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Hahn mit Schmiervorrichtung und einem durch ein federndes Mittel belasteten
kegeligen Hahnküken Die Erfindung bezieht sich auf einen Hahn mit Schmiervorrichtung
und einem kegeligen Hahnküken, das durch federnde Mittel, z. B. eine Tellerfeder,
auf den Kükensitz hin belastet ist und durch Erhöhung des hydraulischen Schmierrnitteldrucks
gegen die Federbelastung von seinem Sitz axial abgehoben werden kann, damit Schmiermittel
unter Druck in den so entstehenden Zwischenraum zwischen dem Küken und dem Kükensitz
eingebracht wird, wobei durch Anordnung eines Anschlages die Axialbewegung des Kükens
begrenzt ist.
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Wenn bei den bekannten Hähnen dieser Art das Schmiermittel unter erhöhten
Druck gesetzt wird, so wird auf das Küken eine Kraft ausgeübt, welche der Federkraft
entgegenwirkt. Sobald die hydraulische Kraft größer als die Federkraft ist, wird
das Küken von seinem Sitz abgehoben. Die Feder wird dabei zusammengedrückt, wobei
normalerweise die Federkraft ansteigt. Andererseits nimmt die hydraulische Hubkraft
ab, weil Schmiermittel in den nun entstehenden Zwischenraum zwischen dem Küken und
dem Kükensitz austreten kann. Es wird sich also schließlich ein Gleichgewichtszustand
einstellen, bei welchem die hydraulische Hubkraft und die Federkraft gleich groß
sind, so daß das Küken eine bestimmte Stellung einnimmt. Diese Zwischenstellung
bestimmt auch die Dicke des Schmiermittelfilms, welcher sich zwischen dem Küken
und den Kükensitzflächen bilden kann. Die Dicke dieses Schmiermittelfilms hängt
dann von zahlreichen Faktoren ab, insbesondere von dem auf das Schmiermittel ausgeübten
Druck und von den EigenscAaften der Feder, gegebenenfalls auch von der Temperatur
des Schmierrnittels usw. Es ist also praktisch nicht mög-]ich, eine genau definierte
Dicke des Schmiermittelfilms und damit eine einwandfreie Dichtwirkung bei abgehobenem
Hahnküken zu erzielen.
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Dieser Schmiernüttelfilm hat die Aufgabe, bei abgehobenem Küken eine
Dichtung für das Strömungsmedium zu bilden. Dies kann jedoch nur dann erreicht werden,
wenn mit Sicherheit ein zusammenhängender Film von bestimmter Dicke gebildet wird.
Wenn das Küken zu weit abgehoben wird, so kann sich dieser Film nicht bilden, sondern
das Schmiermittel fließt einfach in die Leitung ab.
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Das Ziel und die Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung dieser
Nachteile. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die das Hahnküken
belastenden federnden Mittel so weit vorgespannt eingebaut sind, daß die Federkraft
in dem gesamten durch den Anschlag erlaubten Bereich der Axialbewegung des Hahnkükens
annähernd konstant und klein gegen die hydraulische Hubkraft ist, und daß der Anschlag
so angeordnet ist, daß die durch ihn begrenzte Strecke der Axialbewegung des Kükens
der gewünschten Dicke des zwischen Kükensitz und Küken gebildeten Schmiermittelfilms
entspricht.
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Die Erfindungsmerkmale ergeben eine neuartige und vorteilhafte Wirkung
beim Lüften des Kükens. Daduich, daß die Federkraft in dem gesamten erlaubten Bereich
der Axialbewegung des Hahnkükens klein gegen die hydraulische Hubkraft ist, wird
bei Anwendung der Hubkraft die Feder schlagartig vollständig zusammengedrückt, so
daß das Küken sofort um die gesamte Strecke angehoben wird, welche von dem Anschlag
zugelassen wird. Es gibt also praktisch keine stabile Zwischenstellung, die sich
durch einen Gleichgewichtszustand zwischen der Hubkraft und einer allmählich ansteigenden
Federkraft bilden könnte. Dadurch wird erreicht, daß unabhängig von der angewendeten
Hubkraft, d. h. von dem auf das Schmiermittel ausgeübten zusätzlichen Druck,
stets eine genau bestimmte Filmdicke des Schmiermittelfilms zwischen dem Küken und
dem Kükensitz erhalten wird.
