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Absperrhahn mit kugelförmigem Küken Es sind Absperrhähne bekannt,
bei denen das ku= gelförmige Küken im Innern des Hahngehäuses an der Zu- und Abflußseite
durch Ringkolben abgedichtet ist, die in Ausnehmungen der Zu- und Abflußstutzen
des Hahngehäuses oder seiner Anschlußmuffen koaxial zu diesen angeordnet sind. Jeder
einzelne Ringkolben ist gegenüber dem Hahngehäuse bzw. seinen Anschlußmuffen durch
eine Packung abgedichtet und wird durch die Kraft einer Feder bzw. durch das den
Hahn durchfließende Medium gegen das Küken gedrückt. Zur Abdichtung der Spindel
gelangt bei den bekannten Hähnen im allgemeinen ein im Querschnitt keilförmiger,
ebenfalls unter Federdruck stehender Dichtring zur Anwendung.
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Es ist ferner bekannt, zum Anpressen der Ringkolben an das Kugelküken
O-Ringe zu benutzen, die mit Vorspannung in Ringkammern eingesetzt werden, die von
der Rückseite des Ringkolbens und einer Ausdrehung im Hahngehäuse oder in dessen
Anschlußmuffe gebildet werden und die eine kleinere axiale Breite als der Durchmesser
des O-Ringes aufweisen; mit zunehmender Alterung dieser O-Ringe läßt auch deren
Vorspannung naturgemäß nach.
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Es ist ferner schon bekannt, in dem Kükenraum auf der dem Eintrittskanal
oder dem Austrittskanal des Gehäuses zugewandten Seite einen Druckring anzuordnen,
der sich auf seiner einen Seite gegen das Gehäuse abstützt. Bei dieser bekannten
Anordnung ist zwischen dem Gehäuse und dem Druckring ein Dichtungsring angeordnet,
der in einer Nut des Gehäuses oder in einer Nut des Druckrings liegt. Man hat auch
schon zu beiden Seiten des Kükens Druckringe angeordnet, die ihrerseits mit Dichtungsringen
versehen sind. Diese Dichtungsringe können rechteckigen, dreieckigen oder kreisförmigen
Querschnitt haben.
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Die bekannten Kugelhähne sind im allgemeinen verhältnismäßig kompliziert
im Aufbau und infolgedessen teuer in der Herstellung. Wegen der großen Anzahl von
Einzelteilen ist sowohl die Wartung als auch die Reparatur dieser Ventile verhältnismäßig
zeitraubend und kostspielig.
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In neuerer Zeit sind nun Konstruktionen bekanntgeworden, bei denen
der Eintrittskanal selbst an seiner dem Küken zugewandten Mündung mit einer ringförmigen,
im wesentlichen radial nach innen gerichteten Lippe versehen ist, die durch einen
biegsamen Fuß mit dem Hahngehäuse verbunden ist und sich in der Schließstellung
des Kükens dichtend gegen das Küken anlegt. Auch diese Konstruktion befriedigt keineswegs
in allen Fällen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Absperrhähne
mit kugelförmigem Küken zu verbessern. Insbesondere sollen die Dichtungen, insbesondere
durch die Verwendung von Schalendichtungen, sowohl durch Alterung als auch durch
Temperaturdifferenzen oder auch Quellungen keine oder nur geringe Volumenänderung
erfahren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung auf einen Absperrhahn
mit einem im Hahngehäuse drehbaren kugelförmigen Küken gerichtet, welches zwischen
im Gehäuse untergebrachten, Teile einer Kugelfläche bildenden Flächen von Ringplatten
gehalten ist, die die Durchflußbohrungen im Gehäuse umgeben und gegen das Küken
durch Ringdichtungen abgedichtet sind, deren von dem Küken abgewandte Stirnseite
unter dem Druck des den Absperrhahn durchströmenden Mediums steht, und das Neuartige
besteht darin, daß die zwischen dem Küken und den Ringplatten liegenden Ringdichtungen
die Form von Schalendichtungen haben, deren radiale Ausdehnung im Vergleich zu ihrer
peripheren Ausdehnung gering ist, und die im Querschnitt eine keilförmige, nach
innen weisende Lippen aufweisen, die derart ausgebildet ist, daß sie im geschlossenen
Zustand des Kükens durch den Mediumdruck in den Raum zwischen Küken und Ringplatten
gedrückt wird.
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Es sind Ringdichtungen bekannt, deren Querschnitt erheblich anders
ist als gemäß der Erfindung. Bei diesen bekannten Dichtungsringen ist die periphere
Ausdehnung im Querschnitt etwa gleich der radialen Ausdehnung. Die Dichtungen weisen
also eine sehr erhebliche radiale Ausdehnung auf, die für jeden Ring mehr als die
Hälfte des Kükenradius ausmacht. Diese in radialer Richtung relativ dicke Ausführung
der Dichtungsringe hat den erheblichen Nachteil, daß das Dichtungsmaterial den auftretenden
unvermeidlichen starken Druck- bzw. Temperaturänderungen in sehr erheblichem Maße
ausgesetzt ist. Durch diese
Einflüsse wird das Dichtungsringmaterial,
das für gewöhnlich aus Tetrafluoräthylen besteht, in unerwünschter Weise beeinträchtigt.
