-
Hahn mit Küken und einem einen Kugelinnenraum aufweisenden Gehäuse
Die Erfindung betrifft einen Hahn mit einem einen Kugelinnenraum aufweisenden Gehäuse
und einem mittels zweier Achszapfen im Gehäuse gelagerten, mit einer Durchflußbohrung
versehenen, als Vierkantstück ausgebildeten Küken mit durch Druckmittel beaufschlagbaren,
dichtenden kugelkalottenförmigen Absperrkörpern.
-
Es sind bereits derartige Hähne bekannt, bei denen das Küken mittels
zweier Achszapfen im Gehäuse und in dessen Deckel gelagert und nach Abnahme des
Gehäusedeckels aus dem Gehäuse ausbaubar ist.
-
Bei den meisten der bekannten Ausführungen, insbesondere bei solchen,
die für hohe Drücke bestimmt sind, weist das Küken selbst Kugelform auf und arbeitet
mit im Gehäuse in Richtung der Durchflußbohrung axial verschiebbaren Abdichtungen
zusammen.
-
Um ein solches kugelförmiges Küken aus dem Gehäuse ausbauen zu können,
muß die Einführungsöffnung im Gehäuse auch hierbei mindestens so groß gehalten werden
wie das Kugelküken, und die Abdichtringe müssen von außen her vom Küken weg verschiebbar
ausgebildet sein, was zu einer verhältnismäßig aufwendigen Konstruktion führt.
-
Weiterhin ist ein Hahn der genannten Art bekannt, bei welchem die
kugelkalottenförmigen Absperrkörper derart in Ringnuten in dem Vierkantstück angeordnet
sind, daß ein Herausziehen des Vierkantstückes nur in Verbindung mit den Absperrkörpern
möglich ist. Die Absperrkörper können dann nach dem Herausziehen senkrecht zu dieser
Herausziehbewegung von dem Vierkantstück abgenommen werden. Darüber hinaus sind
die Absperrkörper zur Unterstützung der Abdichtwirkung durch ein Fremddruckmittel
beaufschlagt.
-
Es ist andererseits bekannt, deckelförmige Absperrkörper in Vertiefungen
der Kükenoberfläche zu lagern. Hierbei ist ein Ausbau des Kükens auch bei abnehmbarem
Deckel nur bei großer Gehäuseöffnung oder horizontal geteiltem Gehäuse und nur dann
möglich, wenn nur ein Absperrkörper vorhanden ist und das Küken von diesem Absperrkörper
weg in Richtung der Durchflußbohrung des Gehäuses verschiebbar ist. Dies setzt voraus,
daß der Kükenkörper zumindest gegenüber seinem unteren Achszapfen verschiebbar ist.
Dies führt ebenfalls zu einer verhältnismäßig aufwendigen Konstruktion und beeinträchtigt
zudem die Steifigkeit des Kükenkörpers.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden
und einen Hahn der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit weniger Material
und damit leichter und billiger herzustellen ist und weiter den Vorteil einer geringeren
Raumbeanspruchung besitzt.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Durchmesser
der Gehäuseeinführungsöffnung für das Küken kleiner ist als der Durchmesser des
Kugelinnenraumes und daß die Absperrkörper und das Vierkantstück planflächig in
Bezug aufeinander ausgebildet sind.
-
Hierdurch ist es möglich, das Vierkantstück des Kükens zusammen mit
dem daran ausgebildeten Achszapfen nach Abnahme des Gehäusedeckels aus dem Gehäuse
auszubauen und anschließend die Absperrkörper ebenfalls ungehindert aus dem Gehäuse
herauszunehmen und in umgekehrter Weise auch wieder in das Gehäuse einzubauen, ohne
daß das Gehäuse aus der Leitung, in welche es eingebaut ist, entfernt werden muß.
-
In vorteilhafter Weise sind die Planflächen der Absperrkörper gegenüber
den entsprechenden, zugeordneten Flächen des Vierkantstückes abgedichtet. Zu diesem
Zweck sind die unterschiedlichsten Dichtungsformen anwendbar. Bei starrer Ausführung
des Kükenkörpers und insbesondere bei verhältnismäßig niedrigen Drücken brauchen
die Verschiebungswege der Absperrkörper nur derart gering zu sein, daß die Absperrkörper
gegenüber den entsprechenden Flächen des Vierkantstückes unmittelbar abgedichtet
sein können, ohne daß an diesen Stellen unzulässig große, durch elastische Dichtringe
zu überbrückende Spalte auftreten. Es muß hierbei allerdings die abgedichtete Fläche
des Vierkantstückes sauber bearbeitet sein.
