DE1450560B1 - Kugelhahn mit abhebbarem Dichtungsring - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn mit einem auch hier eine Kaitverschweißung und ein Verschleiß an das Kugelküken anpreßbaren zylindrischen Dich- Zu Beginn der Öffnungs-Drehbewegung des Kükens tungsring, der bei Öffnen des Hahnes vor Beginn der nicht ausgeschaltet.

Kükendrehung von dem Kugelküken durch verdreh- Bei einer weiteren in der USA.-Patentschrift

bare Nocken abgehoben werden kann. 5 2 847 180 beschriebenen Konstruktion ist der Dich-

Kugelhähne dieser Art werden in Leitungen ver- tungsring fest im Gehäuse angeordnet. Das Kugelwandt, die unter hohen Betriebsdrucken stehen. Mit küken ist mit seinem Ende verdrehbar und verentsprechend hohen Anpreßdrucken liegen das Ku- schwenkbar im Gehäuse gelagert, während sein angelküken und der Dichtungsring in Schließstellung in deres Ende mit Verdrehspiel über einen zu seiner dem Kugelhahn aneinander. Wollte man das Kugel- io Drehachse exzentrisch angeordneten Ansatz mit dem küken zum öffnen des Kugelhahnes ohne Auflösen Antriebsachszapfen verbunden ist. Bei Drehen dieses dieses Anpreßdruckes aus seiner Schließ- in seine Antriebsachszapfens wird das Kugelküken zu Beginn Öffnungsstellung verdrehen, würde an den sich be- der Öffnungsbewegung zuerst etwas vom Dichtungsrührenden Metalldichtflächön ein hoher Verschleiß ring weggekippt und erst anschließend gedreht. Auch auftreten, der den Kugelhahn sofort unbrauchbar 15 hier können Verschleißkräfte nicht vollständig ausmachen würde. Die Anpreßdrucke sind sogar so geschaltet werden. Überdies führt die Überlagerung hoch, daß die bei der Öffnungsbewegung auftreten- der Kipp- und der Drehbewegung des Kugelkükens den tangentialen Kräfte zwischen den sich berühren- zu neuen Problemen.

den Flächen des Dichtungsringes und des Kugel- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter

kükens zu einer Kaitverschweißung führen würden. 20 Vermeidung der Nachteile der bekannten Konstruk-Das Aufbrechen dieser Kaltverschweißungen ergibt tionen einen Kugelhahn zu schaffen, bei dem das Oberflächenrauhigkeiten, durch die der Kugelhahn Kugelküken und der Dichtungsring vor Beginn der sofort undicht wird. Drehbewegung des Kügelkükens vollständig vonein-

Es sind verschiedene Konstruktionen bekannt, mit ander getrennt werden, so daß die Drehbewegung denen das Kugelküken und der an ihm anliegende 25 reibungslos und damit ohne Verschleiß vor sich geht. Dichtungsring beim öffnen des Kugelhahnes vonein- Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, ander getrennt werden, um die Reibung zwischen daß zentrisch zur Kükendrehachse um Lagerzapfen den Metalldichtflächen des Kugelkükens und des des Kugelkükens herum oberhalb und unterhalb der-Dichtungsringes zu vermeiden. selben je eine Nockenscheibe im Gehäuse drehbar

Bei einer bekannten Konstruktion wird der Dich- 30 gelagert ist, die miteinander durch einen eine Wand tungsring zu Beginn des Öffnungsvorganges durch des Dürchflußkanals bildenden kugelsegmentartigen Drehen von zwei Handrädern freigegeben und kann Steg starr verbunden sind und über Nockenflächen dann vom Kugelküken entfernt werden. Anschlie- mit Flächen des mittels einer Feder an das Küken ßend wird das Kugelküken durch Drehen eines wei- änpreßbaren Dichtungsringes zusammenwirken und teren Handrades von der Schließ- in die öffnungs- 35 daß der obere Lagerzapfen mit einem im Querschnitt Stellung gebracht. Diese Konstruktion krankt an dem quadratischen Abschnitt lose in eine komplementär Nachteil, daß der Dichtungsring bei der Öff- ausgebildete Aufnahmeöffnung der oberen Nockennungs- und natürlich auch bei der Schließbewe- scheibe eingepaßt ist, so daß eitf Verdrehspiel zwigung des Kugelkükens durch besondere Hand- sehen dem Antrieb der Nockenscheiben, der durch griffe freigegeben und auch wieder festgeklemmt wer- 40 einen einzigen an der Oberen Nockenscheibe befestigden muß. ten Betätigungsgriff erfolgt, und dem Antrieb des

