DE19533899A1

DE19533899A1 - Kugelhahn

Info

Publication number: DE19533899A1
Application number: DE1995133899
Authority: DE
Inventors: Bruno Dipl Ing Behrens
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1997-03-20

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn mit einem Gehäuse, welches ein ander gegenüberliegend einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, und mit einem in dem Gehäuse angeordneten und über ein Stellorgan verdrehbaren Kugelküken, welches einen Durchlaßkanal aufweist, der in einer ersten Winkelstellung des Kugelkükens in den Einlaß und den Auslaß des Gehäuses mündet.

Derartige Armaturen werden in verfahrenstechnischen Anlagen der chemi schen Industrie zur Regelung von Fluidströmen, insbesondere Flüssigkeits strömen, eingesetzt. In der Regel wird ein derartiger Kugelhahn durch Verdrehung seines Kugelkükens um 90° bezüglich der ersten, Öffnungs stellung genannten Winkelstellung verschlossen.

In verfahrenstechnischen Anlagen besteht vielfach das Bedürfnis, an mög lichst vielen Positionen eine Probe aus dem Fluidstrom entnehmen zu können. Die Probeentnahme soll möglichst aus dem strömenden Fluid selbst erfolgen und nicht aus einer Nebenleitung, in der sich das Fluid in stationä rem Zustand befindet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kugelhahn zu schaffen, der eine Pro beentnahme aus dem Fluidstrom ohne eine unzulässige Unterbrechung des Fluidstroms ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kugelküken einen quer zum Durchlaßkanal verlaufenden Durchtrittskanal aufweist, dessen Öffnungen in einer zweiten Winkelstellung des Kugelkükens in den Einlaß und den Auslaß des Gehäuses münden, wobei der Durchlaßkanal und/oder der Durchtrittskanal einen gebogenen oder abgewinkelten Verlauf haben, so daß beide Kanäle über ihre gesamte Länge vom jeweils anderen Kanal durch das Material des Kugelkükens getrennt sind, und daß das Gehäuse eine Probeentnahmeöffnung aufweist, in welche eine Öffnung des Durchlaßkanals in der zweiten Winkelstellung des Kugelkükens mündet.

Durch das Drehen des Kugelkükens in die zweite Winkelstellung, die Probeentnahmestellung, wird der Durchlaßkanal mit der Probeentnahmeöff nung verbunden, durch die das Fluid aus dem Durchlaßkanal abfließen kann. Der Durchtrittskanal, der in der Probeentnahmestellung des Kugelkü kens Einlaß und Auslaß des Gehäuses miteinander verbindet, erhält die Fluidströmung durch den Kugelhahn hindurch während der Probeentnahme aufrecht. Selbstverständlich dürfen Durchlaßkanal und Durchtrittskanal einander nicht durchdringen, so daß beim Öffnen der Probeentnahmeöffnung kein Fluid aus der Haupt-Fluidströmung zur Probeentnahmeöffnung fließen kann.

Da das durch den abgewinkelt oder gebogen verlaufenden Kanal strömende Fluid auf das Kugelküken Kräfte in Strömungsrichtung ausübt, kann es vorteilhaft sein, allein den Durchtrittskanal gebogen oder abgewinkelt auszuführen, so daß der Haupt-Durchlaßkanal gerade verläuft und Kräfte in Strömungsrichtung nur während der Probeentnahme auftreten.

Die konstruktiv einfachste Lösung für den erfindungsgemäßen Kugelhahn weist zwei zueinander rechtwinklige Kanäle auf, die gleichmäßig in ent gegengesetzte Richtungen gebogen verlaufen, so daß der Mittelpunkt ihrer Öffnungen in der Mittelebene des Kugelkükens liegt und ihr Kanalquer schnitt in der Mitte des Kugelkükens um etwas mehr als die Hälfte des Kanaldurchmessers in entgegengesetzte Richtungen versetzt ist. Bei dieser Ausführung weisen Durchlaßkanal und Durchtrittskanal die gleiche, ge ringstmögliche Krümmung auf, die ein durchdringungsfreies Kreuzen der Kanäle ermöglicht.

