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Hahn mit kegeligem, über die Spindeldichtung durch eine axiale Andrückkraft
in seinen Sitz gepreßten Küken Die Erfindung bezieht sich auf einen Hahn mit kegeligem
Küken, dessen durch eine Öffnung des Hahngehäuses ragende Betätigungsspindel durch
eine in der Öffnung vorgesehene Dichtung abgedichtet wird, wobei die auf die Dichtung
ausgeübte, parallel zur Kükenachse gerichtete Kraft auf das Küken übertragen wird
und dieses auf seinen Gehäusesitz preßt.
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Die Erfindung wird in ihrer bevorzugten Ausführung als Spindeldichtung
für einen Hahn mit kegeligem Küken beschrieben. Selbstverständlich soll sie nicht
auf einen Hahn mit kegeligem Küken beschränkt sein, sondern kann ebensogut als Dichtung
bei Hähnen mit zylindrischem oder kugeligem Küken eingebaut werden. Es wird jedoch
darauf hingewiesen, daß die Dichtungseinrichtung, obzwar sie sich für die genannten
Verwendungszwecke besonders eignet, auch für andere Zwecke verwendungsfähig ist.
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Bisher war es üblich, für eine Abdichtung gegen das Austreten des
Strömungsmittels aus einem Uitungsnetz entlang der Hahnspindel in der Weise zu sorgen,
daß ein zusammendrückbarer Ring aus Asbest oder ähnlichem Material zwischen der
Spindel und der ihn umgebenden Bohrung im Hahngehäuse vorgesehen und mittels einer
eingeschraubten oder mit Schrauben befestigten Stopfbüchsenbrille in der Achsrichtung
der Spindel zusammengedrückt wird. Dieses Zusammendrücken in der Achsrichtung hat
eine radiale Querdehnung des Ringes bis zur straffen Anlage an der Bohrung und der
Spindel zur Folge. Diese über den Ring in axialer Richtung übertragene Kraft bewirkt
außerdem, daß der innere Umfang einer kreisringförmigen Dichtungsmembraneinrichtung
gegen die Oberseite des Kükens gedrückt wird, jedoch darf diese Kraft nicht allzu
groß sein, um die normale Drehung des Kükens nicht zu behindern. Auch die radiale
Verformung des Asbestringes, auf dessen abdichtende Wirkung auf die Spindel in der
Bohrung man sich verlassen muß, kann nur beschränkt sein, um nicht ein Festklemmen
der Spindel zu bewirken. Das Anziehen der Stopfbüchse muß bis zum richtigen Maße
erfolgen, ohne daß übermäßige axiale und radiale Kräfte erzeugt werden, und gewöhnlich
ist das Beste, was erreicht werden kann, eine Kompromißlösung, die häufig eine ungenügende
Dichtungswirkung erbringt. Dies trifft besonders nach Abnutzung am Einbauort zu,
und es wird dann versucht, bei Auftreten von Undichtigkeit die Dichtung nachzuziehen.
Selbst wenn anfangs die Stopfbüchse richtig angezogen und der Asbestring im richtigen
Maße verformt ist, neigen Asbest und andere derartige Materialien dazu, sich zu
setzen, zu erhärten und alle ihre Elastizität zu verlieren, ja mitunter sogar zu
schrumpfen, so daß binnen kurzer Zeit eine Undichtigkeit entlang der Spindel auftritt.
Der Arbeiter kann am Einbauort nur die Stopfbüchse anziehen, um zu versuchen, diese
Schwierigkeit zu überwinden, verursacht aber dadurch gewöhnlich die Übertragung
der unerwünschten übermäßigen Radial- und Axialkräfte am Ring, und die Dichtung
wird in kurzer Zeit entweder so fest, daß sie als Bremse wirkt und das Drehen des
Kükens verhindert, oder auf andere Weise so weit verdorben, daß ein weiteres Anziehen
der Stopfbüchse auf die Dichtungswirkung keinerlei Einfluß mehr hat.
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Es sind Konstruktionen bekanntgeworden, die diese Nachteile vermeiden
sollen, indem keine Stopfbüchse, sondern zwei getrennte Deckplatten mit einer Bohrung
für die Spindel verwendet werden. Diese Deckplatten sind an ihrer Spindelbohrung
mit einer Fase versehen und so aufeinandergelegt, daß sich eine ringförmige Nut
von dreieckförmigem Querschnitt ergibt. In diese Nut ist ein Gummiring von solcher
Dicke eingelegt, daß er beim Einbau zusammengedrückt wird und eine ovale Querschnittsform
erhält. Die Deckplatten werden dann unter Zwischenlage einer Dichtungsscheibe fest
auf das Gehäuse geschraubt. Man hat nun zwar die Gefahr des Verformens des Dichtringes
durch übermäßiges Anziehen
der Stopfbüchse vermieden, muß jedoch
den Nachteil mit in Kauf nehmen, daß sich eine derartige Dichtung überhaupt nicht
nachstellen läßt. Weiterhin können Einbauschwierigkeiten auftreten, da der Ring
auf Grund seiner Elastizität beim Einbau an die Stelle zwischen beiden Deckplatten
ausweichen kann und so zwischen den Platten eingeklemmt wird, wodurch dann eine
Dichtungswirkung überhaupt nicht eintreten kann.
