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Gehäuse für Hahn mit kugelförmigem Küken Die Erfindung bezieht sich
auf einen Hahn mit kugelförmigem Küken und mit einem zylindrischen, geradlinig durchflossenen
Gehäuse, dessen Mittelteil eine im Durchmesser größer als das Küken ausgeführte,
zylindrische Erweiterung hat und dessen mit dem Mittelteil verbundene Anschlußstutzen
an ihren dem Gehäuseinneren zugekehrten Stirnseiten ringförmige Sitzringe für das
Küken tragen.
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Derartige Gehäuse wurden bisher ausschließlich gegossen. Es bestand
das Vorurteil, daß das Gehäuse eines Kugelhahnes eine durch die Kugel gegebene Innenform
aufweisen müßte, was bisher nur mit einem gegossenen Gehäuse möglich erschien. Bei
großen Rohrleitungsdurchmessern erforderte dies starke Gehäusewände, um die bei
hohen Drücken herrschenden Spannungen aufnehmen zu können. Aus praktischen Gesichtspunkten
wurden Hochdruckhahngehäuse mit sehr großen Durchmessern nicht hergestellt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hahngehäuse der vorstehend genannten
Art zum Einbau in Rohrleitungen zu schaffen, die von Medien mit hohem Druck durchflossen
werden. Dieses Gehäuse soll insbesondere mit Rücksicht auf Rohrleitungen mit großen
Durchmessern möglichst platzsparend gebaut sein. Außerdem soll die Herstellung solcher
Gehäuse vereinfacht und verbilligt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vereinigung folgender
Merkmale gelöst: a) das Gehäuse ist in bei Hähnen an sich bekannter Weise in Schweißkonstruktion
ausgeführt, b) der Gehäusemittelteil, die beiden Anschlußstutzen sowie der die Betätigungswelle
für das Küken und das eine Abdichtung aufnehmende Lager sind Abschnitte von handelsüblichen,
miteinander verschweißten Stahlrohren.
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Zwar sind - wie gesagt - geschweißte Hahngehäuse an sich bekannt.
Sie werden fast ausschließlich da verwendet, wo hohe Spannungen auftreten. Die Einzelteile
dieser geschweißten Gehäuse besitzen schwierige Formen, weswegen die Herstellung
derartiger geschweißter Gehäuse aufwendig ist und eine Anwendung nur in Spezialfällen
wirtschaftlich tragbar ist. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich das
Gehäuse aus handelsüblichen Stahlrohrabschnitten zusammensetzt, die in einfacher
Weise miteinander verschweißt sind. Die Herstellung eines derartigen Gehäuses ist
billig, und es können somit auch Hahngehäuse für größere Rohrleitungsdurchmesser
in Schweißkonstruktion mit relativ niedrigen Kosten erstellt werden. Die Festigkeit
eines solchen geschweißten Gehäuses ist bekannterweise der eines gegossenen Gehäuses
weit überlegen.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die
Anschlußrohrstutzen sich von ihrer Verbindungsstelle mit dem Gehäusemittelteil an
kegelig verjüngend in das Gehäuseinnere erstrecken. Diese Ausbildung dient der Verringerung
des Strömungswiderstandes.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zur Abgrenzung
der das Küken umgebenden ringförmigen Kammer den Gehäuseteil und die Anschlußstutzen
verbindende Abstandsringe vorgesehen sind. Bei dieser zweckmäßigen Ausgestaltung
sind die Anschlußrohrstutzen zylindrisch, und die zylindrische Innenfläche der Stutzen
liegt etwa zu der der Kükenbohrung bündig. Um der Erweiterung des Gehäusemittelteils
Rechnung zu tragen, ist dieses ebenfalls als zylindrisches Rohr ausgebildete Mittelteil
an seinen Rändern mittels Abstandsringen auf dem zylindrischen Anschlußstutzen gelagert
und verschweißt.
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Schließlich besteht noch eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
darin, daß der Gehäusemittelteil Anschlüsse zum Hindurchleiten eines Kühlmittels
durch die ringförmige Kammer hat. Die Kühlung des Hahnes ist insbesondere dann von
großem Vorteil, wenn es sich bei den Strömungsmedien um solche von hoher Temperatur
handelt.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele
dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt
durch ein Hahngehäuse gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen vergrößerten Teilschnitt
des Sitzringes, F i g. 3 einen Längsschnitt durch ein abgewandeltes Gehäuse, F i
g. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 1 und 3, F i g. 5 und 6 vergrößerte
Teilschnitte von Sitzringausführungen und F i g. 7 und 8 jeweils Längsschnitte durch
weiter abgewandelte Hähne gemäß der Erfindung.
