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Die
Erfindung betrifft einen Kugelhahn, mit einer Steuerkugel, die in
einem Hahngehäuse
um eine durch den Kugelmittelpunkt verlaufende Drehachse zwischen
zwei Schaltstellungen verdrehbar ist, und die von einem rechtwinkelig
zur Drehachse verlaufenden, umfangsseitig geschlossenen Durchlasskanal
durchsetzt ist, dessen zwei Durchlasskanalmündungen in der ersten Schaltstellung
zwei rechtwinkelig zur Drehachse orientierten gehäuseseitigen
ersten und zweiten Kanalöffnungen
gegenüberliegen
und dadurch eine Fluidverbindung zwischen diesen beiden Kanalöffnungen
herstellen, wobei eine in Achsrichtung der Drehachse orientierte gehäuseseitige
dritte Kanalöffnung
in der ersten Schaltstellung von den beiden anderen Kanalöffnungen
abgetrennt ist und in der zweiten Schaltstellung über einen
in der Steuerkugel ausgebildeten, mit bezüglich der Drehachse schrägem Verlauf
am Durchlasskanal vorbeiführenden
Bypasskanal mit der gleichzeitig von der ersten Kanalöffnung abgetrennten
zweiten Kanalöffnung
in Verbindung steht.
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Die
Anmelderin hat Kenntnis von einem Kugelhahn des vorgenannten Aufbaues,
der als 3/2-Absperrventil mit Entlüftungsfunktion einsetzbar ist.
Dieser Kugelhahn ist in dem Prospektblatt „Serie NL1, NL2, NL3, NL4,
NL6" der Rexroth
Bosch Group erwähnt.
Die erste Schaltstellung ist hier eine Offenstellung, in der ein
Fluiddurchgang zwischen der mit einer Druckquelle verbundenen ersten
Kanalöffnung und
der mit einem Verbraucher verbundenen zweiten Kanalöffnung frei
geschaltet ist, bei gleichzeitiger Abtrennung der mit der Atmosphäre verbundenen
dritten Kanalöffnung.
Aufgrund eines die Steuerkugel durchsetzenden Durchlasskanals großen Querschnittes
ist hierbei eine relativ große
Durchflussrate gewährleistet.
Die zweite Schaltstellung ist eine die Druckquelle vom Verbraucher
abtrennende Schließstellung,
wobei gleichzeitig der Verbraucher über den Bypasskanal zur Atmosphäre entlüftet ist.
Der Bypasskanal ist wie der Durchlasskanal als Bohrung ausgebildet
und führt
schräg
am Durchlasskanal vorbei. Sein Querschnitt ist wesentlich geringer
als derjenige des Durchlasskanals, so dass der Entlüftungsvorgang
stark gedrosselt abläuft
und relativ viel Zeit in Anspruch nimmt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, die
bei einem Kugelhahn der eingangs genannten Art bei vergleichbarer
Baugröße eine
größere Entlüftungsleistung
ermöglichen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist der Bypasskanal als sich entlang eines Teilumfanges
der Steuerkugel erstreckende, längsseits
zum Außenumfang
der Steuerkugel offene Bypassnut ausgebildet.
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Auf
diese Weise ist der Bypasskanal nicht mehr nach Art einer umfangsseitig
geschlossenen Bohrung, sondern als in den Außenumfang der Steuerkugel eingebrachte
nutartige Vertiefung ausgebildet. Da somit der bei einer Bohrung
vorhandene äußere Wandabschnitt
entfällt,
kann für
die Entlüftung ein
vergleichsweise größerer Strömungsquerschnitt zur
Verfügung
gestellt werden. Da man nicht mehr auf einen kreisförmigen Kanalquerschnitt
festgelegt ist, besteht überdies
die Möglichkeit,
insbesondere durch eine relativ breite Ausgestaltung der Bypassnut
einen weiteren Beitrag zur Vergrößerung des
in der zweiten Schaltstellung zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnittes
zu leisten. Es kommt hinzu, dass die Bypassnut konzeptbedingt einfacher
realisierbar ist als eine eine Kugel schräg durchziehende Bohrung, so
dass auch die Herstellkosten profitieren. Man kann die Bypassnut
beispielsweise durch Fräsen
als Einschnitt in die Steuerkugel einbringen, oder aber im Rahmen
einer Gießfertigung
der Steuerkugel mit einfachen Entformungsmöglichkeiten.
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Zwar
zeigt die
DE 199 60
931 A1 bereits ein Dreiwegeventil mit einer Steuerkugel,
in der ein zur Mantelfläche
offener Verteilerkanal verläuft.
Dieser erstreckt sich allerdings rechtwinkelig zur Drehachse und
kann nur in einer gemeinsamen Ebene liegende Kanalöffnungen
miteinander verbinden.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Die
Bypassnut hat zweckmäßigerweise
eine lineare Längserstreckung
mit sich verändernder
Tiefe. Ihr Nutgrund verläuft
vorzugsweise nach Art einer Sekante zwischen zwei in Umfangsrichtung
beabstandeten Austrittstellen am Außenumfang der Steuerkugel.
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Die
Bypassnut hat insbesondere einen dahingehenden Verlauf, dass ihr
einer Endbereich bezogen auf die Achsrichtung der Drehachse in etwa auf
etwa gleicher Höhe
mit dem Zentrum der zweiten Kanalöffnung angeordnet ist. Der
der dritten Kanalöffnung
zugeordnete Endbereich liegt zweckmäßigerweise in etwa dem Zentrum
der dritten Kanalöffnung
gegenüber.
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Die
beiden durch die Steuerkugel wahlweise miteinander verbindbaren
oder voneinander abtrennbaren ersten und zweiten Kanalöffnungen
sind zweckmäßigerweise
koaxial zueinander ausgerichtet. Ihre Längsachsen liegen bevorzugt
in einer zu der Drehachse rechtwinkeligen Hauptebene. Die dritte
Kanalöffnung
ist beabstandet zu dieser Hauptebene angeordnet, wobei ihre Längsachse
zweckmäßigerweise
mit der Drehachse der Steuerkugel zusammenfällt.
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Die
Bypassnut ist vorzugsweise so ausgerichtet, dass ihre Längsachse
mit der Hauptebene einen Winkel im Bereich von 45° einschließt.
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Die
radial gemessene Tiefe der Bypassnut kann aufgrund des gewünschten
Durchlassquerschnittes des Durchlasskanals einen gewissen Betrag
nicht überschreiten.
Durch Wahl einer entsprechend größeren Breite
der Bypassnut kann dennoch ein relativ hoher Strömungsquerschnitt zur Verfügung gestellt
werden. Es ist insbesondere möglich, die
Breitenabmessungen der Bypassnut größer zu wählen als die Tiefenabmessungen
an der für
den Strömungsquerschnitt
verantwortlichen tiefsten Stelle.
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Die
tiefste Stelle der Bypassnut befindet sich, bei eingenommener zweiter
Schaltstellung, regelmäßig in dem
Bereich der Bypassnut, der in der zweiten Schaltstellung von einer
gehäusefesten
ringförmigen Dichtfläche abgedeckt
ist, die die zweite Kanalmündung
umgibt und die zweckmäßigerweise
an einem Dichtungsring ausgebildet ist. Die Bypassnut greift praktisch
unter der Dichtfläche
hindurch.
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Die
Steuerkugel besteht vorzugsweise aus Metall, könnte beispielsweise aber auch
aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein.
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Zum
Umschalten zwischen den beiden Schaltstellungen ist zweckmäßigerweise
ein an der Steuerkugel angreifendes Drehbetätigungsglied vorhanden. Es
ist insbesondere für
manuelle Betätigung ausgelegt.
Eine motorische Drehbetätigungseinrichtung
ist jedoch ebenfalls möglich,
beispielsweise ausgestattet mit einem Elektromotor oder einem Pneumatikmotor.
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Eine
optimale Drehmomentkopplung ist möglich, wenn die Steuerkugel
am Außenumfang eine
nutartige Eingriffsvertiefung aufweist, in die das Drehbetätigungsglied
formschlüssig
eintaucht. Die nutartige Eingriffsvertiefung kann kostengünstig in vergleichbarer
Weise hergestellt sein wie die Bypassnut. Vorzugsweise erstreckt
sie sich gemeinsam mit der Bypassnut in ein und derselben Diametralebene der
Steuerkugel.
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Da
die Eingriffsvertiefung keine Strömungsführungsfunktion hat, kann sie
mit geringerer Breite als die Bypassnut ausgeführt werden.
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Der
Kugelhahn eignet sich für
Anwendungen sowohl in Verbindung mit gasförmigen, als auch mit flüssigen Medien.
Vorzugsweise wird er für
pneumatische Anwendungen zur Steuerung von Druckluft eingesetzt,
beispielsweise als sogenanntes Einschaltventil in modular aufgebauten
Druckluft-Wartungsvorrichtungen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine bevorzugte Ausgestaltung des Kugelhahns in der Offenstellung,
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2 den
Kugelhahn aus 1 in der gleichzeitig eine Entlüftung bewirkenden
Schließstellung,
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3 eine
Draufsicht auf den Kugelhahn mit Blickrichtung gemäß Pfeil
III aus 2, wobei die Schnittlinie I-I
den in 1 und 2 gewählten Schnittebenen entspricht,
und
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4 eine
perspektivische Einzeldarstellung der Steuerkugel.
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Der
in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Kugelhahn
verfügt über eine
3/2-Ventilfunktionalität
und ent hält
ein als Steuerkugel 2 bezeichnetes kugelartiges Ventilglied,
das in einem Hahngehäuse 3 verdrehbar
gelagert ist. Die Drehachse 4 der Steuerkugel 2 verläuft durch
das Kugelzentrum.
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Die
Steuerkugel 2 befindet sich in einer im Innern des Hahngehäuses 3 ausgebildeten
Steuerkammer 5. In diese Steuerkammer 5 münden, mit sich
bevorzugt koaxial gegenüberliegenden
ersten und zweiten Kanalöffnungen 6, 7,
ein Speisekanal 12 und ein Arbeitskanal 13. Beide
Kanäle
durchsetzen die Wandung des Hahngehäuses 3 und münden mit je
einer Anschlussöffnung 15 zur
Außenfläche des Hahngehäuses 3 aus.
Der der ersten Kanalöffnung 6 zugeordnete
Speisekanal 12 ist bei einer typischen Betriebsweise des
Kugelhahnes 1 an eine Druckquelle P angeschlossen. Hierbei
handelt es sich insbesondere um eine Druckluftquelle. Der der zweiten Kanalöffnung 7 zugeordnete
Arbeitskanal 13 ist mit einem Verbraucher A verbindbar.
Den Kanälen 12, 13 sind
zweckmäßigerweise
Gewinde oder andere Anschlussmittel zugeordnet, mit denen zur Druckquelle P
und zum Verbraucher A führende
Druckmittelleitungen anschließbar
sind. Die Anschlussöffnungen 15 sind
zweckmäßigerweise
ebenfalls koaxial zueinander ausgerichtet.
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Bei
dem Kugelhahn 1 kann es sich um eine Komponente einer zur
Behandlung bzw. Aufbereitung von Druckluft dienenden Druck luft-Wartungsvorrichtung
handeln. Er ist dann insbesondere ein Modul dieser Druckluft-Wartungsvorrichtung
und lässt
sich mit anderen Vorrichtungsmodulen, beispielsweise Druckregelmodule,
Filtermodule, Trocknermodule, usw. zu einer Modulanordnung zusammenfassen.
In diesem Fall wird der Kugelhahn 1 insbesondere als sogenanntes
Einschaltventil eingesetzt, mit dem der Durchfluss durch die Druckluft-Wartungsvorrichtung bei
Bedarf freigegeben oder, bei gleichzeitiger Entlüftung, abgesperrt werden kann.
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Die
beiden zusammenfallenden Längsachsen 6a, 7a der
ersten und zweiten Kanalöffnung 6, 7 verlaufen
in einer zu der Drehachse 4 rechtwinkeligen Hauptebene 16,
die die Steuerkammer 5 schneidet.
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Ein
ebenfalls die Wandung des Hahngehäuses 3 durchsetzender
Ablasskanal 14, der bei dem mit Druckluft betriebenen Ausführungsbeispiel
einen Entlüftungskanal
bildet, mündet
mit einer dritten Kanalöffnung 8 ebenfalls
in die Steuerkammer 5 ein. Er mündet mit einer Anschlussöffnung 15 an
seiner Außenseite
ebenfalls zur Außenfläche des
Hahngehäuses 3 aus.
Die Längsachse 17 der
dritten Kanalöffnung 8 fällt mit
der Drehachse 4 zusammen, so dass sich insgesamt eine Anordnung
ergibt, bei der die drei Kanalöffnungen 6, 7, 8 mit
Winkelabständen
von 90° in
die Steuerkammer 5 einmünden.
Der Schnittpunkt der Längsachsen
der drei Kanalöffnungen 6, 7, 8 fällt mit
dem Kugelmittelpunkt, also dem Zentrum 18 der Steuerkugel 2,
zusammen.
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Über die
Anschlussöffnung 15 des
Ablasskanals 14 kann das Druckmedium, sofern es sich um Druckluft
handelt, unmittelbar zur Atmosphäre
abgegeben werden. Bei Bedarf kann allerdings auch ein Schalldämpfer installiert
werden oder eine die Abluft gefasst abführende Abluftleitung. Bei einer
hydraulischen Anwendung würde
man eine zu einem unter Atmosphärendruck
stehenden Tank führende
Rückführleitung
vorsehen.
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Die
Steuerkugel 2 ist von einem lineare Erstreckung aufweisenden
und bevorzugt kreisförmig konturierten
Durchlasskanal 22 diametral durchsetzt. Seine Kanallängsachse 23 verläuft rechtwinkelig
zur Drehachse 4. Er ist nach Art einer Bohrung ausgebildet
und somit nur stirnseitig offen. Umfangsseitig ist er komplett geschlossen.
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Die
beiden stirnseitigen Ausmündungen
des Durchlasskanals 22 seien als Durchlasskanalmündungen 24, 25 bezeichnet.
Deren Längsachsen
verlaufen, unabhängig
von der aktuellen Drehposition der Steuerkugel 2, in der
Hauptebene 16.
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Durch
Verdrehen kann die Steuerkugel 2 in einer aus 1 ersichtlichen
ersten Schaltstellung und einer aus 2 er sichtlichen
zweiten Schaltstellung positioniert werden. In der ersten Schaltstellung liegt
die eine Durchlasskanalmündung 24 der
ersten Kanalöffnung 6 und
die andere Durchlasskanalmündung 25 der
zweiten Kanalöffnung 7 koaxial
und mithin fluchtend gegenüber.
Dadurch ist eine Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten
Kanalöffnung 6, 7 frei
gegeben, was ein Überströmen von Druckmedium
aus dem Speisekanal 12 in den Arbeitskanal 13 ermöglicht.
Der durch den Durchlasskanal 22 zur Verfügung gestellte
Strömungsquerschnitt
ist zweckmäßigerweise
nicht geringer als derjenige des Speisekanals 12 und des
Arbeitskanals 13, so dass eine unbehinderte Strömung möglich ist. Die
Kanalquerschnitte sind vorzugsweise zumindest im Wesentlichen gleich
groß.
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Aufgrund
des in der ersten Schaltstellung frei gegebenen Strömungsweges
kann diese erste Schaltstellung auch als Offenstellung bezeichnet werden.
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Die
dritte Kanalöffnung 8 ist
in der ersten Schaltstellung von der ersten und zweiten Kanalöffnung 6, 7 jeweils
fluiddicht abgetrennt. Die Abdichtung bewirken zwei gehäuseseitige
ringförmige Dichtflächen 26, 27,
die jeweils in einer ringförmigen Dichtzone 28, 29 mit
dem als Kugelfläche
gestalteten Außenumfang 32 der
Steuerkugel in Dichtkontakt stehen.
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Die
ringförmigen
Dichtflächen 26, 27 umgrenzen
die erste und zweite Kanalöffnung 6, 7,
in die die Steuerkugel 2 jeweils partiell, mit einem Kugelsegment,
eintaucht, so dass die beiden Dichtzonen 28, 29 jeweils
auf einer sogenannten Kugelzone liegen.
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Die
ringförmigen
Dichtflächen 26, 27 können prinzipiell
ein einstückiger
Bestandteil des Hahngehäuses 3 sein.
Beim Ausführungsbeispiel
sind sie von separaten Dichtungsringen 33 gebildet, die
koaxial zum jeweils zugeordneten Speise- bzw. Arbeitskanal 12, 13 in
die Steuerkammer 5 eingesetzt sind. Sie bestehen vorzugsweise
aus Kunststoffmaterial, insbesondere aus Tetrafluorethylen. Das
Hahngehäuse 3 ist
zweckmäßigerweise
aus Metall gefertigt, könnte
aber auch aus einem anderen Material bestehen.
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Zur
Montage der beiden Dichtungsringe 33 und der Steuerkugel 2 ist
ein in die Steuerkammer 5 einmündender Montagekanal 34 vorgesehen.
Dieser Montagekanal 34 verläuft rechtwinkelig zu der Drehachse 4 und
mündet
an der Außenfläche des
Hahngehäuses 3 aus.
Sein Durchmesser ist ausreichend groß, um die Dichtungsringe 33 und
die Steuerkugel 2 hindurchführen zu können. Ein in ihn eingesetztes und
vorzugsweise eingeschraubtes Abschlussteil 35 ist ringförmig ausgebildet,
wobei seine Durchtrittsöffnung
den Arbeitskanal 13 bildet. Zwischen ihm und der gegenüberliegenden
Wandfläche 36 der
Steuerkammer 5 sind die Steuerkugel 2 und die
beiden die Steuerkugel 2 flankierenden Dichtungsringe 33 mit leichter
Vorspannung gehalten.
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Bei
eingesetztem Abschlussteil 35 sind die Steuerkugel 2 und
die beiden Dichtungsringe 33 in der Steuerkammer 5 festgehalten.
Zur Montage bzw. Demontage kann das Abschlussteil 35 entnommen werden.
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Das
Abschlussteil 35 oder ein weiteres Abschlussteil kann auch
auf der entgegengesetzten Seite angeordnet sein und den Speisekanal 12 definieren.
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Durch
Verdrehen um 90° um
die Drehachse 4 kann die Steuerkugel 2 in der
aus 2 ersichtlichen zweiten Schaltstellung positioniert
werden. Diese kann auch als Schließstellung bezeichnet werden, weil
in ihr die Hauptverbindung zwischen der ersten und zweiten Kanalöffnung 6, 7 abgesperrt
ist. Die Durchlasskanalmündungen 24, 25 liegen
in diesem Fall außerhalb
des von der Dichtzone 28, 29 umrahmten Bereiches
und stehen daher mit keiner der beiden Kanalöffnungen 6, 7 in
fluidischer Verbindung.
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Die
Steuerkugel 2 ist zusätzlich
zu dem Durchlasskanal 22 von einem Bypasskanal durchsetzt,
der aufgrund seiner Ausgestal tung als nutartige Vertiefung als Bypassnut 37 bezeichnet
sei. Diese Bypassnut 37 erstreckt sich in der Umfangsrichtung des
Durchlasskanals 22 entlang eines Teilumfanges der Steuerkugel 2,
wobei sie mit einer schlitzartigen Nutöffnung 38 zum Außenumfang 32 der
Steuerkugel 2 hin offen ist. Die Nutöffnung 38 hat einen
bogenförmigen
Verlauf, entsprechend der Krümmung
des Außenumfanges 32 der
Steuerkugel 2.
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Die
Bypassnut 37 hat zweckmäßigerweise eine
lineare Erstreckung, wobei ihre Längsachse bei 42 strichpunktiert
angedeutet ist.
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Die
Bypassnut 37 hat einen bezüglich der Drehachse 4 schrägen Verlauf
und führt
mit geringem Radialabstand an dem radial weiter innen liegenden Durchlasskanal 22 vorbei.
Die Längsachse 42 der Bypassnut 37 und
die Längsachse
des Durchlasskanals 22 verlaufen rechtwinkelig zueinander.
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Die
Bypassnut 37 ist so platziert, dass ihr einer, erster stirnseitiger
Endabschnitt 43 stets im Bereich der dritten Kanalöffnung 8 liegt.
Der entgegengesetzte zweite stirnseitige Endabschnitt 44 der
Bypassnut 37 liegt, in der Achsrichtung der Drehachse 4,
auf der Höhe
der zweiten Kanalöffnung 7,
wobei er in der aus 2 ersichtlichen zweiten Schalt stellung im
Bereich dieser zweiten Kanalöffnung 7 platziert
ist.
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Vorzugsweise
ist die Anordnung so getroffen, dass der erste Endabschnitt 43 in
etwa dem Zentrum der dritten Kanalöffnung 8 und der zweite
Endabschnitt 44 in etwa auf gleicher Höhe mit dem Zentrum der zweiten
Kanalöffnung 7 angeordnet
ist.
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Bevorzugt
erstreckt sich die Bypassnut 37 in einer Nuterstreckungsebene 45,
die mit der Drehachse 4 zusammenfällt und zur Längsachse
des Durchlasskanals 22 rechtwinkelig ausgerichtet ist.
Beim Verdrehen der Steuerkugel 2 wandert somit die Nuterstreckungsebene 45 entsprechend
mit.
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In
der zweiten Schaltstellung betrachtet, verfügt die Bypassnut 37 zweckmäßigerweise über einen
unter 45° zu
den Längsachsen
der zweiten und dritten Kanalöffnung 7, 8 geneigten
Längsverlauf 42.
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In
der ersten Schaltstellung verläuft
die Nuterstreckungsebene 45 rechtwinkelig zu den zusammenfallenden
Längsachsen 6a, 7a der
ersten und zweiten Kanalöffnungen 6, 7.
Sie liegt komplett zwischen den beiden Dichtzonen 28, 29 und
kommuniziert daher nur mit der dritten Kanalöffnung 8 und nicht
mit den beiden anderen Kanalöffnungen 6, 7. Mithin
ist sie hier wirkungslos.
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In
der zweiten Schaltstellung fällt
die Nuterstreckungsebene 45 mit den Längsachsen 6a, 7a der ersten
und zweiten Kanalöffnung 6, 7 zusammen. Gegenüber der
ersten Schaltstellung ist sie also so verschwenkt, dass nun ihr
zweiter stirnseitiger Endabschnitt 44 im Bereich der zweiten
Kanalöffnung 7 zu
liegen kommt. Somit stellt sie eine fluidische Verbindung zwischen
der zweiten Kanalöffnung 7 und der
dritten Kanalöffnung 8 her.
Dies ermöglicht
ein Rückströmen von
Druckmedium aus dem Arbeitskanal 13 in den Ablasskanal 14,
beispielsweise zur Entlüftung
eines oder mehrerer angeschlossener Verbraucher.
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In
der zweiten Schaltstellung durchgreift also die Bypassnut 37 den
von der der zweiten Kanalöffnung 7 zugeordneten
ringförmigen
Dichtfläche 27 umgrenzten
Querschnitt. Die dort befindliche Dichtzone 29 ist mithin
im Bereich der Bypassnut 37 unterbrochen. Dies eröffnet den
Strömungsweg
zwischen der zweiten und dritten Kanalöffnung 7, 8.
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Zweckmäßigerweise
ist die Anordnung so getroffen, dass die Bypassnut 37 dort,
wo sie mit ihrer schlitzartigen Nutöffnung 38 an der Dichtzone 29 vorbeiführt, ihre
maximale Tiefe aufweist. Ausgehend von dort verringert sich ihre
Nuttiefe aufgrund der Krümmung
der Steuerkugel 2 kontinuierlich bis hin zu den beiden
stirnseitigen Endabschnitten 43, 44.
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Vorzugsweise
besitzt die Bypassnut 37 einen rechteckigen Querschnitt.
Ihre Breite kann dabei größer sein
als ihre Tiefe an der eben erläuterten tiefsten
Stelle. Es ist eine relativ große
Breite möglich,
ohne die gewünschte
Steuerungsfunktion zu verlieren, so dass die Bypassnut 37 in
der zweiten Schaltstellung einen relativ großen Strömungsquerschnitt zur Verfügung stellen
kann. Dies ermöglicht einen
hohen Durchfluss zwischen der zweiten und dritten Kanalöffnung 7, 8.
Bei Bedarf kann also eine schnelle Entlüftung ohne oder mit nur geringer
Drosselung stattfinden.
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Zweckmäßigerweise
ist der Übergangsbereich
zwischen der schlitzartigen Nutöffnung 38 und dem
Außenumfang 32 der
Steuerkugel 2 als Phase 59 ausgebildet. Dies mindert
den Verschleiß der Dichtfläche 27,
wenn die Bypassnut 37 beim Übergang zwischen den beiden
Schaltstellungen darüber hinweggleitet.
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Die
Bypassnut 37 lässt
sich sehr einfach als radialen Einschnitt in die Steuerkugel 2 einbringen. Dies
bietet sich insbesondere bei einer aus Metall bestehenden Steuerkugel 2 an.
Aber auch eine Herstellung durch Gießen ist möglich, vor allem durch Spritzgießen bei
einer Ausführung
aus Kunststoffmaterial.
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Der
Nutgrund 46 der Bypassnut 37 hat zweckmäßigerweise
einen linearen Verlauf und erstreckt sich vergleichbar einer Sekante
in der Steuerkugel 2. Er verläuft parallel zu der Längsachse 42. Um
einen maximalen Strömungsquerschnitt
zu gewährleisten,
ist der Abstand des Nutgrundes 46 möglichst gering zu der ihm radial
benachbarten Wandfläche
des Durchlasskanals 22 zu wählen.
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Abweichend
von der bisher geschilderten Kanalbelegung lässt sich der Kugelhahn 1 selbstverständlich auch
mit anderer Kanalbelegung betreiben, wenn es der Einsatzzweck erfordert.
Beispielsweise könnte
ein Druckmedium über
die zweite Kanalöffnung 7 eingespeist
werden, das dann je nach Schaltstellung der Steuerkugel 2 zur
ersten Kanalöffnung 6 oder
zur dritten Kanalöffnung 8 überströmen kann.
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Zur
Vorgabe der gewünschten
Schaltstellung ist der Kugelhahn 1 mit einer Drehbetätigungseinrichtung 47 ausgestattet.
Diese umfasst ein bezüglich dem
Hahngehäuse 3 um
die Drehachse 4 verdrehbares Drehbetätigungsglied 48, das
an der Steuerkugel 2 angreift, und das bei entsprechender
Betätigung
in der Lage ist, ein das Verdrehen der Steuerkugel 2 hervorrufendes
Drehmoment in die Steuerkugel 2 einzuleiten.
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Beim
Ausführungsbeispiel
ist das Drehbetätigungsglied 48 Bestandteil
einer manuellen Drehbetätigungseinrichtung 47.
Es ist mit einem Drehkopf 52 verbunden, der sich mit der
Hand erfassen und verdrehen lässt.
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Alternativ
könnte
aber auch eine strichpunktiert angedeutete, motorisch betätigbare
Drehbetätigungseinrichtung 47' vorhanden sein.
In diesem Falle würde
das Drehbetätigungsglied 48 beispielsweise durch
einen Elektromotor oder einen Druckluftmotor angetrieben werden.
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Das
Drehbetätigungsglied 48 durchgreift eine
mit der Steuerkammer 5 kommunizierende Gehäusedurchbrechung 53 des
Hahngehäuses 3 und ragt
in die Steuerkammer 5 hinein. Sicherungsmittel 54,
beispielsweise ein oder mehrere Sicherungsstifte, fixieren die axiale
Position des Drehbetätigungsgliedes 48 unter
Gewährleistung
der Drehbeweglichkeit bezüglich
der Drehachse 4. Ein zwischen dem Drehbetätigungsglied 48 und
dem Hahngehäuse 3 platzierter
Dichtungsring 55 verhindert einen Fluidaustritt aus der
Steuerkammer 5 durch die Gehäusedurchbrechung 53 hindurch.
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Im
Bereich des Außenumfanges
des Durchlasskanals 22 ist in den Außenumfang 32 der Steuerkugel 2 eine
nutartige Eingriffsvertiefung 56 eingebracht. Diese kann
prinzipiell ver gleichbar der Bypassnut 37 ausgebildet sein.
Sie lässt
sich insbesondere in Form eines radialen Einschnittes in das Material
der Steuerkugel 2 realisieren.
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Das
Drehbetätigungsglied 48 taucht
mit einem Flachgestalt aufweisenden Mitnehmervorsprung 57 derart
formschlüssig
in die nutartige Eingriffsvertiefung 56 ein, dass bei der
Rotation des Drehbetätigungsgliedes 48 eine
Drehmomentübertragung
auf die Steuerkugel 2 möglich
ist. Zweckmäßigerweise
taucht das Drehbetätigungsglied 48 nur lose
in die Eingriffsvertiefung 56 ein, vorzugsweise auch mit
geringfügigem
Spiel, so dass die Steuerkugel 2 nicht daran gehindert
wird, sich optimal auszurichten und mit zuverlässigem Dichtkontakt an den Dichtflächen 26, 27 anzuliegen.
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Zur
Montage muss das Drehbetätigungsglied 48 lediglich
von radial außen
her durch die Gehäusedurchbrechung 53 hindurch
in die Eingriffsvertiefung 56 eingesteckt werden.
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Es
ist von Vorteil, wenn die nutartige Eingriffsvertiefung 56 in
der Nuterstreckungsebene 45 der Steuerkugel 2 verläuft. Bei
mechanischer Bearbeitung vereinfacht dies die Herstellung in einer
einzigen Aufspannung. Die Nuterstreckungsebene 45 verläuft insbesondere
in einer Diametralebene der Steuerkugel 2.
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Die
Breite der Eingriffsvertiefung 56 hat nur so groß zu sein,
dass eine sichere Drehmomentübertragung
gewährleistet
ist. Sie kann daher insbesondere kleiner ausfallen als die Breite
der Bypassnut 37.
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Der
Vertiefungsgrund 58 der Eingriffsvertiefung 56 ist
bevorzugt konkav gewölbt.
Eine solche konkave Gestaltung ist auch beim Nutgrund 46 der Bypassnut 37 möglich. Auch
eine konvexe Krümmung
oder ein abgestufter Flächenverlauf
wäre bei der
Grundfläche
sowohl der Bypassnut 37 als auch der Eingriffsvertiefung 56 möglich.