DE2243887B2 - Gelenkige Verbindung eines Drehzapfens mit einem schwimmend angeordneten Küken - Google Patents

Description

^Z F i g 2 einen Längsschnitt durch einen Kugelhahn 40 mit einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen Küken und Drehzapfen bei offenem Hahn,

Die Erfindung betrifft eine gelenkige Verbindung F i g. 3 einen Längi

eines Drehzapfens mit einem schwimmend angeord- III-III der F i g. 2 bei j

neten Küken eines Hahns mittels einem sich quer Fig.4 eine perspt

zum Drehzapfen erstreckenden und mit dessen unte- 45 wandelten Ausführungsform einer erfindungsgemä-

rem Ende drehfest und spielfrei verbundenen Steg- «--■«'—<-■—■*—-.« 1

Solche gelenkigen Verbindungen erleichtern die Teil der F i g. 4.

Abdichtung bei geschlossenem Hahn. Das Prinzip Der Drehzapfen 1 eines Kugelhahnes dient zum des schwimmend angeordneten Kükens hat aber den so Drehen des Kugelkükens 2. Das Küken 2 kann bei Nachteil, daß die Drehbewegung durch ein meist entsprechender Drehung den Durchflußkanal3 gevorhandenes Spiel zwischen Drehzapfen und Küken genüber dem Hahngehäuse absperren oder öffnen, nicht korrekt vom Drehzapfen übertragen werden Das Kugelküken 2 liegt normalerweise zwischen kann und sich Lagefehler einstellen, die zu einer Ein- zwei Sitzflächen oder Sitzringen 4, die symmetrisch stellungsungenauigkeit für den einzuregelnden 55 beidseitig der Rotationsachse des Drehzapfens 1 in Durchfluß durch den Hahn führen. Vor allem in Bohrungen 5 des Hahngehäuses 6 ruhen. Der Mittel-Steuersystemen, in denen der Hahn oft fernbedient teil des Hahngehäuses 6 ist in F i g. 2 und 3 gezeigt, wird und sehr genau einen Strömungsmittelfluß Die Sitzringe 4 arbeiten mit ihrer Dichtfläche oder durch den Hahn steuern soll, wird aber gefordert, einer zusätzlichen Dichtschicht7 mit der Außen- \; daß diese Drehbewegungsübertragung praktisch 6u fläche 8 des Kükens zusammen, die bezüglich der i; spielfrei erfolgt. Achslinie 10 der F i g. 3 sorgfältig gestaltet und glatt Es werden zwar auch schwimmende Küken bei sein muß. Die Achse 10 ist praktisch die Rotations- >§ Hähnen verwendet, bei denen Drehzapfen und Kü- achse, die durch die Öffnungen 9 hindurchführt. Auf I ken einteilig hergestellt sind. Hier wird jedoch ein diese Weise kommt das Kugelküken gleitend und fest kurzes Zapfenlager benötigt, in dem der Drehzapfen 65 an den Pichtungen des Hahngehäuses zur Anlage, i der Schwindungsbewegung des Kükens folgen kann. gleichgültig, in welche Lage das Küken gedreht ist. J Erfahrungen zeigen, daß die Stopfbuchsen solcher Undichtigkeiten zwischen dem Küken und den Sitz- f Hähne nur äußerst schwierig abzudichten sind. ringen 4 werden durch Dichtringe 11 aus Gummi, j^;*

Plastik od. dgl. verhindert, die in Rinnen des Gehäu- nach rechts bewegt ist. Diese Bewegung ist übertrie-

ses hinter den Sitzringen 4 angeordnet sind. Ein ela ben in der Zeichnung dargestellt. Die Rotationsachse

stisches Material wird gewählt, wenn der Hahn bei 10 wird dann in die Lage 10¹ versetzt. Bei dem glei-

geringem Strömungsmitteldruck vollständig abdich- chen Zustand ist das Verbindungselement 15 um den

ten soll, wobei dann die Sitzringe 11 federnd am Kü- 5 Biegungsmittelpunkt herum etw as verformt,

ken mit einer Vorspannung anliegen, die auf die Sitz- Das Verbindungselement ist nicht nur in der Rich-

ringe 4 einwirkt, so daß das Spiel zwischen Hahnge- rung flexibel, in der der Hahn schließt, d. h. senk-

häuse und Sitz, das unter anderem auch wegen wirt- recht zur Axiallinie durch den Kanal 3, vielmehr än-

schaftl icher Fertigung vorhanden sein muß, zum dert sich die Flexibilität mit dem Winkel gegenüber

Fortfall kommt und ein spezifischer Oberflächen- io der Axiallinie, unter der die Seitenkräfte an dem Ku-

druck in der Grenzschicht erhalten wird. gelküken angreifen. Dies wird bei der beispielsweisen