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Das Hahngehäuse weist einen Mittelteil 10 (F i g.1) bzw. 1.0' (F i
g. 3) auf, in welches das eine Abdichtung 16 für die Betätigungswelle
12 des kugelförmigen Kükens 28 tragende Lager 11, das ebenfalls
als zylindrisches Rohr ausgebildet ist, eingesetzt ist. Die Abdichtung
16 befindet sich in einer ringförmigen Aussparung 13 des Lagers 11 und kann
in diese durch einen eingeschraubten Einfüllstutzen 18 (F i g. 4) nachträglich
eingespritzt sein. Eine weitere Nut des Lagers 11 nimmt einen Abstreifring
14 auf. Am gegenüberliegenden Ende des Lagers 11 ist eine Aussparung
24 vorgesehen, in der eine als Axiallager dienende Lagerscheibe 15 eingesetzt
ist und den Ringflansch 29 der Betätigungswelle 12 abstützt. Abdichtung 13 und Abstreifring
14 können aus Neopren od. dgl. bestehen, während der Lagerring 15 vorzugsweise
aus einem Lagermetall wie Bronze od. dgl. hergestellt ist. Am Lager 11 ist ein Lagerflansch
19 wie bei 20A und 20B angeschweißt, der mit Befestigungsbohrungen 21 versehen
ist. Das Lager 11
seinerseits ist in die öffnung 22 des Gehäusemittelteils
10 bzw. 10' eingesetzt und durch eine umlaufende Schweißnaht 22 mit
diesem verbunden. Zuerst wird der Befestigungsflansch 19 mit dem noch vollen Lager
11 verschweißt. Dann wird diese Einheit in das Gehäusemittelteil eingesetzt
und verschweißt, wonach erst die Bohrung in das Lager 11 eingebracht wird.
Nur so läßt sich eine genau senkrechte Lage der Bohrung zur Achse des Gehäusemittelteils
10
bzw. 10' erreichen. Die Betätigungswelle 12 wird dann von innen
eingesetzt. Am inneren Ende der Betätigungswelle 12 befindet sich ein Zapfen
26, der in eine entsprechende Aussparung 27 im Küken 28 eingreift. Diese Aussparung
27 erstreckt sich quer zur Achse der Bohrung 30 des Kükens.
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Bei der Ausführung nach F i g. 1 werden zur Vervollständigung des
Hahnes in das Gehäusemittelteil 10 zylindrische Anschlußstutzen 32 eingeschoben,
in die Übergangsbuchsen 33, die Montageausnehmungen 35 haben, eingeschraubt
sind. An den inneren Enden der Anschlußstutzen 32 werden Schultern 39 mit anschließenden
zylindrischen Umfangsflächen 38 gebildet. Dann wird ein Sitzring 37 zwischen Küken
28 und jeder Übergangsbuchse 33 unter Zuhilfenahme eines O-Ringes 42 sowie einer
Nylonscheibe 44 und einer Federstahlscheibe 43 eingesetzt. Der Sitzring 37 hat eine
radiale Ringfläche 40, die der radialen Schulterfläche 39 jedes Anschlußstutzens
32 gegenüberliegt, so daß gerade ein ausreichender Raum zur Aufnahme des O-Ringes
geschaffen wird. Eine ringförmige Lippe 45 des Sitzringes 37 liegt unter Einschluß
der Scheiben 43 und 44 an der Innenbohrung der Übergangsbuchse 33 an, um Schmutz
und Fremdkörper fernzuhalten. Durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben der Übergangsbuchsen
33 läßt sich die Vorspannung der Federscheiben 43 einstellen. Nachdem die
Anschlußstutzen 32 mit dem Gehäusemittelteil 10 bzw. 10' genau ausgerichtet
sind, werden diese beiden Teile durch Heftschweißungen 47A und 47B provisorisch
miteinander verbunden. Die Hauptschweißung erfolgt dann, nachdem in die Ringkammer
C über die Anschlüsse 48 ein Kühlmittel eingeführt wird. Eine nicht dargestellte
Abwandlung des Hahngehäuses wird darin gesehen, daß die Anschlußstutzen
32 unter Zuhilfenahme von O-Ringen in die Enden des Gehäusemittelteils 10
bzw. 10' eingeschraubt werden. Der fertige Hahn wird dann in die Rohrleitung
50A und 50B eingesetzt und beispielsweise durch Schweißungen 49A und
49B oder wie in F i g. 1. strichpunktiert dargestellt ist, mittels Gewindeflanschen
verbunden. Während des Betriebes wird durch die Bohrung 12' in der Betätigungswelle
12 der Kammer C bzw. C Schmiermittel zugeführt. Die in F i g. 1 gezeigte
Ausführungsform hat den Vorteil, daß durch Herausschrauben der Übergangsbuchsen
33 die Sitzringe 37 ausgetauscht werden können.
