DE19604209A1 - Kugelhahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn mit den Merkmalen des Oberbegriffes der Ansprüche 1 und 3.

Bei diesem Kugelhahn sind die Sitzringe oder gegebenenfalls die in ihnen gekammerten Dichtringe zu beiden Seiten des Kükens schwimmend gelagert. Die Federn gewährleisten durch eine permanente Anpressung die erforderliche Flächenpressung zwischen dem Küken und den Dichtringen. Durch diese Sitzring-Absperrung entstehen drei verschiedene Druckräume nämlich auf der Anströmseite, im Gehäuseinnenraum (Totraum) und auf der Abströmseite. Durch eine entsprechende Dimensionierung der Sitzringe wird eine Differenzfläche gebildet, auf der der Leitungsdruck eine zusätzlich druckabhängige Dichtkraft erzeugt. Die Sitzringe wirken selbstentlastend. Wird der zulässige Innendruck im Gehäuse überschritten, so hebt der auf der Abströmseite liegende Sitzring vom Küken kurzfristig ab und bewirkt dadurch einen Druckausgleich zur Abströmseite.

Das bekannte Sitzringsystem kann auch als doppelt wirkendes Sitzringsystem ausgebildet werden. Bei diesem System dichten die Dichtringe hintereinander auf der An- und der Abströmseite ab, so daß der Dichtring auf der Abströmseite ebenfalls dichtet, auch wenn der anströmseitige Sitzring eine Leckage aufweisen sollte. Eine Selbstentlastung des Gehäusetotraumes ist allerdings bei diesem System ausgeschlossen. Eine Druckentlastung tritt nur während des Schaltvorganges auf, wenn durch die Drehung des Kükens ein sichelförmiger Querschnitt gebildet wird, durch den das in dem Totraum eingeschlossene Gas in die Durchgangsbohrung des Kükens und damit zur Abströmseite entweichen kann. Kritisch wird der Schaltvorgang, wenn der Kugelhahn mit Druck im Totraum von der vollen Offen-Stellung in die Geschlossen-Stellung gefahren werden soll. Hierbei öffnet sich nicht ein kleiner sichelförmiger Querschnitt sondern ein Sitzringabschnitt, der sich über nahezu 180° erstreckt. Wegen der fehlenden Abstützung auf dem Küken wird dann der Sitzring über die wirkenden Druckkräfte in die Durchgangsbohrung des Kükens hineingedrückt und kann beschädigt werden, wodurch die Funktion und die Dichtheit des Sitzringsystems beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Kugelhahn mit einem doppelt wirkenden Sitzringsystem eine Druckentlastung des Gehäusetotraumes zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kugelhahn erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 oder 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wird der erfindungsgemäße Kugelhahn aus der Geschlossen- oder Offen-Stellung geschaltet, so kann der Druck durch die Ausnehmung oder die Verbindung in die Durchgangsbohrung des Kükens entweichen, sobald das Küken gedreht wird. Es findet damit eine definierte Druckentlastung des Gehäusetotraumes während des Schaltens statt. Diese Druckentlastung ist bei der Schaltung aus der vollen Offen-Stellung bereits dann bewirkt, bevor der die Stützwirkung des Sitzringes auf dem Küken verlorengeht. Außerdem ist der Gehäuseinnenraum in der Geschlossen- und der Offen-Stellung abgedichtet, so daß eine Dichtheitsprüfung des Sitzringsystems durch eine Druckaufgabe in den Gehäuseinnenraum (Totraum) möglich ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kugelhahn teils im Längsschnitt und teils in Seitenansicht

Fig. 2 die Einzelheit X nach Fig. 1,

Fig. 3 die Ansicht in Blickrichtung A nach Fig. 2,

Fig. 4 die Einzelheit X nach Fig. 1 gemäß einer anderen Ausführungsform und

Fig. 5 die Ansicht in Blickrichtung A nach Fig. 4.

