DE2221941A1 - Kuekenhahn - Google Patents

Description

Unser Zeichen: S 2694

Kükenhahn

Während Kugelventile mit einem einzelnen Sitz für eine wirksame Absperrung hergestellt werden können, zeigen sie im allgemeinen den Mangel verringerter Durchflußkapazitäten und eines behinderten Durchganges. Kugelhähne, Kükenhähne oder Schieber haben zwar besonders große Durchflußkapazitäten, im allgemeinen bieten sie jedoch eine besondere Schwierigkeit, wenn es erforderlich ist, sie entweder bei hohen oder bei niedrigen Temperaturen dicht abzuschließen. Während Drosselklappen gegenüber Kugelhähnen oder Schiebern eine verbesserte Absperrmöglichkeit bieten, zeigen sie im Vergleich zu den Kugelhähnen oder den Schiebern eine verringerte Durchflußkapazität und sie weisen auch einen behinderten Durchgang auf.

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Kürzlich wurde eine neue Hahnart, die als Hahn mit einem sich exzentrisch drehenden Küken bekannt wurde, vorgestellt. Dieser Hahn hat ein Küken, das mit einer Betätigungswelle verbunden ist, wobei die Mitte der Sitzflächen auf dem Küken von der Wellenachse versetzt ist. Das Küken ist mittels einem Armpaar mit der Welle verbunden, wobei jeder Arm eine Kerbe hat, die eine Biegung des Armes erlaubt, wenn das Küken sich aufzusetzen beginnt. Diese Hahnart ist jedoch in ihrer Anwendung begrenzt, da sich zur Erreichung einer konzentrischen Ausrichtung des Kükens und des Sitzes Schwierigkeiten ergeben. Das Vorhandensein der Kerbe in jedem der Arme erlaubt ein Biegen in nur einer Ebene, und wenn das Küken sich gegen den Sitz drückt, ist es gegen eine Bewegung rechtwinklig zur Rotationsebene festgehalten, und häufig liegt das Küken nicht auf seinem ganzen Umfang an. Der durch die Kerben bewirkte mechanische Mangel ergibt auch Schwächungsstellen in den zwei Haltearmen nahe der Welle. Derartige Hähne müssen mit sehr engen Toleranzen hergestellt werden. Bedingt durch die vorhandene Durchgangswelle ermöglicht diese Hahnart auch nicht den freien Durchgang durch den Hahn.

Die Herstellung von Hähnen für extreme Umgebungsbedingungen, beispielsweise für fließfähige Medien bei der Kälteerzeugung oder mit hohen Temperaturen, werfen besondere Probleme auf. In

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erster Linie muß der Hahn sehr wesentlichen thermisch bedingten Formänderungen widerstehen, was bedeutet, daß, wenn nicht sehr wesentliche Belastungskräfte auf den Hahnsitz aufgebracht sind, eine Undichtigkeit an dem Sitz auftreten wird. Als zweites ist es erwünscht, einen Hahn mit einer großen Durchflußkapazität zu schaffen, die der der angeschlossenen Leitung nahekommt. Als drittes ist es erwünscht, einen Hahn zu schaffen, der in der offenen Stellung einen ungehinderten Durchgang durch den Hahnkörper erlaubt. Beispielsweise ist es erwünscht, durch den Hahn in einigen Fällen eine Tauchpumpe oder dgl. abzusenken. Drosselklappen oder Kugelhähne haben natürlich keinen freien Durchgang durch den Hahnkorper, um dies zu ermöglichen.

Durch die Erfindung ist ein Hahn geschaffen, der ein Gehäuse,, einen in Verbindung'mit dem Gehäuse ausgebildeten kreisförmigen Hahnsitz und ein Paar gerillte Ansätze hat, die von dem Umfang des Hahnsitzes nach innen einen Abstand haben. An dem Gehäuse ist eine Welle drehbar angeordnet und an der Welle ist ein Strömungsrohr befestigt. Bei einer koaxialen Ausrichtung des Strömungsrohres mit dem kreisförmigen Hahnsitz ist ein im wesentlichen freier Durchgang durch den Hahn geschaffen, der nicht nur für bessere Strömungscharakteris'üiken für das fließfähige Medium sorgt, sondern der auch einen Durchgang durch den Hahn bildet, da zwischen dem Einlaß-und dem Auslaßende des Hahns keine mechanischen Behinderungen vorhanden sind. Ein

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Kükenteil oder ein Teller ist von einem Paar im Abstand befindlichen Armen gehalten, das sich mit der Welle und dem Strömungsrohr dreht, wobei die Arme auf entgegengesetzten Seiten des hohlen Strömungsrohres angeordnet sind. Die Arme sind gegenüber dem Hahnsitz so exzentrisch angebracht, daß eine Drehung der Welle den Kükenteil erst mit dem einen und dann mit dem anderen der gerillten Ansätze in einen ineinandergreifenden Eingriff bringt, um dann beide nach vorne zu schieben und um den Kükenteil konzentrisch gegen den Hahnsitz aufzusetzen. Längs des Außenumfanges des Strömungsrohres ist auch ein Anschlag angeordnet, um bei einem kämmenden Eingriff des Kükenteils mit den gerillten Ansätzen den Kükenteil nach vorne zu drücken, damit ein angemessener Sitzdruck und eine vollständige sichere Absperrung in der geschlossenen Stellung des Hahns erreicht wird.

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser sind:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hahns, bei dem einzelne Teile zur vollständigeren Darstellung des Inneren weggebrochen sind,

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Pig. 2 ein senkrechter Schnitt durch den Hahn in seiner offenen Stellung,

Pig. 3 ein weiterer Schnitt durch den Hahn, wobei die in ausgezogenen Linien gezeigten Teile sich in der offenen Hahnstellung und die in gestrichelten Linien gezeigten Teile sich in der geschlossenen Hahnstellung befinden,

Pig. 4 eine etwas schematische Darstellung der

Hahnschließelemente, wobei in gestrichelten Linien die Stellung der Hahnteile am Beginn des Schließens des Hahnes und in ausgezogenen Linien die vollständig geschlossene Stellung der Hahnteile gezeigt ist und

Pig. 5 eine etwas schematische Darstellung, die die Kräfte zeigt, die auf der Sitzfläche des Hahnelementes während des kämmenden Ineingriffkommens und während des Zentrierens beim Aufsetzen auftreten.

In Pig. 1 zeigt die Bezugszahl 10 allgemein eine Hahnkonstruktion gemäß der Erfindung. Der Hahn 10 hat ein äußeres Gehäuse 11, das mit einem Paar von auf entgegengesetzten Seiten liegenden kreisförmigen Planschen 12 bzw. 13 zur Befestigung des Hahngehäuses an dem unter Druck stehenden Raum, in dem der Hahn

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angeordnet ist, versehen ist. Der Einfachheit halber ist das Hahnende an dem Plansch 12 als Einlaßende und an dem Plansch 13 als Auslaßende bezeichnet. An dem inneren Umfang des Flansches 12 ist ein trichterförmiger Sitzring 14 befestigt. Der Sitzring 14 ist von dem Plansch 12 durch eine Dichtung 15 getrennt. Gemäß Pig. 1 und 3 hat der Sitzring 14 eine im allgemeinen kreisförmige Form von ungefähr einem Viertel eines Kreises.

Das in Fig. 1 teilweise weggebrochene Hahnschließelement besteht aus einem Kükenteil oder Teller, der allgemein mit 16 bezeichnet ist. Die Außenfläche oder die Sitzfläche des Kükenteils 16 hat einen Umfang 17 mit einem Dichtungsring 17a aus Kunststoff, der sich auf den Sitzring 14 aufsetzt. Gemäß Fig. 1 trägt der Kükenteil 16 ein Paar konisch sich verjüngende Ansätze 18 und 19, die auf dem Außenumfang des Kükenteils 16 sich voneinander im Abstand befinden. Diese Ansätze 18 und 19 sind so angeordnet, daß sie mit einem Paar von gerillten Ansätzen 20 in Eingriff kommen, die auf dem Innenumfang des Sitzringes winkelmäßig den gleichen Abstand voneinander haben wie die Ansätze 18 und 19 auf dem Umfang des Kükenteils 16.

Der Kükenteil 16 ist durch ein Paar von zylindrischen Metallstangen 21 und 22 gehalten, die in axialer Richtung starr jedoch in Längsrichtung etwas elastisch sind, um eine Biegung längs ihrer länge während des Aufsetzens des Kükenteils zu

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ermöglichen, wie dies im nachfolgenden im einzelnen beschrieben ist. Die Stangen 21 und "22 sind an einem Ende durch Schweißen oder auf andere Weise fest an dem Kükenteil 16 befestigt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. An den entgegengesetzten Enden ist die Stange 22 ebenfalls fest an einer Ringmuffe 23 und die Stange 21 ebenfalls fest an einer Ringmuffe 24 angebracht. i)ie Stangen 21 und 22 sind an den entgegengesetzten Seiten eines Strömungsrohres 25 angeordnet, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Form eines hohlen stumpfen Kegels hat. Abhängig von der Ausführung der anderen Hahnteile kann das Strömungsrohr 25 auch eine zylindrische Form oder eine ähnliche Form haben. Gemäß Fig. 3 fluchtet die Achse des Strömungsrohres 25 in der offenen Hahnstellung mit der Achse des Sitzringes 14, wobei die mit 25 a bezeichnete innere Oberfläche des Strömungsrohres eine im allgemeinen konisch sich verjüngende Wand zur leitung des fließfähigen Mediums vom Einlaßende zu dem Auslaßende des Hahns bildet.

Sowohl das Strömungsrohr 25 als auch der Kükenteil 16 sind für eine Drehung durch ein Paar von Wellen angebracht, wobei eine Welle 26 in der Ringmuffe 23 und eine Stummelwelle 27 in der Ringmuffe 24 aufgenommen sind. Entsprechende Lager, beispielsweise Gleitlager 28 und29 und Drucklager 30 und 31, erlauben eine relative Drehbewegung zwischen den Wellen und dem übrigen Gehäuse. Die Welle 26 kann

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sich durch einen Montageflansch 32 erstrecken, auf dem sich ein Lager 33 und eine Dichtung 34 befinden. Das äußere Ende der Welle 26 kann kerbverzahnt oder auf andere Weise geformt sein, um auf einfache Weise mit einem Antriebselement, beispielsweise einem Motor, verbunden zu werden.

Zur Yervollständigung der Beschreibung der mechanischen Elemente der Hahnkonstruktion sei die rückwärtige Fläche des Kükenelementes 16 erwähnt. Diese rückwärtige Fläche wird so angeordnet, daß sie mit einer Walze 15 in Eingriff kommt, die sich in einer Rille 36 befindet. Die Rille 36 ist gemäß Fig. 3 an dem äußeren Umfang des Strömungsrohres 26 befestigt. Die zylindrische Walze 35 ist im wesentlichen auf dem Durchmesser des Kükenteiles 16 angeordnet, der gemäß Fig. 1 den Winkel zwischen den Ansätzen 18 und halbiert.

Bezogen auf die Achse des Sitzringes 18 sind die Arme 21 und 22 exzentrisch angebracht, um auf den Kükenteil Kräfte aufzubringen, die den Kükenteil gegen den Sitzring drücken. Da die Stangen in axialer Richtung starr sind, werden sie unter den Drücken, die den Kükenteil von dem Sitzring abheben wollen, nicht zusammengepreßt und der Kükenteil hat ein starres Gegenlager. Da die Stangen oder Arme jedoch auf ihrer Länge biegbar

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sind, führen sie an ihren Enden, die in dem Kükenteil sitzen, konische Bewegungen aus, um eine exzentrische Verschiebung der Arme zu ermöglichen, nachdem die Schwingbewegung des Kükenteils beendet ist. Der exzentrische Ausschlag der Arme, nachdem die Schwingbewegung des Kükenteils beendet ist, führt ein konzentrisches und festes Anlegen des Kükenteils gegen seinen Sitz aus.

Beim Betrieb wird der Ansatz 18, wenn die Welle 26 in die Hahnschließstellung gedreht wird, in einem der gerillten Ansätze 20 aufgenommen und der Ansatz 19 auf dem Kükenteil 16 wird dicht an seinen zugehörigen gerillten Ansatz 20, jedoch nicht in diesem zentriert angeordnet. Dann veranlaßt eine weitere Drehung der Welle die kämmend in Eingriff kommende Tätigkeit, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Die Pfeile in der Fig. 5 ^s zeigen, daß die Drehbewegung des Kükenteils 16 in zwei Kräfte zerlegt werden. Eine Kraft wirkt in der senkrechten Richtung, nach unten und die andere Kraft wirkt in waagerechter Richtung,um den Kükenteil an seinem unteren Umfang sicher gegen den Sitzring 14 aufzusetzen. Eine zusätzliche Drehbewegung der Welle 26 drückt dann die zylindrische Walze 35 fest gegen den oberen Umfang des Kükenteils 16 und die drückt den Kükenteil nach vorne, um den Eingriff zwischen dem Kükenteil und seinem Sitz weiter sicherzustellen.

