DE1815784A1 - Kugelhahn - Google Patents

Description

• Kugelhahn Die Erfindung bezieht sich auf Armaturen, vorzugsweise für Erdöl- oder Erdgasfernleitungen, deren Abschlußorgan aus einem mittels Lagerzapfen im Hahngehäuse gelagerten Kugelküken oder aus einer Schieberplatte besteht. Bei Hähnen ist die Dichtheit durch die verhältnismäßig geringe Kraft, mit der die Sitzringe gegen das Küken gepreßt werden, schwieriger zu erreichen und kann durch Fremdstoffe in der Leitung, die sich zwischen den Dichtflächen befinden, überhaupt vereitelt werden. Der Ausbau solcher Kugelhähne ist umständlich, wenn sie in der Leitung eingeschweißt sind, was in der Regel der Fall ist. Bei Plattenschieber bees steht die Gefahr, daß/durch den hohen Anpreßdruck des Schiebers an den Sitzring auf der Abströmseite bei Eindringen von Fremdkörpern zur Reifenbildung kommt, weshalb ein zweiter Abschluß erwünscht ist.
• Die Erfindung bezweckt, die Erzielung eines dichten Abschlusses zu sichern, was dem Grundgedanken der Erfindung gemäß mit Hilfe mehrerer Sitzringe erreicht wird. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß bei Versagen eines Sitzringes jeweils der nächste Sitzring selbsttätig zur Wirkung kommt.
• Demgemäß betrifft die Erfindung eine Armatur, vorzugsweise für Fernrohrleitungen, insbesondere für Erdöl- oder Erdgasleitungen, deren Abschlußorgan aus einem mittels Lagerzapfen im Gehäuse drehbar gelagertem Kugelküken oder einer Schieberplatte besteht, das mit im Durchgangskanal des Gehäuses axial gleitend geführten, mittels Federn gegen das Abschlußorgan gepreßten, Weichdichtungsringe aufweisenden Sitzringen zusammenwirkt, von denen mindestens einer auf seiner dem Abschlußorgan abgewendeten Seite vom Durchflußmedium beaufschlagt ist,und besteht darin, daß zumindest zuströmseitig der vom Durchflußmedium beaufschlagte Sitzring von einem weiteren koaxial geführten Sitring umgeben ist und ein der dem Abschlußorgan ab gewendeten Seite des Sitzringes benachbarter Ringraum sowohl vom Durchflußkanal als auch vom Gehäuseinneren durch je einen der Weichdichtungsringe in den Sitzringen und mindestens eine weitere Abdichtung getrennt ist.
• Es sind zwar koaxial geführte Sitzringe, von denen der eine innerhalb des anderen angeordnet ist, bereits bekannt. Die Sitzringe sind jedoch mechanisch oder hydraulisch angetrieben und können daher die erfindungsgemäß angestrebte selbsttätige Abdichtbewegung nicht durchführen.
• Die Erfindu-ng umfaßt weitere Ausgestaltungen, welche besonders gpünstige Ausführungsformen ermöglichen.
• In der Zeichnung ist # der Gegenstand der Erfindung an Hand eines Kugelhahnes in zwei beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen Kugelhahn in Ansicht und teilweise geschnitten, die Fig. 2 und 3 einen Ausschnitt im Bereich der Sitzringe der Zuström seite bzw. der Abströmseite im größeren Maßstab und Fig.4 einen analogen Teilschnitt wie die Fig. 2 und 3 durch einen Kugelhahn in zweiter Ausführungsform.
• Der in fig. 1 ohne Antrieb dargestellte Kugelhahn weist ein Gehäuse 1 auf, das in einer Rohrachsenebene geteilt ist, die senkrecht zur Drehachse des Hahnkükens steht und somit aus den beiden Gehäusehälften 2 und 3 besteht. Es weist Lager für die Drehzapfen 4, 5 des Hahnkükens 6 auf. An den Stirnflächen des Gehäuses liegen Ringkörper 7 an, die gemeinsam mit den Anschlußstzten 8 mit dem Gehäuse verschraubt sind. Diese Anschlußstutzen werden in die Rohrleitung eingeschweißt und bilden sodann einen Teil dieser Leitung. Um den Ausbau der Armatur zu erleichtern, ist es zweckmäßig, zumindest an einer Seite zwischen dem Ringkörper 7 und dem Anschlußstutzen 8 einen Distanz- oder Paßring 9 vorzusehen.
• Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, sind im Ringkörper 7 zwei Sitzringe 10, 11 koaxial zueinander angeordnet und axial verschiebbar geführt. Der Ring 10 befindet sich mit einem Abschnitt 12 ia einer im Ringkörper 7 angeordneten Nut 13, wobei zwischen Nutengrund und der Stirnfläche des Ringes 10 eine Feder 14 vorgesehen ist welche bestrebt ist, den Ring 10 B;egen das Küken 6 zu pressen. Der Ring 11 umgibt den R@ing 10 und liegt außen am Ringkörper 7 an. Auch hier ist eine Feder 15 zwischen der Stirnfläche des Sitzringes 11 und einer im Ringkörper 7 angeordneten Schulter 16 untergebracht. Beide Sitzringe weisen Weichdichtungsringe 17, 18 auf, die je mit einer Nut 19 versehen sind. Darüberhinaus ist auf der Zuströmseite des Kugelhahnes der Sitzring 10 mittels des O-Ringes 20 an der Außenflanke der Hut 13 und der Sitzring 11 mittels eines weiteren O-Ringes 21, der in einer Nut an seiner Mantelfläche eingesetzt ist, gegenüber dem Ringkörper 7 abgedichtet.
• Der Rinkörper 7 ist mit einem oder mit mehreren Kanälen 22 versehen, di. ia den Ringraum 23 atinden, welcher der dem Küken 6 abgewendeten Seite des Sitzringes 11 benachbart ist und die Peder 15 enthält. Diese Kanäle 22 gehen von der Mantelfläche des Ringkörpers 7 aus und sind zum Ansetzen von Leitungen für Schmiermittel, Dichtmasse oder Spülmittel eingerichtet.
• Gehäuse 3, Ringkörper 7 und Anschlußstutzen 8 sind mittels Schrauben 28 miteinander verbunden. Zur Erleichterung der Trennung der Teile voneinander nach Lösen der Schrauben 28 kennen mechanische oder hydraulische Pressen verwendet werden, die an Vorsprüngen 24 des Gehäuses 1 und des Anschlußstutzens 8 angesetzt werden können.
• In Fig. 3 ist ein der pis. 2 entsprechender Ausschnitt auf der Abströmseite veranschaulicht, bei dem in der vorstehend beschriebenen Weise die Sitzringe 25, 26 angeordnet sind. Aus dieser Pi int auch die Anordnung eines Paßringes 9 zwischen Ringkörper 7 und Anschlußstutzen 8 zu ersehe#n. Zum Unterschied gegenüber der Ausgestaltung auf der Zuströmsseite ist auf der Abströmseite der innere Sitzring 25 an seiner Innenseite mit einem O-Ring 27 versehen, der mit der Innenflanke der Nut 13 im Ringkörper 7 zusammenwirkt.
• Es ist zweckmäßig, die Ringe 10 und 25 gleich auszugestalten, was dadurch geschehen kann, daß der in die Ringnut 13 eintauchende Abschnitt 12 dieser Ringe sowohl außen wie innen mit je einer Ringnut versehen wird, in denen sodann wahlweise einer der O-Ringe 20 oder 27 eingelegt werden kann.
• Der Ring 10 ist an seiner den Küken 6 abgewendeten Seite vom Durchflußmedium beaufschlagt und wird von dem in diesem herrschenden Druck gegen das Küken 6 gepreßt. Infolge der Wirksamkeit der Weichdichtungsringe 17 kann angenommen werden, daß der gleiche Druck auf der dem Küken zugewendeten Stirnseite nur bis zur Rille 19 im Weichdichtungsring wirkt. Es überwiegt daher die vom Medium beaufschlagte Fläche an der dem Küken abgewendeten Stirnseite.
• Sollte die Dichtung des Sitzringes 10 versagen, s.B. dadurch, daß oin Premdkörper zwischen Küken und Sitzring eingedrungen ist und ein dichtes Anliegen des Sitzringes am Küken verhindert, so wird auch der Sitzring 11 vom Durchflußmedium beaufschlagt.
• Dieser liegt bis zu diesem Zeitpunkt nur unter dor Wirkung der Feder 15 am Küken an. Versangt der Sitzring 10, so dringt das Medium zwischen Küken und Weichdichtungsring 17 bis nun Weichdichtungsring 18 und, zwischen den beiden Sitzringen 10, 11 in den Ringraum 23. Der Sitzring 11 wird somit, wie anfünglich der Sitzring 10, vom Druck des Mediums gegen das Küken gepreßt.