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Bei der Auführungsform nach F i g. 3 erstrecken sich die Anschlußrohrstutzen
52 von ihrer Verbindungsstelle 53 mit dem Gehäusemittelteil 10' an kegelig
verjüngend in das Gehäuseinnere und haben je einen vorderen Rand 56, auf dem der
beispielsweise aus Nylon bestehende Sitzring 54 unter Zuhilfenahme eines O-Ringes
57 und nachgiebiger Scheiben 58, die wiederum von einer Ringlippe
59 des Sitzringes 54 abgedeckt sind, ruht. Bei der Montage werden die Anschlußstutzen
52 in einer Spannvorrichtung, die dem Sitzring 54 die geeignete Vorspannung gibt,
gehalten, während das Gehäusemittelteil 10' mit den Anschlußstutzen 52 über
Umfangsnähte 55A und 55B verschweißt wird.
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Der Sitzring 60 nach F i g. 5 und der Sitzring 64 nach F i
g. 6 unterscheiden sich vom Sitzring 54 nach F i g. 3. Beide können aber
vorteilhafterweise im Zusammenhang mit dem Ventilgehäuse nach F i g. 3 verwendet
werden. Der Dichtungsring 60 hat eine Ringnut 61, in die die Zunge 62 des
Anschlußstutzens 32 hineinragt. Die Federscheibe 63 liegt bei dieser Ausführung
radial innerhalb der Zunge 62. Sie ist ebenfalls wieder durch eine innere Lippe
60' geschützt. Der Sitzring 60 weist keinen O-Ring auf, so daß das Küken bei geschlossenem
Ventil die Feder 63 auf der stromabwärtigen Seite zusammendrückt, wodurch es zu
einer Abdichtung zwischen Küken und Anschlußstutzen kommt. Der Dichtungsring
64 nach F i g. 6 besteht aus Metall und weist eine Schmiermittelnut 65 auf,
der über ein nicht dargestelltes Rohr Schmiermittel zugeführt wird, um eine sehr
wirksame Dichtung zwischen Küken und Sitzring sicherzustellen. Die Federscheibe
66 ist am Sitzring 64 außen vorgesehen und wird von der Lippe 67 abgeschirmt.
Zwischen der Lippe und dem Anschlußstutzen 52 befindet sich ein O-Ring 68.
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Bei den Ausführungsformen gemäß der F i g. 7 und 8 fluchtet die Bohrung
des Kükens 28 mit den Bohrungen der Anschlußstutzen 70 bzw. 73. Das Gehäusemittelteil
10A bzw. 10B hat zur Aufnahme des Kükens 28 einen größeren Durchmesser als die Anschlußstutzen
und wird an diesen über Abstandsringe 71 bzw. 74 befestigt. Nach F i g. 7 sind die
Abstandsringe 71 konisch ausgebildet, während sie nach F i g. 8 zylindrisch sind,
und zwar mit einer Dicke, die gleich dem Abstand des Gehäusemittelteils 10B vom
Anschlußstutzen 73 ist. Bei beiden Ausführungen
sind die Abstandsringe
zwischen den Anschlußstutzen und dem Gehäusemittelteil eingeschweißt, so daß geschlossene
Kühlmittelkammern gebildet werden.
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Die Sitzringe 75 bestehen aus Metall und weisen je eine ringförmige
Schmiermittelnut 76 auf, die der Nut 65 bei der Ausführung nach F i g. 6 entspricht.
Der Nut 76 wird über ein biegsames Rohr 77 Schmiermittel unter einem sehr hohen
Druck zugeführt. Federscheiben 78 sind zwischen den Anschlußstutzen 73 und den Sitzringen
75 eingesetzt. Auch sind wiederum O-Ringe 79 vorgesehen. Der wesentliche Vorteil
der Ausführungen nach den F i g. 7 und 8 besteht darin, daß das Strömungsmedium
ohne jegliche Veränderung des Strömungsquerschnittes das Ventil durchströmt, weswegen
ein Druckverlust praktisch vollständig vermieden wird.