Es ist weiterhin zweckmässig, die Dichtung zwischen Haltering und Gehäuse auf einer sich in die Durchflussbohrung im Gehäuse erstreckenden rohrförmigen Verlängerung des Halteringes anzubringen, da
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hiedurch ein sonst auftretender tiefer Spalt zwischen der dem Küken abgewandten Stirnfläche des Hal- teringes und der gegenüberliegenden Gehäusefläche vermieden wird. In einem solchen tiefen Spalt könn- ten sich Ablagerungen absetzen, die das Zurückschrauben des Halteringes erschweren. Ausserdem stört ein tiefer Spalt an dieser Stelle die glatte Durchströmung des Hahnes.
Eine solche Ausbildung des Halteringes ist vor allen Dingen dann angebracht, wenn der Haltering an seinem Ausseaumfang in ansich bekannter Weise mit Gewinde versehen ist, das mit einem Innengewinde in der Gehäusedurchflussbohrung zusammenwirkt. Um das Innengewinde nicht unmittelbar in das Ge- häuse einschneiden zu müssen, wird es zweckmässigerweise in einer Buchse vorgesehen, die in das Gehäu- sedichteingesetzt und dort befestigt ist. Die Abdichtung findet dann auf der glatten Oberfläche der rohrförmigen Verlängerung, nicht aber auf dem Gewinde, wo sie mehr oder weniger unwirksam sein wird, statt.
Der an seinem Aussenumfang mit Gewinde versehene Haltering weist an seiner dem Küken zugewandten Stirnfläche oder dem dieser benachbarten Teil seines Umfanges Flächen in an sich bekannter Weise, z. B. Bohrungen oder Ausnehmungen für den Angriff eines zum Drehen des Halteringes geeigneten Werkzeuges auf. Die Stirnfläche der Halteringe ist nach Abnahme des Gehäusedeckels vom Gehäuse zugänglich.
Weist der Haltering aussen kein Gewinde auf, so kann sein Aussenumfang mit Vertiefungen, z. B. einer rundumlaufenden Nut versehen sein, in die nach Heranführen des Abdichtringes in Richtung auf das Küken Verriegelungsmittel, z. B. ein vom Gehäuse und/oder vom Deckel gehaltener Bügel, einführbar sind, wobei das Heranführen des Halteringes in Richtung auf das Küken durch eine in den Raum zwischen dem Haltering und dem Gehäuse eingesetzte Feder oder eine Fettfüllung erfolgt.
Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel und weiteren Einzelheiten in der Zeichnung erläutert.
Es zeigen Fig. 1 in Seitenansicht im Schnitt einen Hahn mit kugelförmigem Küken mit der erfindungsgemässen Anordnung der Abdichtringe, Fig. 2 in Seitenansicht im Schnitt die in das Gehäuse eingesetzte Gewindebuchse, Fig. 3 in Seitenansicht im Schnitt den in die Gewindebuchse einschraubbaren Ring, Fig. 4 in Seitenansicht im Schnitt den in den Ring einsetzbaren Abdichtring, Fig. 5 in perspektivischer Ansicht eine andere Art der Verriegelung des Ringes im Gehäuse.
In dem mit den Durchflussbohrungen 7 versehenen Hahngehäuse und dessen abnehmbarer Deckel 6 ist das kugelförmige Küken 2 mittels seiner Achszapfen 3 und 4 in Wälzlagern gelagert. Die Achszapfen 3 und 4 sind mittels Nutringdichtungen 23 und 24 gegenüber dem Gehäuse 1 bzw. gegenüber dem dicht im Gehäusedeckel 6 eingesetzten Zwischenring 38 abgedichtet.
Von der Innenseite des Gehäuses 1 her, d. h. von der das Küken 2 aufnehmenden Gehäusebohrung her, ist in die dort erweiterte.. Durchflussbohrung 7 des Gehäuses je eine in Fig. 2 dargestellte Gewindebuchse 27 eingesetzt, die das Innengewinde 28'aufweist, in- das der in Fig. 3 dargestellte Ring 25 mit dem Aussengewinde 28 einschraubbar ist.