Bei einer aus der USA.-Patentschrift 2 883146 be- Kügelkükens entsteht.

kannten Konstruktion werden sowohl die Drehbewe- Mit dieser erfindungsgemäßen Konstruktion wird

gungen des Kugelkükens wie auch die Löse- und eine Reihe von Vorteilen erreicht. Der Dich-Abhebebewegung des Dichtringes duteb Drehen eines 45 tungsring wird, wie an sich bekannt, in Schließsteleinzigen Griffes ausgelöst. Bei Drehen des Griffes lung durch eine Feder mit großer Kraft an das Kugelwird das Kugelküken ζ. B. von seiner Schließ- in küken angepreßt. Vor Beginn der Öffnungs-Drehseine Öffnungsstellung gedreht, und gleichzeitig wird bewegung des Kugelkükens wird der Anpreßdruck der Dichtring abgehoben. Beide Bewegungen begin- jedoch aufgehoben, da der Dichtungsring sowohl nen gleichzeitig. Das heißt, daß der Dichtring bei 50 unten wie oben durch die miteinander zusämmen-Beginn der Öffnungs-Drehbewegung des Kugelkükens wirkenden Nockenscheiben und Nockenflächen vom noch mit voller Anpreßkraft an diesem anliegt und Kugelküken abgedrückt wird. Der kugelsegmentartige erst im Verlauf der weiteren Drehbewegung des Steg, der gleichzeitig eine Wand des Durchflußkanals Kugelkükens von diesem abgehoben wird. Der erste bildet, verbindet die an beiden Enden des Kugel-Teil der Öffnungsbewegung des Kügelkükens erfolgt 55 kükens angeordneten Nöckenschelben starr fniteindaher noch unter dem hohen Anpreßdrock des Dich- ander, so daß eine Exzentrizität vermieden und ein tungsringes, so daß ein Verschleiß nicht vermieden gleichmäßiges Abheben des Dichtungsringes vom wird. Kugelküken entlang der gesamten Berührungsfläche

Bei einer weiteren aus der USA.-Patentschrift gewährleistet wird. Durch das Verdrehspiel im An-2 661926 bekannten Konstruktion wird der Dich- 60 trieb des Kugelkükens wird dieses erst dann gedreht, tungsring durch Federn an das Kugelküken ange- wenn sich der Dichtungsring schon vollständig von preßt. Mit dem Lagerzapfen, um den das Kugel- ihm abgehoben hat. Weiter liegt der bedienungstechküken gedreht wird, ist eine Nockenscheibe verbun- nische Vorteil vor, daß sämtliche Bewegungen mit den. Bei Drehung des Lagerzapfens zum Verdrehen einem einzigen Betätigungsgriff ausgeführt werden des Kugelkükens in dessen Öffnungsstellung wird die 65 können.

Nockenscheibe bewegt und hebt den Dichtungsring Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Aus-

vom Kugelküken ab. Da diese Abhebebewegung führungsform wird das erfindungsgemäße Kugelgleichzeitig mit der Kükendrehbewegung erfolgt, wird küken nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein Schnitt durch eineii 6rfiridungs'geniäß einen Hauptabschnitt58 und einen äußeren Abschnitt

ausgebildeten Kügeihähh, 59 auf. Vorzugsweise Besteht ein Spiel in der Grö-

Fig. 2 eine Aufsieht auf diesen Kugelhähn, ßenordnung von 0,05 bis 0,075 mm zwischen der

F i g. 3 ein Schnitt durch döri Dichtungsring, Außenwand des Abschnitts 58 und der Innenwand

Fig.4 eine Aufsieht auf den Dichtüngsriäg auf 5 des Rohräbschnitts28. Der Außendürchmesser des

die am Kugelküken anliegende Fläche, Äbschnitts 59 isät etwas kleiner als der Aüßendurch-

Fig. 5 eine Ansicht auf den die obere und die messer des Abschnitts 58, so daß dadurch ein Ring

untere Nockenscheibe verbindenden Steg, 61 aufgenommen Werden kann, der mit Schrauben

Fig. 6 eine Ansicht Von oben auf diesen Steg und 89 befestigt ist, die in Bohrungen 62 in dem Ring 61

die untere Nockenscheibe) ία und in darauf ausgerichteten Gewindeböhfühgen 63

F i g. 7 ein Schnitt durch eine Äusführungsförm in dem Abschnitt 59 angeordnet sind. Ein Dichtring

der oberen Nockenscheibe ühd die iM dieser aüsge- 90 liegt neben dem Mitnehmer 61.