-
Die Dichtung zwischen einem Absperrkörper und dem Vierkantstück kann
vorzugsweise aus einem in eine Nut des Vierkantstückes eingelegten Ring oder aus
einer Lippendichtung bestehen.
-
Besteht der Absperrkörper selbst aus einem elastischen Werkstoff,
z. B. aus einem geeigneten Kunststoff, so kann die Dichtlippe unmittelbar an dem
Absperrkörper angeordnet sein.
-
Um einen solchen elastischen Absperrkörper ausreichend widerstandsfähig
gegenüber dem nach außen
gerichteten Innendruck zu machen, ist es
zweckmäßig, ihn am Außenumfang mit einem starren Stützring fest einzufassen.
-
Eine größere Beweglichkeit der Absperrkörper in Richtung der Durchflußbohrung
des Gehäuses unter gleichzeitiger Vermeidung einer besonders feinen Bearbeitung
der Flächen des Vierkantstückes ist dann möglich, wenn der Absperrkörper gegenüber
der Fläche des Vierkantstückes nicht unmittelbar, sondern mittelbar über eine an
diese Fläche anliegende Platte abgedichtet ist. Eine solche Abdichtung, die zuzüglich
eine verhältnismäßig große Verschieblichkeit der Absperrkörper in Richtung der Durchflußbohrung
ermöglicht, kann dadurch erreicht werden, daß am Umfang der Platte eine Nut mit
eingelegtem Ring vorgesehen ist, der an einer inneren Umfangsfläche des Absperrkörpers
anliegt. Bei dieser Ausführung werden auch Beschädigungen bei Montage und Demontage
der elastischen Dichtringe vermieden, da beim Einschieben des Vierkantstückes dieses
nicht mit dem Ring unter Vorspannung in Berührung kommt.
-
Der erfindungsgemäße Hahn weist gegenüber bekannten Ausführungen,
bei denen die durch den Gehäusedeckel zu verschließende Öffnung des Gehäuses mindestens
so groß sein muß wie der größte Durchmesser des Kükens, auch den Vorteil auf, daß
diese Öffnung nunmehr erheblich kleiner sein kann, nämlich nur so groß, wie die
Diagonale des Vierkantstückes. Sind die Kanten des Vierkantstückes gebrochen, so
kann die Öffnung noch entsprechend kleiner sein. Hierdurch ergibt sich eine erhebliche
Verringerung der Deckelfläche und damit neben einer Verringerung der Stärke und
Anzahl der Deckelschrauben eine Verringerung des Gehäusegewichtes, was vielfach
auch wegen der Verwendung teurer Werkstoffe von Bedeutung ist.
-
Die Erfindung ist an einigen Ausführungsbeispielen in der Zeichnung
erläutert. Es zeigt F i g. 1 in Seitenansicht im Schnitt und F i g. 2 in Draufsicht
im Schnitt einen Hahn, bei dem die Absperrkörper unmittelbar gegenüber dem Vierkantstück
abgedichtet sind, F i g. 3 eine besondere Ausführungsform eines hierfür geeigneten
Absperrkörpers in vergrößertem Maßstab, F i g. 4 in Seitenansicht im Schnitt und
F i g. 5 in Draufsicht im Schnitt einen Hahn, bei dem die Absperrkörper mittelbar
gegen das Vierkantstück abgedichtet sind, F i g. 6 einen hierfür geeigneten Absperrkörper
in vergrößertem Maßstab.
-
Der Hahn besteht bei allen Ausführungsbeispielen aus dem Gehäuse 1
mit den Durchtrittsbohrungen 2 und 3 und dem Gehäusedeckel 6.
-
Im Gehäuse 1 und im Gehäusedeckel 6 ist das Vierkantstück 8 des Kükens
mit der Durchgangsbohrung 9 mittels zweier Achszapfen 4 und 5 gelagert.
An den Planflächen 10 des Vierkantstückes 8 liegen die Absperrkörper
12 mit ihrer Planfläche an und reichen mit ihrer die Form eines Kugelsegmentes
aufweisenden gegenüberliegenden Stirnfläche 15 bis an die die Form einer Kugelzone
aufweisenden Gehäuseinnenfläche.
