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Hahn mit Kugelküken Die Erfindung betrifft einen Hahn mit Kugelküken,
das zwischen zwei die Ein- und Auslassöffnung im Hahngehäuse ungebenden Dichtringen
drehbar gelagert i3- wobei das Hahngehäuse zumindest in einer Ebene geteilt ist,
die im Bereich eines Dichtringes senkrecht zur Durchflussrichtung durch den hahn
verläuft, und eine Haltescheibe aus Blech vorgesehen ist, welche an der Teilungsebene
in dem das Kugelküken enthaltenden Gehäuseteil gelagert ist und in aus dem Blech
geformten Aufnahmestellen an Innenrand den Dichtring zur Abdichtung gegen die Kugel
und am Aussedrand einen Dichtring zur Abdichtung gegen die beiden benachbarten Gehäuseteile
trägt, nach Patent Nr. (J35 431 XII/7g).
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Die Haltescheiben aus Blech, bei welchen die Aufnahmestellen für
die Dichtringe aus dem Blech geformt sind, weisen gegen starre, unverformbare Haltescheiben
wesentliche Vorteile auf.
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Diese Vorteile bestehen darin, dass bei Kugelhähnen mit solchen Haltescheiben
eine Abdichtung nicht nur auf der stromabwärts liegenden
Seite
der Kugel erzielt werden kann, sondern auch auf der stromauSwarts liegenden Seite.
Wenn nämlich die Konstruktion des Kugelhahns derart ausgefUhrt ist, dass die in
den Haltescheiben gelagerten Dichtringe zur Abdichtung der Kugel mit Vorpressung
an der Kugel aufliegen, wird so auch eine Abdichtung auf der stromabwärts gelegenen
Kugelseite erzielt; diese Vorpressung kann entweder durch Abstützung der Ringe von
aussen mittels entsprechender Gehäuseteile oder durch Verformung der aus Blech geformten
Haltescheiben erzielt werden. Der bei höheren Drücken zur Abdichtung nötige Anpressdruck
zwischen Kugel und Dichtring ergibt sich dabei dadurch, dass der gegen die Kugel
wirkende, von der Haltescheibe aufgenommene Druck des Mediums die Scheibe verformt
und dadurch eine stärkere Anpressung des Dichtringes an die Kugel hervorruft.
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Bei gegebener Blechdicke der Haltescheibe kann der Druck natürlich
so gross werden, dass sich die Haltescheibe im Bereich zwischen den Auflagestellen
im Gehäuse und an der Kugel sehr stark plastisch verformt und dadurch Schäden und
Undichtheiten am Hahn entstehen. Dem könnte dadurch begegnet werden, dass man die
Haltescheiben unverformbar und starr macht, was aber bedingt, dass die funktions-
und herstellungsmässigen Vorteile der Haltescheiben aus relativ dünnem Blech nicht
mehr vorhanden sind.
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Gemäss der Erfindung wird dieses Problem dadurch gelöst, dass die
lialtescheibe aus Blech auf der Seite der Kugel einen im Gehäuse gelagerten Abstützring
gegen den im Betrieb von der anderen Seite auf die Haltescheibe einwirkenden Druck
aufweist, wobei dieser Abstützring im Bereich der Haltescheibe zwischen den beiden
Aufnahmestellen für den Dichtring in einem an den Innendurchmesser des Abstützringes
anschliessenden Xingbereich im drucklosen Zustand Spiel zur Haltescheibe aufweist,
sodass dieser erst nach einer Verformung durch einen vorbestimmten Druck dort zur
Anlage kommt. Auf diese Weise kann die Haltescheibe aus Blech
relativ
dunn gemacht werden die unter Vorspannung oder mit Hilfe abstützender Gehäuseteile
den Dichtring gegen die Kugel drücken.
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Mit ansteigendem Druck ist eine Verformung der Haltescheibe aus Blech
möglich und damit auch die nötige zusätzliche Anpressung des Dichtringes an die
Kugel. Bei nach Wunsch vorstimmbaren Druck bzw Verformung der Haltescheibe liegt
diese dann am Abstützring an, sodass bei weiterem Druckanstieg im Bereich des Abstützringes
keine weitere Verformung der Haltescheibe möglich ist. Durch geeignete Wahl des
Innendurchmessers des Abstützringes kann allerdings erreicht werden, dass nach Anliegen
der Haltescheibe am Stützring im Bereich innerhalb des Innendurchmessers des Abstützringes
noch eine zusätzliche geringe Verformung der Haltescheibe auftritt.