Der Drehzapfen 1 ist in einem Gleitlager unterge- Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 3 dadurch erbracht, zu dem die Lagerbuchsen 12 und ein Lauf- reicht, daß der Plattenteil 16 in Draufsicht ein ring 13 gehören, um radiale bzw. axiale Belastungen Rechteck ist, das durch eine Verschweißung 17 nur oder Kräfte am Zapfen aufzunehmen. Diese Lager- 15 entlang der kurzen Seiten befestigt ist. So ist die Verteile, die vorzugsweise aus Teflon od. dgl. bestehen, bindung zwischen dem Kugelküken und dem Drehwerden noch ergänzt durch einen O-Ring 14 aus zapfen entlang der Schnittebene der F i g. 2, erheblich Gummi oder anderem Dichtmaterial, das den Dreh- steifer in Offenstellung, als bei geschlossenem Hahn, zapfen abdichtet. Auf diese Weise entsteht ein stabi- Der Plattenteil 16 besteht vorzugsweise aus einem les Zapfenlager mit gutem Verschleißwiderstand und 20 gewellten oder gesickten Blechstreifen, der im Präziguten Dichteigenschaften, vorausgesetzt, daß der sionsguß einteilig aus Stahl mit dem Mittelteil 18 Drehzapfen an den Lagerbuchsen 12 nicht zu große hergestellt sein kann. Die Wellungen oder Sicken 21 Radialkräfte ausübt, was beispielsweise dadurch ge- des Streifens sollen sich quer oder ringförmig erschehen kann, daß das Küken 2 ein zu großes Biege- strecken, wodurch das Verbindungselement eine gemoment ausübt. 25 wisse Flexibilität in Länsrichtung erhält, während es

Zwischen dem Drehzapfen und dem Küken befin- in der Umdrehungsebene torsionssteif bleibt,
det sich ein Verbindungselement, welches zum Kü- Wenn das Küken aus der geschlossenen Stellung, ken das Drehmoment überträgt, das der Drehzapfen bei der das Küken in Querrichtung um den größten von dem Bedienungsorgan des Hahnes, b.ispiels- Betrag verschwenkt ist, um die Dichtung zwiscien weise einem Handrad od. dgl. empfängt. Das Verbin- 30 Küken und Sitz zu verbessern, verdreht wird und die dungselement 15, das aus einem Plattenteil 16 be- Kräfte am Küken bezüglich der Schnittebene der steht, der sich im wesentlichen in Querrichtung des F i g. 3 unter einem spitzen Winkel angreifen, wird Drehzapfens 1 erstreckt und nicht drehbar einerseits auch dann eine ausreichende Flexibilität des Verbinmit dem Küken 2, beispielsweise durch die darge- dungselementes erreicht und eine leichte Drehung stellte Schweißverbindung 17 am Umfang einer Füh- 35 des Kükens ermöglicht, wenn an dem Küken weiterrungskante des Kükens und andererseits mit dem hin noch starke Kräfte des Strömungsmittels in Rich-Drehzapfen 1 über einen mittleren Hülsenteil 18 ver- tung auf den hinteren Dichtungssitz auftreten. Auch bunden ist, der Teil des Verbindungselementes ist. in dem verbleibenden Winkelbeicich, in dem der Das Ende des Drehzapfens ist im Hülsenteil form- Druckabfall am Küken endet, ist die Flexibilität des schlüssig bei 19 angeschlossen. Die Verbindung 19 40 Verbindungselementes in Querrichtung von Vorteil, soll den Teil 18 sowohl gegen eine Drehung als auch weil geometrische Formfehler, die bei der Herstelgegen eine axiale Verschiebung sichern. Wie F i g. ^α lung nur schwer zu vermeiden sind, oder thermische im Querschnitt zeigt, ist die Dicke des Plattenteiles oder durch den Druckmittelstrom verursachte Deh-16 klein im Vergleich zur Breite, so daß das Verbin- nungen ausgeglichen werden. Das Verbindungseledungselement flexibel wird und sich elastisch verfor- 45 ment verhindert also, daß radiale Kräfte, die zum men kann, wenn Kiifte auftreten, die den Quer- Drehzapfen und zur Lagerbuchse 12 übertragen werschnitt verbiegen oder verzerren wollen. In der Rota- den und sonst eine erhebliche Größe erreichen köntionsebene traten jedoch keine Verformungen des nen, die Abdichtung und Spielfreiheit in der Zapfen-Plattenteiles auf, vielmehr ist der Plattenteil 16 ge- lagerung beeinträchtigen. Es ist noch zu beachten, genüber dem Hiiisenteil 18 und dem Drehzapfen 1 50 daß dies Ergebnis ohne eine meßbare Verformung drehsteif. des Küksns gegenüber dem Drehzapfen erreicht

