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Absperrhalin Die Erfindung betrifft einen Absperrhahn mit einem aus
Glas bestehenden Gehäuse mit einer im wesentlichen konischeft Kükenaufnahmebohrung
zur Aufnahme eines aus elastischverformbaremMaterial bestehenden Kükens.
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Es sind Absperrhähne bekannt, bei denen wenigstens eine der Eingriffsflächen
eine konvexe Aufbauchung aufweist.
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Der Absperrhahn besteht hierbei aus starrem Material. Weder das Küken
noch das Gehäuse sind somit an den Dichtflächen durch den Schließdruck elastisch
so verformbar, daß sich die Dichtfläche vergrößert und beide Dichtflächen mit größerem
Dichtungsdruck gegeneinanderliegen als wenn kein Verformen stattfände. Die Dichtungsflächen
sind auch verhältnismäßig klein ausgeführt (schweizerische im
Patentschrift
277 426).
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Darüberhinaus ist e!nAbsperrhahnbekanntgeworden, der ein aus Glas
bestehendes Gehäuse mit einer im wesentlichen konischen Kilkenaufnahmebohrung zur
Aufnahme eines aus elastisch verformbarem Material bestehenden Kükens aufweist.
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Die bisherigen Absperrhähne bewirken aber nur eine mäßige Abdichtung,
so daß der Wunsch nach einer besonders wirkungsvollen und einfachen Ab-
dichtung
weiterhin bestand.
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Gegenüber dem bisherigen Vorschlag, das Küken statt konisch bauchig
auszubilden, werden nun erfindungsgemäß die Kontaktflächen von Küken oder/ und Gehäuse
im Bereich der Dichtzone des Durchströmkanals aufeinander zu-ausgebaucht.
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Durch die Ausbauchung eines der beiden Teile allein (das andere Teil
wird koniscb: ausgeführt) wird die Dichtfläche infolge Verformung des Kükens vergrößert.
Man erreicht somit im Bereich der Dichtzone der Durchtrittskanäle von Gehäuse und
Küken eine besonders gute Abdichtung und vermeidet mit einem einfachen Mittel ein
starkes Einpressen des Kükens in das Gehäuse zur sauberen Abdichtung. Es wird also
entweder das aus Glas bestehende Gehäuse von den durch ein solches Einpressen hervorgerufenen
Zugspannungen entlastet oder aber das aus verformbarem Material bestehende Küken
von den durch das Hereinziehen in die Kükenaufnahmebohrung des Gehäuses erzeugten
Zugspannungen weit-,gehend befreit.
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Auch wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme der Wirkungsgrad der
Absperrhähne durch einen Hochdruckbereich um die Abdichtpunkte unter gleichzeitiger
Möglichkeit einer leichten Drehung des Kükens infolge verminderten Druckes in der
Nähe seiner Enden vergrößert. Günstig ist es, daß die Produktionsgeschwindigkeit
von Absperrhähnen vergrößert werden kann, indem eine geringere Herstellungsgenauigkeit
ermöglicht wird, als bei Absperrhähnen, bei denen beide Flächen die übliche Kegelstumpfform
aufweisen.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen eines verbesserten Absperrhahnes
gemäß der Erfindung, und zwar in F i g. 1 eine Seitenansicht eines konvexen
Hahnkükens, wobei das Ausmaß der Krümmung zur besserenVeranschaulichung übertriebenwiedergegeben
ist, F i g. 2 einen Axialschnitt durch das Küken nach F i g. 1 nach
dem Einsetzen in ein kegelstumpfförmig ausgespartes Absperrventilgehäuse, F i
g. 3 einen Axialschnitt durch ein Gehäuse mit konvexer Bohrungsoberfläche,
wobei das Ausmaß der Ausbauchung zur Verdeutlichung übertrieben wiedergegeben ist,
und F i g. 4 einen Axialschnitt durch ein kegelstumpfförmiges, in das Gehäuse
nach F i g. 3 eingesetztes Hahnküken.
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Das gemäß der Erfindung verwendete Küken besteht aus einem chemisch
inerten wachsartigen Kunstharz, welches bei vergleichsweise hohen Temperaturen sowohl
chemisch als auch physikalisch stabil ist und sich bezüglich einer glatten Oberfläche
selbst schmiert. Das Harz vermag unter verhältnismäßiger Beibehaltung seiner Form
unter Druck elastisch nachzugeben und paßt sich mit seiner Oberfläche der anliegenden
Glasoberfläche der konischen Bohrung des Absperrhahngehäuses an. Das Harz ist nicht
porös
und bildet eine dichte Abdichtung mit der konischen Bohrungsoberfläche,
ermöglicht aber gleichzeitig eine leichte Drehung in dieser Oberfläche, während
es sich federnd in die Fläche hineindrückt.