Wenn die Welle 26 in die entgegengesetzte Richtung

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zum Abheben des Kükenteils gedreht wird, veranlaßt eine vorbestimmte Winkelbewegung der W.elle, daß das Strömungsrohr neben dem Sitzring 14 angeordnet wird, wobei die Auslaßöffnung zu dem Plansch 13 zeigt. Der Strömungskanal ist auf diese Weise von irgendwelchen mechanischen Teilen vollständig freigehalten, da alle Schließelemente für das Küken und alle Halteteile gemäß Fig. 1 und 3 auf der Außenseite des Strömungsrohres angeordnet sind. Demgemäß ist nicht nur ein freier Durchflußweg für das fließfähige Medium geschaffen, sondern es ist auch ein vollständig offener Durchgangsweg durch den Hahnkörper für einen Zugang zu der Druckkammer geschaffen, in dem der Hahn angeordnet ist.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. j Kükenhahn mit einem Gehäuse, das einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, mit einem kreisförmigen Hahnsitz, mit einem Paar von gerillten Ansätzen, die auf dem Umfang des Hahnsitzes innen einen Abstand • voneinander haben, mit einer drehbaren Welle an dem Gehäuse, mit einem Strömungs- - rohr, das an der Welle befestigt ist und das so angeordnet ist, daß es einen im wesentlichen freien Durchgangsweg mit dem Einlaß und dem Auslaß bildet, wenn das Strömungsrohr koaxial mit dem Hahnsitz fluchtet, mit einem Paar von im Abstand befindlichen Armen, die mit der Welle schwenkbar sind und die auf den entgegengesetzten Seiten des Strömungsrohres angeordnet sind und mit einem Kükenteil, der an den Enden der im Abstand befindlichen Arme gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (21, 22) gegenüber der Achse der Welle (26) so exzentrisch angebracht sind, daß eine Drehung der Welle (26) den Kükenteil (16) in einen kämmenden Eingriff zuerst mit einem und dann mit dem anderen der gerillten Ansätze (20) bringt, um beide zu verschieben und um den Kükenteil (16) konzentrisch und sicher gegen den Hahnsitz (H) aufzusetzen.

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   2. Hahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Abstand befindlichen Arme (21, 22) ausreichend biegsam sind, um einen derartigen kämmenden Eingriff zu erlauben.

   3. Hahn nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Anschlag, der von dem Strömungsrohr (25) gehalten ist und der mit der Rückseite des Hahnteiles in Eingriff gebracht werden kann, um den Hahnteil (16) bei einem aufsitzenden Eingriff mit dem Hahnsitz (H) zu halten.

   4. Hahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag eine zylindrische Walze (35) hat.

   5. Hahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsrohr (25) die Form eines hohlen stumpfen Kegels hat.

   Hahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kükenteil (16) ein Paar von Ansätzen (18, 19) hat, die daran angeordnet sind, um bei einer Drehung der Welle (26) zur Einleitung der kämmenden Wirkung von den gerillten Ansätzen (20) aufgenommen zu werden.

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   Hahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (21, 22) auf in Durchmesserrichtung entgegengesetzten Seiten des Strömungsrohres (25) angeordnet sind und daß das Strömungsrohr (25) das Antriebsdrehmoment von der Welle (26) auf den in Durchmesserrichtung gegenüberliegenden Arm (21) überträgt.

   8. Hahn nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (35) so angeordnet ist, um den Kükenteil (16) beim kämmenden Ineingriffkommen des Kükenteils (16) mit den gerillten Ansätzen (20) nach vorne zu kippen.

   Kükenhahn mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Ventilsitz, einer zur Drehung in dem Gehäuse auf einer rechtwinklig zu der Achse des Ventilsitzes verlaufenden Achse drehbar gelagerten Welle, von der Welle gehaltenen Armen, die versetzt zu der Wellenachse von der Welle seitlich vorstehen, und mit einem Küken, das auf den Armen angebracht ist, um aus einer den Hahnsitz nicht bedeckenden Stellung in eine gegen den Hahnsitz abgedichtete Stellung zu schwingen, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (21, 22) in axialer Richtung

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   starr jedoch auf ihrer Länge biegbar sind, um eine exzentrische Belastung des Kükens (16) gegen seinen Sitz (H) durch die versetzte Befestigung der Arme (21, 22) gegenüber der Achse der Welle (26) auszuüben und daß Mittel (18, 19, 20) die Schwingbewegung des Kükens (16) anhalten, wenn das Küken (16) mit dem Ventilsitz (H) fluchtet.

   10. Hahn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (21, 22) starre Metallstangen sind, die eine konische Bewegung der Armenden angrenzend an dem Küken (16) ermöglichen.

   11. Hahn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Anhalten der Schwingbewegung des Kükens (16) Ansätze an dem Umfang des Hahnsitzes (H) sind.

   12. Hahn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Küken (16) Ansätze (18, 19) hat, die mit den Ansätzen (20) auf dem Hahnsitz (H) für ein Verschieben des Kükens (16) gegen den Hahnsitz (H) zusammenarbeiten,

   13. Hahn nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Hahnsitz ein Paar von gerillten

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   Ansätzen (20) hat, die längs des inneren Umfanges des Hahnsitzes (14) sich voneinander im Abstand "befinden, um das Hahnküken einzusetzen,und daß das Hahnküken (16) dazwischenpassende Ansätze (18, 19) . hat, die zum Drücken des Hahnkükens (16) gegen den Hahnsitz (14) mit den gerillten Ansätzen (20) kämmend in Eingriff kommen.

   14. Hahn nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kükenansätze (18, 19) sich zuerst in einen der gerillten Ansätze (20) beim Schließen des Hahns (10) einsetzt und daß dann sich das Küken (16) dreht, um den anderen der Ansätze (18, 19) mit dem anderen gerillten Ansatz (20) in Eingriff zu bringen.

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