-
Absperrhahn mit zweiteiligem Gehäuse Die Erfindung betrifft einen
Hahn, dessen Küken zwei in Lagerstücken gelagerte Drehzapfen aufweist, wobei die
Lagerstücke und die Drehzapfen mit einander entsprechenden, axialen und radialen
Lagerflächen aneinander anliegen, und dessen Gehäuse aus zwei lösbar miteinander
verbundenen Teilen besteht, von denen der eine Teil eine Ausnehmung zur Aufnahme
des Kükens und der Lagerstücke besitzt und der andere Teil die Lagerstücke und das
Küken in der Ausnehmung hält.
-
Bei den bekannten mehrarmigen Absperrhähnen sind die Lagerstücke,
in denen das Küken mit seinen Zapfen drehbar gelagert ist, in Bohrungen des einen
Gehäuseteils schwenkbar geführt. Dabei sind die Lagerstücke mit dem Küken in Richtung
der Drehachse vollkommen spielfrei derart verbunden, daß sie mit ihren äußeren,
kreisringförmigen Lagerflächen spielfrei in den Bohrungen gleiten können. Die Mittelachse
der Durchflußbohrung muß mit der Mittelachse der Einlaß- und Auslaßbohrung der Gehäuseteile
zusammenfallen, damit in jeder Stellung des Kükens eine einwandfreie Abdichtung
im Bereich der Dichtungsringe sichergestellt ist. Die Herstellung dieser Absperrhähne
erfordert eine hohe Präzision und verursacht infolgedessen hohe Kosten, so daß diese
Ventile für eine billige Serienfertigung nicht geeignet sind.
-
Es ist ferner bekannt, Schrauben zum Justieren der Höhenlage des Kükens
im Rahmengehäuse anzuordnen. Derartige Justierschrauben können sich jedoch, selbst
wenn sie durch eine Gegenmutter ge-
sichert sind, im Laufe der Zeit
lockern. Dadurch geht die genaue Ausmessung der Durchflußkanäle verloren.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Absperrhähne
zu verbessern und so auszubilden, daß eine einfache und billige Serienfertigung
und eine einwandfreie Abdichtung in jeder Stellung des Kükens und eine hohe Lebensdauer
der Hähne erzielt wird. Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
die Lagerstücke gegen eine Bewegung sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer
Richtung in bezug auf die Rotationsachse des Kükens festgeklemmt sind und eine Vorrichtung
zur axialen Verschiebung der Lagerstücke nach Lösen der Verklemmung vorgesehen ist.
Auf Grund der Möglichkeit, die Lagerstücke axial verschieben und dann in der erforderlichen
Stellung feststellen zu können, lassen sich relativ große Ungenauigkeiten bei der
Herstellung der Einzelteile desAbsperrhahnes auf einfache Weise ausgleichen. Mit
besonderem Vorteil ist die Vorrichtung zum axialen Verschieben der Lagerstücke eine
im Boden des Gehäuseteils eingeschraubte Justierschraube, die auf das eine Lagerstück
einwirkt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse aus zwei Teilen
zusammengesetzt, die mit aufeinanderpassenden,durch Kropfschrauben od. dgl. zusammengehaltene
Kupplungsflansche ausgestattet sind. über die einander gegenüberliegenden Lagerzapfen
des Kükens werden die Lagerstücke geschoben und dadurch eine drehbare Halterung
des Kükens geschaffen. Die in einem der Gehäuseteile vorgesehene Bohrung hat eine
solche Größe, daß das Küken mit den auf ihren Lagerzapfen sitzenden Lagerstücken
frei in das Gehäuse eingesetzt werden kann. Der horizontale Querschnitt der Lagerstücke
ist vorzugsweise quadratisch. In dem die Lagerstücke aufnehmenden Gehäuseteil vorgesehene
flache, vertikale Flächen schaffen eine vorstehende Lagerstufe, wodurch die Lagerblöcke
gegen Drehung im Gehäuse festgelegt werden. Entsprechende flache Flächen am anderen
Gehäuseteil kommen gegen die andere Seite der Lagerblöcke zur Anlage, wenn die Gehäuseteile
miteinander verbunden werden. Am anderen Gehäuseteil und den Lagerblöcken vorgesehene
Zwischenglieder sichern die Lagerblöcke gegen seitliches Verschieben, so daß die
Achse der
Lagerzapfen zwangläufig festgelegt wird. In einer Öffnung
des oberen Endes des einen Gehäuseteiles ist eine Welle verschiebbar gelagert, die
an ihrem Ende ein Kupplungsglied besitzt, so daß, wenn das kugelförmige Ventilglied
eingebaut ist, die Welle axial eingeschoben werden kann, bis die Kupplungselemente
miteinander in Eingriff stehen. Danach wird eine Halteplatte befestigt, damit die
Welle gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Hiernach sind die Mittel zur Drehung
des Ventils vollständig, ohne daß die Lagerglieder in besonderer Weise befestigt
zu werden brauchten. Die einzige Einbaumaßnahme wird durch die großen COffnungen
in den Gehäuseteilen vorgenommen.
