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Absperrhahn Die Erfindung bezieht sich auf einen Absperrhahn mit einem
in ein Gehäuse eingesetzten kegelstumpfförmigen Einsatzkörper, der eine mit den
Zu- und Abflußbohrungen koaxiale Bohrung aufweist und in dem ein Absperrküken drehbar
ist.
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Eine der Schwierigkeiten bei dieser Art der Konstruktion war bisher
der leichte und zweckmäßige Aus- und Einbau der Innenteile des Hahnes, falls es
notwendig wurde, gewisse dieser Teile wiederherzustellen oder zu ersetzen.
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Somit ist eines der Hauptziele der Erfindung die Schaffung eines Kugelabsperrhahnes,
dessen funktionswichtige Teile rasch und leicht aus dem Gehäuse entfernt bzw. durch
andere ersetzt werden können, insbesondere als vollständiger Einsatz, ohne daß der
Absperrhahn selbst aus der Rohrleitung herausgenomnien werden müßte.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer solchen
Konstruktion, welche in einfacher Weise die Einstellung und dauerhafte Aufrechterhaltung
einer gleichförmigen geeigneten Pressung zwischen den Verschlußelementen erlaubt.
Insbesondere soll diese Spannung unter geringem Kraftaufwand fein einregulierbar
sein.
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Es ist bereits eine Vielzahl von Absperrhähnen bekanntgeworden, bei
denen funktionswichtige Teile bei in der Leitung verbleibendem Gehäuse aus- und
einbaubar sind. Aus der USA.-Patentschrift 3 014 690
ist ein Absperrhahn
mit einer keilförmigen Kammer bekannt, in der eine ebenfalls keilförmige, durchbohrte
Scheibe angeordnet ist, die ein Kugelküken aufnimmt. Die Abdichtung erfolgt dabei
durch Dichtungsringe, die einerseits auf den flachen Seiten der keilförmigen Scheiben
und andererseits an den Seiten der keilförinigen Kammer anliegen. Diese Dichtringe
sind mit Gummi oder ähnlichem Material überzogene Tellerfedern, die unter
Anlage an das Kugelküken elastisch verformt werden.
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Einen ganz ähnlichen Aufbau zeigt auch ein in der britischen Patentschrift
403 389 beschriebener Ab-
sperrhahn. Bei ihm sind in einer keilförmigen
Kammer keilförmige Dichtungsringe angeordnet, die einerseits an der Wandung der
Kammer und andererseits an dem Kugelküken anliegen. Die Dichtungsspannung
wird durch eine Schraubenfeder auf die keilförmigen Dichtungsringe aufgebracht.
Dabei werden diese jedoch in solcher Weise verformt, daß eine gleichmäßige Spannungsverteilung
nicht zustande kommt.
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Auch die französische Patentschrift 1263 006 zeigt einen Kugelabsperrhahn
mit ähnlichem Aufbau wie dem des oben beschriebenen. Im Unterschied gegen-.über
dem letzteren wird jedoch bei diesem Hahn die Dichtungsspannung von dem Kugelküken,
auf welches unmittelbar eine Schraubenfeder wirkt, auf gegeneinandergeneigte Dichtungsringe
übertragen, was sich jedoch gleichfalls ungünstig auf die Abdichtung auswirkt.
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In den weiteren französischen Patentschriften 1181514 und
1273 252 dargestellte Absperrhähne weisen ebenfalls ringförmige Abdichtelemente
auf, die einerseits an dem Gehäuse, andererseits an einem Kugelküken anliegen, deren
Anlage jedoch kaum oder zumindest nicht in dem gewünschten Maße gleichmäßig einzustellen
ist.
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Ähnliche Nachteile weist ein Kugelabsperrhahn nach der deutschen Patentschrift
1093 156 auf, der im übrigen nur auf einer Seite des Kugelkükens einen an
diesem anliegenden Dichtring aufweist.
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Gegenüber all diesen bekannten Konstruktionen unterscheidet sich der
erfindungsgemäße Absperrhahn wesentlich dadurch, daß, wie bereits eingangs erwähnt,
sein Absperrküken drehbar von einem in eine konische Gehäusebohrung eingesetzten
kegelstumpfförnügen Einsatzkörper umschlossen ist. Er ist darüber hinaus dadurch
gekennzeichnet, daß sich in der Bohrung des Einsatzkörpers ein Kugelküken und koaxiale
Sitzringe befinden, wobei der Außendurchmesser der Sitzringe gleich dem Durchmesser
der Bohrung ist und jeder Sitzring mit einer kugeligen Ringfläche an dem Kugelküken
und mit einer kegeligen Ringfläche
an der kegeligen Gehäusebohrung
für den Einsatzkörper anliegt.