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Zur Steuerung des Durchbiegeverhaltens der Haltescheibe in Abhängigkeit
vom Druck kann vorteilhaft eine Konstruktion gewählt werden, bei welcher das Spiel
zwischen Abstützring und Haltescheibe vom Innendurchmesser nach aussen, gegebenenfalls
bis zur gegenseitigen Berührung, abnimmt. Infolge der Durchbiegung der Haltescheibe
unter dem von aussen einwirkenden Druck wird sich dann der Anlagekreis der Haltescheibe
an Abstützring mit zunehmendem Druck immer mehr gegen die Achse der Halte scheibe
hin verlagern. Dabei kann durch Wahl der Spielabnahm.e die gewünschte 5harakteristik
der Anpressung des Dichtringes an die Kugel erzielt werden. In den meisten Fällen
wird es genügen, wenn das Spiel linear abnimmt, was fertigungsmässige Vorteile mit
sich bringt. Für besondere Beanspruchungen wird es dagegen vorteilhaft sein, wenn
das Spiel progressiv abnimmt, weil dann mit zunehmendem Druck die mdgliche Verformung
der Haltescheibe rasch abnimmt. In diesem Falle muss natürlich gewährleistet sein,
dass die Kugel nicht stremabwärts zu stark abwandert.
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Die Erfindung wird nun anhand zweier in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele naher erlautert.
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Fig0 1 zeigt einen orfindungsgemässen Kugelhahn, bei dem das Spiel
zwischen Abstützring und Haltescheibe von innen nach aussen linear abnimmt, Fig.
den Ausschnitt A aus Fig. 1 in grösserem Masstab, Fig. 3 einen Kugelhahn bei dem
das Spiel progressiv abnimmt, und Fig. 4 zeigt den Ausschnitt B aus Fig. 3 in grösserem
Maßstab Der in Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemässe Kugelhahn besteht aus
einem dreiteiligen Gehäuse .1, 2, wobei die Teilungsebenen 3 senkrecht zur Durchgangsrichtung
im Bereich der beiden Dichtringe 4 zur Abdichtung gegen die Kugel verlaufen. In
der Zeichnung ist nur der eine Dichtring zu sehen. Am mittleren GehEuseteil 1 ist
eine mit einer Durchgangsöffnung versehene Kugel 5 als Schaltorgan angeordnet, die
durch einen in diesem Gehäuseteil gelagerten Bewegungsbolzen 6 verdrehbar ist. Dieser
Bewegungsbolzen ist durch einen G-Ring 7 gegen das Gehäuse abgedichtet und an seinem
nach aussen ragenden Ende mit einem Betätigungsgriff 8 verbunden, der mit einer
Mutter 9 am Bewegungsbolzen festgehalten ist.
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Die mit dem Griff ausführbare Drehbewegung wird durch eine Anschlagscheibe
10 begrenzt, welche mit einem im mittleren Gehäuse teil 1 eingesetzten Anschlagstift
11 zusammenarbeitet. Der Bewegungsbolzen 6 weist ausserdem eine Schulter 12 auf,
die ihn gegen den im Hahn herrschenden Innendruck. relativ zum Gehäuse festhält.
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An den mittleren Gehäuseteil 1 schliessen auf beiden Seiten Gehauseendteile
2 an, wobei diese dreiteilige Gehäusekonstruk'i tion durch Schraubenbolzen 13 zusammengehalten
ist, die sich an den beiden Gehäuseendteilen abstützen und den mittleren Gehäuse
teil 1 zwischen diesen Endteilen festhält. Die Dichtringe 4 zur Abdichtung gegen
die Kugel 5 sind nahe dem Innenrand einer Haltescheibe angeordnet, die aus zwei
Blechscheiben 14, 15 besteht.
