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Kugelhahn Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelhahn mit zwei
an je einem Rohrende befestigbaren, je eine Durchflußöffnung, einen Sitz für wenigstens
einen Dichtungsring und eine sphärisch ausgenommene Aufnahmeschale für das Kugelküken
aufweisenden Gehäuseteilen, die durch einen um konische Ringflächen an ihren einander
zugekehrten Enden gelegten Spannring gegen einen zwischen ihnen angeordneten Mittelring
gepreßt sind.
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Kugelhähne weisen im allgemeinen den Vorteil auf, bei verhältnismäßig
großem Durchtrittsquerschnitt eine gute Abdichtung bei leichter Beweglichkeit des
Kugelkükens zu ergeben.
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Bisher war das Gehäuse von Kugelhähnen in der Regel in der Mitte geteilt
und beide Gehäusehälften bildeten, gegebenenfalls unter Zwischenlage von Dichtelementen,
den Sitz für das Kugelküken. Zur Verbindung der beiden Gehäusehälften dienten gewöhnlich
Flansche und Stehbolzen. Eine solche Konstruktion bedingt jedoch, abgesehen von
übermäßigem Gewicht, ziemlich hohe Herstellungskosten und ist umständlich zu montieren.
Darüber hinaus bestand häufig keine Möglichkeit, Anordnung und Abmessungen einzelner
Teile des Hahns zu variieren sowie während des Betriebs stets auftretende Abnutzungserscheinungen
auszugleichen. Bei solchen Konstruktionen bereitete ferner wegen der Mittelfuge
des Gehäuses die Lagerung des Betätigungsschafts für das Küken Schwierigkeiten.
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Beispielsweise durch die USA.-Patentschriften 2 032 623, 2 995 336
und 3 056 577 ist es auch schon bekannt, das Gehäuse von Kugelhähnen dreiteilig
auszubilden, wobei der Schaft des Kugelhahns mit seinen stets erforderlichen Dichtelementen
im Mittelteil gelagert ist. Die beiden äußeren Gehäuseteile können dabei, sofern
sie nicht für verschiedene Rohr-bzw. Flanschdurchmesser vorgesehen sind, gleich
ausgebildet sein.
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Auch bei den letzterwähnten Konstruktionen sind die einzelnen Gehäuseteile,
selbstverständlich unter Verwendung von Dichtungen, durch unmittelbare Verschraubung,
überwurfmuttern oder Schraubbolzen miteinander starr verbunden. Aus der letztgenannten
Patentschrift ist es auch schon bekannt, beidseitig zur Lagerung und Abdichtung
des Kugelkükens sphärisch ausgenommene, ringförmige Aufnahmeschalen zu verwenden.
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Die vollkommen starre Verbindung der einzelnen Gehäuseteile untereinander
erfordert jedoch eine Herstellung mit hoher Präzision, um schlechte Abdichtung oder
Schwergängigkeit des Kükens zu vermeiden. Auch hierbei besteht keine befriedigende
Anpassungsmöglichkeit an Abnutzungserscheinungen. Ferner führt die erwähnte Befestigungsart
der einzelnen Gehäuseteile aufeinander zu einer vergleichsweise großen Baulänge
des Hahns, die häufig unerwünscht ist.
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Durch die USA.-Patentschrift 3 006 602 ist auch schon eine Kugelhahnkonstruktion
bekanntgeworden, bei der die Gehäuseteile an ihrem zur gegenseitigen Verbindung
vorgesehenen Ende mit je einem konischen Ringwulst versehen sind, über den ein entsprechend
gestalteter Spannring gezogen ist. Zur Herstellung eines gegebenenfalls variierbaren
Abstandes der äußeren Gehäuseteile sind in dieselben in stirnseitige Nuten schmale
Abstandsringe eingelegt. Im Grunde ist diese Gehäusekonstruktion jedoch zweiteilig,
so daß die mittleren, eingelegten Ringe nicht das Lager für den Betätigungsschaft
des Kugelkükens aufzunehmen vermögen. Dies wird auch schon durch den erwähnten Spannring
unmöglich gemacht, der im übrigen nur an einer Seite zusammengespannt und selbst
flexibel einer Schelle vergleichbar ist.