-
Bei dem in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen
sind die Planflächen des Vierkantstückes 8 und der Absperrkörper
12 unmittelbar gegeneinander durch Dichtungen 13 bzw. 13' abgedichtet, wie
die F i g. 1 und 2 in verschiedenen Ausführungsformen der Absperrkörper zeigen.
-
Die Dichtungen 13 bzw. 13' sind in im Vierkantstück 8 vorgesehenen
Nuten gelagert, wie in F i g. 1 links oben und in F i g. 2 gezeigt, wodurch beim
Einbau des Vierkantstückes 8 zwischen die in das Gehäuse eingebrachten Absperrkörper
12 die richtige Lage der Dichtungen besser überwacht werden kann.
-
Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Absperrkörpers
besteht dieser aus einem elastischen Kunststoff, und die zur Abdichtung gegenüber
der Fläche 10 des Vierkantstückes dienende Dichtlippe 14 ist an seine Stirnfläche
11 angeformt.
-
Zur Versteifung eines solchen elastischen Absperrkörpers ist dieser
außen mit einem starren Stützring 7 umgeben.
-
In einer Ausnehmung der Absperrkörper 12 sind die ringförmigen gummielastischen
Dichtungen 16 gelagert und dort durch Bunde 17, die in zugeordneten Nuten
der Absperrkörper 12 eingreifen, gehalten. An den gummielastischen Dichtungen
16 sind nach innen vorspringende Lippen 18 vorgesehen, die verhindern, daß
das Leitungsmedium auf die Außenseite der Dichtungen 16 gelangt.
-
Die Absperrkörper 12 sind mit einer oder mehreren Durchbrechungen
19 versehen, durch die dem Leitungsdruck auch zu den Dichtungen 13 bzw.13' oder
Dichtlippe 14 Zutritt geschaffen ist.
-
Ist der wirksame Durchmesser dieser Dichtungen größer als der Innendurchmesser
der an der Gehäuseinnenwandung anliegenden gummielastischen Dichtungen 16, so wird
der Absperrkörper 12 in an sich bekannter Weise mit einer dem Unterschied der genannten
Durchmesser entsprechenden wählbaren Kraft an die Gehäuseinnenwandung angedrückt.
-
Da dieser Verschiebungsweg der Absperrkörper 12, insbesondere
bei hohen Drücken aus Sicherheitsgründen, um eine Durchbiegung des Vierkantstückes
8, die den Absperrkörper auf der Abflußseite an die Gehäuseinnenwandung pressen
würde, unschädlich zu machen, verhältnismäßig groß sein soll, besteht die Gefahr,
daß durch die Verschiebung des Absperrkörpers 12 auf der Zuflußseite (Druckseite)
zwischen dessen Planfläche und der zugeordneten Planfläche 10 des Vierkantstückes
8 ein verhältnismäßig großer Spalt auftritt, in den die Dichtung 13 bzw. 13' hineingedrückt
werden könnte.
-
Um dieser Gefahr zu begegnen, werden die Absperrkörper 12 in der in
den F i g. 4, 5 und 6 dargestellten Weise ausgebildet. Hierbei werden die Planflächen
der Absperrkörper 12 nicht mehr unmittelbar gegenüber den zugeordneten Flächen 10
des Vierkantstückes 8 abgedichtet, sondern mittelbar über eine an dem Vierkantstück
8 anliegende Platte 20, deren Umfang gegenüber einer Innenumfangsfläche des Absperrkörpers
12 abgedichtet ist, indem beispielsweise am Außenumfang der Platte 20 eine
einen Ring 21 aufnehmende Nut vorgesehen ist. Diese Nut kann, wie gezeigt, zu der
dem Vierkantstück 8 abgewandten Seite offen sein, muß jedoch zu der dem Vierkantstück8
zugewandten Seite geschlossen sein. Hierdurch wird zugleich beimEinschieben des
Vierkantstükkes 8 zwischen die im Gehäuse 1 eingelegten Absperrkörper 12 eine Beschädigung
derzwischen den Absperrkörpern 12 und der Platte 20 vorgesehenen Dichtungen, im
vorliegenden Fall der Ring 21, vermieden.
-
Um ein Herausreißen der gummielastischen Dichtung 16 aus dem Absperrkörper
12 durch die Strömung
beim Schalten zu verhindern, ist in den Absperrkörper
12 ein Füllstück 22 eingesetzt und dort mittels einer Schraube 23 lösbar befestigt.