Bei dieser Ausführungsform mit rechtwinklig zueinander verlaufenden Kanälen, deren Kanalöffnungen alle 90° in der Mittelebene des Kugelkü kens angeordnet ist, kann nach dem Ablaufen des Fluids aus dem Durch laßkanal und dem Zurückdrehen des Kugelkükens auch das Fluid aus dem Durchtrittskanal, der in der Öffnungsstellung des Kugelhahns in die Probe öffnung mündet, entnommen werden.

Gegenüber der Probeentnahmeöffnung sollte eine Entlüftungsbohrung angeordnet werden, die in der Probeentnahmestellung des Kugelkükens in den Durchlaßkanal mündet, so daß das Fluid bei der Probeentnahme mög lichst schnell und vollständig aus dem Durchlaßkanal durch die Probeent nahmeöffnung ablaufen kann.

Vorzugsweise ist bei einer dritten Winkelstellung, der sogenannten Schließ stellung des Kugelkükens, der Einlaß und der Auslaß des Gehäuses durch die kugelförmige Außenfläche des Kugelkükens vollständig verschlossen.

Bei rechtwinklig zueinander verlaufenden Kanälen befindet sich diese Schließstellung im Winkel von 45° zu beiden Kanalachsen in der Mitte zwischen der Öffnungsstellung und der Probeentnahmestellung.

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelhahns in in Längsrichtung geschnittener Darstellung und

Fig. 2 den Kugelhahn aus Fig. 1 in in Querrichtung geschnittener Darstellung.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kugelhahn besteht aus einem Gehäu se 1, welches einen Einlaß 2 und einen Auslaß 3 aufweist. Das Gehäuse 1 besteht in der Regel aus zwei Gehäuseteilen, die fest miteinander verbunden sind. Das Gehäuse 1 weist an seinen freien Stirnflächen 4 und 5 Gewinde bohrungen 6 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben zum Festschrauben der zu- und abführenden Rohrleitungen auf.

In dem Gehäuse 1 ist ein Kugelküken 7 aufgenommen, dessen Durchlaßka nal 8 in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Öffnungsstellung den Einlaß 2 und den Auslaß 3 des Gehäuses 1 miteinander verbindet. Zur Betätigung des Kugelkükens 7 ist ein Handhebel 9 vorgesehen, der über eine Schaltwelle 10 mit dem Kugelküken 7 verbunden ist. Mehrere Dichtun gen 11 dichten den Durchtritt der Schaltwelle 10 in dem Gehäuse 1 gegen den Gehäuseinnendruck ab. Der Handhebel 9, die Schaltwelle 10 und die Dichtungen 11 der Schaltwelle 10 sind zur besseren Übersichtlichkeit nur in Fig. 2 eingezeichnet.

Weiterhin sind Dichtungen 12 vorgesehen, die den Einlaß 2 und den Auslaß 3 des Gehäuses umgeben und gegen das Kugelküken 7 anliegen.

Rechtwinklig zum Durchlaßkanal 8 des Kugelkükens 7 verläuft ein Durch trittskanal 13. Die Mittellinien beider Kanäle 8, 13 verlaufen im wesentli chen in einer sinusförmigen Kurve, so daß ihre Öffnungen auf der gleichen Höhe wie die Öffnungen des Einlasses 2 und des Auslasses 3 des Gehäuses 1 liegen und die mittleren Abschnitte der Kanäle 8, 13 aneinander vorbei verlaufen. Der Durchlaßkanal 8 ist in der dargestellten Ausführungsform nach unten vom Handhebel 9 weggewölbt. Der Durchtrittskanal 13 ist zum Handhebel 9 hin gewölbt. Der Versatz des mittleren Kanalquerschnitts zu der Kanalöffnung entspricht beim Durchtrittskanal 13 exakt dem halben Kanaldurchmesser und ist beim Durchlaßkanal 8 um die zwischen beiden Kanälen verbleibende Mindestwandstärke größer. Diese Unsymmetrie wurde gewählt, damit bei möglichst kompakten Kugelküken ausreichend Material zwischen dem oberen Scheitelpunkt des Durchtrittskanals 13 und der Auf nahme des Kugelkükens 7 für die Schaltwelle 10 verbleibt.