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Ein solcher Spannring wird, außer dem erwähnten Nachteil, auch keine
sehr gleichmäßige und zuverlässige Verbindung der beiden Gehäuseteile ergeben, da
er bei der Spannung unter Reibung tangential um die Ringwülste herumgezogen werden
muß und sich deshalb auf verschiedenen Stellen des Umfangs verschieden tief auf
diese setzen wird.
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Die erwähnte Unmöglichkeit, den Betätigungsschaft für das Kugelküken
in dem mittleren Ring zu lagern, führte bei der erwähnten Konstruktion zu einer
Lagerung des letzteren schräg und außermittig in einem der beiden Gehäuseteile,
die deshalb unterschiedlich ausgebildet sein müssen, was wiederum die Herstellungskosten
des Hahns erhöhen muß.
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Ein starrer, in zwei Hälften geteilter Spannring, der ebenfalls mit
zwei konischen Bunden, die unter Zwischenlage eines ringförmigen Dichtelements aneinanderliegen,
im
Eingriff steht, ist aus der deutschen Patentschrift 76 008 für Rohrverbindungen
bekannt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die der Erfindung zugrunde
liegende Aufgabe darin, einen Kugelhahn mit den eingangs erwähnten Vorteilen so
auszubilden, daß sich die einzelnen Teile desselben, die mit vergleichsweise geringerer
Präzision und daher geringerem Kostenaufwand hergestellt werden können, frei gegenseitig
einstellen können und damit Abnutzungserscheinungen oder Toleranzen auszugleichen
vermögen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Kugelhahn
der eingangs beschriebenen Art der Mittelring einstöckig mit einer Führungshülse
zur Durchführung, Dichtung und Lagerung des Betätigungsschafts ausgebildet ist und
an vorzugsweise seinen beiden inneren Ringkanten je eine durch eine axiale und eine
radiale Ringfläche begrenzte Ausnehmung aufweist, die zusammen mit je einem ringförmigen
Ansatz an den Gehäuseteilen eine Ringnut rechteckigen Querschnitts zur Aufnahme
je eines Dichtungsrings bilden, wobei die ringförmigen Ansätze teilweise von der
inneren, axialen Ringfläche des Mittelrings gleitfähig umschlossen sind.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel derselben an Hand der Zeichnung beschrieben.
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F i g. 1 der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch dieses Ausführungsbeispiel;
F i g. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt gemäß der Linie 2-2 in F i g. 1; F i g.
3 zeigt einen teilweisen Längsschnitt gemäß der Linie 3-3 in F i g. 1; F i g. 4
gibt eine Draufsicht an auf den Kugelhahn nach den vorausgehenden Figuren.
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Wie insbesondere aus F i g. 1 und 3 zu erkennen, besteht das Gehäuse
1 des dargestellten Kugelhahns aus einem im wesentlichen zylindrischen Mittelring
2 und aus beiderseits desselben angeordneten Gehäuseteilen 3 bzw. 4. Jedes der letzteren
ist an seinem äußeren Ende mit den üblichen Verbindungsflanschen 5 zum Einbau in
eine nicht dargestellte Leitung versehen. Die Anschlüsse können entsprechend der
Größe des Hahns bzw. der Größe und Art der anzuschließenden Leitungen variieren.
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In der aus dem Mittelring 2 und den beiden Gehäuseteilen 3 und 4 gebildeten
Gehäusekammer 6 ist ein Kugelküken 7 angeordnet, dessen Durchtrittsöffnung 8 mit
den Ein- und Austrittskanälen in den beiden Gehäuseteilen 3 und 4 übereinstimmt.
Das Küken 7 steht mit einem Betätigungsschaft 9 in Verbindung, der drehbar in einer
einstöckig mit dem Mittelring 2 ausgebildeten, sich radial nach außen erstrekkenden
zylindrischen Führungshülse 11 gelagert ist (vgl. auch F i g. 2).