bildete Aufnahmeöffnung, Die Verwendung des Rings 61 ist nicht erföfder-

F i g. 8 eine Aufsieht auf die obere Nockenscheibe, lieh, falls der Dichtungsring 23 eine Schulter 65 auf-

F i g.- 9 eine Aufsicht auf eine abgewandelte Aus- 15 weist, Wie dies F i g. 3 zeigt. Die Schulter 65 ist dünn}

führungsform der oberen Nockenscheibe und so daß sie sich wie eine Feder durchbiegt ürid damit

F i gt i0 eine Ansicht; des Befätigüngsgriffes. eine dichtende Berührung gegenüber derri Röhr-

Der Kügelhähn enthält ein Gehäuse 20 mit einer abschnitt 28 bewirkt.

Kappe 21, das Kugelküken 22, den axial verschieb- Eine Feder 67 ist zwischen einer Sehuiforö6 im

baren Dichtungsring 23, einen unteren Abdruck- 20 Rohrabschnitt 28 und dem Dichtungsring 23 einge-

meehanismus 24 und einen oberen Abhebemechanis- spannt und drückt diesen gegen das Kugelküken 22.

müs 25. Das Innenende 68 des Dichtungsringes 23 ist ab-

Das Gehäuse 20 hat eine Einlaßöffnung 27, die geschrägt und liegt am Kugelküken 22 an.

durch den Röhrabschnitt 28 verläuft, Uöd eine Aus- Eine Paßfeder 70 ist auf dem Dichtungsring 23 be-

laßöffnung 29; die durch deö Rohrabschnitt 30 ver- 25 festigt und greift in eine Nute 71 im Rohfabschnitt

läuft. 28. Hierdurch wird eine Drehung des Dichtungsrings

Zwischen den beideä RöhrabsehnittM 28 uüd 30 23 Verhindert.

liegt senkrecht zu diesen ein Rohrabschnitt 32. Unten Vom Innertende des" Dichtungsrings 23 ragen An-

im Gehäuse 20 befindet sieh eine Büchse 34, die eiri Sätzfläehen 72 und 73 axial nach innen und radial

Lager für den unteren Lagerzapfen 35 bildet. g& nach außen. Die Innenenden 74 und 75 der Änsatz-

Die Büchse 34 und der Lägerzäpferi 35 Hegen in flächen 72 und 73 sind schmäl Und stehen mit der

einer Öffnung 36 in der unteren Nockenscheibe 37. oberen few. unteren Nockenscheibe 48 bzw. 37 in

Die Büchse 34, der Lagerzapfen 35 und die Öffnung Berührung.

36 liegen koaxial zu der vertikalen Mittellinie des Bei einer Drehung' der" Nockenscheiben 37 und 48,

Gehäuses 20, dessen horizontale Mittellinie mit 39 35 die bei einer Drehung des Betätigüngsgriffes 53 ef-

bezeichnet ist. folgt, Werden die Ausätze 72 und 73 und damit auch

Der obere Lagerzapf en 42 geht von einem Ab- der Dichtungsring 23 axial nach außen verschöben,

schnitt 43 aus, der quadratisch ist und in das Kugel- da der Radius" der Nöckenscheiberi größer" als der