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Der nächste Schritt war, eine Stopfbüchsenbrille vorzusehen, in der
eine Nut für die Aufnahme eines Dichtringes aussgespart ist. Die Anpreßkraft der
Stopfbuchse auf das Küken wird über eine Axialdichtungsscheibe übertragen. Damit
1'äßt sich nun aber der oben beschriebene Nachteil der Abhängigkeit der Dichtungswirkung
von der Anpreßkraft nicht vermeiden, und es kommt ein weiterer Nachteil hinzu, daß
nämlich eine Undichtigkeit nach einer gewissen Betriebszeit am Stopfbuchsengewinde
eintritt.
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Einen Vorteil besonders im Ein- und Ausbau sollte dann eine Dichtpatrone
bringen, die aus einem Dichtringträger in Ringform aus festem Material besteht,
der innen und außen Nuten hat, in die genau hineinpassende elastische Dichtringe
eingelegt sind. Diese Dichtpatronen werden nur als reine Radialdichtungen verwendet,
und ein Hinweis dahingehend, die Dichtpatrone gleichzeitig zum Übertragen von Axialkräften
auf das Küken heranzuziehen, wird durch diese bekannte Anordnung nicht vermittelt.
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Die Erfindung setzt sich nun die Aufgabe, die oben beschriebenen Nachteile
zu vermeiden und insbesondere eine Dichtung zu schaffen, über die der Anpreßdruck
auf das Halmküken ohne Veränderung der Dichtungswirkung übertragen werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Dichtung
eine axial gleitbar auf der Spindel angeordnete, an sich bekannte ringförmige Patrone
aus starrem Material mit in Nuten in ihrer Innen- und Außenfläche eingelegtsn Dichtringen
aus elastischem Material verwendet wird, so daß der axial gerichtete Anpreßdruck
auf das Küken ohne Beeinflussung der radial wirkenden Spindelabdichtung übertragen
wird. Es wird der Vorteil erreicht, eine leicht ein- und ausbaubare Dichtpatrone
verwenden zu können, durch deren Dichtringträger gleichzeitig der Anpreßdruck auch
auf das Küken übertragen wird, wodurch eine zweite Axialdichtung oder ein komplizierter
Abstützring zur Übertragung der Kraft vermieden wird.
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Der Dichtringträger hat ebenfalls innen und außen ; eine ringförmige
Nut, wobei jedoch der äußere Nut querschnitt rechteckförmig und der innere aus Montagegründen
einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. In diesen beiden ringförmigen Nuten liegen
O-Ringe, deren Dicke größer als die Nutentiefe, jedoch kleiner als die mittlere
Nutenbreite ist.
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Unter der Bezeichnung O-Ring ist in der vorliegenden Erfindung und
im Patentanspruch ein Ring von kreisförmigem, ovalem oder sonstigem stetigem Querschnitt
zu verstehen, dessen Umrißlinie stetig gekrümmt ist und keinerlei Ecken aufweist.
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In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Darin ist Fig. 1 ein Schnitt durch die Dichteinrichtung bei einem Hahn,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Dichtpatrone und Fig. 3 ein Axialschnitt durch die
Dichtpatrone entlang der Linie 3-3 in Fig. 2. Ein Hahngehäuse 11 ist mit einem durchgehenden
Axialkanal 12 versehen, der unter rechtem Winkel von einem kegelförmigen, oben offenen
Sitz 13 geschnitten wird, in welchem ein in Fig. 1 in der ge-5 schlossenen Stellung
dargestelltes kegelförmiges Küken 14 mit einem durchgehenden Durchlaß 15 sitzt.
Das Küken 14 ist mit üblichen Oberflächenrillen 16 zur Schmiermittelverteilung versehen,
denen in herkömmlicher Weise, wie durch einen Kanal in der Spindel 17,
Schmiermittel
zugeführt wird, jedoch bildet das Merkmal der Schmiermittelverteilung keinen Gegenstand
der vorliegenden Erfindung.
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Das obere Ende des Sitzes 13 ist mittels eines Dekkels 18 verschlossen,
der am Hahngehäuse 11 etwa mittels üblicher, jedoch nicht dargestellter Stift- oder
Bolzenschrauben starr befestigt ist. Straff eingeklemmt zwischen der ebenen unteren
Fläche des Deckels 18 und einer von einer Schulter umgebenen kreisringförmigen Aussparung
19 in der das obere Ende des Sitzes 13 umgebenden oberen Fläche des Hahngehäuses
befindet sich eine übliche kreisringförmige Lamellenmembran 21, die aus einem dünnen
Metallkreisring 22 und einem darübergelegten kreisringförmigen zusammendrückbaren
Glied 23, wie einem Asbestring, bestehen kann, die die Spindel 17 im wesentlichen
an der Übergangsstelle der letzteren in das Küken umgeben.