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Die beschriebenen Gehäuseteile 3 und 4 sind zusammen mit dem
Mittelring 2 durch einen starren, beiderseits des Gehäuses geteilten Spannring 12
zusammengehalten, der aus den Ringsektoren 13 und 14
besteht.
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Wie aus F i g. 1 und 2 erkennbar, ist der obere Ringsektor 13 mit
einer Ausnehmung 15 versehen, durch welche die Hülse 11 für den Betätigungsschaft
hindurchtritt.
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Gegenüber der Hülse 11 ist der Schaft 9 in üblicher Weise durch einen
in eine Nut eingelegten Dichtungsring 16 abgedichtet. Der Schaft
9 weist ferner außerhalb der Hülse 11 einen ringförmigen Bund 17 auf, der
sich zur Festlegung des Schafts 9 in dessen Längsrichtung über eine obere und untere
Druckscheibe 18
bzw. 19 an einer auf die Hülse 11 aufgeschraubten Überwurfsmutter
21 bzw. der Stirnfläche der Führung 11 abstützt.
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Das nach außen ragende Ende 22 des Schafts 9 ist zur Aufnahme eines
Schlüssels oder sonstigen Greifwerkzeugs zu seiner Drehung an diametral gegenüberliegenden
Seiten abgeflacht. Zur drehfesten Aufnahme des anderen Endes des Schafts 9 ist das
Küken mit einer Aussparung 23 versehen, in die das an diesem Ende vorgesehene Paßteil
24 eingreift.
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Auf der gegenüberliegenden Seite des Mittelrings 2 ist eine Ablaßschraube
25 vorgesehen, die dazu dient, die Gehäusekammer 6 von Ablagerungen zu befreien.
Diese Ablaßschraube ist durch eine Ausnehmung 40
im unteren Sektor des Spannrings
14 zugänglich.
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Von besonderer Bedeutung ist die Art der Aufnahme und die Abdichtung
des Mittelrings 2. An den beiden inneren Ringkanten des Mittelrings sind durch je
eine axiale und eine radiale Ringfläche begrenzte Ausnehmungen 26 bzw. 27 vorgesehen,
von denen Dichtungsringe 28 bzw. 29 aufgenommen werden. Andererseits stehen diese
Dichtungsringe mit je einem ringförmigen Ansatz 31 bzw. 32 an den einander zugekehrten
Stirnflächen der Gehäuseteile 3 bzw. 4 in Verbindung, die mit der Ausnehmung 26
bzw. 27 je eine Ringnut rechteckigen Querschnitts bilden. Die Ansätze 31 und 32
sind teilweise lose von der inneren, axialen Ringfläche 44 des Mittelrings 2 umschlossen.
An ihrem Außenumfang weisen die beiden Gehäuseteile 3 und 4 an ihren an dem Mittelring
zur Anlage kommenden Enden sich nach außen zu verjüngende konische Schultern 33
bzw. 34 auf, die, wie aus F i g. 1 und 3 ersichtlich, mit entsprechend schräggestellten
Ringflächen 35 und 36 im oberen Sektor 13 des Spannrings bzw. 37 und 38 im unteren
Sektor 14 des Spannrings im Eingriff stehen.
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Die beiden Sektoren 13 und 14 des Spannrings sind beiderseits
des Mittelrings 2 durch Schraubbolzen 39
und darauf aufgeschraubte
Muttern 42 bzw. 43 miteinander verbunden und verspannt. Durch die Verspannung werden
die konischen Ringflächen 33 und 34 der beiden Gehäuseteile und damit auch die letzteren
gegeneinander bzw. gegen den Mittelring gepreßt, wobei sich diese Teile in bezug
auf einander sowie in bezug auf das von ihnen aufgenommene Kugelküken frei einzustellen
vermögen. Im Verlauf der. Verspannung können die ringförmigen Ansätze
31
und 32 der beiden Gehäuseteile entlang der inneren, axialen Ringfläche
44 des Mittelrings gleiten, während gleichzeitig die sie umgebenden Dichtungsringe
28 bzw. 29 gepreßt werden.