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Die Dicke des gebildeten Schmiermittelfilms ist ferner völlig unabhängig
von den jeweiligen Eigenschaften
der Feder, z. B. von Herstellungstoleranzen
oder Ermüdungserscheinungen. Hierdurch wird die Herstellung vereinfacht und verbilligt,
und die Betriebssicherheit bleibt über eine sehr große Zeitdauer erhalten.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Darin zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch einen nach der Erfindung ausgeführten
Hahn, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 von Fig. 1,
Fig. 3 eine
vergrößerte Teilansicht der Federanordnung von Fig. 1,
Fig. 4 ein Diagramm
zur Darstellung der Kraft-Weg-Kennlinie des Federtellers von Fig. 3,
Fig.
5 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Hahns, Fig.
6 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und Fig.
7 eine Teilansicht einer Abart der in Fig. 6
dargestellten Ausführungsforin.
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Der in Fig. 1 gezeigte Hahn enthält einen durchflußkanal
13 und die kegeligen Kükensitzflächen 15
und 17. Das Küken hat
eine Durchflußbohrung 21, die in Fig. 1 mit den gestrichelten Linien 22 angedeutet
ist, wobei das Hahnküken in dieser Figur die Offenstellung einnimmt.
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Das Hahnküken 19 weist die obere und untere kegelige Lagerfläche
23 bzw. 24 auf. Am unteren Ende des Hahnkükens ist ein kurzer Zapfen
26 angebracht. Die zylindrische Betätigungsspindel 25 hat einen Vierkantkopf
27 für den Angriff eines Schraubenschlüssels oder ähnlichen Werkzeuges zum
Drehen des Kükens 19 um 90'; die Drehung wird durch einen abnehmbar
an der Spindel 25 befestigten Anschlagbund 29 mit Anschlagarm
31 und einem am Hahnkörper 11 angebrachten Vorsprung 33 begrenzt.
Die Spindel 25 enthält im Inneren eine axiale Gewindebohrung 35, die
über Querbohrungen 37 und 38 an ihrem unteren Ende mit der im Hahngehäuse
befindlichen Schmiermittelkammer39 in Verbindung steht. Diese Kammer umgibt das
obere, schmale Ende des Kükens 19. In der Bohrung 35 sitzt ein Kugelrückschlagventil41.
Eine Schmiermittelschraube 43, die einen über die Spindel 25 hinausragenden
Betätigungsknopf 45 hat, ist in der Bohrung 35 eingeschraubt.
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In der Oberfläche des Kükens 19 sind vier Längsnuten 46, 47,
48 und 49 um 90' gegeneinander versetzt angebracht. Die Nuten 47 und 48 stehen
an ihrem unteren Ende mit einer ringlönnigen Nut 50
in Verbindung, die um
die untere kegelige Lagerfläche 24 des Kükens verläuft. An ihrem oberen Ende endigen
die Nuten 46 und 49 kurz vor der Verbindung mit einer im Hahngehäuse 11 angebrachten
ringförTnigen Nut 51, die einen Teil der Schmiermittelkammer 39 darstellt,
sich jedoch bis in das Gebiet der oberen Sitzfläche 15 und der Lagerfläche
23 erstreckt. An ihrem unteren Ende endigen die Nuten 46 und 49 kurz vor
der Nut 50, sie sind je-
doch in der voll geöffneten und geschlossenen
Stellung des Hahns durch kurze, um 90' versetzte Nuten 50' im Hahnkörper
mit der Nut 50 verbunden.