Der Umfang dieses Füllstückes 22 wird etwas kleiner gehalten als der Innendurchmesser
der gummielastischen Dichtung 16, damit die freie Beweglichkeit dieser Dichtung
16 in Richtung auf die Gehäuseinnenwandung und auch nach innen erhalten bleibt.
Zugleich wird hierdurch dem Leitungsdruck Zugang auf den Innenumfang der Dichtung
16 gegeben, so daß sich die Dichtung 16 unter dessen Einfluß in Richtung auf die
Gehäuseinnenwandung streckt und somit eine sichere Abdichtung hervorruft.
-
Wie F i g. 5 zeigt, sind an der Gehäuseinnenwandung zwei einander
gegenüberliegende flache Ausnehmungen 25 vorgesehen, die beim Schalten des Hahnes
von den gummielastischen Dichtungen 16
überstrichen werden und so den im Innenraum
der Absperrkörper noch vorhandenen überdruck entweichen lassen.
-
Herrscht auf der Abflußseite des Hahnes nur geringer Druck, so kann
die Gefahr bestehen, daß bei einer auch nur geringen Undichtigkeit des Absperrkörpers
auf der Zuflußseite sich im Gehäuseinneren ein Druck aufbaut, der den Absperrkörper
auf der Abflußseite, da er auf diesen mit der gesamten von der Dichtung J6 umfaßten
Fläche wirkt, mit großer Kraft an die Gehäuseinnenwandung preßt, so daß das Schalten
erschwert wird. Der Aufbau des Druckes wird allerdings meist schon dadurch verhindert,
daß die Dichtung 16 des auf der Abflußseite liegenden Absperrkörpers unter einem
auf sie einwirkenden Druck, insbesondere an der Stelle, an der sie die Gehäuseinnenwandung
berührt, nach innen nachgeben kann, so daß hier die Dichtung aufgehoben wird und
der Druck im Gehäuseinneren nachläßt.
-
Um jedoch einen Druckaufbau im Gehäuse zu vermeiden, ist in den Absperrkörpern
ein kleines Ventil vorgesehen, das den Durchfluß vom Gehäuseinneren zu der Abflußseite
mit einem Durchflußwiderstand, der klein ist gegenüber dem durch die Undichtigkeit
des Absperrkörpers auf der Zuflußseite bedingten Durchflußwiderstand, ermöglicht.
-
Als Ventil kann, wie F i g. 6 zeigt, eine mit einer Bohrung
29 in der Platte 20 zusammenwirkende kleine Gummischeibe
30 dienen, die durch eine Metalleinlage 31 verstärkt ist. Ein zum Gehäuseinneren
hin wirkender Druck wird durch die mit einer gewissen elastischen Vorspannung zwischen
der Platte 20 und dem Füllstück 22 eingefaßte Gummischeibe
30 abgesperrt, während in umgekehrter Richtung der Druck durch die Bohrung
29, den zwischen der Platte 20 und dem Absperrkörper 12 vorgesehenen Spalt 32 und
durch die Bohrungen 19 entweichen kann.
-
An den rechtwinklig zu den Flächen 10 des Vierkantstückes
8 liegenden Flächen 26 liegen ebenfalls lose eingesetzte Rohrstücke
24 an, die den Abstand zwischen den Flächen 26 und der Gehäuseinnenwandung überbrücken
und somit in der Öffnungsstellung einen glatten Durchfluß gewährleisten. Die Rohrstücke
24 bestehen aus gummielastischem Werkstoff, wie in F i g. 2 gezeigt, oder sind,
wie F i g. 5 zeigt, mit Einsätzen 27 aus gummielastischem Werkstoff versehen, so
daß sie als Wischer für die Säuberung der Sitzflächen des Gehäuses dienen. Bei den
in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen müssen, bedingt durch die
unterschiedlichen Außendurchmesser der Absperrkörper 12 und der Rohrstücke
24, bei Ausbau des Kükens nach Herausziehen des Vierkantstückes 8 zunächst
die Absperrkörper 12 und sodann die Rohrstücke 24
herausgezogen werden,
während bei den in den F i g. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen in umgekehrter
Reihenfolge vorgegangen werden muß.
-
Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführung sind die Rohrstücke
24 an den den Absperrkörpern 12 zugewandten Stellen mit einer ringrumlaufenden
Aussparung 28 versehen, um eine Behinderung der freien Beweglichkeit der Absperrkörper
12 durch die Rohrstücke 24 zu vermeiden.