DE2235557C3 - Verfahren zur Herstellung eines Hahnes mit einem rohrförmigen Gehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hahnes mit einem rohrförmigen Gehäuse, dessen Außenenden Einlaß- und Auslaßöffnungen bilden und dessen vergrößerter Mittelteil ein aus Metall bestehendes, vorzugsweise sphärisches Küken und an gegenüberliegenden Seiten des Kükens zwei Dichtungssitzringe enthält.

Bei Hähnen, auf die sich das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren bezieht, bereitete das Einbringen des Kükens in das rohrförmige Gehäuse erhebliche Schwierigkeiten. Sofern mindestens ein Außenende des Hahngehäuses einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Kükendurchmesser, läßt sich das Küken vom einen Gehäuseende aus einsetzen (DT-OS 50 737). Wenn aber die Außenenden des Hahngehäuses einen kleineren Durchmesser aufweisen, was bezüglich der Durchsirömungscharaktcristik und bezüglich des Anschlusses des Hahnes an eine Leitung sehr erwünscht ist, fand man bisher nur kostspielige oder bezüglich der Dichtungseigenschaften bei hohen Drükken unvollkommene Lösungen. So hat man entweder auf ein metallisches Küken verzichtet und einen elastischen Kükenkörper verwendet (US-PS 34 90 734) oder »her man hat auf das einteilige, rohrförmige Gehäuse verzichtet und an.einem geradlinigen Rohrabschnitt entsprechende Anschlußteile angeschraubt oder angeschweißt (US-PS 3323 542).

Die Aufgabe der>vorliegenden Erfindung liegt darin, ein verbessertes Herstellungsverfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe ein Gehäuse aus einem einteilig verformten Rohr und darüber hinaus auch ein Küken aus Metall verwendet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Mitte eines zylindrischen Rohres rechtwinklig zur Rohrachse eine Lagerbuchse für die Kükenwelle befestigt wird, daß das Küken und die zwei Dichtungssitzringe in zuvor festgelegter Relativlage in das Rohr so

'S eingesetzt werden, daß das Küken vor der Lagerbuchse der Kükenwelle steht und jeder der Dichtungssitzringe in konzentrisch zum Rohr ausgerichteter Lage, in axialer Richtung mit Vorspannung am Küken anliegt, daß das Rohr beidseitig des Mittelabschnitts zu Halsteilen verengt wird, deren Innendurchmesser kleiner als der Kükeneußendurchmesser ist, und daß die Dichtungssitzringe bei aufrechterhaltener Lage und Vorspannung entlang ihres Umfangs mit dem rohrförmigen Gehäuse verbunden werden.

*5 Bei d^:esem erfindungsgemäßen Verfahren kann das zylindrische Rohr vor dem Einsetzen der Küken-Sitzring-Einheit an beiden Enden außerhalb des Mittelteils zur Ausbildung von zwei zylindrischen Halsteilen auf einen den Küken-Außendurchmesser noch übersteigenden Innendurchmesser verengt werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darauf gerichtet, daß vor der Befestigung der Richtungssitzringe im rohrförmigen Gehäuseteil eine einstellbar zusammenspannbare Zentriervorrichtung durch das Küken hindurchgesteckt wird, die die Dichtungssitzringe unter Vorspannung am Küken in Anlage hält.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die nach ihm hergestellten Hähne eine wesentlich bessere Lecksicherheit haben im Vergleich mit Ventilgehäusen, die aus mehreren Gehäuseteilen zusammengeschweißt oder in sonstiger Weise verbunden sind. Von Vorteil sind für die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Hähne auch die relativ geringen Herstellungskosten, das geringe Gewicht des fertigen Hahnes und die besonders einfache Einstellung der Vorspannung zwischen Hahngehäuse und Dichtung.

Die Zeichnungen erläutern beispielsweise das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Hahnes.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch die Hahnbauteile vor dem Zusammenbau,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den halbfertigen Hahn vor der Verformung des Hahngehäuses,

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Hahn im fertigen Zustand und

F i g. 4 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Hahnes.