-
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung nachfolgend beschrieben.
Es zeigt F i g. 1 einen Vertikalschnitt eines Kugelhahns nach der Erfindung, F i
g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt nach
der Linie III-III der F i g. 1, F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der
F i g. 1, womit eine Lageranordnung gezeigt werden soll, und F i g. 5 eine der F
i g. 4 entsprechende Darstellung von einer anderen Ausführung des Lagers. Der insgesamt
mit 10 bezeichnete Kugelhahn hat ein Gehäuse 12 und ein drehbares kugelförmiges
Küken 14 mit einer sphärisch ausgebildeten Arbeitsfläche 15. Das Gehäuse 12 weist
Einlaß- und Auslaßkanäle 16 und 18 auf, die miteinander in Verbindung gebracht werden,
wenn das Küken 14 so gedreht wird, daß der durch das Küken gebohrte Durchgang
20 mit den Ein- und Auslaßkanälen 16,
18 korrespondiert. Die Ein- und
Auslaßkanäle 16, 18 weisen an den Enden des Gehäuses Kupplungsglieder auf, vermittels
derer das Gehäuse 12 mit einer nicht gezeigten Rohrleitung verbunden werden kann.
Bei dem gezeigten Hahn bestehen die Kupplungsglieder aus Rohrflanschen 21, 22, von
denen jeder Bohrungen 24 und 26 aufweist, durch welche Bolzen hindurchgesteckt
werden können, um diese Flansche mit an den Rohrleitungskupplungen vorgesehenen
Flanschen in der üblichen Weise zu verbinden.
-
Das Gehäuse 12 umschließt geeignete Dichtungsmittel, die mit
der sphärisch ausgebildeten Arbeitsfläche 15 des kugelförmigen Kükens zusammenwirken,
um einen Durchfluß zu verhindern, wenn sich der Hahn in der Schließstellung befindet.
Die Dichtungsmittel können in gleicher Weise ausgebildete Sitzringe 28 aufweisen,
die in einer erweiterten Senkbohrung 30 des Gehäuses 12 gleitbar sind und mittels
Federn 32 gegen das Küken 14 gedrückt werden. Eine elastische Dichtung 34 aus Kautschuk,
Kunststoff od. dgl. kann in eine geeignete Ausnehmung 36 des Lagerringes eingeformt
sein, wodurch eine einheitliche Dichtung geschaffen wird. Eine als O-Ring ausgebildete
Ringdichtung 38 übernimmt die Dichtung um den Sitzring 28.
-
Das Küken 14 ist wahlweise drehbar, um die sphärische Arbeitsfläche
15 oder den Durchgang 20 in Ausrichtung mit den Ein- und Auslaßkanälen 16, 18 zu
bringen. Hierfür sind kurze Lagerzapfen 40, 42
vorgesehen, die mit dem Küken
14 einstückig verbunden und an diesem oben und unten in koaxialer Ausrichtung angeordnet
sind. Auf den Lagerzapfen 40, 42 sitzen Lagerstücke 44, 46, welche
eine Drehung zulassende Lagerflächen 48, 50 aufweisen, die die Lagerzapfen
40, 42 umfassen. Für den Bau von Hähnen unterschiedlicher Größe für eine Serie von
Druckbedingungen ist das Verhältnis des Lagerzapfendurchmessers zum Kugeldurchmesser
konstant. Der Kugeldurchmesser wird normalerweise durch die Größe der in der Kugel
vorgesehenen Bohrung festgelegt, und demzufolge wird der Lagerzapfendurchmesser
aus dem konstanten Verhältnis bestimmt.
-
Jedes der Lagerstücke 44 und 46 umschließt ein ringförmiges
Drucklagerglied 52, 54, damit eine axiale Verschiebung des kugelförmigen Kükens
14 vermieden wird. Drehbare Lagerhülsen 56 und Drucklagerringe 58 aus Nylon, Polytetrafluoräthylen
oder einem geeigneten Lagermetall werden vorzugsweise angewendet, um die Reibung
zwischen den Lagerzapfen und den Lagerstücken herabzusetzen. Während die Lagerzapfen
40, 42 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als vorstehende Glieder ausgebildet
sind, so können diese auch in umgekehrtem Sinne ausgebildet werden. Es ist lediglich
erforderlich, daß eine Öffnung 60 in dem oberen Lagerstück 44 vorgesehen wird, um
ein Kupplungsglied 62 des oberen Lagerzapfens zu einem nachfolgend noch beschriebenen
Zweck freizulegen. Der untere Lagerzapfen ist bei 64 ausgedreht, um die Berührung
und damit auch die Reibung zu vermindern.