In den Ring 25 ist der in Fig. 4 getrennt dargestellte Abdichtring 8 eingesetzt, wobei er mit seinem zylindrischen Aussenumfang 17 von dem Teil 30 des Ringes 25 mit grösserem Innendurchmesser geführt wird.
Die dem Küken 2 abgewandte Stirnfläche des Abdichtringes 8 ist gegenüber der zugewandten inneren
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beeinträchtigen. Der Ring 25 weist im Querschnitt die Form eines Winkels auf, dessen einer Schenkel 30 achsparallel zum Küken hin gerichtet ist und dessen anderer Schenkel 29'radial nach innen gerichtet ist und eine innere Stirnfläche mit dem Ringbund 32 aufweist.
Um den Raum 36 zwischen der äusseren Stirnfläche des Ringes 25 und der dem Küken 2 zugewandten Stirnfläche der hier erweiterten Durchflussbohrung 7 des Gehäuses 1 zu überbrücken, ist an dem Ring 25 eine von der inneren Begrenzung des nach innen gerichteten Schenkels 29'in die DurchflussbohrungimGe- häuse 1 sich erstreckende und gegenüber dieser mit der Dichtung 34 abgedichtete rohrförmige Verlängerung 26 vorgesehen, deren nach aussen gerichtete Stirnfläche 37 abgeschrägt ist. Hiedurch können in den Raum 36, der zweckmässigerweise mit Fett gefüllt wird, keine Ablagerungen aus dem Leitungsmedium gelangen, die das bei einem Ausbau des Kükens 2 erforderliche tiefere Einschrauben des Ringes 25 in das Gehäuse behindern würden.
An den dem Küken 2 zugewandten Teil des Ringes 25 sind Flächen, z. B. Bohrungen 35 vorgesehen, an denen ein zum Drehen des Ringes 25 dienendes Werkzeug angreifen kann. Diese Bohrungen sind nach
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Abnehmen des Gehäusedeckels 6 und des um den Kükenza pfen 4 angeordneten Zwischenringes 38 zugäng- lich.
Um unabhängig von der Richtung des Leitungsdruckes stets ein Anliegen der Abdichtringe 8 am Kü- ken 2 zu gewährleisten, wird der Innendurchmesser der Nut 31 grösser gewählt als der wirksame Innen- durchmesser des an der Dichtzone zwischen Küken 2 und Abdichtring 8 in letzteren eingelegten, z. B. aus
Kunststoff bestehenden, Dichtringes 10 und der Aussendurchmesser der Nut 31 kleinergewähltalsderwirk- same Aussendurchmesser des Dichtringes 10.
In Fig. 5 ist eine andere Art der Sicherung der Ringe 25 gegen axiale Verschiebung im Gehäuse dar- gestellt. Hiebei ist der Aussenumfang der Ringe 25 nicht mit Gewinde versehen, sondern mit einer Ring- nut 39, in die von oben her ein im Gehäuse geführtes und beispielsweise durch Aufsetzen des Gehäuse- deckels 6 in seiner Lage gehaltenes bügelförmiges Stück 40 einschiebbar ist. Das Heranführen des Ringes
25 zusammen mit dem Abdichtring 8 an das Küken 2 kann durch eine in den Raum 36 eingesetzte Feder oder durch eine hier von aussen her eingepresste Fettfüllung erfolgen. Die Fettfüllung braucht jedoch den
Ring 25 in seiner Endlage nicht festzuhalten, da hiezu der in der Nut 39 eingeschobene Bügel 40 dient.