F i g. 1 zeigt in der oberen Hälfte als Ausgangswerkstück ein Rohr 1, das in der Mitte eine Lagerbuchse 2 für die Kükenwclle 3 des Hahnes trägt. Die Buchse 2 ist mit O-Ringen 4 oder Stopfbuchsen versehen, um die Kükenwelle 3 nach außen abzudichten. Die Welle 3 dient der Verstellung eines Kükens 5, das vorzugsweise sphärisch ausgebildet ist und mit den unten in F i g. 1 dargestellten Sitzringen 6 und den Dichtungen 7 zusammenarbeitet.

Das Ausgargswerkstück des Gehäuses 1 ist ein einzi-

ges Rohrstück aus Stahl oder einem anderen homogenen zugfesten Niaterial, welches plastisch verformbar und gut schweißbar ist Das Rohrstück 1 wird von einem zylindrischen, gezogenen Rohr abgeschnitten, das eine für den vorgesehenen Zweck ausreichende Wandstärke aufweist. Die Rohrlänge wird so gewählt, daß sie gleich oder etwas größer als die vorgesehene Hahnlänge ist. Die Rohrenden 8 sind rechtwinklig zbgeschnitten. Anschließend wird in die Wand des Rohres 1 eine öffnung eingebracht, um die Buchse 2 einzusetzen, die dann durch Verschweißung dichtend angeschlossen wird. Nun wird das Lager für die Kükenwelle 3 paßgerecht ausgearbeitet und die Welle 3 mit der Stopfbuchse 4 von der Innenseite des Rohres 1 nach oben in die Buchse 2 eingesetzt, so daß das innere, mit einem Führungsansatz 9 versehene Ende der Welle 3 mit einem vergrößerten Ringbund an der Unterseite der Buchse zur Anlage kommt.

Das Küken 5 wird ebenfalls zweckmäßigerweise aus gezogenem oder gewalztem Stahlblech hergestellt, dem man durch Pressen eine solche Form gibt, daß an den Enden des Bleches der vorgesehene Durchmesser des Durchflußkanals 10 entsteht. Des weiteren wird eine quadratische öffnung Π im Küken 5 ausgearbeitet, die den Führungsansatz 9 paßgerecht aufnehmen kann. Der Rohling des Kükens 5 wird dann außen geschliffen, damit seine gekrümmte Oberfläche als Dichtfläche 12 wirken kann. Daran anschließend wird das Küken 5 mit den Sitzringen 6 zu einer Einheit verbunden. Dies kann dadurch geschehen, daß man eine aus zwei Teilen 14, 15 bestehende Zentriervorrichtung 13 verwendet, die von gegenüberliegenden Seiten durch die Sitzringe 6 hindurchgeschoben wird. Die Außenenden der Zentriervorrichtung entsprechen dem Durchmesser des Durchflußkanals 10. Die Teile der Zentriervorrichtung stehen miteinander in Verbindung und liegen an den nach außen divergierenden Konusflächen 16 der Sitzringe 6 an. Die Sitzringe 6 und das Küken 5 sind auf diese Weise koaxial in einer Stellung festgelegt, die der fertige Hahn in geöffnetem Zustand haben soll. Es ist von Vorteil, die Zentriervorrichtung mit einer Spannschraube 17 so anzuspannen, daß die Sitzringe 6 mit ihren Dichtungen 7 gegeneinander zum Küken 5 hingezogen werden. Durch Verwendung eines Momentenschlüsselb beim Anziehen der Schraube 17 ist es möglich, mit der Zentriervorrichtung 13 eine Vorspannung aufzubringen, die dem beim fertigen Hahn geforderten speziellen Abdichtungsdruck entspricht oder ihn übersteigt. Das Anzugsmoment ist daher von der Elastizität und der Härte abhängig, die in den Werkstoffen der Dichtung 7 und der Oberfläche 12 vorhanden sind.