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Beide Gehäuseteile 3 und 4 sind mit axial beweglichen, ringförmigen,
auf den einander zugekehrten Seiten sphärisch ausgenommenen Aufnahmeschalen 45 bzw.
46 für das Kugelküken versehen, in deren sphärische, der Kugelfläche 49 des Kükens
zugewandte Flächen zur Vervollständigung der Abdichtung Kontaktringe 47 bzw. 48
eingelassen sind. In den Gehäuseteilen 3 bzw. 4 sind die Aufnahmeschalen 45 und
46 in Axialrichtung gegeneinander beweglich geführt und durch Dichtringe 51 abgedichtet.
Durch bei 54 bzw. 55 an den einander abgewandten Stirnflächen der Aufnahmeschalen
anliegende, sich andererseits bei 56 bzw. 57 an den beiden Gehäuseteilen abstützende
tellerfederartige Dichtringe 52 bzw. 53 werden die beiden Aufnahmeschalen gegeneinander
bzw.
gegen das von ihnen aufgenommene Kugelküken gepreßt, so daß
trotz leichter Beweglichkeit des letzteren an allen Stellen eine satte Anlage und
damit beste Abdichtung erreicht wird. Von den Innenflächen der Gehäuseteile 3 und
4 sowie des Mittelrings 2 ist das Kugelküken 7 nur unter Abstand umschlossen, so
daß seine freie Einstellbarkeit gegenüber den Aufnahmeschalen nicht beeinträchtigt
wird.
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Die beiden Spannringsektoren 13 und 14 sind so dimensioniert, daß
stets, d. h. auch bei maximaler Zusammenpressung der Gehäuseteile 3 und 4, zwischen
den beiden Sektoren ein Zwischenraum 30 besteht.
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Beim Zusammenbau des erfindungsgemäßen Hahns werden zunächst die beiden
Aufnahmeschalen 45 und 46 in die zugehörigen Gehäuseteile 3 bzw. 4 eingebracht,
darauf wird der Mittelring 2 an der dafür vorgesehenen Stelle auf das eine Gehäuseteil
aufgesetzt, das Kugelküken eingesetzt und dann das zweite Gehäuseteil 3 bzw. 4 aufgesetzt.
Schließlich wird der eine Sektor 13 des Spannrings über die Hülse 11 gestreift und
ebenso wie der zweite Sektor 14 des Spannrings auf die Schultern 33 und 34 der beiden
Gehäuseteile 3 und 4 geschoben, worauf die beiden Sektoren miteinander verspannt
werden. Dabei ist darauf zu achten, daß die ringförmigen Ansätze 31 bzw. 32 der
beiden Gehäuseteile 3 und 4 in den Mittelring 2 hineinfinden. Zuletzt wird der Betätigungsschaft
9 mit seinen Dichtringen und Druckscheiben in die Hülse 11 bzw. die Aussparung 23
des Kugelkükens eingesetzt und darauf die überwurfmutter 21 aufgeschraubt. Dabei
werden die einzelnen Dichtringe u. dgl. an den dafür vorgesehenen Stellen eingebracht.
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Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, hat der Spannring 12 um die Hülse
11 herum eine flache Außenfläche 50, die mit zusätzlichen Vorrichtungen, wie Rasten
zur Begrenzung des Drehwinkels des Schafts mit dem Küken auf eine Vierteldrehung,
versehen sein kann. Diese Fläche ist auch zum Anschluß automatischer Betätigungsvorrichtungen
verwendbar.
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Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß durch die erfindungsgemäße
Konstruktion ein Kugelhahn mit maximalem Durchtrittsquerschnitt bei kleinsten Abmessungen
erreicht wird, der zudem leicht betätigbar, absolut dicht, leicht nachstellbar und
billig in seiner Herstellung ist. ,