Ein eventueller Überdruck im Fett kann daher auch keine unerwünschte Vergrösserung der Anpress- kraft der Abdichtringe 8 an das Küken 2 bewirken. Der Ring 25 kann auch durch in die Nut 39 von der
Aussenseite des Gehäuses 1 her eingeschraubte und gegenüber diesem abgedichtete Bolzen in seiner Lage gesichert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hahn mit kugelförmigem Küken, das mittels zweier Achszapfen im ungeteilten Hahngehäuse ge- lagert ist, wobei die Abdichtung der Durchflussbohrung im Gehäuse gegenüber dem Küken durch in Rich- tung der Durchflussbohrung begrenzt verschiebliche Abdichtringe erfolgt, gekennzeichnet durch die Kom- bination sämtlicher folgender an sich bekannter Merkmale :
a) Die Abdichtringe (8) sind von im Gehäuse (l) in Richtung dessen Durchflussöffnung (7) angeordne- ten Halteringen (25) in einem nach innen und zum Küken (2) hin offenen ringförmigen Raum (36) gehal- ten, b) die Halteringe (25) sind zusammen mit den Abdichtringen (8) mindestens so weit in Richtung der
Durchflussöffnung (7) im Gehäuse vom Küken (2) weg verschiebbar, dass die äussere Begrenzung der küken- seitigen Stirnfläche (13) der Abdichtringe (8) ausserhalb der Enden (11) der Durchflussbohrung (14) des in Öffnungsstellung befindlichen Kükens (2) gelangt, c) die Halteringe (25) sind nach Abnahme des Gehäusedeckels von aussen her zugänglich, d) das Küken (2) ist in seiner Achsrichtung in das Gehäuse (1) einsetzbar, e) zwischen den Abdichtringen (8) und den zugeordneten radialgerichteten Begrenzungsflächen (29)
der Halteringe sind Dichtungen (33), vorzugsweise in Form von O-Ringen, vorgesehen, f) zwischen der Umfangsfläche der Halteringe (25) und dem Gehäuse (1) ist eine Dichtung (34) vorgesehen.
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Rooster with a spherical chick
The invention relates to a tap with a spherical plug. Taps of this type are already known in which the plug is mounted with two axle journals in the tap housing and, when the flow bore in the housing is sealed off from the plug, is effected by sealing rings which are limitedly displaceable in the direction of the flow bore.
In some known designs, the assembly of the tap is made possible in that the tap housing is divided into two halves by a cut perpendicular to the flow direction or perpendicular to the plug axis, between which the plug and the sealing rings are enclosed. The
However, division of the housing has various disadvantages. A pressure-tight connection must be created between the two housing halves and, moreover, the housing halves must be put together tightly in order to prevent flow around the plug and passage of the line medium to the outside.
It is also known to enclose the plug and the sealing rings with a cylinder consisting of two rigid half-shells, the diameter of which is greater than that of the plug. This execution requires. A very high machining accuracy, especially of the half-shells, so that the sealing rings are guided in the correct position towards the plug, and this construction leads to an undesirable enlargement of the valve body.
It is also already known to provide the plug on its circumference with a lateral flattening which can be brought into the area of the sealing ring, which is only arranged on one side, by turning the plug, in order to thereby pull the plug past the sealing ring upwards out of the tap housing can.
Apart from the fact that this causes a considerable weakening of the cross-section of the plug, which greatly affects its flexural rigidity at high pressures, it is hardly possible to use this measure with sealing rings arranged on both sides, since the second flattening of the plug requires its cross-section even further would have to be weakened and, moreover, since there would be no sufficient sealing surface against the sealing rings on the plug surface. In addition, the flattened areas create unwanted dead spaces in the tap housing.
It is also known to store the sealing rings in the tap housing and to counter the force of the spring at least as far outwards in the direction of the through-flow bore in the housing, ie. H. away from the chick, so that the outer boundary of the dome-shaped contact surface of the sealing rings on the chick comes outside the ends of the through-hole of the chick in the open position. This makes it possible to insert the plug in the direction of its axis from above into the tap housing. The sealing rings are pushed outwards into the position described above during the installation or removal process and are moved back into their sealing position on the plug after the end position of the plug has been reached.
In order to move the sealing rings back into their sealing position on the plug, in these known designs springs are provided between the sealing rings and the housing, which are designed as helical springs concentric with the sealing rings. The sealing rings are stepped on their outside diameter, with both the part with the larger outside diameter and the part with the smaller outside diameter on its circumference in correspondingly stepped steps for the flow bore
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coaxial bores of the housing is performed. In the space formed between the part with the smaller outer diameter and the guide surface in the housing with the larger outer diameter, two seals for sealing the sealing ring against the housing and the springs are accommodated.