Da diese Materialien einen großen Ausdehnungskoeffizienten haben, tritt bei längerer
Benutzung eine Deformierung des Dichtungsringprofils ein. Das Dichtungsmaterial
fließt teilweise weg und vermag dann nicht mehr den gewünschten dichten Abschluß
zwischen dem Küken und dessen Führungsringplatten zu gewährleisten.
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Diese Nachteile treten nicht auf, wenn die Dichtungsschalen so gestaltet
werden, daß ihre radiale Ausdehnung im Vergleich zur peripheren Ausdehnung gering
ist. Insbesondere beträgt dieses Verhältnis zwischen Dicke und Radius beim Erfindungsgegenstand
nur etwa 1 : 20, bei den bekannten Anordnungen jedoch etwa 1 : 2.
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Bei einer @ bevorzugten Ausführungsform ist die Anordnung so getroffen,
daß das Küken in an sich bekannter Weise auf beiden Seiten an der Mündung je eine
schmale Kreisringfläche aufweist, gegen die sich im geöffneten Zustand des Kükens
die ihr gegenüberliegende Lippe der Dichtung anlegt.
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In der Zeichnung ist die Ansicht eines vertikalen Schnitts durch eine
Ausführungsform eines Absperrhahns nach der Erfindung wiedergegeben.
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Der Hahngehäusehals trägt die Bezugsziffer 1. Durch ihn ist die Betätigungsspindel
11 für das Kugelküken 5 hindurchgeführt, die an ihrem aus dem Hahngehäuse
herausragenden Ende einen Vierkant 2 zum Aufsetzen eines nicht dargestellten Betätigungsgriffes
aufweist. Das symmetrisch aufgebaute Hahngehäuse ist zu beiden Seiten mit Hilfe
der Ringplatten 3 und der Dichtungen 4 abgeschlossen.
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An der Unterseite des Bundes der Betätigungsspindel sind Mitnehmerstifte
12 befestigt, die in üblicher Weise in Löcher des Kugelkükens 2 eingreifen und auf
diese Weise die Betätigungsspindel mit ,dem Kugelküken 5 verbinden. In der Zeichnung
ist das Kugelküken 5 im linken Teil- in Schnittansicht und in der geöffneten Stellung
zu sehen, während es auf der rechten Seite in Seitenansicht in Schließstellung dargestellt
ist. Infolgedessen hat auch die Schalendichtung 6 auf der rechten Seite im Querschnitt
eine andere Form als die Schalendichtung 6' auf der linken Seite. Durch die Verdrängung
der Dichtlippe 8 beim Schließen des Hahns wird auf den zylindrischen Durchmesser
9 eine Komponente zur Auswirkung gebracht, durch welche die Dichtung sowohl an der
Kugefläche 10 als auch an dem zylindrischen Durchmesser 9 fest zur Anlage kommt.
Die neue Schalendichtung vermag infolgedessen auch eine Strömung abzudichten, die
den Hahn in Richtung des Pfeiles A durchfließt, d. h. sie wirkt auch auf der Durchflußseite
des strömenden Mediums in der erforderlichen Weise abdichtend. Das Kugelküken 5
selbst wird dabei wie ein Rückschlagventil mit einer schmalen Kreisringfläche, die
auf beiden Seiten jeweils an der Mündung angebracht wird, auf die gegenüberliegende
Dichtung 6 gedrückt und nochmals zur Dichtanlage mit ein und demselben Abschnitt
dieser Dichtung gebracht. Man erzielt also insofern eine doppelte Abdichtung, als
sowohl auf der Eingangsseite des strömenden Mediums als auch auf der Ausgangsseite
eine Abdichtung erfolgt.
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Der Absperrhahn nach der Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil
in der sogenannten Kurzbauausführung herstellen, bei welcher die Anbringung der
Schalendichtung mit Lippe besonders einfach und wirksam angebracht werden kann.
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Der besondere Vorteil des Absperrhahns nach der Erfindung besteht
darin, daß die Schalendichtungen mit Lippe infolge ihrer günstigen Form und der
Art ihrer Anbringung einerseits ein geringeres Volumen haben als die bisher bekanntgewordenen
Dichtungen dieser Art, daß sie aber auch nur geringe Volumenänderungen erfahren,
die bei allen derartigen Dichtungen bei Temperaturdifferenzen, beim Aufquellen oder
bei zunehmender Alterung auftreten. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin,
daß infolge des kleinen Querschnitts dieser Dichtungen der Kaltfluß, wie er insbesondere
bei Tetrafluoräthylendichtungen auftritt, weitestgehend vermieden wird.