DE102004043974A1

DE102004043974A1 - Kugelhahnabdichtung

Info

Publication number: DE102004043974A1
Application number: DE200410043974
Authority: DE
Inventors: Gerhard Seewald
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2004-09-11
Filing date: 2004-09-11
Publication date: 2006-03-16

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kugelhahnabdichtung zu schaffen, die Form- und Lageabweichungen der Kugel und der Dichtringe selbständig ausgleicht. DOLLAR A In einem Gehäuse 1 eines Kugelhahnes ist eine Kugel 3 als Absperrorgan 4 mit einer dichtend nach außen geführten Schaltwelle 5 angeordnet. Dichtringe 6, die dichtend aber gleitfähig auf der Oberfläche der Kugel 3 aufliegen, befinden sich beidseitig der Kugel 3 axial verschieblich mit einer an ihrem Umfang angeordneten Dichtung 8 koaxial und dichtend im Gehäusedurchgang 10. Auf die nach außen zeigende Seite der Dichtringe 6 drückt axial eine Tellerfeder 7, auf die wiederum axial ein Stellring 9 drückt, der in dem Anschlußgewinde 11 des Gehäusedurchganges 10 eingeschraubt ist. DOLLAR A Die Erfindung betrifft eine Kugelhahnabdichtung, welche zur inneren Abdichtung zwischen der Kugel und den Dichtringen in Kugelhähnen benutzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelhahnabdichtung, welche zur inneren Abdichtung zwischen der Kugel und den Dichtringen in Kugelhähnen benutzt wird. Die Anwendung der Kugelhähne erfolgt zum Absperren von gasförmigen und flüssigen Medien in Rohrleitungen. Die Erfindung ist sowohl für zapfengelagerte Kugelhähne, deren Anwendung vorzugsweise im Hochdruckbereich erfolgt, als auch für schwimmende Kugelhähne anwendbar.

Kugelhähne werden seit längerer Zeit als sichere Absperrarmatur für die verschiedensten gasförmigen und flüssigen Medien auch deshalb eingesetzt, weil sie einen glatten Durchgang haben. Sie sind auch zum Absperren für hohe Drücke geeignet, dann allerdings, im Gegensatz zu Kugelhähnen mit schwimmender Kugel, sind sie mit einer zapfengelagerten Kugel ausgerüstet. Das ist deshalb notwendig, weil bedingt durch die hohen zu schaltenden Differenzdrücke des zu schaltenden Mediums, hohe Kräfte in Richtung des Gehäusedurchganges wirken, die von den Zapfen der Kugel in Lagerstellen aufgefangen werden müssen. Durch die hohen Differenzdrücke des zu schaltenden Mediums entstehen auch zwischen den Dichtflächen der Dichtungen und der Kugel hohe Flächenpressungen. Aus diesem Grunde sind die Dichtungen von Kugelhähnen für das Schalten von hohen Differenzdrücken meistens neben der zapfengelagerten Kugel mit Dichtringen aus harten Werkstoffen ausgeführt. Trotz der heutigen hochentwickelten Fertigungstechnik entstehen bei der Kugelfertigung mit den räumlichen Kugelflächen und den Zapfen insbesondere Rundlauftoleranzen und Koaxialtoleranzen im Bereich einiger Hundertstel Millimeter. Das gleiche gilt für die räumlichen Innenkugelflächen der Dichtringe und deren Form und Lageabweichung zu ihrer Lagerung und Abdichtung im Gehäusedurchgang. Außerdem wird das gesamte System der Kugelhahnabdichtung, bestehend aus der Kugel mit den darauf gleitenden Dichtringen abhängig vom Schaltzustand des Öffnungswinkels der Kugel und vor allen Dingen vom jeweiligem variablem Differenzdruck des zu schaltendem Mediums verschieden im Bereich der Lagerspiele in den Zapfen aus ihrer Mitte gelenkt. Bei schwimmenden Kugeln wird diese nach stärker aus der Mitte gelenkt.