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Zwar ist auch durch die USA.-Patentschrift 2 813 695 ein Absperrhahn
bekannt, dessen Absperrküken von einem in eine entsprechende Gehäusebohrung eingesetzten
kegelstumpfförmigen Einsatzkörper umschlossen ist. Das Küken ist dabei allerdings
nicht kugelig, sondern zylinderförmig. Der bedeutendste Unterschied gegenüber dem
erfindungsgemäßen Absperrhahn besteht jedoch in dem Fehlen irgendwelcher zwischen
dem Einsatzkörper und dem Küken angeordneter Sitzringe, die sich sowohl an die Aufnahmebohrung
des Einsatzkörpers als auch an insbesondere den die Durchtrittsbohrung umgebenden
Bereich des Kükens dichtend anlegen würden. Die zylindrische Ausbildung des Absperrkükens
macht zudem die Verwendung solcher Dichtringe praktisch unmöglich.
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Wesentliche Vorteile des Erfindungsgegenstandes gegenüber dieser wie
auch den weiteren bekannten Ausführungen bestehen in der guten Abdichtung des Absperrhahns
und in der besonders leichten Ein- und Ausbaubarkeit des Einsatzkörpers mit dem
Kugelküken und den Dichtringen. Die hervorragende Dichtwirkung wird dabei dadurch
gewährleistet, daß auf die Dichtflächen der Dichtungsringe eine gleichmäßig verteilte
Dichtungsspannung aufbringbar und im Betrieb einstellbar ist.
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- Ein weiterer ganz besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen
Absperrhahnes ist ferner darin zu sehen, daß bei einer dauerhaften Stillegung einer
Leitung oder, ganz besonders, im Störungsfall der Einsatzkörper ohne weiteres in
seiner Bohrung gedreht werden kann und in einer um 90' gedrehten Stellung
ungeachtet der Stellung des Kükens die Zu- und A-bflußkanäle voneinander trennt.
Ein ähnliches Vorgehen wird bei der zuletzt genannten bekannten Ausführung dadurch
unmöglich gemacht, daß eine Drehsicherung für den Einsatzkörper vorgesehen ist.
Für die Gegenstände der Unteranspräche wird ein selbständiger Schutz nicht begehrt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dargestellt.
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F i g. 1 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung;
F i g. 2 ist ein Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung;
F i g. 3 ist ein Schnitt entsprechend der Linie 3-3
in F i
g. 2; F i g. 4 ist ein Teilschnitt einer weiteren abgeänderten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die F ig. 1 zeigt das als ganzes mit 1 bezeichnete Gehäuse
mit den üblichen Rohranschlußenden zwecks Einbau in eine hier nicht dargestellte
Rohrleitung mit gängigen Rohrgewinden. Natürlich können - falls erwünscht
- auch andere Rohranschlußenden verwendet werden. Beide Gewindeteile der
Rohranschlußenden 2 und 3 des Gehäuses sind an ihren inneren Enden mit abgesetzten
Kammern 4 und 5
versehen, die in die Bohrungen 6 bzw.
7 auslaufen. Diese letzteren stehen in Verbindung mit einer kegelstumpfförmigen
Gehäusebohrung, die sich über die ganze Höhe des Ventilkörpers 1 erstreckt
und von der Ringfläche 8 begrenzt wird.
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Dicht eingepaßt in das Gehäuse 1 ist ein hohler Einsatzkörper
von der Form eines Kegelstumpfes, als -ganzes mit 9 bezeichnet, wobei der
innere Hohlteil gebildet wird durch die sich quer hindurcherstreckende zylindrische
Bohrung 11 für die Zwecke, die nachstehend noch ausführlicher beschrieben
werden sollen. An seinem oberen Ende ist der Einsatzkörper 9 mit einem hervorstehenden
Gewindeschaft 12 versehen. Dieser Schaftteil ist an seinem innersten ausgesparten
Ende bei 13 gelocht zwecks Aufnahme der drehbaren, als ganzes mit 14 bezeichneten
Spindel mit dem sich ringförmig nach außen erstreckenden Schulterteil
15,
der sich an die ringförmige Fläche 16 innerhalb der Aussparung
des Schaftes 12 anlegt. Die Spindel 14 ist an ihrem unteren Ende unmittelbar unterhalb
ihres ringförmigen Schulterteils 15 abgedichtet mittels des O-Ringes
17 innerhalb der Kammer 18. In ähnlicher Weise befindet sich am unteren
erweiterten Ende des kegelstumpfförmigen Einsatzkörpers 9 eine Ring-kammer
19 zur Aufnahme eines O-Ringes 21 für Dichtungszwecke, wodurch man den Einsatzkörper
9
- falls es gewünscht wird - drehen kann, um das Ventil völlig
abzusperren, wie es nachstehend noch beschrieben werden wird. Auf einer oberen Fläche
des Gehäuses 1 befindet sich eine Druckscheibe 22, die sich an die Fläche
23 anlegt, wobei sie über das Gewinde des Schaftes 12 des Einsatzkörpers
gezogen ist. Um die Druckscheibe 22 fest in ihrer Lage zu halten, wird eine Gegenmutter
24 auf das Außengewinde des Schaftes 12 geschraubt; sie dient gleichzeitig dazu,
den Einsatzkörper 9 dicht an die Kegelstumpfmantelfläche des Gehäuses
1 anzuziehen. Die Druckscheibe 22 ist bei 25 kreisbogenförmig ausgespart
zwecks Aufnahme des sich abwärts erstreckenden Teils 26
des als ganzes mit
27 bezeichneten Handgriffs, der eine beschränkte Bewegung desselben zuläßt.
