DE19614278A1 - Kugelhahn aus Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn aus Kunststoff, insbesondere aus Polyethylen. Derartige Kugelhähne werden in großen Stückzahlen bei Gasleitungen verwendet, insbesondere im Erdeinbau. Hierbei werden besondere Anforderungen an die Kugelhähne gestellt. Dabei geht es insbesondere um die Dichtigkeit gegen Austreten von Gas, um die Festigkeit bei Einwirkung von Zug, Druck oder Biegemomenten sowie um die allgemeine Funktionstätigkeit, insbesondere leichte Verdrehbarkeit des Kükens und der Kugel. In der heutigen Zeit starken Wettbewerbsdruckes kommt es aber auch auf einen einfachen Aufbau und eine kostengünstige Herstellung an.

Bei den bisher bekannten Kugelhähnen aus Polyethylen (PE) werden die Anschlußstutzen meist durch Schweißen mit dem Gehäuse verbunden. Schweißen ist aber nicht nur personalaufwendig und daher teuer, sondern auch mit der Gefahr verbunden, daß die Schweißnähte von Anfang an undicht sind oder im Laufe der Zeit undicht werden, beispielsweise dann, wenn auf den Kugelhahn Kräfte einwirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelhahn aus Kunststoff für Wasser- und Gasleitungen derart zu gestalten, daß er die obengenannten Anforderungen erfüllt, und daß er insbesondere kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Damit wird ein Kugelhahn geschaffen, der sich leicht und schnell montieren läßt, so daß die Herstellungskosten drastisch gesenkt werden. Dabei werden Schweißnähte vermieden. Durch die sägezahnartige Gestaltung der betreffenden Grenzflächen der Anschlußstutzen einerseits und des Gehäuses andererseits wird eine formschlüssige Verbindung geschaffen, die auch hohen Kräften, welche möglicherweise im Verlaufe des Betriebes auftreten, widerstehen. Dabei werden die Zähne des einen Elementes (des betreffenden Anschlußstutzens) sowie diejenigen des anderen Elementes (des Gehäuses) zweckmäßigerweise derart gestaltet, daß nach dem Einpressen des einzelnen Anschlußstutzens in das Gehäuse auch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen diesen beiden Elementen herrscht, indem nämlich die Zahnflanken der beiden Elemente unter Spannung aneinander anliegen.

Außerdem können noch Dichtungen in den Zahngrund eingelegt werden, die die Funktion einer Sekundärsicherung haben.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen einen Kugelhahn in verschiedenen Ansichten.

Fig. 1 zeigt den Kugelhahn in einem Axialschnitt.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Gegenstand von Fig. 1 von links her gesehen.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Gegenstand von Fig. 1 von oben her gesehen.

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Gegenstand von Fig. 1, jedoch ohne Schaltknauf, mit formgespritztem Anschlagsystem.

Fig. 5 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes von Fig. 1.

Wie man sieht, weist der Kugelhahn in jedem Falle zwei Anschlußstutzen 1, 2 aus Polyethylen auf. Diese dienen dem Anschließen von Rohrleitungen, die aber hier nicht dargestellt sind.

Man erkennt ferner ein hülsenförmiges Gehäuse 3. Dieses besteht ebenfalls aus Kunststoff, und zwar aus handelsüblichen PE-Rohren. Der Kunststoff kann Polyethylen sein oder ein anderes Material.

Die Kugel 4 ist von Gehäuse 3 umschlossen und grenzt außerdem an die beiden Anschlußstutzen 1 und 2 an. Zwischen der Kugel 4 und den Anschlußstutzen 1, 2 befindet sich jeweils eine Ringdichtung 5, 6. Diese besteht in der Regel aus Gummi, kann aber auch aus Teflon oder ähnlichen Kunststoffen bestehen.

Der Kugel ist ein Küken 7 zugeordnet, mit dem die Kugel 4 geschaltet wird. Das hülsenförmige Gehäuse 3 ist von einem Mantel 8 umgeben. Dieser ist durch Aufspritzen aufgebracht. Wie man sieht, umfaßt er satt anliegend das Gehäuse 3. An seinen axialen Enden weist der Mantel Vorsprünge 8.1, 8.2 auf. Diese umgreifen entsprechende Anschläge der Anschlüsse 1, 2.

Das Küken 7 ist von einem Schaltknauf 9 umgeben.

Ganz entscheidend ist, daß die Grenzflächen 10.1, 10.2, die zwischen den Mantelflächen der Anschlußstutzen 1, 2 einerseits und der Innenfläche des Gehäuses 3 andererseits gebildet sind, sägezahnartig gestaltet sind. Die Sägezähne der Anschlußstutzen 1, 2 einerseits und des Gehäuses 3 andererseits sind dabei komplementär zueinander ausgebildet, so daß die Flanken satt aneinander anliegen. Wie man erkennt, sind die genannten Grenzflächen nicht durchgängig aus Sägezähnen gebildet. Vielmehr weisen die Endbereiche rechteckige Vorsprünge bzw. rechteckige Vertiefungen auf, die den Kugelhahn in Längsrichtung genau arretieren.

Der Kugelhahn gemäß der Erfindung wird wie folgt hergestellt:
Zunächst werden bei den beiden Anschlußstutzen wie auch in das Gehäuse die genannten sägezahnartigen bzw. andersartig gestalteten Grenzflächen eingedreht. Sodann werden die Kugel 4 sowie die Dichtungen 5, 6 und gegebenenfalls weitere Dichtungsringe 11, 12 eingelegt. Anschließend werden die Anschlußstutzen in das Gehäuse eingepreßt. Damit ist eine formschlüssige Verbindung zwischen den Anschlußstutzen 1, 2 einerseits und dem Gehäuse 3 andererseits geschaffen. Bei entsprechender Gestaltung der Sägezähne der genannten Komponenten erfolgt auch ein strammes Anliegen zumindest an einer der beiden Flanken eines jeden Sägezahnes. Zu diesem Zwecke ist es vorteilhaft, die Sägezähne derart zu gestalten, wie dargestellt. Hierbei sind die der Kugel zugewandten Flanken der Sägezähne der Anschlußstutzen gegen die Längsachse des Kugelhahnes unter einem kleineren Winkel geneigt als die gegenüberliegenden Flanken.

Vor dem Einpressen der Anschlußstutzen 1, 2 in das Gehäuse 3 wird das Küken 7 eingesetzt, das in seiner Nut einen Dichtring 20 aufweist, der gegen das Gehäuse 3 abdichtet. Das Küken ist von einem Ring umgeben, der an seiner Stirnseite einen Dichtring aufweist. Der Dichtring dichtet sowohl den Ring gegen das Küken 7, wie auch gegen den Mantel 3 hin ab. Sodann wird der Mantel 8 aufgespritzt, und der Schaltknauf 9 aufgesetzt.

Bereits dann, wenn die Anschlußstutzen 1, 2 mit dem Gehäuse 3 verpreßt sind, kann der Kugelhahn einer Druckprobe unterzogen werden. Beim Einpressen der Anschlußstutzen muß dafür gesorgt werden, daß sich das Gehäuse 3 nicht unzulässig stark ausdehnt. Dies kann man dadurch erzielen, daß die Sägezahnhöhen entsprechend bemessen werden. Man kann aber auch die Anschlußstutzen 1, 2 kühlen oder das Gehäuse 3 erwärmen, oder beide Maßnahmen gleichzeitig treffen.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, das Gehäuse etwas weniger starkwandig zu gestalten. Es können dadurch handelsübliche Teile verwendet werden. Ist nämlich die Druckprobe einwandfrei verlaufen, und zwar bevor der Mantel umspritzt wird, so erbringt das Umspritzen des Mantels 8 noch eine weitere Festigkeit. Außerdem wird durch das Umspritzen mit dem Mantel 8 die Festigkeit gegen Biegen sowie gegen das Herausreißen der Einschweißbunde aus dem Gehäuse gesteigert.

Bei großen Kugelhähnen aus Polyethylen mit Nennweiten über DN 80 bis DN 200 und mehr ist es sehr schwierig, das mit einem Steckschlüssel auf das Küken aufgebrachte Drehmoment richtig zu dosieren, besonders dann, wenn Gummidichtungen verwendet werden. Diese pressen sich im Laufe der Jahre derart gegen die Kugel, daß der Kugelhahn oft nicht mehr betätigt werden kann.

Gemäß der Erfindung wird vorgesehen, nicht mit Gummi zu dichten, sondern ebenfalls mit einem Kunststoff. Da die Dichtungen durch Hinterlegen von O-Ringen schwimmend gelagert ist, erfolgt eine gleichmäßige Anpressung der Kunststoffdichtung an die Kugel. Ein Festbacken der Kugel an der Dichtung wird damit verhindert.

Die Kugelhähne werden in der Regel im Erdgraben eingebaut und sollen nach Möglichkeit mit dem Erdreich fest verbunden werden, bevor sie mit der Rohrleitung verschweißt werden. Zu diesem Zwecke ist es gemäß einem Gedanken der Erfindung vorteilhaft, am Kugelhahn eine Bodenplatte fest anzubringen. Das Anbringen der Bodenplatte erfolgt durch vier am Kugelhahn vorgesehene Bolzen. Diese Bolzen passen genau in Bohrungen, die hierfür in der Bodenplatte vorgesehen sind. Die Bolzen können mit der Bodenplatte durch Verschrauben, Verschweißen oder durch Einschlagen fest verbunden werden.

Claims (8)

1. Kugelhahn

• 1.1 mit zwei Anschlußstutzen (1, 2) aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyethylen, zum Anschließen zweier Rohrleitungen
• 1.2 mit einem hülsenförmigen Gehäuse (3) aus Kunststoff, vorzugsweise Polyethylen, das die beiden Anschlußstutzen (1, 2) umgreift und die Kugel (4) umhüllt
• 1.3 die Grenzflächen (10.1, 10.2) zwischen den Anschlußstutzen (1, 2) und dem Gehäuse (3) sind sägezahnartig und komplementär zueinander gestaltet und greifen ineinander
• 1.4 das Gehäuse (3) ist von einem aufgespritzten Kunststoffmantel (8) umhüllt, der bereits alle zum Betätigen notwendigen Anschläge beinhaltet.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lagerschale (13) für das Küken im Gehäuse (3) sowie im Mantel (8) eingelegt ist.

3. Kugelhahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (8) in axialer Richtung das Gehäuse (3) übergreift und die Anschläge der Anschlußstutzen (1, 2) umgreift.

4. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale an ihrer Stirnseite eine Dichtung aufweist, die sowohl gegen das Küken als auch gegen das Gehäuse (3) hin abdichtet.

5. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne asymmetrisch sind.

6. Kugelhahn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kugel zugewandte Flanke der Zähne der Anschlußstutzen (1, 2) mit der Längsachse des Kugelhahnes eine geringere Neigung aufweist als die anderen Flanken dieser Zähne.

7. Kugelhahn nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwischen zwei Flanken von miteinander in Eingriff befindlichen Zähnen eine Lücke klafft.

8. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Küken gegenüberliegenden Seite vier Bolzen aufgespritzt sind, die in Bohrungen einer hierfür vorgesehenen Bodenplatte passen.