-
Die Lagerstücke 44, 46 sind im allgemeinen im horizontalen Querschnitt
quadratisch ausgebildet und gegen Rotation im Gehäuse 12 durch Festklemmung der
flachen, einander gegenüberliegenden Flächen 66, 68 (F i g. 1 und 4) mit den entsprechenden
flachen Klemmflächen 70, 72 des Gehäuses gesichert. Zusätzlich weist die flache
Klemmfläche 72 eine mit einer rechteckigen Ausnehmung versehene Wand auf, die Seitenwände
74 hat, welche die quadratischen Lagerstücke 44 und 46 umfassen,
um diese gegen Rotation zu sichern und in axialer Ausrichtung festzulegen.
-
Eine andere Ausführungsform für die axiale Festlegung ist in F i g.
5 gezeigt, wo die die Seitenwände 74 aufweisende Wand durch einen Festhaltestift
76 ersetzt ist, der aus der Klemmfläche 72 vorsteht und in eine entsprechende Ausnehmung
der Lagerstücke 44, 46 eingreift.
-
Wie aus den F i g. 4 und 5 ersichtlich, sind die Mittelbereiche der
das Lagerstück festklemmenden Flächen 66 und 68 bei 75 mit einer Ausnehmung versehen,
so daß die durch die Klemmflächen 70 und 72 ausgeübten Kräfte entlang von Linien
abgeleitet werden, die nach außen im radialen Abstand vom Schaft 96 verlaufen. Dadurch
wird jede Möglichkeit, daß sich das Lager gegen die Lagerzapfen festklemmt und diese
blockiert, ausgeschlossen.
-
Der Zusammenbau des beschriebenen Hahns ist in hohem Maße durch die
spezielle Ausbildung des Gehäuses 12 erleichtert, das aus zwei Gehäuseteilen 80,
82 gebildet wird, die einander entsprechende ringförmige Kupplungsflansche 84, 86
aufweisen, die beim Zusammenbau durch Schrauben und Muttern 88 od. dgl. fest miteinander
verbunden werden können, wobei die Winkelausrichtung der Kupplungsflansche zunächst
zwangläufig durch einen Verbindungsstift 92 bestimmt wird, der in Ausnehmungen der
Kupplungsflansche 84, 86 liegt. Der Kupplungsflansch 84 des Gehäuseteils 80 umschließt
eine Ringöffnung 90, die einen Durchmesser aufweist, der
ausreicht,
um das Küken 14 zusammen mit den Lagerstücken 44 und 46, die
auf den entsprechenden Lagerzapfen 40, 42 sitzen, frei einsetzen und herausziehen
zu können. So können bei abgenommenem Gehäuseteil 82 das Küken
14 und die Bauteile, die erforderlich sind, um es im Gehäuse 12 drehbar festzuhalten,
durch die Ringöffnung 90 hindurchgeführt und zusammen mit dem Lagerstück
gegen Flächen 70 festgehalten werden. Dann kann das Gehäuseteil 82 vermittels
des Verbindungsstiftes 92 ausgerichtet werden, und vermittels der Muttern können
die Kupplungsflansche 84 und 86 fest zusammengehalten werden. Die gegenüberliegenden
Klemmflächen 72 liegen auf einem ringförmigen axialen Flansch, der innerhalb der
Ringöffnung 90 angeordnet ist, um die Öffnung fest verschließen zu können. Nachdem
das Küken 14 und die Lagerbauteile an ihrem Platz sind, wird ihre axiale Lage zwangläufig
dadurch festgelegt, daß eine als Justierschraube ausgebildete Vorrichtung 93, die
gegen den Boden des Lagerstücks 46 anstellbar ist, eingeschraubt wird. Eine
O-Ringdichtung 94 od. dgl. wird vorgesehen, um ein Lecken zu vermeiden. Damit
ergibt das Schließen einer einzigen Flanschkupplung 84, 86 den Zusammenbau
eines im wesentlichen vollständigen Ventils.