Der verlängerte Teil 28 dient der Betätigung des Handgriffs 27. Dieser
Handgriff wird an der Spindel 14 so s gehalten, daß er sich um dieselbe nicht drehen
kann, weil er auf dem mehrkantigen Teil 29 der Spindel 14 sitzt und dabei
durch die Mutter 31 festgehalten wird.
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Innerhalb der Bohrung 11 befindet sich ein Kugelküken
32, dessen Durchlaßöffnung 33 mit den Bohrungen 6 und
7 in Verbindung steht. Zwischen den letzteren befinden sich in dem Raum zwischen
der äußeren Kugelfläche 34 und der inneren Ringfläche 8
Sitzringe
35 und 36, die sich an das Kugelküken 32
mit den konkaven Flächen
37 und 38 anlegen und 5 dabei die Ringkainmem zwischen den
Kugelflächen des Kugelkükens und der Ringfläche 8 des Gehäuses
1
ausfüllen. Beim Einbau werden diese Ringe anfänglich leicht zusammengepreßt,
wobei sie sich an den Flächen 37 und 38 satt anlegen. Beim Anziehen
des Einsatzkörpers 9 durch die Gegenmutter 24 legt sich der Einsatzkörper
dicht an die 1#ingfläche 8, und die Sitzringe 35 und 36 erfassen
das Kugelküken 32 zu Zwecken der Flüssigkeitsdichtung fester. Die äußeren
Seiten der Ringe haben Kegelflächen, die sich den 5 Außenflächen des kegelstumpfförinigen
Teils des Einsatzkörpers und der konischen Ringfläche 8 im Gehäuse anpassen,
um sich mit genauem Gleitsitz an die Wandung dieser Ringfläche anzulegen.
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Die in der Form eines Kegelstumpfes bearbeitete Ringfläche
8 gestattet das Einsetzen der Sitzringe vor dem Einbau des Einsatzkörpers
mit dem darin befindlichen Kugelküken 32.
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Die Spindel 14 hat an ihrem unteren Ende einen mehrkantigen bzw. abgeflachten
Endteil 39, der in eine praktisch gleich geformte Aussparung 41 an dem oberen
Teil des Kugelkükens 32 eingreift. Eine mit 42 bezeichnete und mit Außengewinde
versehene Büchse ist in das Innengewinde 43 des Gewindeschaftes
12
eingeschraubt und hält damit den Bundteil der Spindel 14 gegen eine wesentliche
axiale Bewegung nach außen fest.
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Um einen Durchtritt von Flüssigkeit an dem kegelstumpfförmigen Einsatzkörper
9 zu vermeiden, ist eine zusätzliche Dichtungskammer 44 vorgesehen, welche
den Dichtungsring 45 von 0-förmigem Querschnitt aufnimmt und in der gleichen Weise
arbeitet, wie es bei der unteren Dichtungsflä che für den Einsatzkörper beschrieben
wurde.
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Beim normalen Betrieb des Ventils dreht die mit dem Kugelküken
32 fest verbundene Spindel das erstere infolge der kreisbogenförmigen Aussparung
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um 900, wodurch die Durchlaßöffnung 33 nicht länger zu den
Bohrungen 6 und 7 des Gehäuses ausgerichtet ist. Damit werden auch
die zentralen Öff-
nungen der Sitzringe 35 und 36 um
901 in eine Querlage bewegt, und der Hahn ist geschlossen.