küken 22 übergeht. wirksame Radius an irgendeinem Punkt entlang der

Der Zapfen 42 paßt in eine Öffnung 45 des oberen 40 Nockenflächen 76 und 77 ist. Die Nockenfläehen 76 Abhebemechanismus 25. Die Öffnung 45 ist in ihrem und 77 köntferi eine Einkerbung 76' aufweisen, wie oberen Teil zylindrisch zwecks Aufnahme des Zap- dies Fig. 9 zeigt,- Wodurch sich eine plötzlich eliifens 42, während sie in ihrem unteren Verlauf in die setzende VefscMebewirküng ergibt, quadratische AufnahmeÖffnung 46 übergeht, um den Die Stärken und die Anordnung der Nöckenfiädhsn quadratischen Abschnitt 43 des Zapfens 42 aüfzu- 45 76 Und 77 werden so gewählt, daß die Feder" 67 bei nehmen. Die Öffnung 45 wird durch eine Abdeckung sich in Schließstellung befindendem Griff 53 den 47 Verschlossen. Dichtungsfiäg 23 in volle dichtende Beführüng gegen Die quadratische Aufnahmeöffnung 46 ist ,etwas das Kugelküken 22 drückt. Aus diesen! Grund und größer als der entsprechende quadratische Abschnitt zur Vermeidung einer Abnutzung empfiehlt es sich, 43 des Lagerzapfens 42. Somit wird ein gewisses Spiel 50 daß die Ans'ätzfiächen 72,73 die NöckenfläcHen 76, zwischen dem oberen Abhebemechanismus 25 um 77 in der vollen Schließstellung und in einem gewis'-den Lagerzapfen 42' zugelassen. sen Tötgangbereich Von zürn Beispiel 5 Ve nicht be-Die obere Nockenscheibe 48 liegt auf dem Kugel- rühren. Bei Drehung des Betätigungsgriffes 53 in Öffküken 22 auf. Ein kugelsegmentartiger Steg 50, der nungsrichtung wird der Dichtungsrmg 23 zuerst Vom einstückig an die untere Nockenscheibe 37 angeformt 55 Kugelküken 22 Weggedrückt. Die Feder 67 setzt sich ist, ist mit Schrauben, die Öffnungen 52 durchgreifen dieser Bewegung entgegen. Der Unterschied zwischen und in Gewindebohrungen 51 eingeschraubt sind, mit wirksamen Radien der Nockenfläehen 76 und 77 und der oberen Nockenscheibe 48 starr verbunden. den Radien" in den kreis'förinigeri Abschnitten der Ein Betätigungsgriff 53 ist an der Abdeckung 47 Nockenscheiben entspricht in etwa" der axialen Länge, mit Schrauben 54 befestigt, die in Bohrungen 55 und 60 um die der Dichtungsring 23 verschoben wird. Die in Gewindebohrungen 56 eingeschraubt sind. Der Nockenscheiben 37 und 48 sollen in ihrer Form und Griff 53 wird in F i g. 2 in drei Lagen gezeigt, die Anordnung so ausgebildet sein, daß der Dichtungsmit 53, 53 A bzw. 53 B bezeichnet sind. ring 23 keiner Verdrehung oder Spannbewegung, son-In der in ausgezogenen Linien dargestellten Lage dem nur einer axialen Verschiebung ausgesetzt wird. ist öer Kugelhahn vollständig geschlossen, d. h., die 65 Wie bereits erwähnt, besteht ein Totgang oder VerEinlaßöffnung 27 und der Durchflußkanal 57 sind drehspiel zwischen dem quadratischen Abschnitt 43 voneinander getrennt. des oberen Lagerzapfens 42 und der quadratischen Der Dichtungsring 23 ist zylindrisch und weist Aufnahmeöffnung 46. Dieser Totgang wird so ge-

wählt, daß bei Drehung des Betätigungsgriffes 53 aus der vollen Schließstellung 53 in die in F i g. 2 mit 53 Λ bezeichnete Stellung der Lagerzapfen 42 und damit das Kugelküken 22 noch nicht gedreht wird. Jedoch werden die Nockenscheiben 48 und 37 bei Drehung des Griffes 53 in die Stellung 53 A schon so weit gedreht, um den Dichtungsring 23 vom Kugelküken 22 abzudrücken. Bei Drehung des Betätigungsgriffes aus der Stellung S3 A in die volle Öffnungsstellung 53 B folgt aus dem Eingriff zwischen derAufnahmeöffnung46 und dem quadratischen Abschnitt 43 des Lagerzapfens 42 eine Drehung des Kugelkükens über einen Bogen von etwa 90°. Damit bewegt sich das Kugelküken 22 aus der Schließ- in die Öffnungsstellung. Die bogenförmige Bewegung des Betätigungsgriffes 53 ist etwas größer als die Drehung des Kugelkükens 22 auf Grund des anfänglichen Totganges, der zum Herausziehen des Dichtungsringes 23 aus der Berührung mit dem Kugelküken dient.

Wie Fig. 1 zeigt, ruht der zylindrische Abschnitt 78 des oberen Abhebemechanismus 25 in einer Büchse 79, die in einer zentrischen Ausnehmung 80 in der Kappe 21 gehalten wird und ein Lager bildet. Die Büchsen 79 und 34 sind aufeinander ausgerichtet und halten das Kugelküken 22 in Vertikallage. Die Büchse 79 weist einen Ringflansch 81 auf, der eine Lagerfläche zwischen der oberen Nockenfläche 48 und einem nach unten ragenden Ringvorsprung 82 der Kappe 21 bildet.

Die Kappe 21 ist mit dem Gehäuse 20 verschraubt. O-Ringdichtungen 83 und 84 verhindern einen Durchtritt von Flüssigkeit.

An einem Ende hat der Betätigungsgriff 53 einen Anschlag 53', der an einen Anschlag 21' auf der Kappe 21 anschlägt und damit die Drehung des Griffes 53 in Öffnungsrichtung begrenzt.