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Eine Andrückbüchse 24 umgibt die Spindel 17 in einem radialen Abstand
und ist, wie bei 25, in eine Mittelöffnung im Deckel 18 eingeschraubt, und die ebene
kreisringförmige untere Endfläche 26 der Andrückbüchse liegt in gleitbarer Weise
am kreisringförmigen Metallring 27 an, der das untere verbreiterte zylindrische
Ende 28 der Spindel eng, aber gleitbar umgibt. Unter dem Ring 27 befindet sich ein
kreisförmiger, aus Asbest od. dgl. hergestellter, nachgiebiger und verformbarer
Mitlaufring 29, der den Spindelteil 28 in der gleichen Weise wie der Metallring
27 umgibt. Zwischen dem Mitlaufring 29 und der Membran 21 ist eine Dichtpatrone
30 eingesetzt, die in Fig. 3 in entspanntem, aus dem Hahn ausgebautem Zustand dargestellt
ist.
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Die Dichtpatrone 30 besteht im wesentlichen aus einem Ring 32 aus
Hartmetall oder aus gleichwertigem starrem Material, der im wesentlichen I-förmigen
Querschnitt hat, so daß eine innere umlaufende Nut 33 und eine äußere umlaufende
Nut 34 zu beiden Seiten des Steges 39 gebildet ist. In diese Nuten sind O-Ringe
35 bzw. 36 eingelegt.
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Die äußere Nut 34 hat im Querschnitt die Form eines Rechteckes, dessen
Länge in der Achsrichtung größer ist als der Durchmesser des Querschnittes des O-Ringes
36 im entspannten Zustand und dessen Tiefe kleiner ist als der Durchmesser des O-Ringquerschnittes
im entspannten Zustand, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Dies hat zur Folge,
daß der Querschnitt des Ringes 36 im eingebauten Zustand (Fig. 1) im wesentlichen
nur in der radialen Richtung zusammengedrückt ist, während er frei ist, sich in
der Richtung der Längsachse der Spindel auszudehnen. Die innere Nut 33 hat ebenfalls
in der Richtung der Achse eine Ausdehnung, die größer ist als der Durchmesser des
Querschnittes des Ringes 35 im entspannten Zustand, und eine Tiefe, die kleiner
ist als der Durchmesser des Ringquerschnittes im entspannten Zustand, so daß der
Querschnitt des Ringes 35 im zusammengebauten Zustand (Fig. 1) im wesentlichen in
der radialen Richtung zusammengedrückt ist, während
er frei ist,
sich in der Richtung der Längsachse der Spindel auszudehnen. Die obere und die untere
Wand der Nut 33 laufen gegen die Spindel zu auseinander, wodurch der Zusammenbau
zu dem Patronenmontagesatz der Fig. 3 erleichtert wird. Die untere innere Umfangskante
des kreisförmigen Ringes 32 ist bei 38 abgeschrägt, um seine Montage an der Spindel
zu erleichtern.
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Diese O-Ringe 35 und 36 sind vorzugsweise aus einem elastischen synthetischen
Gummi oder aus einem ähnlichen elastischen Polymerisationsprodukt hergestellt, so
daß sie genügend verformungsfähig für den Zusammenbau der Patrone und zum Abdichten
sind.
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Bei Verwendung der beschriebenen, an sich bekannten Patrone erfährt
die radial dichtende Wirkung der verformten Ringe 35 und 36 keine Änderung, ohne
Rücksicht darauf, wie stramm die Andrückbüchse 24 angezogen wird. Beim Einbau, der
von einem ungelernten Arbeiter vorgenommen werden kann, ist es daher nur erforderlich,
die Patrone auf der Spindel zu montieren und die Andrückbüchse 24 so weit anzuziehen,
daß der über die Patrone auf das Küken ausgeübte Axialdruck den richtigen Wert erreicht,
um einen einwandfreien Sitz des Kükens 14 in der Gehäusesitzfläche 13 zu gewährleisten.
Eine Drehung des Kükens 14 zwischen Offen- und Schließstellung beeinträchtigt die
radiale Dichtung nicht, die vom Grad des Anziehens der Andrückbüchse unabhängig
ist. Zur besseren Veranschaulichung wurde die Verformung der O-Ringe 35 und 36 in
Fig. 1 etwas übertrieben dargestellt.
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Die Andrückbüchse 24 kann, anstatt eingeschraubt, auch in herkömmlicher
Weise mit Bolzenschrauben befestigt sein. Ebenso kann die Spindel 17 in fester
oder abnehmbarer Weise mit einem Küken von zylindrischem, kugelförmigem oder anders
geformtem Umriß verbunden sein, ohne daß dies eine Abweichung vom Erfindungsgedanken
bedeutet.