Der dargestellte Kugelhahn enthält ein von oben zugängliches Gehäuse 1, das mit je einem Anschlußflansch 2 oder einen Einschweißende 3 auf der Anstromseite und der Abströmseite versehen ist. An den Anschlußflansch 2 und das Einschweißende 3 wird eine Rohrleitung angeschlossen. Das Gehäuse 1 ist durch einen Deckel 4 verschlossen, der mit Hilfe von Schrauben 5 mit dem Gehäuse 1 verbunden und über Dichtungen 6 gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet ist. Das Gehäuse kann auch total verschweißt sein oder aus zwei symmetrischen Schalen bestehen, die über Schrauben miteinander verbunden sind.

In dem Gehäuse 1 ist drehbar ein Küken 7 gelagert, das mit einer Durchgangsbohrung 8 versehen ist, deren Längsachse in der Zeichnung mit bezeichnet 9 ist. Das Küken 7 ist beiderseits der Durchgangsbohrung 8 mit einem Zapfen 10, 11 versehen. Der untere Zapfen 10 ist in einem Führungslager in dem Gehäuse 1 gelagert, und an den oberen Zapfen 11 greift ein nicht gezeigter Drehantrieb an. Der obere Zapfen 11 oder Antriebszapfen ist durch den Deckel 4 hindurchgeführt und an der Durchtrittsstelle durch eine Zapfendichtung 12 abgedichtet, die über eine Brille 13 angedrückt wird. Die Längsachse der Zapfen, die mit der Drehachse 14 des Kükens übereinstimmt, ist mit 14 bezeichnet, und die Drehrichtung ist durch den Pfeil 15 angedeutet.

Das Küken 7 ist über zwei Sitzringe 16 abgedichtet, die auf der Anströmseite und der Abströmseite an der Oberfläche des Kükens 7 anliegen und schwimmend gelagert sind. Der Sitzring 16 kann an dem Küken 7 direkt oder indirekt über einen Dichtring 17 anliegen. Der Dichtring 17 ist metallisch oder besteht aus einem Kunststoff, z. B. Teflon und ist in eine Ringnut des Sitzringes 16 so eingelegt, daß er etwas über den Sitzring 16 vorsteht. Wird ein metallischer Dichtring 17 vorgesehen, so kann in den Sitzring 16 ein zusätzlicher, weicher Dichtring eingelegt werden. Auf der dem Küken 7 abgewandten Seite ist jeder Sitzring 16 über Federn 18 auf einer Sitzbuchse 19 abgestützt. Die Sitzbuchse 19 ist von einer Gehäusebohrung aufgenommen und durch ein nicht gezeigtes Druckstück festgelegt.

Die Sitzringe 16 und die Sitzbuchsen 19 sind so in den Gehäusebohrungen angeordnet, daß sie zu Montagezwecken um einen gewissen Betrag in axialer Richtung verschoben werden können. Die Sitzringe 16 sind gegenüber den Sitzbuchsen 19 und diese sind gegenüber dem Gehäuse 1 über Dichtungen 20, z. B. O-Ringen abgedichtet.

Der Sitzring ist so dimensioniert, daß eine Differenzfläche zwischen dem inneren Durchmesser des Dichtringes 17 und dem Außendurchmesser des hinteren in der Sitzbuchse 19 gehaltenen zylindrischen Abschnittes des Sitzringes 16 gebildet ist. Auf dieser Differenzfläche erzeugt der an der Anströmseite anstehende Druck eine Dichtkraft, die zusätzlich zu der Federkraft der Federn 18 die Anpressung des anströmseitigen Dicht- bzw. Sitzringes 17, 16 bewirkt. Durch entsprechend ausgebildete Flächen an dem abströmseitigen Sitzring wird eine permanente Anpressung des abströmseitigen Dicht- bzw. Sitzringes 17, 16 an das Küken 7 erzeugt. Auf diese Weise wird ein doppelt wirkendes Sitzringsystem gebildet, bei dem die Sitzringe 16 sowohl auf der Anströmseite als auch auf der Abströmseite abdichten. Dabei kann der Druck, der sich in dem Innen- oder Totraum des Gehäuses 1 bildet, nur entweichen, wenn bei einer Schaltung des Kugelhahnes das Küken 7 gedreht wird.