Das alles, die Fertigungstoleranzen und die Differenzdruck bedingte Auslenkung der Kugel insbesondere bei hartdichtender Paarung zwischen Kugel und Dichtringen, führt zu Undichtheiten des Kugelhahnes, die noch durch Verschleiß, an der Berührung der Kugeloberfläche und den Dichtflächen der Dichtringe, vergrößert werden kann.

Bei der Entwicklung von Kugelhähnen für hohe Drücke hat es sich als zweckmäßig erwiesen die Rohranschlüsse über Verschraubungen im Anschlußgewinde des Gehäusedurchganges zu verschrauben.

Es wurden deshalb Kugelhähne entwickelt, bei denen mit Hilfe von beidseitigen Stellringen sich die Dichtungen auf die Kugel einstellen lassen. Im Anschlußgewinde des Gehäusedurchgang werden die Stellring eingeschraubt und drücken dabei die Dichtringe gleichmäßig auf die Kugel. Das Einschrauben der Stellringe im Anschlußgewinde ist dabei so tief in das Gehäuse, das an den Außenseiten noch genügend Anschlußgewinde verbleibt, um Rohranschlüsse in dieses Anschlußgewinde dichtend einzuschrauben und zu befestigen. Ein Beispiel für einen derartig entwickelten Kugelhahn ist in der DE OS 2 241 521 „Kugelventil" offenbart.

Der Nachteil der in der DE OS 2 241 521 „ Kugelventil" beschriebenen Anordnung ist, dass eine Anwendung insbesondere für hartdichtende Dichtpaarung zwischen Kugel und Dichtringen deshalb nicht geeignet ist, weil beim Schalten der Kugel bedingt durch Rundlauftoleranzen eine Dichtheit nur in der eingestellten Stellung der Dichtpaarung gegeben ist. Der Dichtring ist nicht in der Lage den meistens vorhandenen Unrundheiten nachzugeben. Entweder es klemmt oder es wird undicht. Dieser Prozeß wird noch verstärkt durch unterschiedlichen Verschleiß der Dichtpaarung. Sofern die Dichtringe aus hartem Material hergestellt sind ist die offenbarte Anordnung auch nicht geeignet, weil der Dichtringe im Gehäuse so nicht abdichten können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kugelhahnabdichtung zu schaffen, die vorzugsweise für hartdichtende Dichtpaarung zwischen Kugel und Dichtringen geeignet ist und toleranzbedingte Form- und Lageabweichungen der Kugel und der Dichtringe aber auch Maßveränderungen durch Verschleiß während einer langen Lebensdauer des Kugelhahnes selbständig ausgleicht. Der Kugelhahn soll unabhängig vom zu schaltendem Differenzdruck, von seiner Schaltstellung und seiner Lebensdauer leichtgängig und dicht bleiben. Die Kugelhahnabdichtung soll gleichermaßen für Kugelhähne mit Zapfenlagerung und schwimmend gelagerter Kugel geeignet sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe zur Schaffung einer Kugelhahnabdichtung dadurch gelöst, dass in einem Gehäuse eines Kugelhahnes eine Kugel mit Durchgang als Absperrorgan angeordnet und mit einer dichtend nach außen geführten Schaltwelle verbunden ist. Dichtringe, die dichtend aber gleitfähig auf der Oberfläche der Kugel aufliegen befinden sich beidseitig der Kugel axial verschieblich mit einer an ihrem Umfang angeordnet Dichtung koaxial und dichtend im Gehäusedurchgang. Auf die nach außen zeigende Seite der Dichtringe drückt axial eine Tellerfeder, auf die wiederum axial ein Stellring drückt, der in dem Anschlußgewinde des Gehäusedurchganges so weit eingeschraubt ist, das nach außen nach genügend Anschlußgewinde für Anschlußverschraubungen verbleibt.

Der Außendurchmesser der Tellerfeder ist etwa gleich dem Außendurchmesser des Dichtringes und der Innendurchmesser der Tellerfeder ist etwa dem des Innendurchmessers des Dichtringes gleich.