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Das Küken kann z. B. aus Polytetrahalogenäthylen-Kunstharz, Polystyren
oder anderen Kunstharzen mit den oben angegebenen Eigenschaften bestehen. Unter
den Polytetrahalogenäthylen-Kunstharzen sind besonders Polytetrafluoräthylen und
Polytrifluorchloräthylen hervorzuheben.
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Nach den F i g. 1 und 2, die die Erfindung im Zusammenhang
mit einem konvexen Küken 1 und einem Gehäuse 5 mit einer kegelstumpfförmigen
Bohrungsfläche 4 wiedergeben, bilden die Tangenten, die im Bereich der Kanäle
7 an das Küken gelegt sind, den gleichen Winkel wie die Mantellinien der
Kükengehäusebohrungsfläche 4 nach F i g. 2. Wird das Küken durch die Feder
6 elastisch in das Gehäuse5gedrückt, dannwerdenseinekonvexenFlächen geradegepreßt
und das Küken nimmt die Form der Gehäusebohrungsfläche 4 an, wobei der höchste Kontaktdruck
zwischen Küken und Bohrungsfläche in Umfangsrichtung um das Küken längs einer Linie
verteilt ist, die durch die Kanäle 7 des Kükens verläuft, wo die Zusammendrückung
am größten ist.
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Gemäß einem Herstellungsverfahren wird ein kegelstumpfförmiger Kükenrohling
mit einer Konizität hergestellt, die derjenigen der Gehäusebohrungsfläche 4 entspricht.
Das Verhältnis der Durchmesseränderung dieses Rohlings zu seiner Längenänderung
liegt in der Größenordnung von 1:10. Nunmehr wird der Rohling geschliffen,
um die erwünschte konvexe Form durch Entfernen des Materials zu erzielen und den
Durchmesser des Kükens an von der Umfangslinie der maximalen Ausbauchung gleich
weit entfernten Punkten zu vermindern. Für ein Küken mit einer Länge von etwa 25
mm soll die optimale Ausbauchung im Bereich von annähernd 0,005 bis
0,025 mm im Durchmesser liegen.
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Ein solches Küken kann auch nach anderen Verfahren, beispielsweise
durch Gießen in einer Form, hergestellt werden.
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Die F i g. 3 und 4 zeigen die Erfindung im Zusammenhang mit
einem kegelstumpfförmigen Küken 10
und - einem Gehäuse 11 mit einer
konvexen Bohrungsfläche 12. Der Winkel der im Bereich der Kanäle angelegten Tangenten
ist der gleiche wie der Kegelwinkel des Kükens 10. Wird das Küken durch die.
Feder 15 federnd in das Gehäuse gedrückt, dann werden die kegelstumpfförmigen
Seiten so zusammengepreßt, daß sie sich der konvexen Gehäusebohrungsfläche 12 anpassen,
wbbei der höchste Kontaktdruck zwischen Küken und Bohrungsfläche über den Umfang
des Kükens längs einer Linie verteilt wird, die durch die Austrittsöffnungen des
Kükenkanals 18
verläuft, wo die Zusammendrückung am größten ist.
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Das konvexe Gehäuse 11 nach F i g. 3 kann nach Verfahren
hergestellt werden, die den bei der Herstellung des konvexen Kükens nach F i
g. 1 zur Anwendung gekornmenen Verfahren entsprechen. Die optimale Ausbauchung
liegt im gleichen Bereich wie beim Küken.
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Bei einer dritten Ausführungsforin der Erfindung findet ein konvexes
Küken im Zusammenhang mit einem Gehäuse mit einer konvexen Bohrungsfläche
Verwendung. Bei dieserAusfüh#rungsforin istdie optimale totale Ausbauchung sowohl
der Küken als auch der Gehäusebohrungsfläche die gleiche wie die im Zusammenhang
mit dem konvexen Küken 1 nach F i g. 1 angegebene Ausbauchung.
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Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Abspeirhahn gibt eine zufriedenstellende
Abdichtung, wenn entweder Küken oder Gehäuse eine Abweichung von etwa
0,035 mm pro 25 mm Länge im Gegensatz zu entsprechenden'maximal erlaubten
Änderungen von nicht mehr als 0,005 pro 25 mni Länge bei üblichen
Absperrhähnen aufweisen.