• Sollte auch dieser Sitzring 11 versagen, so dringt das Medium in das Innere des Hahngehäuses 1 ein und beaufschlagt den Sitzring 26 an der dem Küken 6 zugewendeten Stirnfläche und drängt den Ring entgegen der Kraft der Feder 15 zurück. Das Medium gelangt sodann zwischen den Sitzringen 25, 26 in den Ringraum 23 und ia die Nut 13. Der Ring 25 ist sodann an seiner dem Küken 6 zugewendeten Sitrnfläche bis etwa zur Rille 19 des Weichdichtungsringes 17 und auf seiner in der Nut 13 befindlichen Stirnflähe beaufschlagt. Nachdem diese Stirnflähe größer ist, wird der Ring 25 vom Druck des Mediums gegen das Küken 6 gepreßt, während der Sitzring 26 wieder nur unter der Kraft der Feder 15 am Küken anliegt.
• Auf diese Weise ist eine dreifache Sicherung gegen Lecken erreicht.
• In Ringleitungen kann es vorkommen, daß die Zu-und Abströmrichtung wechselt. Herrscht auf der in Fig.3 dargestellten Abströmseite ein höherer Druck als an der in Fig.2 veranschaulichten Zuströmseite, so wird der Sitzring 25 vom Druck des Medium entgegen der Kraft der Feder 14 in die Nut 13 gedrückt, sodaß das Medium zwischen Weichdichtungsring 17 und Küken 6 zum 8itzring 26 und zwischen den Ringen zum Ringraum 23 gelangt.
• Da dieser Ring auf seiner dem Küken 6 zugewendeten Stirnseite Jedoch nur bis etwa zur Rille 19 den Weichdichtungsringes 18 beaufschlagt wird, wird er unter der Wirkung des Druckes des Mediums gegen das Küken 6 gepreßt.
• Duroh die Kanäle 22 kann dem Ringraum 23 Schmiermittel, Dichtmasse oder Spülmittel zugeführt werden, das zwischen den Sitzringen 10, 11 zur Dichtfläche des Kükens 6 gelangt. Ein übermäßiger Druck wird dadurch verhindert, daß der Sitzring 10 unter der Wirkung des Mittels gegen die Kraft der Feder 14 vom Küken abgehoben wird. Auf diese Weise ist eine Verklemmung der Armatur vermieden.
• In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abschlüsse dargestellt. Die beiden Hälften das Gehäuses 1 sind nicht miteinander verschweißt, sondern durch Schrauben verbunden. In diesem Fall kann eine Hülse 30 eingesetzt sein, die eine Führung für den äußeren Sitzring 31 bildet. Der Ringkörper 7 ist an der Hülse 30 zentriert, weist eine Nut 13 auf, in der der innere Sitzring 32 axial verschiebbar angeordnet ist und unter der Wirkung einer Feder 14 steht.
• Der Sitzring 31 wird mittels der Feder 15, die im Ringraum 23 angeordnet ist, gegen das Küken 6 gepreßt.
• Der Sitzring 31 weist einen Weichdichtungsring 33 auf. Zwischen den Sitzringen 31 und 32 ist ein weiterer Weichdichtungsring 34 vorsehen, der zusammen mit dem Ring 33 mit der Dichtfläche des Kükens 6 zusammenwirkt.
• Um eine zu hohe Beanspruchung des Ringes 34 zu vermeiden, hat der Sitzring 32 eine Schulter 35, die seine Rolativbewegung gegenüber dem Sitzring 31 in Richtung zum Küken 6 begrenzt. Um das Eindringen von Fremdstoffen zwischen die Dichtflächen der Sitzringe und des Kükens zu vor meiden, ist ein Abstreifring 36 am Sitzring 32 vorgesehen.
• Die Wirkungsweise dieser Dichtung ist gleich der oben beschriebenen Abdichtungen.
• Die Stirnflächen des Paßringes 9 sind durch konzentrisch angeordnete O-Ringe 37, 38 nach außen abgedichtet.
• In dem Raum zwischen den O-Ringen kann über die Kanäle 39, 40 Dichtungsmittel eingepreßt werden, wodurch eine erhöhte Sicherheit gegen Undichtheiten nahc außen geschaffen wird. Auch kann bei Teildemontagen eine nochmalige Druckprobe erspart werden, da der statische Dichtmitteldruck eine Kontrolle für die Funktionsfähigkeit der O-Ringe gibt.
• Bei der beschriebenen Ausführungsform mit vier Sitzringen besteht die Möglichkeit, bei gefüllter Leitung das Gehäuse drucklos zu machen, um die Dichtheit der Sitzringe zu kontrollieren.
• Durch die vielen Sitzrine entsteht auch bei Beschädigung durch Fremdstoffe in stark verunreinigtem Medium eine gewisse Labyrinthwirkung, die durch Anordnung von Rillen in den Weichdichtungssitzflächen noch verstärkt werden kann. Durch diese Rillen kann die Flächenpressung der Weichdichtung dem jeweiligen Betriebsdruck in einem gewissen Grade angepaßt werden.