Dichtringe bestehen aus hartem Werkstoff Die Dichtringe an der Gleitfläche zur Kugel können aber auch Weicheinlagen enthalten.

Es kann bei zapfengelagerter Kugel oder einem starrem Dichtring auf einer Kugelseite nur ein Dichtring mit Tellerfeder und Stellring angeordnet sein.

Ein Ausführungsbeispiel wird in den nachfolgenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt die:
Fig.: Einen Schnitt durch einen Kugelhahn mit der erfindungsgemäßen Kugelhahnabdichtung.

1: Gehäuse
2: Schaltwellenaufsatz
3: Kugel
4: Kugelzapfen
5: Schaltwelle
6: Dichtring
7: Tellerfeder
8: Dichtung
9: Stellring
10: Gehäusedurchgang
11: Anschlußgewinde

Gemäß der Fig. ist bei der Kugelhahnabdichtung in einem Gehäuse 1 eines Kugelhahnes eine Kugel 3 mit Kugelzapfen 4 und Durchgang als Absperrorgan angeordnet. Eine drehfeste Verbindung besteht zwischen dem oberem Kugelzapfen 4 mit einer dichtend nach außen geführten Schaltwelle 5, welche durch den Schaltwellenaufsatz 2 ragt. Dichtringe 6, die dichtend aber gleitfähig auf der Oberfläche der Kugel 3 aufliegen befinden sich beidseitig der Kugel 3 axial verschieblich mit einer an ihrem Umfang angeordneter Dichtung 8 koaxial und dichtend im Gehäusedurchgang 10. Auf die nach außen zeigende Seite der Dichtringe 6 drückt axial eine Tellerfeder 7, auf die wiederum axial ein Stellring 9 drückt, der in dem Anschlußgewinde 11 des Gehäusedurchganges 10 so weit eingeschraubt ist, das nach außen noch genügend Anschlußgewinde 11 für Anschlußverschraubungen verbleibt.
Der Außendurchmesser der Tellerfeder 7 ist etwa gleich dem Außendurchmesser des Dichtringes 6 und der Innendurchmesser der Tellerfeder 7 ist etwa dem des Innendurchmessers des Dichtringes 6 gleich.
Die Dichtringe 6 bestehen aus hartem Werkstoff

Claims

Kugelhahnabdichtung, wobei in einem Gehäuse 1 eines Kugelhahnes eine Kugel 3 mit Durchgang als Absperrorgan angeordnet und mit einer dichtend nach außen geführten Schaltwelle 5 verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, dass, die dichtend aber gleitfähig auf der Oberfläche der Kugel 3 aufliegen Dichtringe 6 sich beidseitig der Kugel 3 axial verschieblich mit einer an ihrem Umfang angeordnet Dichtung 8 koaxial und dichtend im Gehäusedurchgang 10 befinden und dabei auf die nach außen zeigende Seite der Dichtringe 6 axial eine Tellerfeder 7 drückt, auf die wiederum axial ein Stellring 9 drückt, der in dem Anschlußgewinde 11 des Gehäusedurchganges 10 so weit eingeschraubt ist, das nach außen noch genügend Anschlußgewinde 11 für Anschlußverschraubungen verbleibt.
Kugelhahnahdichtung, nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass, der Außendurchmesser der Tellerfeder 7 etwa gleich dem Außendurchmesser des Dichtringes 6 und der Innendurchmesser der Tellerfeder 7 etwa gleich dem des Innendurchmessers des Dichtringes 6 ist.
Kugelhahnabdichtung, nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass, die Dichtringe 6 aus hartem Werkstoff bestehen.
Kugelhahnabdichtung, nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass, die Dichtringe 6 an der Gleitfläche zur Kugel 3 Weicheinlagen enthalten.
Kugelhahnabdichtung, nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass, auf einer Kugelseite nur ein Dichtring 6 mit Tellerfeder 11 und Stellring 9 angeordnet ist.