In order to prevent an undesirable large backward movement of the sealing rings away from the chick, it is also known to replace the sealing rings, after they have been brought into contact with the chick by the springs, by a grease filling pressed in from the outside, e.g. B. with a lubricant in their position so that they cannot be lifted from their seat on the chick even in the event of sudden pressure surges. However, since such a filling usually has a greater coefficient of thermal expansion than the metallic material of the housing, when the temperature rises the sealing rings are pressed so strongly against the plug that switching becomes more difficult, which can damage the sealing surfaces on the plug and sealing rings.
The aim of the invention is to create a tap as required in practice for high pressures, especially in oil companies. Such a tap must meet the following requirements:
1. It must close completely regardless of the direction of the line pressure, without the contact pressure between the plug and sealing rings exceeding an inadmissibly high value, in particular the plug must not be supported in the closed position by a sealing surface in the housing itself.
2. The valve must have an undivided housing.
3. In spite of the undivided housing, the plug and the associated sealing surfaces must be removable from this, without the tap housing having to be removed from the line at one connection end.
4. It must be possible to adjust the axial play of the sealing rings between the housing and the plug depending on the size of the pressure area in question and, if necessary, to readjust it for the automatic sealing of the plug against the housing.
This is achieved according to the invention by the combination of all of the following known features in a cock with a spherical plug, which is mounted in the undivided cock housing by means of two axle journals, whereby the sealing of the flow bore in the housing with respect to the plug is achieved by sealing rings that are limited in the direction of the flow bore :
a) The sealing rings are held by retaining rings arranged in the housing in the direction of its flow opening in an annular space that is open inwards and towards the plug,
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Plug arrives, c) the retaining rings are accessible from the outside after removing the housing cover, d) the plug can be inserted into the housing in its axial direction, e) between the sealing rings and the associated radially directed boundary surfaces of the retaining rings are seals, preferably in the form of O-rings, provided, f) a seal is provided between the peripheral surface of the retaining rings and the housing.
Although a cock with a plug mounted in the undivided cock housing, in which the sealing of the flow bore in the housing with respect to the plug is carried out by a sealing ring which is limitedly displaceable in the direction of the flow bore, is known which has the features of the above-mentioned combination a, b, d , e and f of the invention, but not feature c, namely that the retaining rings are accessible from the outside after removing the housing cover. In this known valve, the retaining rings and the sealing rings are fixed in the housing by closure covers which are screwed into the undivided housing in the direction of flow and which are designed as a connection for the lines.
The plug can only be installed and removed and the retaining and sealing rings can only be moved when the tap is removed from the line, since only then can the cover be unscrewed from the housing.
A valve with a spherical plug is also known, which although some features a, c and b have features, but not features d, e and f, because in this known embodiment the plug cannot be inserted into the housing in its axial direction No seals are provided between the sealing rings and the radially directed boundary surfaces of the retaining rings, and furthermore no seal is provided between the peripheral surface of the retaining rings and the housing. This valve can only close tightly if the line pressure is applied from the side
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comes, on which the sealing ring placed in a retaining ring is arranged. The movably mounted plug is pressed by the line pressure with full force onto the sealing ring, which is immovably mounted in the housing on the other side.
Since this contact pressure cannot be reduced at will, such a cock should not be used at high pressures.
With the invention, however, it is possible without difficulty to dimension the effective diameter of the seal arranged on the axially displaceable sealing ring in relation to the effective diameter of the sealing zone between the plug and sealing rings so that each sealing ring, regardless of the direction of the line pressure, through the latter to the plug selectable force can be pressed.
In another known valve, the sealing rings are held by retaining rings arranged in the housing and their end faces are sealed off from them. However, the sealing ring between the housing and the retaining ring is designed as a spacer ring for the adjustment of the retaining ring. Any adjustment of the retaining ring to the housing is therefore not possible, which is achieved in the invention by sealing a circumferential surface of the retaining ring from the housing . The adjustability of the retaining ring in relation to the housing is essential, however, since it can thereby be achieved that the sealing rings do not serve to support the plug, but rather lie against the plug with a selectable force.
In a further known valve, the sealing rings are held by support rings that can be screwed in from the outside in the direction of the flow-through bore of the housing. However, the support rings can only be screwed in before the valve is installed in the line, and the plug is in turn supported by the sealing rings against the housing. It is neither possible to adjust the sealing rings in relation to the plug when the cock is built into the line, nor to remove the plug from the cock in its axial direction.