-
Die Erfindung schlägt auch eine Beilagscheibe 95 aus kompressiblem
Werkstoff, beispielsweise einem geeigneten Kunststoff oder Metall, vor. Die Beilagscheibe
hat eine solche Ausbildung, daß Herstellungstoleranzen ausgeglichen werden, so daß
die Lagerstücke in jedem Falle festgeklemmt werden, wenn die Kupplungsflansche 84
und 86 gegeneinander satt anliegen (F i g. 4 und 5).
-
Die Einrichtung zur Betätigung des Ventils weist eine Welle 96 auf,
die in einer entsprechenden Bohrung 98 des Gehäuseteils 80 drehbar und verschiebbar
und durch einen O-Ring 100 od. dgl. gegen Lecken abgedichtet ist. Es ist
ersichtlich, daß, wenn das Küken 14 innerhalb des Gehäuses 12 placiert ist und die
Kupplungsflansche 84, 86 geschlossen sind, die Welle 96 axial in die Bohrung 98
eingesetzt werden kann, bis der Ansatz 102 in einen entsprechenden Schlitz
104 in dem vorstehenden Kupplungsglied 62 des oberen Lagerzapfens 40 eingreift.
Wird hiernach die Welle 96 mit Hand oder mittels geeigneter Mittel, die nicht gezeigt
sind, mechanisch gedreht, dann hat dies eine Drehung und demzufolge eine Betätigung
des Kükens 14 zur Folge. Wenn die Welle 96 eingesetzt ist, wird eine Halteplatte
106, die eine Bohrung 108 zur freien Aufnahme des reduzierten Durchmessers
des oberen Teils der Welle 96 aufweist, an dem Gehäuse befestigt. Die Halteplatte
106 ist großflächig ausgebildet, weil sie zur Unterbringung der nicht gezeigten
Betätigungsmittel für das Küken dient. Jedoch genügt es, daß sie gerade so groß
ist, daß die Bohrung 98 abgedeckt ist. In jedem Falle verhindert die Halteplatte
106,
nachdem sie am Gehäuse 12 mittels Kopfschrauben 111 befestigt
ist, ein Lösen der Kupplung. Die Schulter 11.0, die durch eine Verringerung des
Durchmessers des oberen Teils der Welle 96 gebildet wird, liegt gegen eine Druckscheibe
112 an, die durch die Halteplatte 106 in ihrer Lage festgehalten wird.
-
Soll der Hahn 10 auseinandergebaut werden, beispielsweise um
die Sitzringe 28 auszutauschen, dann werden die Kopfschrauben 1.11 gelöst, um die
Halteplatte 106 abnehmen zu können, so daß die Welle 96 und die hierzu gehörenden
Kupplungselemente 102, 104 voneinander getrennt werden können. Dann werden
die Muttern 88 entfernt, um die Kupplungsflansche 84, 86 zu lösen, die die Gehäuseteile
80, 82 zusammenhalten. Sodann kann das Küken 14 mit den Lagerstücken 44,
46, die auf dem Küken sitzen, durch die Ringöffnung 90 herausgezogen werden.
An dem ausgebauten Küken lassen sich die Sitzringe 28 jedes Gehäuseteils untersuchen
und reparieren oder ersetzen. Nachdem die Sitzringe wieder in ihre Lage gebracht
sind, wird das Küken in das Gehäuseteil 80 eingebaut, bis die Flächen 66 der Lagerstücke
44, 46 gegen die Klemmflächen 70 zur Anlage kommen. Hiernach wird das andere Gehäuseteil
82 so angebaut, wie es sich durch die Ausrichtung vermittels des Verbindungsstiftes
92 ergibt, dann wird es mittels der fest angezogenen Muttern 88 befestigt, wodurch
die Lagerstücke gegen Rotation gesichert werden. Schließlich wird die Welle 96 axial
eingeschoben und so lange gedreht, bis die Kupplungsglieder 102, 104 ineinandergreifen,
wonach die Halteplatte an dem Gehäuse 12 befestigt ist.
-
Wenngleich die Erfindung unter spezieller Bezugnahme auf einen Kugelhahn
beschrieben wurde, so kann sie mit gleicher Wirkung auch auf andere Ventile Anwendung
finden, die durch Drehung betätigt werden. Hierunter fallen beispielsweise Flügelventile
und auch Kugelventiltypen, die zum Einführen von Untersuchungsobjekten, beispielsweise
in Rohrleitungen, verwendet werden. In diesem Fall wird der Durchgang 20 im Küken
durch eine Tasche ersetzt, in welche das Untersuchungsobjekt gebracht wird. Bei
Drehung des Kükens wird das Untersuchungsobjekt der Wirkung des Flüssigkeitsstromes
ausgesetzt.