Die in vorstehender Weise vorbereitete Einheit wird in das Rohr 1 so eingesetzt, daß das Küken 5 genau vor der Welle 3 liegt und der Führungsansatz 9 in die Führungsöffnung Il eingreifen kann, wie es in der F i g. 2 dargestellt ist. Nun wird das Hahngehäuse in die gewünschte Form gebracht, indem man die beiden Außenteile, die jenseits der Sitzringe 6 frei gegenüber dem Mittelteil vorragen, verengt. Dieser Arbeitsgang wird mit einer hydraulischen Presse vorgenommen, welche zwei gegenüberliegende, konzentrisch zueinander ausgerichtete, konische Preßbacken 18 aufweist, die an ihren freien Ender, einen größeren Innendurchmesser aufweisen als das Rohrstück I, so daß man das Rohrstück 1 axial zwischen den Konen einsetzen kann. Durch stetige Verengung der Außenteile des Rohres hei dem im kalten Zustand durchführbaren Preßvorgang entstehen bei geeigneter Auswahl der Wandstarke des Rohres zwei schwach konische Halsteile 19, die innen an den Außenenden der Sitzringe 6 zur Anlage kommen. Die Außenendtn 8 des Rohres bilden nun die Anschlüsse für den Hahn, dessen Durchflußkanal 10 einen genormten Durchmesser aufweist, der erheblich kleiner sein kann als die Außenabmessung der Sitzringe und des Kükens. Bei anderer Gestaltung der Preßbacken 18 kann man den Halsteilen 19 auch ein solches

ίο gekrümmtes Längsprofil geben, daß sich an den Sitzringen 6 eine stärkere Kontraktion ergibt als bei Halsteilen von konischer Gestalt.

Die Verformung des rohrförmigen Ausgangswerkstücks kann man auch anders als beschrieben durchführen, beispielsweise so, daß vor dem Einsetzen des Kükens und der Ringe zunächst nur am einen Ende de; Rohres eine Verengung vorgenommen wird, um ersi dann nach dem Einsetzen des Kükens und der Ringe den zweiten Preßvorgang durchzuführen. Des weiterer kann es auch bei bestimmten Abmessungen der Teile notwendig werden, zunächst einen Preßvorgang durchzuführen, bei dem das Rohr im Bereich der inneren Hahnteile auf einen Durchmesser verengt wird, der nur geringfügig die Abmessung der inneren Hahnteile

*5 übersteigt, um dann anschließend den Halsteilen, gegebenenfalls nachdem die Ringe mit dem Gehäuse verbunden worden sind, die konische Gestalt zu verleihen Unabhängig von der gewählten Fertigungsart sollte die Formgebung in der Presse aber so durchgeführt werden, daß die Innenwand des Gehäuses mit gleichen" Spiel den Umfang der Ringe 6 berührt oder beauf schlagt, wobei die Ringe während des Formvorgang; sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung durch die Zentriervorrichtung festgehalten werden.

Vorzugsweise werden die Sitzringe 6 mit den Gehäu sehalsteilen 19 verbunden, solange noch die Zentrier vorrichtung 13 eingesetzt ist. Der Schweißvorganf kann dann durch Eingriff in die entsprechenden Ender mit einer Kehlnaht 20 durchgeführt werden, die die Außenkanten der Sitzringe 6 umgibt. Auf diese Weist werden die Sitzringe mit dem Hahngehäuse in der glei chen Relativstellung befestigt, die beim Anspannen dei Zentriervorrichtung 13 vorhanden war. Die Sitzringf behalten aus diesem Grunde die vorgesehene Vorspan nung gegenüber dem Küken 5, wenn nach dem Verbin dungsvorgang die Zentrierung herausgenommen wire und der Hahn gebrauchsfähig ist.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäi F i g. 4, bei der die vorragenden Endteile des Rolires zylindrisch ausgebildet sind, wird die Fertigung wi< folgt vorgenommen: Ein zylindrisches Ausgangsroh mit einem gegenüber dem Kükendurchmesser vergrö Berten Innendurchmesser wird an den gegenüberlie genden Seiten außerhalb des Mittelteils so verengt, dal zwei zylindrische Halsteile entstehen, deren Durchmes ser noch so groß ist, daß das Küken in den Mitteltei des Rohres eingesetzt werden kann. Eine im Mitteltei der Rohrwand erzeugte öffnung nimmt eine Lager buchse 2 und eine darin gelagerte Kükenwelle 3 auf, au

i>o die das Küken aufgesetzt wird. Anschließend werdei die Halstcile 19 weiter auf einen zylindrischen Innen durchmesser verengt, der kleiner ist als der des Küken; Daran anschließend werden die Sitzringe durch di< Halsteile 19 eingebracht und unter Spannung gegen da

f>5 Küken 5 gedrückt, um dann fest mit der Innenwand de Halsteile verbunden zu werden.

Die Verbindung der Ventilsitze mit dem Hahngehäu se kann außer durch Schweißen auch anders als bishe

ieschrieben durchgeführt werden. So können Ventilsite 6 entlang ihres Umfangs eine Rinne aufweisen, in lenen ein weicher Dichtring liegt. In diesem Fall wird lach dem Einsetzen des Ventilkörpers und der Ventilitze in das Gehäuse von außen ein Preß- oder WaIzorgang derart durchgeführt, daß das Ventilgehäuse iber den gesamten Umfang der Rinne eingesickt und ler Ventilsitz druckdicht im Gehäuse gehalten wird.
Die Hilfseinrichtung für den Zusammenbau des Hahnes beim Halten der inneren Hahnteile in einer zuvo festgelegten Stellung kann ebenfalls von der beispiels weise dargestellten Zentriervorrichtung abweichen. S< kann alternativ auch eine hydraulische Preßeinrichtunj zum Einsatz kommen, die Teil des Pressenwerkzeug iüt, mit dem das Gehäuse geformt wird. Die Preßein richtung ist dann so ausgebildet, daß sie beim Preßvor g;ang eine gewünschte hydraulisch gesteuerte axial· Vorspannung auf die inneren Hahnteile ausübt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Hahnes mit einem rohrförmigen Gehäuse, dessen Außenenden Einlaß- und Auslaßöffnungen bilden und dessen vergrößerter Mittelteil ein aus Metall bestehendes vorzugsweise sphärisches Küken und an gegenüberliegenden Seiten des Kükens zwei Dichtungssitzringe enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte eines zylindrischen Rohres (1) rechtwinklig zur Rohrachse eine Lagerbuchse (2) für die KB-kenwelle (3) befestigt wird, daß das Küken (5) und die zwei Dichtungssitzringe (6^ in zuvor festgelegter Relativlage in das Rohr (1) so eingesetzt werden, daß das Küken (5) vor der Lagerbuchse (2) der Kükenwelle (3) steht und jeder der Dichtungssitzringe (6) in konzentrisch zum Rohr (1) ausgerichteter Lage in axialer Richtung mit Vorspannung am Küken (5) anliegt, daß das Rohr (1) beidseitig des Mittelabschnitts zu Halsteilen (19) verengt wird, deren Innendurchmesser kleiner als der Kükenaußendurchmesser ist, und daß die Dichtungssitzringe (6) bei aufrechterhaltener Lage und Vorspannung entlang ihres Umfangs mit dem rohrförmigen Gehäuse verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Rohr (1) vor dem Einsetzen der Küken-Sitzring-Einheit an beiden Enden außerhalb des Mittelteils zur Ausbildung von zwei zylindrischen Halsteilen (IS) auf einen den Küken-Außendurchmesser noch übersteigenden Innendurchmesser verengt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Befestigung der Dichtungssitzringe (6) im rohrförmigen Gehäuseteil (1) eine einstellbar zusammenspannbare Zentriervorrichtung (14, 15) durch das Küken (5) hindurchgesteckt wird, die die Dichtungssitzringe (6) unter Vorspannung am Küken (5) in Anlage hält.