Wie bereits erwähnt, ermöglicht das Verdrehspiel zwischen der Aufnahmeöffnung 46 und dem oberen Lagerzapfen 42 bei Bewegung des Betätigungsgriffes 53 aus der Schließ- in die Öffnungsstellung, daß der Dichtungsring 23 aus seiner Anlage an dem Kugelküken 22 gezogen wird, bevor dessen Drehung beginnt. Bei Drehung des Griffes 53 in der anderen Richtung, d. h. in Schließrichtung, tritt dieses Drehspiel wieder auf. Wenn sich das Kugelküken 22 der vollen Schließstellung nähert, berühren die Ansatzflächen 72 und 73 die Nockenflächen 76 bzw. 77, bevor das Kugelküken 22 seine volle Schließstellung erreicht. Infolgedessen befindet sich der Dichtungsring 23 mit dem Kugelküken während weniger Grade von dessen Drehung in Berührung. Diese Berührung bewirkt, daß die Dichtflächen vor dem tatsächlichen Eintreten der Abdichtung reingewischt werden.

Die obere Nockenscheibe 48 ist bei 87 und die untere Nockenscheibe 37 ist bei 88 weggeschnitten, wie dies die F i g. 8 bzw. 6 zeigen. Die weggeschnittenen Abschnitte 87 und 88 erleichtern den Zusammenbau und die Demontage.

Beim Zusammensetzen des Kugelhahnes wird die Kappe 21 abgenommen und die Feder 67 in das Gehäuse 20 eingesetzt und in den Rohrabschnitt 28 geschoben. Der Dichtungsring 23 und der aufgesetzte Ring 61 werden ebenfalls eingebaut. Die untere Büchse 34 wird darm in die Ausnehmung 33 in dem Gehäuse 20 eingesetzt.

Es wird dann eine Baugruppe aus dem unteren Abhebemechanismus 24, dem Kugelküken 22 und

ίο dem oberen Abhebemechanismus 25 zusammengesetzt und in das Gehäuse 20 eingeschoben. Der untere Lagerzapfen 35 wird in die Büchse 34 eingesetzt.
Anschließend wird die obere Büchse 79 eingebaut, die Kappe 21 wird zum Schließen des Gehäuses 20 aufgesetzt und befestigt, und der Betätigungsgriff 53 wird befestigt. Der Griff 53 wird dann in die volle Schließstellung gedreht, und der Kugelhahn ist betriebsbereit.

ao Zur Demontage werden diese Schritte in umgekehrter Reihenfolge vorgenommen. Man erkennt, daß sowohl der Zusammenbau und auch die Demontage nur das Einsetzen oder Herausnehmen von Teilen durch die Öffnung erfordert. Damit läßt sich der Kugelhahn ohne Ausbau aus einer Leitungsanlage zusammensetzen und auseinandernehmen.

Der Steg 50, der die obere und die untere Nockenscheibe verbindet, ist so geformt, daß er sich an den weggeschnittenen Abschnitt des Kugelkükens zwisehen den Schultern 85 und 86 angleicht. Auf diese Weise erhält der durch das Kugelküken und den Steg 50 gebildete Strömungskanal 57 Kreisform. Eine Turbulenz wird dadurch herabgesetzt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kugelhahn mit einem an das Kugelküken anpreßbaren zylindrischen Dichtungsring, der beim Öffnen des Hahnes vor Beginn der Kükendrehung von dem Kugelküken durch verdrehbare Nocken abgehoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß zentrisch zur Kükendrehachse um Lagerzapfen (35, 42) des Kugelkükens (22) herum oberhalb und unterhalb derselben je eine Nockenscheibe (37, 48) im Gehäuse drehbar gelagert ist, die miteinander durch einen eine Wand des Durchflußkanals (57) bildenden, kugelsegmentartigen Steg (50) starr verbunden sind und über Nockenflächen (77, 76) mit Flächen (73,72) des mittels einer Feder (67) an das Küken anpreßbaren Dichtungsringes (23) zusammenwirken und daß der obere Lagerzapfen (42) mit einem im Querschnitt quadratischen Abschnitt (43) lose in eine komplementär ausgebildete Aufnahmeöffnung (46) der oberen Nockenscheibe (48) eingepaßt ist, so daß ein Verdrehspiel zwischen dem Antrieb der Nockenscheiben (37, 48), der durch einen einzigen an der oberen Nockenscheibe (48) befestigten Betätigungsgriff (53) erfolgt, und dem Antrieb des Kugelkükens entsteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen