Absperrorgan Gegenstand der Erfindung ist ein Absperrorgan mit einem von einem strömenden Medium durch- flossenen Gehäuse und einem in einer Bohrung desselben dichtend und beweglich geführten Absperr glied. Derartige, gewöhnlich mit dem Namen Hahn oder als Schieber bezeichnete, für Flüssigkeiten und Gase verwendete Absperrorgane sind vielerorts heute durch Ventile ersetzt und verdrängt worden. Der Grund hierzu ist wohl darin zu suchen, dass die Tendenz des beweglich geführten Absperrgliedes zum Festsitzen im Gehäuse bisher nicht behoben werden konnte.
Eine einmalige Schmierung des Ab sperrgliedes gibt auch keine Gewähr gegen Fest sitzen, da das Fett oder Öl bei erhöhter Tempera tur ausfliesst oder durch das Durchflussmedium aus gewaschen wird. Dort, wo solche Absperrorgane heute noch verwendet werden, ist dafür zu sorgen, dass durch entsprechend ausgewählte Werkstoff paarung zwischen Gehäuse und Absperrglied ein niedriger Reibungskoeffizient erzielt wird, das für die Erhaltung der Bewegungsmöglichkeit eine ge wisse Gewähr gibt.
Die grössten Schwierigkeiten bezüglich Fest sitzen bereitet die Verwendung von nichtrostendem Stahl, infolge dessen spezifischen Oberflächeneigen schaften (Fehlen von Oxydschichten und Kalt schweissen der Oberflächenmoleküle). Aus diesem Grunde sind seit einiger Zeit Hähne gebaut worden, welche mit besondern Schmierkanälen und Press- schrauben für Schmiermaterial ausgerüstet sind. Lei der konnten auch diese Massnahmen nicht voll be friedigen.
Die Erfindung ermöglicht die Vermeidung der er wähnten Nachteile. Zu diesem Zwecke besitzt das Absperrorgan nach der Erfindung eine das Absperr glied umgebende und an der Wandung der Bohrung anliegende Hülse aus Kunststoff, welche gleich- zeitig die Aufgabe der Abdichtung und der Schmie rung übernimmt.
Da für das gute Funktionieren des Reiberhahns die Auswahl der Werkstoffe von grosser Bedeu tung ist, wird die Hülse vorteilhaft aus einem Kunststoff mit besonders guten Gleit- und Dich tungseigenschaften hergestellt.
Die neuen Kunst stoffe von der Gattung Poly-Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Polyäthylen, und Poly-Halogen- kohlenwasserstoffe, die unter den eingetragenen Marken Teflon , Kel-F sowie andere Kunststoffe, die unter Nylon, Perlon (eingetragene Marke) be kanntgeworden sind, weisen diese günstigen Eigen schaften auf und sind von Fall zu Fall als Material für die Hülse zu empfehlen.
Die oben erwähnten Kunststoffe haben zudem die Eigenschaft, chemisch sehr beständig zu sein. Wenn also das Gehäuse ebenfalls aus chemisch widerstandsfähigem Material oder Metall mit ent sprechenden Schutzüberzügen, wie zum Beispiel Email, hergestellt wird, so ist eine breite Basis für die Verwendungsmöglichkeit des Erfindungs gegenstandes geschaffen worden, welche speziell auch in der chemischen Industrie von grosser Bedeu tung ist. Dem Reiberhahn wird somit ein weites Gebiet der Anwendung eröffnet und dessen natür liche Vorteile wie Einfachheit und freier Durch gang (geringer Druckabfall, Möglichkeit des Durch stossens) voll ausgenutzt.
In der Zeichnung sind beispielsweise als Hahn ausgebildete Ausführungsformen des Erfindungs gegenstandes dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 und 2 einen Hahn mit einem konischen Küken im Längsschnitt bzw. im Querschnitt, Fig.3 einen Hahn mit einem zylindrischen, in axialer Richtung verschiebbaren Küken im Axial schnitt, Fig.4 einen Hahn mit mehreren radialen und einer axialen Anschlussstelle und einem längsver schiebbaren und verdrehbaren zylindrischen Küken im Axialschnitt,
Fig. 5 einen Hahn mit einem zylindrischen Küken und einer mittels Spannbrille spannbaren Dichtungs hülse im Axialschnitt.
In der konischen Bohrung eines mit Anschluss- flanschen versehenen Gehäuses 1 ist ein konisches Küken 2 angeordnet. Eine das Küken 2 umgebende Hülse 3 aus Kunststoff schmiegt sich an die Wan dung der Gehäusebohrung. In an sich bekannter Weise ist das Küken 2 mit Hilfe einer Mutter 4 und einer Unterlagscheibe 5 am Gehäuse 1 ge halten. Ein Sicherungsring 6 verhindert das selbst tätige Lösen der Mutter 4.
Dieser Sicherungsring 6 könnte durch eine Federscheibe ersetzt wer den, welche das Küken 2 federnd in die Bohrung des Gehäuses 1 ziehen würde, um dabei das temperaturbedingte Dehnen und Schrump fen des Kunststoffes zu berücksichtigen, und das dichtende Zusammenwirken des Kükens 2 mit dem Gehäuse 1 auch bei Temperaturschwankungen zu gewährleisten.
Der in der gezeichneten Stellung des Kükens 2 freigegebene Durchfluss eines Mediums durch den Hahn kann durch Verdrehen des Kükens 2 um 90 vollständig unterbrochen werden. Die Kunst stoffhülse ergibt in beiden Kükenstellungen, wie auch selbstverständlich bei nur teilweise gedrossel tem Durchfluss, eine einwandfreie Abdichtung und vorzügliche, das Anfressen des Kükens ausschlie ssende Gleiteigenschaften. Dabei könnte man die Hülse mit dem Küken bewegen oder aber im Gehäuse festhalten.
Selbstverständlich können sämtliche bisherigen Bauformen und Querschnittsformen der bekannten Hähne, wie Ein- und Mehrweghähne, Hähne mit geradem und abgewinkeltem Durchgang, geflanschte Ausführung und solche mit Muffen in der beschrie benen Weise mit einer Kunststoffhülse ausgerüstet werden. Die Stopfbüchse als Dichtung kann weg fallen, das heisst, sie wird ersetzt durch die Kunst stoffhülse.
In der Ausführung gemäss den Fig. 1 und 2 mit einem konischen Küken, welches in einer ko nischen Bohrung angeordnet ist, kann die Wand stärke der Kunststoffhülse sehr dünn gehalten wer den. In einer modifizierten Ausführung nach der Fig.3 wird ein zylindrisches Küken 2' verwendet. Die Bohrung der Kunststoffhülse 3' ist selbstverständ lich auch zylindrisch, während die Bohrung des Gehäuses 1' und damit die Aussenfläche der Hülse 3' nach wie vor konisch ausgebildet sind.
Diese Aus führung erlaubt nicht nur das Verdrehen des Kükens 2' in der Hülse 3', sondern, wie dargestellt, auch das Verschieben des Kükens 2' in axialer Richtung und ergibt tatsächlich ein kombiniertes, als Hahn und als Schieber wirkendes Absperrorgan. Nach der Fig. 4 ist das Küken 2" als Schieber, mit meh- reren Querbohrungen und mit einer oder mehreren Längsbohrungen versehen. Das Gehäuse ist mit wei teren radialen und einer axialen Anschlussstelle ver sehen, wodurch eine ausserordentlich vielfältige Ver wendbarkeit des Absperrorgans gegeben ist.
Das Absperrglied könnte auch mittels eines Hebel systems betätigt werden, wodurch das Absperr organ zugleich als Schnellverschluss zum Einsatz kommen kann. Das Gesagte lässt sich freilich auch auf eine Ausführung anwenden, bei welcher die Kunststoffhülse eine zylindrische Aussenfläche und eine konische Bohrung aufweist.
Nach der Fig.5 besitzt das Absperrorgan eine Hülse 2"' mit zylindrischer Aussen- und Innen fläche, welche durch eine Spannbrille 7 derart unter Druck gesetzt werden kann, dass an den zy lindrischen Dichtflächen ein radialer Anpressdruck zum Abdichten erzeugt werden kann.
Die Sicherung der Hülse kann dadurch erfolgen, dass eine Dichtfläche, vorzugsweise im Gehäuse, weniger fein bearbeitet wird als jene des Absperr gliedes. Eine andere Sicherung kann vorgenommen werden, indem man die Kunststoffhülse ein wenig in die Durchflussöffnung hinein einbördelt. Eine sehr zuverlässige Sicherung gegen Verdrehen bietet eine axiale Nut in der Gehäusebohrung und eine entsprechende Feder in der Kunststoffhülse, resp. umgekehrt. Selbstverständlich müssen die Dicht flächen immer gut bearbeitet werden. Bei emaillier ten Hähnen und solchen aus Glas, Steinzeug oder Porzellan wird man kaum darum herumkommen, die Dichtflächen zu schleifen.
Immerhin sind die Anforderungen an die Genauigkeit der Bearbeitung eher geringer als bei den bisherigen Hähnen, dies gilt ganz besonders im grobgeometrischen Sinne, das heisst, die Kegelwinkel der beiden Dichtflächen brauchen nicht ganz genau übereinzustimmen. Falls die Hülse entsprechend geformt oder verformt wird, sind sogar starke Abweichungen in der Konizität zulässig.
Zur Unterstützung der Dichtung können in die Dichtflächen kreisförmige Rillen beliebigen Quer schnittes eingearbeitet werden. Für gewisse Mate rialien wird es nötig sein, eine Armierung einzu bauen, zum Beispiel aus Blech, Draht oder Ge webe, aus Asbestfasern, Glasfasern usw., welche von Fall zu Fall festgelegt werden muss.
Abschliessend sei noch bemerkt, dass die Ver wendung von Teflon , welchem Asbest, Glas oder andere, die Wärmeausdehnung hemmende Füll und Dichtstoffe zugemischt werden, als zweckmässig erachtet wird. Es ist dadurch zu erreichen, dass die Hähne bei relativ hohen Temperaturen, zum Bei spiel 240 C, und der nachfolgenden Abkühlung auf beispielsweise 20 C gleicherweise dicht bleiben. Dieser Umstand bedeutet mit andern Worten, dass zufolge der Wärmedehnungen bzw. Schrumpfungen keine plastischen Deformationen auftreten.
Bei der Verwendung von Teflon -Hülsen bil det sich am Küken durch die Reibung eine hauch- dünne Teflon -Schicht, an welcher, entsprechend den Eigenschaften des Teflon keine Stoffe hängen bleiben. Dies bezieht sich auch auf Partikel des Durchflussrnediums oder auf eventuelle Schmutz partikel, die zwischen die Dichtflächen gelangen. Während solche Partikel bei anderem Hülsenmate rial in diesem eingebettet verbleiben und das Küken zerkratzen, werden sie bei Verwendung von Teflon - Hülsen, ohne die Dichtflächen zu beschädigen, zwi schen diesen mitgerollt. Der Hahn bleibt so dauernd dicht.
Shut-off element The invention relates to a shut-off element with a housing through which a flowing medium flows and a shut-off element which is guided in a sealing and moveable manner in a bore of the same. Such shut-off devices, usually referred to as cocks or slides, used for liquids and gases have now been replaced and displaced by valves in many places. The reason for this is probably to be found in the fact that the tendency of the movably guided shut-off element to get stuck in the housing has not yet been eliminated.
A one-time lubrication of the shut-off element is no guarantee that it will not sit tight, as the grease or oil flows out at high temperatures or is washed out by the flow medium. Wherever such shut-off devices are still used today, it must be ensured that a low coefficient of friction is achieved by appropriately selected material pairing between the housing and shut-off element, which gives a certain guarantee that the possibility of movement is maintained.
The greatest difficulties in terms of tightness are caused by the use of stainless steel, due to its specific surface properties (lack of oxide layers and cold welding of the surface molecules). For this reason, taps have been built for some time which are equipped with special lubrication channels and press screws for lubricating material. Unfortunately, these measures were not entirely satisfactory either.
The invention makes it possible to avoid the disadvantages mentioned. For this purpose, the shut-off element according to the invention has a sleeve made of plastic which surrounds the shut-off member and rests on the wall of the bore and which at the same time takes on the task of sealing and lubricating.
Since the choice of materials is of great importance for the smooth functioning of the friction valve, the sleeve is advantageously made of a plastic with particularly good sliding and sealing properties.
The new plastics of the type poly-hydrocarbons, such as polyethylene, and poly-halohydrocarbons, which are known under the registered trademarks Teflon, Kel-F and other plastics which have become known under nylon, Perlon (registered trademark), have these favorable properties and are recommended as a material for the sleeve on a case-by-case basis.
The plastics mentioned above also have the property of being chemically very resistant. So if the housing is also made of chemically resistant material or metal with appropriate protective coatings, such as enamel, a broad basis for the use of the subject invention has been created, which is especially important in the chemical industry . This opens up a wide area of application for the tap and makes full use of its natural advantages such as simplicity and free passage (low pressure drop, possibility of pushing through).
In the drawing, for example, designed as a cock embodiments of the invention are shown, namely: Fig. 1 and 2 a cock with a conical plug in longitudinal section and in cross section, Figure 3 a cock with a cylindrical, axially displaceable plug in axial section, Figure 4 shows a valve with several radial and one axial connection point and a longitudinally displaceable and rotatable cylindrical plug in axial section,
5 shows a valve with a cylindrical plug and a sealing sleeve which can be tensioned by means of a clamping gland, in axial section.