In Fig. 2 ist einerseits die in den Durchtrittskanal 13 mündende Entlüf tungsbohrung 14 und andererseits die Probeentnahmeöffnung 15 zu erken nen. Die Entlüftungsbohrung 14 weist einen Gewindeabschnitt 16 zum Einschrauben eines Entlüftungsventils auf. Im Bereich der Probeentnahme öffnung 15 ist das Gehäuse 1 mit einer Planfläche 17 und Gewindebohrun gen 18 versehen, so daß hier ein nicht dargestellter Probeentnahmehahn festgeschraubt werden kann. Sowohl die Entlüftungsbohrung 14 als auch die Probeentnahmeöffnung 15 ist von einer gegen das Kugelküken 7 anliegenden Dichtung 12 umgeben.

Zur Probeentnahme ist das Kugelküken 7 des Kugelhahns um 90° zu ver schwenken, bis der Durchlaßkanal 8 mit der Probeentnahmeöffnung 15 und der Entlüftungsbohrung 14 fluchtet. In dieser Stellung sind Probeentnahme hahn und Entlüftungsventil zu öffnen, und das in dem Durchlaßkanal 8 befindliche Fluid kann in ein Probeentnahmegefäß abfließen. Während dieser Probeentnahme verläuft der Fluidstrom durch den Durchtrittskanal 13 des Kugelkükens 7 und ist lediglich während des Schwenkens des Kugelkü kens 7 unterbrochen. Da der Fluidstrom während der Probeentnahme auf rechterhalten wird, ist gewährleistet, daß keine negativen Änderungen der Beschaffenheit des Fluids, beispielsweise durch Ausflocken von Feststoffen oder Abkühlen und Aushärten des Fluids, stattfinden können.

Zum vollständigen Verschließen des Kugelhahns ist das Kugelküken 7 in eine 45°-Stellung zwischen der Öffnungsstellung und der Probeentnahme stellung zu verschwenken.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Einlaß
3 Auslaß
4 Stirnfläche
5 Stirnfläche
6 Gewindebohrung
7 Kugelküken
8 Durchlaßkanal
9 Handhebel
10 Schaltwelle
11 Dichtung
12 Dichtung
13 Durchtrittskanal
14 Entlüftungsbohrung
15 Probeentnahmeöffnung
16 Gewindeabschnitt
17 Planfläche
18 Gewindebohrung
M Mittelebene des Kugelkükens

Claims

1. Kugelhahn mit einem Gehäuse (1), welches einander gegenüberliegend einen Einlaß (2) und einen Auslaß (3) aufweist, und mit einem in dem Gehäuse (1) angeordneten und über ein Stellorgan (10) verdrehbaren Kugel küken (7), welches einen Durchlaßkanal (8) aufweist, der in einer ersten Winkelstellung des Kugelkükens (7) in den Einlaß (2) und den Auslaß (3) des Gehäuses (1) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelküken (7) einen quer zum Durch laßkanal (8) verlaufenden Durchtrittskanal (13) aufweist, dessen Öffnungen in einer zweiten Winkelstellung des Kugelkükens (7) in den Einlaß (2) und den Auslaß (3) des Gehäuses (1) münden, wobei Durchlaßkanal (8) und/oder Durchtrittskanal (13) einen gebogenen oder abgewinkelten Verlauf haben, so daß beide Kanäle über ihre gesamte Länge vom jeweils anderen Kanal durch das Material des Kugelkükens (7) getrennt sind, und daß das Gehäuse (1) eine Probeentnahmeöffnung (15) aufweist, in welche eine Öffnung des Durchlaßkanals (8) in der zweiten Winkelstellung des Kugelkükens (7) mündet.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Durchlaßka nal (8) und Durchtrittskanal (13) zueinander rechtwinklig verlaufen.

3. Kugelhahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Durchlaßkanal (8) und Durchtrittskanal (13) den gleichen konstanten Kanal durchmesser aufweisen und derart gebogen verlaufen, daß ihr Querschnitt in der Mitte des Kugelkükens (7) um etwas mehr als die Hälfte des Kanal durchmessers in entgegengesetzte Richtungen zur Mittelebene (M) des Kugelkükens (7) versetzt sind.

4. Kugelhahn nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine der Probeentnahmeöff nung (15) gegenüberliegende, verschließbare Entlüftungsbohrung (14) auf weist, die in der zweiten Winkelstellung des Kugelkükens (7) in den Durch laßkanal (8) mündet.

5. Kugelhahn nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß in einer dritten Winkelstellung des Kugelkükens (7) der Einlaß (2) und der Auslaß (3) des Gehäuses (1) durch die Außen wandung des Kugelkükens (7) vollständig verschlossen sind.