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Diese beiden Blechscheiben 14, 15 welche gemeinsam die Haltescheibe
bilden, weisen am Aussenrand gleiche Durchmesser auf und greifen dort nebeneinander
in einen radialen Einstich am Innenumfang eines gegen die beiden benachbarten Gehäuseteile
abdichtenden Dichtringes 16 einD Auf diese Weise werden die beiden Blechscheiben
zusammengehalten. Die, Blechscheiben 14, 15 weisen am Innenrand je einen in axialer
Richtung verlaufenden Bördel unterschiedlichen Durchmessers auf. In den Raum z':flschen
diesen beiden Bördel ist der gegen die Kugel abdichtende Dichtring 4 eingesetzt,
der durch die Bördel welche fast bis zur Kugelfläche reichen, sehr fest und an jeder
Verformung behindert festgehalten ist. Die aus den beiden Blechscheiben 14, 15 bestehende
Haltescheibe bildet mit den beiden Dichtringen eine Einheit, welche die im Stammpatent
geschilderten Vorteile in Bezug auf einfache Montage und-Demontage bietet.
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Neben der Haltescheibe ist gegen die Kugel hin ein Abstützring 17
vorgesehen, der sich in Richtung gegen die Kugel hin am Gehäuse abstützt. Im Bereich
zwischen der Aufnahmestelle für die Abdichtung gegen das Gehäuse und des Dichtringes
zur Abdichtung gegen die Kugel liegt der Abstützring nahe dem Abdichtring 16 an
der Haltescheibe an. Nach innen zu erweitert sich dann das Spiel linear bis zum
Innendurchmesser der Haltescheibe. Die Konstruktion ist also so, dass im drucklosen
Zustand der Dichtring unter Pressung an der Kugel anliegt; die Pressung ergibt sich
in diesem Falle dadurch, dass sich die Haltescheibe im Bereich des Dichtringes am
benachbarten Gehäuseendteil abstützt und die Vorpressung beim Anziehen der Schrauben
hergestellt wird. Es wäre aber auch mdglich, dass die Vorpressung des Dichtringes
an der Kugel allein durch Verformung der Haltescheibe aus Blech zustandekommt.
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Falls sich nun bei geschlossenem Hahn auf die in Fig. 1 und 2 dargestellte
Haltescheibe vom Gehäuseendteil 2 her Druck aufbaut, wird sich die Haltescheibe
im Bereich zwischen innerem und äusserem Dichtring verformen und so die Pressung
des Dichtringes
auf die Kugel vergrössern. Die Abdichtung gegen
den Jeweils herrschenden Druck ist damit gesichert. DieDurchbiegung der Haltescheibe
ist aber durch den Absttltzring begrenzt, sodass keine unzulässigen Verformungen
im Bereich zwischen den beiden Dichtringen auftreten können. Sobald sich die Haltescheibe
zur Ganze bis zum Innendurchmesser des Abstüteringes an diesen angelegt hat, ist
eine weitere Verformung durch den Abstützring sicher-verhindert. Die vom Abstützring
zugelassene Verformung der Haltescheibe und damit des Dichtringes ist aber so gross,
dass die Abdichtung im gesamten Betriebsbereich des Hahnes gesichert ist.
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Der in Fig. 3 und 4 dargestellte Kugelhahn zeigt bis auf den Abstützring
die gleiche Konstruktion und es sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugsziffern
bezeichnet. Bei dieser Konstruktion ist die Berührungsfläche 18 des Abstützringes
19 mit der Haltescheibe 14, 15, so ausgebildet, dass sie im drucklosen Zustand die
Haltescheibe so weit als möglich aussen berührt; im Anschluss daran nimmt das Spiel
gegen den Innenrand des Abstützringes progressiv zu. Im dargestellten Querschnitt
ist dies daraus zu ersehen, dass die Berührungsfläche 18 mit der Haltescheibe im
Schnitt ein Kreis ist, welcher die Haltescheibe nahe der äusseren Einspannstelle
berührt. Bei Verformung unter einem vom anschliessenden Gehäuseendteil auftretenden
Druck wird sich der Berührungskreis zwischen Abstützring und Haltescheibe stetig
verkleinern und die axiale Verformbarkeit der Haltescheibe wird sich dementsprechend
verringern, bis sie zur Gänze am Abstßtzring anliegt und nicht mehr weiter verformt
werden kann. Es ergibt sich also eine kontinuierliche Abhängigkeit zwischen dem
Ansteigen des abzudichtenden Drucks und Anpressung des Dichtringes an die Kugel.