Finally, in another known cock, in which a ball-shaped chick can move freely in the
Valve housing is arranged, this is supported against a sealing ring which is held by a sealing ring built into the through-flow bore of the housing. Besides that the chick is at high
Pressing can only be moved with great force, such a cock only closes in one direction
Line pressure. There is no free adjustability of sealing rings provided on the inlet and outlet side.
In the embodiment according to the invention, however, it is possible to use sealing rings which are held by retaining rings arranged in the housing in an annular space open inwards and towards the plug, the retaining rings together with the sealing rings at least as far away from the plug in the direction of the flow opening in the housing are displaceable so that the outer boundary of the plug-side end face of the sealing rings reaches outside the ends of the flow bore of the plug in the open position and the retaining rings are accessible from the outside after removing the housing cover and the plug can be inserted into the housing and removed from it in its axial direction is, at the same time, a perfect seal between plug and housing as well as easy installation and removal from the housing,
without even having to loosen a line connection on the housing. For easy installation of the sealing rings in the retaining rings, using a seal provided between these two parts, it is advantageous if this seal is arranged between radially directed boundary surfaces of the retaining rings and the sealing rings.
The sealing of the circumferential surface of the retaining ring with respect to the housing enables the retaining rings to be adjusted to the desired point at which the sealing rings can freely rest against the plug with a certain amount of axial displacement with a selectable force, without the seal between the retaining ring and the housing being impaired.
It is expedient to design the radially directed boundary surface of the retaining ring and the face of the sealing ring facing it in a manner known per se in the manner of a tongue and groove and to allow them to interlock, with the seal inserted between the parts mentioned in the groove. This enables a greater axial displacement path of the sealing ring with respect to the retaining ring.
It is also useful, when a sealing ring is arranged in the sealing ring, which improves the seal between the sealing ring and the plug, to select the inner diameter of the above-mentioned groove larger than the internal diameter of the sealing ring and the external diameter of the above-mentioned groove smaller than the external diameter of the sealing ring Sealing ring is always pressed against the plug regardless of the direction of the line pressure.
It is also expedient to attach the seal between the retaining ring and the housing on a tubular extension of the retaining ring extending into the throughflow hole in the housing, since
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This avoids a deep gap that would otherwise occur between the end face of the retaining ring facing away from the plug and the opposite housing face. Deposits could settle in such a deep gap and make it difficult to screw back the retaining ring. In addition, a deep gap at this point disturbs the smooth flow through the tap.
Such a design of the retaining ring is particularly appropriate when the retaining ring is provided on its outer circumference in a manner known per se with a thread which cooperates with an internal thread in the housing through-flow bore. In order not to have to cut the internal thread directly into the housing, it is expediently provided in a socket which is sealed into the housing and fastened there. The seal then takes place on the smooth surface of the tubular extension, but not on the thread, where it will be more or less ineffective.
The retaining ring, which is provided with a thread on its outer circumference, has surfaces in a manner known per se on its end face facing the chick or on the part of its circumference adjacent to it. B. holes or recesses for the attack of a suitable tool for rotating the retaining ring. The end face of the retaining rings is accessible after removing the housing cover from the housing.
If the retaining ring does not have a thread on the outside, its outer circumference can be provided with depressions, e.g. B. be provided a circumferential groove, into which locking means, for example after moving the sealing ring towards the chick. B. a bracket held by the housing and / or by the cover can be inserted, the holding ring being brought up in the direction of the chick by a spring or a grease filling inserted into the space between the holding ring and the housing.
The invention is explained using an exemplary embodiment and further details in the drawing.
1 shows a cross-sectional side view of a cock with a spherical plug with the arrangement of the sealing rings according to the invention, FIG. 2 shows the threaded bushing inserted into the housing in cross-sectional side view, FIG. 3 shows a cross-sectional side view of the ring that can be screwed into the threaded bushing, FIG 4 shows a sectional side view of the sealing ring that can be inserted into the ring, and FIG. 5 shows a perspective view of another type of locking of the ring in the housing.