A conical plug 2 is arranged in the conical bore of a housing 1 provided with connecting flanges. A sleeve 3 made of plastic surrounding the chick 2 hugs the wall of the housing bore. In a known manner, the chick 2 with the help of a nut 4 and a washer 5 on the housing 1 is kept ge. A locking ring 6 prevents the nut 4 from automatically loosening.
This locking ring 6 could be replaced by a spring washer who would pull the plug 2 resiliently into the bore of the housing 1 in order to take into account the temperature-related expansion and shrinkage of the plastic, and the sealing interaction of the plug 2 with the housing 1 as well to guarantee in case of temperature fluctuations.
The flow of a medium through the tap, which is released in the position shown of the plug 2, can be completely interrupted by turning the plug 2 by 90 degrees. The plastic sleeve results in both plug positions, and of course with only partially throttled flow, a perfect seal and excellent sliding properties that prevent the plug from seizing. You could move the sleeve with the chick or hold it in the housing.
Of course, all previous designs and cross-sectional shapes of the known taps, such as one-way and multi-way taps, taps with straight and angled passage, flanged design and those with sleeves in the described enclosed manner can be equipped with a plastic sleeve. The stuffing box as a seal can fall away, that is, it is replaced by the plastic sleeve.
In the embodiment according to FIGS. 1 and 2 with a conical chick which is arranged in a conical bore, the wall thickness of the plastic sleeve can be kept very thin who the. In a modified embodiment according to FIG. 3, a cylindrical plug 2 'is used. The bore of the plastic sleeve 3 'is of course also cylindrical, while the bore of the housing 1' and thus the outer surface of the sleeve 3 'are still conical.
This implementation allows not only the rotation of the plug 2 'in the sleeve 3' but, as shown, also the displacement of the plug 2 'in the axial direction and actually results in a combined shut-off device acting as a cock and a slide. According to FIG. 4, the plug 2 ″ is provided as a slide, with several transverse bores and with one or more longitudinal bores. The housing is provided with further radial and one axial connection points, which means that the shut-off element can be used in an extraordinarily varied manner .
The shut-off element could also be actuated by means of a lever system, whereby the shut-off organ can also be used as a quick release. What has been said can of course also be applied to an embodiment in which the plastic sleeve has a cylindrical outer surface and a conical bore.
According to FIG. 5, the shut-off element has a sleeve 2 '' 'with a cylindrical outer and inner surface, which can be pressurized by a clamping gland 7 in such a way that a radial contact pressure can be generated for sealing on the cylindrical sealing surfaces.
The sleeve can be secured in that a sealing surface, preferably in the housing, is machined less finely than that of the shut-off member. Another way of securing is to flare the plastic sleeve a little into the flow opening. A very reliable safeguard against rotation is provided by an axial groove in the housing bore and a corresponding spring in the plastic sleeve, respectively. vice versa. It goes without saying that the sealing surfaces must always be carefully processed. With enamelled taps and those made of glass, stoneware or porcelain, you will hardly be able to avoid grinding the sealing surfaces.
After all, the demands on the accuracy of the machining are rather lower than with the previous taps, this is particularly true in the coarse geometric sense, that is, the cone angles of the two sealing surfaces do not need to match exactly. If the sleeve is shaped or deformed accordingly, even large deviations in the conicity are permitted.
To support the seal, circular grooves of any cross-section can be incorporated into the sealing surfaces. For certain materials it will be necessary to build a reinforcement, for example from sheet metal, wire or fabric, from asbestos fibers, glass fibers, etc., which must be determined on a case-by-case basis.
Finally, it should be noted that the use of Teflon, to which asbestos, glass or other fillers and sealants that inhibit thermal expansion are added, is considered appropriate. It can be achieved that the taps remain equally tight at relatively high temperatures, for example 240 C, and the subsequent cooling to 20 C, for example. In other words, this circumstance means that no plastic deformations occur as a result of the thermal expansion or contraction.
When using Teflon sleeves, a very thin Teflon layer is formed on the plug due to the friction, on which, according to the properties of Teflon, no substances stick. This also relates to particles of the flow medium or to any dirt particles that get between the sealing surfaces. While such particles remain embedded in other Hülsenmate rial and scratch the chick, when using Teflon sleeves they are rolled between these rule without damaging the sealing surfaces. The tap stays tight all the time.