Der Kugelhahn ist mit einer Einrichtung zur definierten Druckentlastung des Gehäusetotraumes während des Schaltvorganges versehen. Gemäß der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform besteht diese Druckentlastung aus einer Ausnehmung 21, die auf der Oberfläche des Kükens 7 gebildet ist und vorzugsweise die Form einer Rinne hat. Diese Ausnehmung 21 liegt in einer auf der Kükenoberfläche gebildeten Ringfläche, die durch die Austrittsebene 22 der Durchgangsbohrung 8 und der ihr zugewandten Umfangslinie 23 der Dichtung begrenzt ist. Die Ausnehmung 21 erstreckt sich vorzugsweise beiderseits einer Ebene, die durch die Längsachse 9 der Durchgangsbohrung 8 des Kükens 7 verläuft und senkrecht zu der Drehachse 14 des Kükens 7 liegt. Wird ein Kugelhahn mit einem solchem Küken 7 geschaltet, so entweicht ein etwa in dem Totraum des Gehäuses 1 vorhandener Druck kontrolliert bereits während des ersten Schaltweges und bevor der Sitzring seine Abstützung auf dem Küken 7 teilweise verliert. Ein Durchbiegen des Sitzringes 16 bei einem doppelt wirkenden Sitzringsystem wird dadurch minimiert.

Anstelle einer oberflächigen Ausnehmung 21 kann auch eine das Küken 7 durchdringende Verbindung verwendet werden.

Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, ist diese Verbindung als Bohrung 24 ausgeführt. Die Bohrung 24 ist vorzugsweise in der Ebene vorgesehen, die durch die Längsachse 9 der Durchgangsbohrung 8 des Kükens 7 verläuft und senkrecht zu der Drehachse 14 des Kükens 7 liegt. Die Bohrung 24 durchdringt die Wandung des Kükens 7 und ist schräg nach in Richtung auf die Drehachse 14 des Kükens 7 geführt. Sie geht von der Ringfläche aus, die durch die Austrittsebene 22 der Durchgangsbohrung 8 und die ihr zugewandte Umfangslinie 23 der Dichtung begrenzt ist, und mündet in die Durchgangsbohrung 8 ein. Auch durch diese Bohrung 24 kann während des Schaltvorganges der Druck aus dem Totraum des Gehäuses 1 kontrolliert entweichen.

Claims (4)

1. Kugelhahn mit einem kugelförmigen, eine Durchgangsbohrung (8) aufweisenden Küken (7), das drehbar in einem Gehäuse (1) angeordnet und über zwei Sitzringe (16) abgedichtet ist, die in dem Gehäuse (1) abgedichtet geführt und über Federn (18) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Küken (7) auf seiner Oberfläche mit einer Ausnehmung (21) versehen ist, die innerhalb einer Ringfläche liegt, die durch die Austrittsebene (22) der Durchgangsbohrung (8) und die ihr zugewandte Umfangslinie (23) der Dichtung begrenzt ist.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (21) sich beiderseits einer Ebene erstreckt, die durch die Längsachse (9) der Durchgangsbohrung (8) des Kükens (7) verläuft und senkrecht zu der Drehachse (14) des Kükens (7) liegt.

3. Kugelhahn mit einem kugelförmigen, eine Durchgangsbohrung (8) aufweisenden Küken (7), das drehbar in einem Gehäuse (1) angeordnet und über zwei Sitzringe (16) abgedichtet ist, die in dem Gehäuse (1) abgedichtet geführt und über Federn (18) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einer Ringfläche, die durch die Austrittsebene (22) der Durchgangsbohrung (8) und die ihr zugewandte Umfangslinie (23) der Dichtung begrenzt ist, eine Verbindung (24) durch die Wand des Kükens (7) in die Durchgangsbohrung (8) geführt ist.

4. Kugelhahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (24) in einer Ebene angebracht ist, die durch die Längsachse (9) der Durchgangsbohrung (8) des Kükens (7) verläuft und senkrecht zu der Drehachse (14) des Kükens (7) liegt.