In the tap housing provided with the through-flow bores 7 and its removable cover 6, the spherical plug 2 is supported in roller bearings by means of its axle journals 3 and 4. The journals 3 and 4 are sealed by means of U-ring seals 23 and 24 with respect to the housing 1 or with respect to the intermediate ring 38 inserted tightly in the housing cover 6.
From the inside of the housing 1, i. H. from the housing bore accommodating the plug 2, a threaded bush 27, shown in FIG. 2, is inserted into the expanded through-flow bore 7 of the housing, which has the internal thread 28 ′, in which the ring 25 shown in FIG the external thread 28 can be screwed in.
The sealing ring 8, shown separately in FIG. 4, is inserted into the ring 25, with its cylindrical outer circumference 17 being guided by the part 30 of the ring 25 with a larger inner diameter.
The end face of the sealing ring 8 facing away from the plug 2 is opposite the facing inner face
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affect. The ring 25 has the shape of an angle in cross section, one leg 30 of which is directed axially parallel to the plug and the other leg 29 ′ is directed radially inward and has an inner end face with the annular collar 32.
In order to bridge the space 36 between the outer end face of the ring 25 and the end face of the flow bore 7 of the housing 1, which is facing the plug 2, on the ring 25 one of the inner delimitation of the inwardly directed leg 29 ′ is inserted into the flow bore. Housing 1 extending and with respect to this with the seal 34 sealed tubular extension 26 is provided, the outwardly directed end face 37 is beveled. As a result, no deposits from the line medium can get into the space 36, which is expediently filled with grease, which would prevent the ring 25 from being screwed deeper into the housing when the plug 2 is removed.
On the part of the ring 25 facing the chick 2, there are surfaces such. B. bores 35 are provided on which a tool used to rotate the ring 25 can act. These holes are after
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Removal of the housing cover 6 and the intermediate ring 38 arranged around the plug 4 are accessible.
In order to ensure that the sealing rings 8 are always in contact with the plug 2 regardless of the direction of the line pressure, the inside diameter of the groove 31 is selected to be larger than the effective inside diameter of the one inserted in the sealing zone between plug 2 and sealing ring 8, e.g. . B. off
Sealing ring 10 made of plastic and the outside diameter of the groove 31 selected to be smaller than the effective outside diameter of the sealing ring 10.
In FIG. 5 another type of securing the rings 25 against axial displacement in the housing is shown. The outer circumference of the rings 25 is not provided with a thread, but with an annular groove 39, into which a bow-shaped piece 40 guided in the housing and held in position, for example, by placing the housing cover 6 on, can be inserted. The approach of the ring
25 together with the sealing ring 8 on the plug 2 can be effected by a spring inserted into the space 36 or by a grease filling pressed in here from the outside. However, the fat filling needs that
Ring 25 cannot be held in its end position, since the bracket 40 pushed into the groove 39 is used for this purpose.
A possible overpressure in the grease can therefore not cause an undesired increase in the contact pressure of the sealing rings 8 on the plug 2. The ring 25 can also through into the groove 39 of the
Outside of the housing 1 screwed in and secured against this bolt sealed in its position.
PATENT CLAIMS:
1. Cock with a spherical plug, which is mounted in the undivided cock housing by means of two axle journals, whereby the sealing of the flow bore in the housing with respect to the plug is carried out by sealing rings which can be shifted to a limited extent in the direction of the flow bore, characterized by the combination of all of the following known features:
a) The sealing rings (8) are held by retaining rings (25) arranged in the housing (1) in the direction of its flow opening (7) in an annular space (36) open inwards and towards the plug (2), b ) the retaining rings (25) together with the sealing rings (8) are at least as far in the direction of the
The flow opening (7) in the housing can be moved away from the plug (2) so that the outer boundary of the plug-side face (13) of the sealing rings (8) is outside the ends (11) of the flow bore (14) of the plug (2) in the open position arrives, c) the retaining rings (25) are accessible from the outside after removing the housing cover, d) the plug (2) can be inserted in its axial direction into the housing (1), e) between the sealing rings (8) and the associated radially directed Boundary surfaces (29)
the retaining rings are provided with seals (33), preferably in the form of O-rings, f) a seal (34) is provided between the peripheral surface of the retaining rings (25) and the housing (1).