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Die Sitzfläche 15 ist mit vier in gleichem Abstand voneinander
angeordneten kurzen Längsnuten 52, 53,
54 und 55 versehen, die an ihrem
oberen Ende mit der ringförrnigen Nut 51 im Hahngehäuse in Verbindung stehen
und sich entlang der Sitzfläche 15 in einem gegenseitigen Abstand von
900 so erstrecken, daß sie die oberen Enden der Nuten 46 bis 49 im Küken
überlappen, wenn sich das Küken in einer seiner um 901 versetzten Endstellungen
befindet.
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Nach Entfernen der Schmiermittelschraube 43 aus der Bohrung
35 kann Schmiermittel in Stiftform oder anderer Form von oben in die Bohrung
35 eingebracht werden. Dann wird die Schmiermittelschraube eingesetzt und
in der Bohrung 35 gedreht. um das darin befindliche Schmiermittel unter Druck
zu setzen, so daß das Schmiermittel nach unten durch das Rückschlagventil 41 und
die Querbohrungen 37
und 38 in die Kammer 39 gedrängt wird.
Das derart in der Kammer 39 unter Druck gesetzte Schmiermittel füllt die
Ringnut 51 im Hahngehäuse sowie die damit in Verbindung stehenden kurzen
Längsnuten 52 bis 55. In der gezeigten Offenstellung des Hahnkükens
wird Schmiermittel unter Druck zu den im Küken befindlichen Nuten und über diese
zu den Sitzflächen und ferner zur ringförmigen Nut 50 gefördert.
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Wenn das Küken aus der in Fig. 1. gezeigten Stellung um
90 ' in die vollständig geschlossene Stellung gedreht wird, bleibt der oben
beschriebene Schmiermittelverteilungskreis im wesentlichen gleich, mit der Ausnahme,
daß die Längsnuten 46 bis 49 im Küken um 90' versetzt sind, so daß die Nut
46 nun an ihrem oberen Ende mit der kurzen Nut 53 oder 54 fluchtet, während
die anderen Nuten 47 bis 49 im Küken entsprechend angeschlossen sind. Somit ist
in jeder der um 90' versetzten Betriebsstellungen des Hahnkükens das den
Raum in der Bohrung35 und der Kammer 39 umfassende Schmiermittelreservoir
über das soeben beschriebene Nutensystem mit den Sitzflächen 15, 17 und den
Lagerflächen 23,
24 verbunden, wobei Schmiermittel durch das System gepreßt
wird, bis der Vorratsraum und die Nuten völlig mit Schmiermittel gefüllt sind. Wenn
das Küken zum öffnen oder Schließen des Hahns gedreht wird, wird das in den Nuten
befindliche Schmiermittel über die Sitzflächen verteilt. wodurch diese geschmiert
werden und zugleich eine plastische Dichtung gegen den A tistritt des Strömungsmittels
gebildet wird.
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Eine weitere Drehung der Schmierrnittelschraube 43 setzt das in der
Kammer39 befindliche Schmiermittel unter erhöhten Druck. Durch diese hydraulische
Hubwirkung wird das Küken in axialer Richtung verschoben, so daß die Sitzflächen
für das Küken und seine Lagerflächen voneinander abgehoben werden.
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Das unter Druck stehende Schmiermittel in der ringförmigen Nut
50 an der Lagerfläche 24 des Hahnkükens unterstützt diese Hubwirkung etwas.
Jedoch ist die Hubwirkung am oberen Ende des Hahns infolge der größeren Flächen,
auf die der Schmiermitteldruck wirkt, sehr viel größer als die entsprechende Wirkung
in der Nut 50 und allein mehr als ausreichend, um das Küken anzulüften.
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Zwischen der Spindel 25 und der Spindelbohrung im Hahngehäuse
11 besteht ein ringförmiger Zwischenraum 56, der nach oben durch eine
Packung 57,
die aus einem Ring 59 mit L-förmigem Querschnitt und aus
einem O-Ring 61 besteht, abgedichtet ist. Erforderlichenfalls kann noch eine
Staubdichtung in Form eines aus Filz, Leder od. dgl. bestehenden Ringes 64 vorgesehen
sein.