• Durch die erhöhte Zahl der Sitzringe entsteht keine weisentliche Erhöhung der Antriebskräfte für das Küken, da die funktionslosen oder versagenden Ringe nur mit der verhältnismäßig geringen Federkraft angedrückt werden.
• Durch die erfindungsgemäße Ausbildung besteht die leichte Möglichkeit, ohne die Leitung auszuschneiden, die ganze Armatur auszubauen und in ihrer Gesamtheit oaer nur einzelne Ringe auszuwechseln. Auch ist dadurch eine leichte Reinigungsmöglichkeit gegeben. Die Anordnung der Sitzringe in Ringkörpern vereinfacht die Herstellung.
• Diese Ausbildung gestattet auch dem Rohrwerkstoff, entsprechende Stutzen unabhängig vom Gehäusewerkstoff zu wählen, wod#urch sich das teure Anschweißen von Stahlrohrenden, wie es vielfach gehandhabt wird, erspart.
• Der Paßring 9 kann an beiden Seiten der Armatur vorgesehenen werden. Wird er genügend breit gemacht, so kann der Ringkörper 7 samt den Sitzringen ausgebaut, ###### geprüft und gegebenenfalls ersetzt werden, ohne ohne daß die gesamte Armatur ausgebaut werden muß.
• Die Gehäusehälften können zusammengeschraubt werden, wobei zweckmäßig die Teilung in der Rohrachsenebene senkrecht zur Kükendrohachse erfolgt. Es ist aber auch möglich, das Küken in das zweitelige Gehäuse bei Anordnung der Schweißnaht in der genannten Ebene einzuschweißen, um an Gewicht zu sparen. Der Ringkörper muß dann, wie in Pig. 3 gezeichnet, mit radialem spiel eingesetzt werden, da nach dem Zusammenschweißen durch Schr#umpfspannungen die Zylinderfläche in der Rohrachse des Gehäuses nicht erhalten bleibt.
• Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können z.B. die Sitzringe jeder für sich in einer Nut des Ringkörpers untergebracht werden. Ferner können mohrere Rillen 19 in den Weichdichtungsringen, die vorzugsweise aus Teflon bestehen, vorgesehen sein Anstelle metallischer Federn 14, 15 können Gummikörper angeordnet werden. Ferner ist es nicht notr wendig, die Verschlüsse auf den beiden Seiten der Armatur ungleich auszubilden.
• Die bei einem Kugelhahn dargestellte Anordnung von vier Sitzringen läßt sich in gleicher Weise auch bei Ein-Plattenschiebern, insbesondere auf der Einlaufseite anwenden. Durch den Doppelverschluß auf der Einlaufseite kann insbesondere der Forderung eines drucklosen Gehäuses bei Differenzdruckmessung zur Feststellung von Lecks in Fernleitungen entsprochen werden. Auch ergibt sich bei diesen Schiebern wieder der Vorteil, daß bei Beschädigung eines Sitzringes der nächste zur vollen Wirkung kommt.
• Schließlich können die Sitzringe im Gehäuse unmittelbar eingesetzt sein.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Armatur, vorzugsweise für Fernrohrleitungen, insbesondere für Erdöl- und Erdgasleitungen, deren Abschlußorgan aus einem mittels Lagerzapfen im Gehäuse drehbar gelagerten Kugelküken oder einer Schieberplatte besteht, das mit im Durchgangskanal des Gehäuses axial reitend geführten, mittels Federn gegen das Abschlußorgan gepreßten Weichdichtungsringe aufweisenden Sitzringen zusammenwirkt, von denen mindestens einer auf seiner dem Abschlußorgan abgewendeten Seite vom Durchflußmedium bwaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zuströmseitig der vom Durchflußmedium beaufschlagte Sitzring von einem weiteren koaxial geführten Sitzring umgeben ist und ein der dem Abschlußorgan abgewendeten Seite des Sitzringes benachbarter Ringraum sowohk vom Durchflußkanal als auch vom Gehäuseinnern durch je eine der Weichdichtungsringe in den Sitzringen und mindestens eine weitere Abdichtung getrennt ist.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzringe einer Gehäusezeite in einem Ringkörper angeordnet sind, der mit einem Flansch an der Stirnfläche des Gehäuses anliegt und mit diesem verschraubt ist.

3. Armatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ringkörper gemeinsam mit einem mit der Rohrleitung zu verschweißenden und sodann einen eil der Xohrleitung bildenden Stutzen mit dem Armaturengehäuse verschraubt sind.

4. Armatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ringkörper und Stutzen ein Paßring vorgesehen ist.

5. Armatur nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch ,ckennzeichnet, daß der vom Durchflußmedium beaufschlagte, innere Sitzring in einer Nut geführt und an seinem in der Nut befindlichen Abschnitt innen und außen je eine Ringnut zur wahlweisen Aufnahme eines Dichtungsringes aufweist.

6. Armatur nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den äußeren Ringraum eine Zuleitung für Schmiermittel, Dichtmasse oder Spülmittel mündet.

7. Armatur nach einem dor Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß ein Weichdichtungsring in beiden Sitzringen gebildete# Nut eingesetzt und zur Begrenzung der axialen Relativbewegung der beiden Sitzringe zueinander an diesen Anschläge, z.3. in Form von Schultern, vorgesehen sind.

8. Armatur nach eine: der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dio Weichdichtungsringe gine oder mehrere Rillen an ihrer Dichtfläche aufweisen.

9. Armatur nach einen der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Achse, Ringkörper, Paßring und dergleichen mit in der Dichtrichtung hintereinander angeordneten O-Ringen abgedichtet sind und in den Raum zwischen jeweils zwei O-Ringen ein Zuleitungskanal für Dichtmittel mündet.

10. Armaturen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Sitzring mit einem Abstreifring versehen ist, der den Spalt zwischen Sitzring und Abschlußorgan gegenüber dem Durchflußkanal abdockt.

L e e r s e i t e