DE1122789B - Absperrhahn mit einem kugelfoermigen Kueken und Kolbendichtungsring - Google Patents

Description

• Absperrhahn mit einem kugelförmigen Küken und Kolbendichtungsring Für die Abdichtungsteile von Hähnen mit Kugelküken finden verschiedene Gummisorten, wie z. B. Perbunan und Neopren, Verwendung. Je nach der Art und Temperatur des die Hähne durchströmenden Mediums altern diese Gummiabdichtungen vorzeitig, werden zerstört, quellen oder schrumpfen. Es gibt zwar Kunststoffe - wie das unter der Warenbezeichnung »Teflon« bekannte Polytetratluoräthylen -, welche gegen chemische Einwirkungen fast unangreifbar sind und Temperaturen von -150 bis + 250' C aushalten. Diese Werkstoffe sind aber als Material für federnde Dichtungen kaum verwendbar, weil sie hornartig hart sind, sogenannten Kaltfluß aufweisen und ihre Volumenzunahme unter Wärmeeinwirkung relativ groß ist. Infolge der letztgenannten Eigenschaft verlieren Dichtungen mit größerem Volumen bei in ihrer Höhe wechselnden Temperaturren ihre Vorspannung und dichten dann nicht mehr ab.
• Es sind Absperrhähne mit einem kugelförmigen Küken bekannt, welches an der Zu- und Abflußöffnung durch je einen koaxial zu dieser angeordneten, in einer Ausdehnung des Hahngehäuses oder seiner Anschlußmuffen gegenüber diesen durch in einer Ausnehmung befindlichen Dichtung abdichtend geführten Kolbendichtungsring abgedichtet ist, dessen Rückseite sowohl unter dem Druck des den Absperrhahn durchströmenden Mediums als auch unter Federdruck steht und bei dem zum Abdichten der Spindel ein im Querschnitt keilförmiger Dichtring vorgesehen ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtungsvorrichtung für Hähne der vorbezeichneten Art konstruktiv so zu gestalten, daß die oben angeführten Nachteile der Gummidichtungen vermieden und die Vorteile des vorerwähnten wärme-und chemisch beständigen Kunststoffes ausgenutzt werden.
• Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei Verwendung von an sich bekannten Keilringen zur Abdichtung sowohl des Außenumfanges der Kolbendichtungsringe gegenüber den Anschlußmuffen des Hahngehäuses als auch zur Abdichtung des letzteren gegenüber der Betätigungsspindel des Kugelkükens die Keilringe vom Federdruck und vom Druck des strömenden Mediums beaufschlagt sind, ein relativ kleines Volumen im Vergleich zu sonstigen Bauteilen des Hahnes aufweisen und aus wärme- und chemisch beständigem Kunststoff (z. B. Polytetrafluoräthylen) bestehen.
• Die bauliche Ausführung kann dabei verschieden sein. So ist in die Ausnehmung am Außenumfang des Kolbendichtungsringes eine in an sich bekannter Weise aus zwei mit ihrer Schrägfläche einander zugewandten zwischen zwei Druckringen angeordneten Keilringen bestehende Abdichtungseinheit eingesetzt, wobei jedoch die Druckringe vom strömenden Medium beaufschlagt und gegen die aus Kunststoff bestehenden Keilringe durch einander entgegengerichtete Federn gepreßt werden. Bei einer anderen Ausführung ist zwischen den mit ihrer Schrägfläche einander zugewandten Kunststoff-Keilringen ein an seinem inneren und an seinem äußeren Umfang mit Schrägflächen versehener Ring angeordnet, dessen Schrägflächen den gleichen Neigungswinkel wie die Schrägflächen der Kunststoff-Keilringe aufweisen. Bei einer weiteren Ausführung ist in die Ausnehmung am Außenumfang des Kolbendichtungsringes eine aus zwei mit Bohrungen zur Aufnahme der entgegengesetzt gerichteten Abstützfedem und mit einander zugeneigten, sich konisch verjüngenden, Schrägflächen darstellenden Enden versehenen, vom strömenden Medium beaufschlagten Druckringen und zwei dreieckigen Querschnitt aufweisenden Keilringen bestehende Abdichtungseinheit eingesetzt.
• Durch den Einbau des bzw. der federbelasteten Kunststoff-Keilringe in die erfindungsgemäß ausgebildete Abdichtungseinheit wirken sich die hornartige Härte des verwendeten Polytetrafluoräthylens und dessen Volumenänderung durch Wärmeeinfluß auf die Abdichtung nicht mehr aus, sondern nur noch dessen Vor-teile. Die Selbstschmierungseigenschaft des vorgenannten Kunststoffes hat zur Folge, daß trotz des hohen, auf die Gleitflächen der Dichtungs-Keilringe einwirkenden Druckes kein Fressen oder Radieren der gegeneinander abzudichtenden Flächen eintritt. Zum Stand der Technik ist noch darauf hinzuweisen, daß ein Absperrhahn mit einer Dichtungspackung bekannt ist, welche aus Keilringen besteht und bei denen Druckringe Verwendung finden. Auch ist es nicht mehr neu, für Abdichtungsteile Kunststoffe, z. B. Polytetrafluoräthylen, zu benutzen. Die Abdichtungsteile hat man aber noch nicht in der erfindungsgemäßen Weise gestaltet, so daß die vorerwähnten Vorteile bisher nicht erzielt werden konnten.
• In den Fig. 1 bis 5 sind einige Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.
• Fig. 1 zeigt einen sowohl durch die Gehäuseachse als auch durch die Drehachse des Kugelkükens gelegten Längsschnitt des erfindungsgemäß ausgebildeten Hahnes; in Fig. 2 ist eine Abdichtungseinheit in vergrößertem Maßstab veranschaulicht; Fig. 3 und 4 stellen zwei konstruktive Abwandlungen der Abdichtungseinheit dar; Fig. 5 zeigt eine einfache Keilringabdichtung für eine Betätigungsspindel des Kugelkükens.
• In dem Gehäuse 1 des Absperrhahnes ist das Kugelküken 3 mittels zweier senkrecht zu seiner Durchflußbohrung 4 stehender Zapfen gelagert, von denen der obere als Betätigungsspindel 5 ausgebildet ist. An dem aus dem Gehäuse 1 herausragenden Vierkantende der letzteren ist der Betätigungshebel 6 befestigt. Auf der Kugeloberfläche des Kugelkükens 3 liegen koaxial zu den Gehäusedurchflußbohrungen die beiden Kolbendichtungsringe 11 auf. Diese sind in Ausdrehungen der Anschlußmuffen 2 des Hahngehäuses 1 axial verschiebbar gelagert. Die Anschlußmuffen 2 können entweder im Gehäuse 1 mittels Gewinde oder durch Steckerstifte befestigt werden. Die Art ihrer Befestigung ist in Fig. 1 der besseren Übersicht halber nicht angedeutet.
• Die Kolbendichtungsringe 11 weisen an ihrem Außenumfang Ausnehmungen 11' auf, in denen eine Abdichtungseinheit 10 gelagert ist, die beidseitig unter dem Druck von Federn 9 steht. Diese sind sowohl in axialen Bohrungen des Kolbendichtungsringes als auch in axialen Bohrungen der Anschlußmuffen 2 des Gehäuses 1 angeordnet.
• Auf diese Weise steht die Abdichtungseinheit 10 unter einem dauernden, verhältnismäßig hohen Druck, der noch durch den Druck des den Absperrhahn durchströmenden Mediums verstärkt wird.
• Aus der Fig. 2 ist zu ersehen, daß die Abdichtungseinheit 10 zwei Druckringe 7 aufweist, auf deren Außenseiten sich die Federn 9 abstützen und deren einander zugekehrte Innenseiten den Federdruck und den Druck des strömenden Mediums auf die beiden Kunststoff-Keilringe 8 weiterleiten. Zwischen diesen beiden Keilringen liegt ein an seinem inneren und an seinem äußeren Umfang mit Schrägflächen versehener Ring 12. Seine Schrägflächen haben den gleichen Neigungswinkel wie die Schrägflächen der Kunststoff-Keilringe 8.
• Im oberen Teil der Fig. 2 ist die Stellung der Ab- dichtungseinheit bei deren Beaufschlagung durch den Druck des strömenden Mediums von rechts in Richtung des Pfeiles 16 dargestellt, während im unteren Teil der Fig. 2 die Stellung der Abdichtungseinheit 10 bei einem in Richtung des Pfeiles 17 wirkenden Druck des strömenden Mediums veranschaulicht ist. Durch die wechselseitige Druckbeaufschlagung wird die Abdichtungseinheit also jeweils in Druckrichtung innerhalb der Ausnehmung 11' des Kolbendichtungsringes 11 verschoben. Da die vom strömenden Medium beaufschlagte Fläche des letzteren immer größer als seine Abdichtungsfläche am Kugelküken 3 ist, wird auf diese Weise ein zusätzlicher Abdichtungsdruck und damit eine ausgezeichnete Abdichtung erreicht.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 fehlt der Ring 12. Die beiden Kunststoff-Keilringe 8' liegen mit ihren Schrägflächen 8" direkt aufeinander. Ihre radiale Breite ist kleiner als diejenige der Ausnehmung 11' des Kolbendichtungsringes 11, damit bei einer durch Wärineeinwirkung verursachten Volumenvergrößerung der Keilringe 8' die Abdichtungseinheit 10 nicht funktionsunfähig wird. Die Druckringe 7', auf denen sich die Federn 9 abstützen, sind als einfache Ringscheiben ausgebildet.
• Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt die Verwendung zweier Kunststoff-Keilringe 14 und 15 dreieckigen Querschnitts. Diese liegen mit ihren Breitseiten an den abzudichtenden Ringflächen der Kolbendichtungsringe 11 und der Hahngehäuse-Anschlußmuffen 2 an. Die beiden Druckringe 13 weisen auf ihren einander zugewandten Seiten am Innen- und Außenumfang Schrägflächen 13' auf, die sich gegen die Schrägflächen der vorgenannten beiden Keilringe 14 und 15 legen. Sie sind auf ihrer von den Keilringen 14 und 15 abgewandten Seite mit Bohrungen zur Aufnahme von entgegengesetzt gerichteten Abstützfedem 9 versehen und stehen außerdem noch unter dem Druck des den Absperrhahn durchströmenden Mediums.
• Bei den in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen der Abdichtungseinheit 10 wird durch den Druck der Federn 9 und durch den Druck des den Absperrhahn durchströmenden Mediums eine Anpressung der Breitseiten der Kunststoff-Keilringe gegen die abzudichtenden Ringflächen erreicht.
• In Fig. 5 ist eine einfache Abdichtung für die Betätigungsspindel 5 des Kugelkükens 3 veranschaulicht. Diese Abdichtung besteht aus einem Keilring 8, dessen Basisfläche auf einem Druckring 7 ruht, der seinerseits unter dem Druck von Federn 9 steht, die in senkrecht zur Achse der Durchflußbohrung 4 des Kugelkükens 3 verlaufenden Bohrungen des letzteren gehalten sind.

Claims (2)

1. PATENTANSPROCHE: 1. Absperrhahn mit einem kugelförmigen Küken, welches an der Zu- und Abflußöffnung durch je einen koaxial zu dieser angeordneten, in einer Ausdrehung des Hahngehäuses oder seiner Anschlußmuffen gegenüber diesen durch in einer Ausnehmung befindlichen Dichtung abdichtend geführten Kolbendichtungsring abgedichtet ist, dessen Rückseite sowohl unter dem Druck des den Absperrhahn durchströmenden Mediums als auch unter Federdruck steht und bei dem zum Abdichten der Spindel ein im Querschnitt keilförmiger Dichtring vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von an sich bekannten Keilringen zur Abdichtung sowohl des Außenumfangs der Kolbendichtungsringe (11) gegenüber den Anschlußmuffen (2) des Hahngehäuses (1) als auch zur Abdichtung des letzteren gegenüber der Betätigungsspindel (5) des Kugelkükens (3) die Keilringe (8, 8', 14, 15) vom Federdruck und vom Druck des strömenden Mediums beaufschlagt sind, ein relativ kleines Volumen im Vergleich zu sonstigen Bauteilen des Hahnes aufweisen und aus wärme- und chemisch beständigem Kunststoff (z. B. Polytetrafluoräthylen) bestehen.
2. 2. Absperrhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausnehmung (ll') am Außenumfang des Kolbendichtungsringes (11) eine in an sich bekannter Weise aus zwei mit ihrer Schrägfläche (8") einander zugewandten zwischen zwei Druckringen (7') angeordneten Keilringen(8') bestehende Abdichtungseinheit(10) eingesetzt ist, wobei jedoch die Druckringe vom strömenden Medium beaufschlagt und gegen die aus Kunststoff bestehenden Keilringe (8') durch einander entgegengerichtete Federn (9) gepreßt werden (Fig. 3). 3. Absperrhahn nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den mit ihrer Schrägfläche einander zugewandten Kunststoff-Keilringen (8) ein an seinem inneren und an seinem äußeren Umfang mit Schrägflächen versehener Ring (12) angeordnet ist, dessen Schrägflächen den gleichen Neigungswinkel wie die Schrägflächen der Kunststoff-Keilringe (8) aufweisen (Fig. 2). 4. Absperrhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausnehmung am Außenumfang des Kolbendichtungsringes (11) eine aus zwei mit Bohrungen zur Aufnahme der entgegengesetzt gerichteten Abstützfedem (9) und mit einander zugeneigten, sich konisch verjüngenden, Schrägflächen (13') darstellenden Enden versehenen, vom strömenden Medium beaufschlagten Druckringen (13) und zwei dreieckigen Querschnitt aufweisenden Keilringen (14, 15) bestehende Abdichtungseinheit eingesetzt ist (Fig. 4). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 85 503; britische Patentschrift Nr. 669 933; USA.-Patentschriften Nr. 2 735 645, 2 049 805, 2 373 925, 1330 429.