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Der Zapfen 26 am unteren Ende des Kükens 19
ist durch
eine Packung 65 abgedichtet. die den
gleichen Aufbau wie
die obere Packung 57 hat. Die untere Spindel und die zugehörige Dichtung
werden von einer abgestuften Bohrung 66 an der Innenfläche einer Verschlußplatte
67 aufgenommen, die mittels Schrauben 69 am Hahngehäuse
11 befestigt ist und das untere Ende der durch das Hahngehäuse gehenden Kükenbohrung
abschließt. Ein Dichtungsring oder Beilagblech 71 in der Verbindungsstelle
zwischen dem Hahngehäuse und der Abschlußplatte verhindert ein Aussickern an dieser
Stelle. Die Dicke des verwendeten Dichtungsringes wird so gewählt, daß eine zwischen
das untere Ende des Zapfens 26
und den Boden der Bohrung 66 eingesetzte
Feder 73 im richtigen Maß zusammengepreßt wird.
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Gegebenenfalls kann durch das breite Ende des Kükens 19 eine
kleine Bohrung 77 verlaufen, die eine Verbindung zwischen den Strömungsmittelkanälen
13 und 21 und dem Raum 78 unterhalb des Kükens herstellt. Ferner kann
eine Bohrung 79 in der Abschlußplatte 67 vorgesehen sein, damit der
Raum unterhalb des Zapfens 26 dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist. Die
Auswirkungen eines schwankenden Leitungsdrucks auf das Küken können auf diese Weise
ausgeglichen werden.
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Die Feder 73 drückt das Küken 19 auf den Kükensitz.
Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 bis 3
hat diese Feder die Form
einer an sich üblichen Tellerfeder, die zumindest über einen beträchtlichen Bereich
ihrer Durchbiegung eine annähernd konstante Kraft-Weg-Kennlinie aufweist. Die Tellerfeder
73 wird beim Einbau bis in diesen Bereich vorgespannt. Hierdurch wird der
Lagerdruck des Kükens unabhängig von der senkrechten Stellung des Kükens und unbeeinflußt
von Herstellungstoleranzen. Wenn zum Lüften des Kükens der Schmiermitteldruck so
weit erhöht wird, daß er die Kraft der Feder73 überwindet, wird die Feder schlagartig
vollständig durchgedrückt, so daß sich die zuvor kegelförrnige Tellerfeder vollständig
flachlegt. Dabei ergibt sich durch das Anlegen der Tellerfeder73 an die Verschlußplatte
67 beim Flachdrücken der Feder ein formschlüssiger Anschlag, der die Bewegung
des Hahnkükens nach unten begrenzt und daher die maximale Dicke des Schmiermittelfilms
zwischen den kegeligen Sitzflächen und den Lagerflächen des Kükens festlegt.
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Diese Eigenschaften der Feder 73 und der zugehörigen Lagerung
sind am besten unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 zu verstehen, in welchen
die Beschaffenheit der Tellerfeder und die zugehörige Kraft-Weg-Kennlinie dargestellt
sind. In Fig. i ist die Anordnung des Zapfens 26, der Verschlußplatte
67 und der Feder 73 entlang der Mittellinie geteilt, wobei der links
der Mittellinie liegende Teil die Tellerfeder 73 in voller Höhe und die übrigen
Teile in der Lage zeigt, welche sie einnehmen, bevor die zur Befestigung der Verschlußplatte
67 am Hahnkörper 11 dienenden Schrauben 69 (Fig.
1) endgültig festgedreht sind. Die Lage der Teile nach dem endgültigen Zusammenbau
ist in dem rechten Teil von Fig. 3
dargestellt. Wie aus dieser Figur zu entnehmen
ist, besteht die Gesamtdurchbiegung C der Tellerfeder 73
aus einer
Strecke C,' über welche die Feder beim Zusammenbau des Hahns zusammengepreßt wird,
und aus einer Strecke C" über welche die Feder anschließend beim Lüften
des Kükens zusammengepreßt werden kann, bis sie an der Verschlußplatte
67
flach anliegt. Die Kurve von Fig. 4 zeigt die Kraft-Weg-Kennlinie der Tellerfeder
bei diesen verschiedenen Durchbiegungen. Die Kurve der Kraft in Ab-
hängigkeit
von der Durchbiegung steigt bei kleinen Durchbiegungen sehr schnell an. Bei zwei
Dritteln der möglichen Durchbiegung C wird jedoch die Kurve flacher und im
wesentlichen waagerecht, und sie bleibt so bis zum Punkt der vollen Durchbiegung,
bei welcher ein zwangläufiger Anschlag durch die Abschlußplatte 67 bewirkt
wird. Wenn daher die Dicke des Dichtungsringes oder des Beilagbleches
71 (Fig. 1) zwischen dem Hahngehäuse 11 und der Abschlußplatte
67 so gewählt wird, daß die Feder 73 um die anfängliche Durchbiegung
Cl, die in dem Diagramm von Fig. 4 irgendwo zwischen Ci min und cl
"",x liegt# vorgespannt ist, wird gewährleistet, daß die Federbelastung des
Kükens im wesentlichen unabhängig von der Stellung des Kükens ist. Dies ergibt sich
daraus, daß nach der Darstellung von Fig. 4 die Federkraft der Tellerfeder oberhalb
des Bereichs C, "in bis zur vollen Durchbiegung annähernd konstant ist. Da
die maximal und minimal zulässige Anfangsdurchbiegung Ci der Feder einen verhältnismäßig
breiten Bereich einnimmt (etwa ein Viertel der gesamten möglichen Durchbiegung im
Fall der besonderen Feder, für welche das Diagramm von Fig. 4 dargestellt ist),
besteht ein beträchtlicher Spielraum für die der Tellerfeder erteilte Anfangsdurchbiegung,
so daß der davon erzeugte Lagerdruck des Kükens durch Herstellungstoleranzen der
Feder, des Dichtungsringes 71 und der Abschlußplatte 67 oder durch
die Einsatztiefe des Hahnkükens nicht beeinflußt wird. Eine Einpassung von Hand
aus und eine Justierung »nach Gefühl« werden auf diese Weise völlig überflüssig.
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Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, werden die nach unten gerichtete
Bewegung des Hahnkükens und die Durchbiegung der Feder 73 nach dem endgültigen
Zusammenbau durch die Abschlußplatte 67 begrenzt, so daß der genaue Bereich
der Durchbiegung C, von der Anfangsdurchbiegung Ci abhängt. Da dieser mögliche
Bereich der Durchbiegung C2 des Federringes nach dem Zusammenbau des Hahns
dadurch zwangläufig begrenzt ist, daß sich die Feder flach an die Abschlußplatte
67 anlegt, ist eine bestimmte Grenze für die maximale Dicke der Schmiermittelschicht
festgelegt, die zwischen den Sitzflächen des Hahns und den Lagerflächen des Kükens
beim Ab-
heben des Kükens gebildet wird, und zwar ist die maximale Dicke der
Schmiermittelschicht gleich dem Produkt von C" und dem Sinus des Kegelwinkels der
Kükensitzflächen. Dabei ist der Kegelwinkel als der spitze Winkel definiert, der
von der Rotationsachse und einer Erzeugenden des Kükens eingeschlossen ist. Dieser
Winkel beträgt im allgemeinen etwa 4,5'. Bei richtiger Wahl des Wertes von
C 2 ist es daher möglich, die maximale Dicke der Schmiermittelschicht beim
Lüften des Kükens auf den optimalen Wert für die beste Dicht- und Schmierwirkung
zu begrenzen.
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Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Konstruktion besteht dadrin,
daß die Feder bei der durch ihren Anschlag begrenzten maximalen Durchbiegung nicht
stärker als im normalen Betrieb belastet ist und daher keine bleibende Deformation
oder Ermüdungserscheinung erleidet. Ferner kann die Kükenvorbelastungsfeder verhältnismäßig
schwach sein, da sie den beim Abheben des Kükens auftretenden hydraulischen Kräften
keinen Widerstand zu
leisten braucht. Diese Kräfte werden von dem
Anschlag aufgenommen, welcher bei der Ausführung nach Fig. 1 bis
3 durch die Abschlußplatte67 gebildet wird. Die Vorbelastungsfeder braucht
daher nur so stark zu sein, daß sie das Küken mit der Mindestkraft, die zur Erzielung
einer einwandfreien Abdichtung beim normalen Betrieb des Kükens erforderlich ist,
auf den Sitz drückt. Das für die Betätigung erforderliche Drehmoment wird dadurch
auf ein Mindestmaß herabgesetzt, und eine leichte Bedienung des Hahns wird insbesondere
bei einem entlasteten Hahn nach der Darstellung von Fig. 1 ge-
währleistet.
Bei nicht entlasteten Hähnen wie bei der im Zusammenhang mit Fig. 5 zu beschreibenden
Ausführung muß die Tellerfeder 73 stark genug sein, um die vom Leitungsdruck
ausgeübte hydraulische Hubkraft aufzuheben. In diesen Fällen verändert sich der
Lagerdruck des Kükens in Abhängigkeit vom Leitungsdruck, so daß das Drehmoment etwas
größer ist.
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Der genaue Bereich der axialen Bewegung, welche die Anschlagsvorrichtung
dem Hahnküken zulassen soll, hängt von der Ausfühung des jeweiligen Hahns und von
der Eigenart der zur Verwendung kommenden Schmier- und Strömungsmittel ab. In allen
Fällen wird jedoch der Anschlag so angeordnet, daß die maximale Axialverschiebung
des Kükens auf eine Größe beschränkt wird, welche im wesentlichen gleich der gewünschten
maximalen Dicke der Schmiermittelschicht dividiert durch den Sinus des Kegelwinkeis
der Kükensitzflächen ist, oder, mit anderen Worten, auf eine Größe, welche annähernd
gleich dem Produkt der gewünschten Dicke der Schmiermittelschicht und dem Cosecans
des Kegelwinkels ist.
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In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsforin eines Hahns dargestellt,
welcher an der Unterseite geschlossen ist. Das Hahngehäuse 115 ist n-üt einem
Durchflußkanal 117 und n-üt einem nach oben offenen kegeligen Kükensitz
119 versehen. Eine Abschlußplatte 121 ist am Hahngehäuse 115 befestigt
und mit einer Mittelbohrung versehen, durch welche die Spindel 123 des Hahnkükens
125 ragt- Ein Nutensystem 127 dient zur Zuführung und Verteilung des
Schmiermittels. Das Schrniermittel wird durch eine Bohrung im Kükenschaft
123 und über das Nutensystem 127 in eine unter dem Küken
125 liegende Kammer 128 eingebracht, in welcher der Druck des Schmiermittels
nach oben auf das Küken mit einer Kraft wirkt, welche ausreicht, um das Küken von
seinem Sitz abzuheben.
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Die Kükenvorbelastungsfeder 129 ist bei dieser Ausführung in
einer runden Ausnehmung 131 angebracht, die in der Abschlußplatte 121 vorgesehen
ist. Die Feder wirkt gegen eine starre Metallbeilagscheibe 133, die ihrerseits
an einem biegsamen Asbestdichtungsring 135 anliegt, unter welchem eine flexible
Stahlmembran 136 liegt. Der Dichtungsring 135 und die Membran
136 sind an ihrem Umfang in die Verbindungsstelle zwischen dem Gehäuse
115
und der Abschlußplatte 121 eingeklemmt. Diese Ab-
dichtungsart ist
an sich bekannt.
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Die Kükenvorbelastungsfeder 129 weist eine konstante Kraft-Weg-Kennlinie
auf, wie oben im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 4 beschrieben worden ist. Ihre
maximale Durchbiegung bei einer Aufwärtsbewegung des Kükens von seinem Sitz wird
zwangläufig dadurch begrenzt, daß sie sich an den Boden der Ausnehmung
131 in der Abschlußplatte 121 flach anlegt. Wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsarten ermöglicht der auf diese Weise erzielte formschlüssige Anschlag
die Verwendung von verhältnismäßig schwachen Kükenvorbelastungsfedern. Ferner wird
dadurch die Bewegung des Kükens auf eine Strecke beschränkt, welche gleich dem Produkt
der gewählten maximalen Dicke der Schmiermittelschicht und dem Cosecans des Kegelwinkels
der Kükensitzflächen ist.
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Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist das Hahngehäuse
140 ebenfalls mit einer kegeligen Sitzfläche 141 versehen, auf welcher das kegelige
Küken 142 drehbar gelagert ist. In einem Stück mit dem Küken ist die Spindel 143
gefertigte welche aus einem zylindrischen Abschnitt 144 geringeren Durchmessers,
einem zylindrischen Abschnitt 145 mit noch kleinerem Durchmesser und einem unrunden
Ab-
schnitt 146 zum Ansetzen eines Werkzeuges besteht.
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Ein verhältnismäßig schwerer Metalldeckel 147 ist am Gehäuse 140 mittels
Gewindebolzen 148 und Muttern 149 befestigt, und am Boden des Deckels 147 ist ein
Rand 151 vorgesehen, welcher in einer flachen Ausnehmung 152 liegt.
Diese Ausnehmung umgibt das obere Ende des Kükensitzes und weist eine flache, ringförmige
Bodenfläche 153 auf. Eine Membran, bestehend aus einem dünnen, biegsamen
Stahlring 154, welcher mit einem Ring 155 aus Asbest oder einem ähnlichen
Material beschichtet ist, liegt an seinem Umfang auf der Fläche 152 auf und
wird dort durch den Rand 151 festgeklemmt, wenn die Bolzen 148 festgezogen
sind. In den Deckel 147 ist rings um den Spindelabschnitt 144 eine erweiterte Einsenkung
156 gebohrt, welche etwa die gleiche Größe wie das obere Ende der Kükensitzbohrung
hat. Ferner ist eine kleinere, flache Einsenkung 157
vorgesehen, welche den
Spindelabschnitt 145 umgibt und eine Dichtungspackung aufnimmt, sowie eine Bohrung
158, durch welche die Spindel aus dem Deckel ragt.
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Ein starrer Gleitring 159 aus Stahl umgibt eng, aber axial
verschiebbar den Spindelabschnitt 144 und liegt auf dem inneren Teil der Membran
auf. Den Ring 159 umgibt lose eine ringförinige Beilagscheibe 161
aus Stahl, welche gleichfalls auf der Membran aufliegt. Eine Anzahl Tellerfedern
162 sind in dem Raum innerhalb der Einsenkung 156 sowohl gegenüber
dem Deckel als auch gegenüber der Spindel mit Spiel aufeinandergestapelt. Der äußere
Rand der obersten Tellerfeder des Stapels liegt an der oberen Wand 163 der
Einsenkung 156 außerhalb einer ringförmigen Vertiefung 164 in deren Oberfläche
an, während der innere Rand der untersten Tellerfeder auf der Oberseite des Ringes
159 aufliegt.
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Wenn also die Muttern 149 festgezogen werden, wird der Stapel der
Federn 162 in axialer Richtung zusammengepreßt, und er wirkt wie eine einzige
Feder zwischen der Wand 163 des Deckels und dem Ring 159, so daß er
das Küken federnd auf seinen Sitz im Hahngehäuse 140 drückt. Der innere Teil der
Membran, welcher unter dem Ring 159 liegt, wird dabei deformiert und nach
unten gegen die flache Oberseite des Kükens 142 gepreßt, wodurch in üblicher Weise
eine Dichtung gegen das Austreten von Strömungsmittel gebildet wird. Die Beilagscheibe
161 füllt den leeren Raum zwischen dem mittleren Teil der Membran und der
untersten Feder aus und dient somit als Anschlag, der verhindert, daß
ein
Teil der Membran durch den Leitungsdruck nach oben gepreßt wird, wodurch diese zerrissen
oder an ihrem Umfang entweder zwischen dem Ring 159 und dem Küken oder zwischen
dem Deckel und dem Hahngehäuse herausgerissen werden könnte.
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Es wird vorgezogen, den Ring 159 von der Beilagscheibe
161 zu trennen. Wären diese Teile nämlich aus einem Stück oder starr miteinander
verbunden, so würde der Druck des Strömungsmittels auf die gesamte Fläche der Anordnung
wirken, und die gesamte vom Leitungsdruck erzeugte Kraft würde konzentriert auf
den inneren Umfang der Federn wirken, so daß ein beträchtlicher Teil der von den
Federn erzeugten Lagerdruckkraft dem Leitungsdruck entgegenwirken müßte. Wenn jedoch
der Ring 159 und die Beilagscheibe 161, wie dargestellt, getrennt
sind, muß nur der auf die Fläche des Ringes 159 wirkende Strömungsmitteldruck
von den Federn aufgehoben werden. Da die Beilagscheibe 161
in axialer Richtung
frei beweglich ist, berührt sie die Unterseite der Federn an einer Stelle außerhalb
der Stelle, an welcher der Ring 159 angreift, so daß die vom Strömungsmitteldruck
hervorgerufene Kraft, welche auf die Federn wirkt, besser verteilt wird. Als Folge
davon wird der größte Teil der Federkraft der Federn zur Erzeugung des Lagerdrucks
für das Hahnküken verfügbar. Diese Konstruktion kann auf bekannte Hähne ohne Veränderung
des Deckels oder des Hahngehäuses angewendet werden.
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Die in der Einsenkung 157 liegende Dichtungsanordnung besteht
aus einem verhältnismäßig steifen Ring 165 mit L-förrnigem Querschnitt und
aus einem elastischen O-Ring 166.
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Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich
von derjenigen von Fig. 6 nur dadurch, daß die Beilagscheibe 168,
welche den Ring 159 umgibt, nicht in axialer Richtung frei beweglich ist,
sondern so groß ist, daß sie in die Ausnehmung 152
ragt, wo sie zwischen dem
Deckel 147 und der Außenseite der Membran eingeklemmt ist. Bei dieser Ausführung
wird der auf den äußeren Teil der Meinbran wirkende Strömungsmitteldruck wirksam
vom Deckel 147 aufgenommen, während die Federn nur denjenigen Leitungsdruck aufnehmen
müssen, der auf die Fläche des Ringes 159 wirkt.
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Bei den Ausführungsarten nach Fig. 6 und 7
haben die
Federn 162 zusätzlich zu der für die Aufhebung des Strömungsmitteldrucks
benötigten Kraft noch genügend Kraft, um das Küken im Hahngehäuse in richtiger Weise
auf sein Lager zu pressen. Die Federn geben unter dem hohen, zum Abheben des Kükens
aufgewendeten Druck ohne weiteres nach, bis sie flach am Deckel anliegen und einen
forinschlüssigen Anschlag für die Verschiebung des Kükens ergeben. Beim Zusammenbau
werden die Federn 162 durch Festschrauben des Deckels 147 so weit zusammengepreßt,
daß sie in den konstanten Bereich der Kraft-Weg-Kennlinie vorgespannt sind.
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Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsarten wird der forrnschlüssige
Anschlag für das Küken dadurch gebildet, daß die Feder sich flach an eine feste
Fläche anlegt. Dies ist jedoch keine notwendige Bedingung; vielmehr kann der Anschlag
aus Anschlagflächen am Küken und am Gehäuse bestehen, welche von der Kükenvorbelastungsfeder
getrennt sind und völlig unabhängig von dieser wirken. Beispielsweise kann nach
den Ausführungsarten von Fig. 1 bis 4 an der Unterseite des Kükens ein schmaler
Umfangsrand oder ein ähnliches Anschlagelement vorgesehen werden, welches nüt der
Abschlußplatte des Hahngehäuses zum Eingriff kommt, wenn das Küken sich um eine
bestimmte Strecke bewegt hat, so daß ein formschlüssiger Anschlag gebildet wird,
der eine weitere Bewegung des Kükens nach unten begrenzt.