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Wenn es notwendig wird, zwischen dem Kugelkiiken 32 und den
Sitzringen 35 und 36 völlige Dichtheit zu erzielen, kann der ganze
Einsatzkörper 9
um 901 gedreht werden, indem man einfach das äußere
Ende der Gegenmutter 24 erfaßt, dabei die letztere lockert und dann den Einsatzkörper
so dreht, daß seine Bohrung quer zu den Bohrungen 6 und 7
steht, wodurch
der Hahn geschlossen wird. In solchen Fällen kann dann also die Spindel ersetzt
oder wiederhergestellt werden, wenn es erforderlich ist.
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Man bekommt hiermit eine verhältnismäßig gedrungene und robuste Hahnkonstruktion
für äußerst hohe Drücke und schwierige Betriebsverhältnisse. Da der Einsatzkörper
9 jederzeit mit der kegelstumpfförmigen Ringfläche 8 in Berührung
steht, ist keine Gefahr vorhanden, daß Fremdkörper oder Sedimente aus der Rohrleitung
auf die Ringfläche 8 des Gehäuses gelangen und damit die genaue Flüssigkeitsdichtung
des Absperrhahnes selbst unter äußerst harten Betriebsbedingungen beeinträchtigen.
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Die besondere Form der Sitzringe 35 und 36, wie sie
hierin beschrieben wurde, kann ganz wesentlich geändert werden, und zwar gemäß den
Modefikationen, wie sie in den weiteren Figuren dargestellt sind.
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In der F i g. 2 ist das Gehäuse in ähnlicher Weise dargestellt
und mit 1 bezeichnet, mit den üblichen Rohranschlußenden 2 und
3, wie sie zuvor beschrieben wurden, wobei das Gehäuse in der gleichen Weise
mit einer kegelstumpfförmigen Ringfläche 8
versehen ist, mit dem darin befindlichen
bei 11 gelochten Einsatzkörper 9 und den gegenüber angeordneten Ringen
46 und 47, welche aus Metall sein sollen und die allgemeine Form annehmen, wie sie
deutlicher in dem Schnitt nach F i g. 3 zu sehen ist. Diese Ringe sind mit
den schmalen Aussparungen 48 und 49 versehen zur Aufnahme der mit 51 bzw.
52
bezeichneten weicheren Ringe, die sich an das Kugelküken 53 anlegen,
und zwar in der gleichen Weise, wie es unter Bezugnahme auf die vorhergehende Figur
beschrieben wurde. Das Kugelküken erfaßt die konkaven Kugelflächen 37 und
38 der Ringe 51 und 52. In ähnlicher Weise ist die mit 14 bezeichnete
Spindel mit einem unteren Ende polygonaler Form 39
versehen, um in eine in
gleicher Weise geformte Aussparung 41 des Kugelkükens 53 einzugreifen. Der
Einsatzkörper 9 ist an dem oberen und dem unteren Teil seiner kegelstumpfförmigen
Mantelfläche in der Ringfläche 8- in der gleichen Weise abgedichtet, wie
es in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben wurde. In Verbindung mit der Querbohrung
11 durch den Einsatzkörper 9 hindurch sind die weicheren Ringe
51 und 52 von gleichmäßiger Dicke an ihrem Außenumfange mit den O-Ringen
54 und 55 versehen. Die härteren Ringe 46 und 47 legen sich, wie es deutlicher
aus F i g. 3 zu ersehen ist, satt an die konische Ringfläche 8 und
üben damit einen einwärts gerichteten Schub auf die Ringe 51 und
52 aus, was zu der vorherbeschriebenen innigen Berührung zwischen dem Kugelküken
53 und den Ringen 51 und 52 führt, um die gewünschte Ventildichtheit
zu bekommen, soweit es sich um Flüssigkeitsdichtung handelt.
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In der gleichen Weise, wie es in Verbindung mit der F i
g. 1 beschrieben wurde, ist der Einsatzkörper 9
an seinem oberen Ende
mit dem Gewindeschaft 12 versehen, über welchen die Druckscheibe 56 gezogen
ist und mittels der Gegenmutter 24 satt gehalten wird. Bei dieser Konstruktion kann
die Druckscheibe 56
in ihrer Drehung beschränkt werden, und zwar durch die
Nut 57, in die der vorstehende Teil 58 eingreift.
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Die F i g. 4 zeigt eine weitere abgeänderte Ausführungsfonn,
und zwar ein ähnliches Gehäuse, jedoch sind hier die Sitzringe 46, 47,
51 und 52 zu je einem Sitzring 59 zusammengezogen, wobei
der drehbare Einsatzkörper 9 die gleiche Kegelstumpfform hat, wie sie vorher
beschrieben wurde und in der gleichen Weise bei 44 und 45 abgedichtet wird. Die
Abdichtung gegenüber der durchgehenden Bohrung 11 erfolgt durch den O-Ring
61 innerhalb der Ringkammer 62.
Die Konstruktion entspricht der nach
F i g. 1.