Das auf diese Weise erzielte Ergebnis liegt darin, wird, und daß der Forderung nach einer torsionsstei-

daß Drehzapfen und Küken bei ihren Drehbewegun- fen Bewegungsübertragung im vollen Öffnungsbe-

gen einander ohne Spiel folgen, so daß jede einge- reich genügt wird.

stellte Lage des Drehzapfens sehr genau der ge- 55 Die abgewandelte Ausführungsform gemäß F i g. 4

wünschten Öffnungsstellung des Kükens 2 gegenüber und 5 ist für den Fall vorgesehen, daß die Wand des

den Sitzen 4 entspricht, während gleichzeitig das Kü- Kugelkükens aus einem solchen Material besteht und

ken elastisch wie ein Pendel in Querrichtung ver- eine solche Wanddicke hat, daß das Verbindungsele-

schwenken kann, um sich durch die ermöglichte ment 15 ein Teil des Wandungsmaterials des Kükens

Treibbewegung mit der Strömung zum in Strömungs- 60 sein kann. Bei Kugelküken-Hähnen aus Blech wird

richtung hinten liegenden Sitz zu bewegen, wenn der die Verbindung wie folgt hergestellt. An gegenüber-

Hahn geschlossen ist. Eine Rückkehr in die Mittel- liegenden Seiten des Punktes, an der die Axiallinie

stellung erfolgt, wenn die Dichtflächen entlastet, d. h. des Drehzapfens 1 die Oberfläche 8 des Kükens 2

der Hahn geöffnet ist. Der Biegemittelpunkt für diese schneidet, werden in das Blech zwei parallele

Schwingungsbewegung liegt in der Nähe der Mitte 65 Schlitze 22 eingebracht, die ausreichend lang sind

des Verbindungselementes 15, wie es die F i g. 3 und weit genug auseinanderliegen, uin dem Zwi-

zeigt, in der das Küken unter dem Einfluß des Strö- schenteil des Bleches eine ausreichende Flexibilität

mungsmitteldruckes, den der Pfeil 20 symbolisiert, in Querrichtung bezüglich der Längs- und auch be-

[lieh der Querachse des Bleches zu geben, wobei och das Blech noch die gewünschte Torsionssteiceit bezüglich der Achse des Drehzapfens bshält. Analogie mit dem vorstehend beschriebenen Bei- ύ kann man auch hier die gewünschte federnde Eigenschaft der Zapfenverbindung erreichen um auch hiermit der Forderung nach einem schwimmen den Kugelküken, einer Spielfreiheit in der Bewe gungsübertragung und nach einer dauerhaften, gu abdichtenden Stopfbuchse erfüllen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

1 Gegenüber den vorerwähnten Konstruktionsprinzi- pien liest eine Alternative dann, das Küken starr Patentansprüche: auszuhärten, beispielsweise indem man das Küken auch am Boden des Hahngehauses mit einem Zapfen , vorsieht so daß das Küken an zwei Stellen gefuhrt

1. Gelenkige Verbindung eines Betatigungszap- 5 \c.sieⁿⁱ> ^bU _{man die} Dichtungsanordnung im fens mit einem schwimmend angeordneten Küken wire **_nachaiebig ausbildet. Eine solche Koneines Hahns mittels einem sich quer zum Dreh- " /VL _ctellt jedoch sehr große Anforderungen an zapfen erstreckenden und mit dessen unterem «nur[^1O^ - ' .^J _der Abmessungen, und zwar sowohl Ende drehfest und spielfrei verbundenen Stegteil, die »» Drehzapfens als auch der Zapdadurch gekennzeichnet, daß das Steg- io desKükens undid« JJrenz ρ _Abdichtunge^ teil (16, 23) auch mit dem Küken (2) drehfest ^S^iät des Drehzapfens und und spielfrei verbunden sowie in Drehnchtung weil im ™'^ΰ _Klemmung auftritt mit dem Ergebsteif, sonst aber elastisch verformbar als Biegege- ^s^^mef JfI^ _Kü^_n sich nur schwer drehen läßt und lenk ausgebildet ist. ^{ms> ö} _{T d} Dichtungen große Kräfte angrei-

2. Gelenkige Verbindung nach Anspruch 1, da- 15 an den Lagern und uicni g ₆

durch gekennzeichnet, daß der Plattenteil (16, fen. Erfindung ist die Schaffung einer ge-

23) an seinem Außenumfang starr mit dem Ku- J^^veAindung, die in Verbindung mit einem

ken verbunden ist und innen in einen mittleren ^3enklS^en ,J^l_Aea ^B _und gut dichtenden Zapfenlager

Hülsenteil (18) übergeht. dauerh^^üJenrägung der Drehbewegung zum

3. Gelenkige Verbirdung nach Anspruch 1 ²⁰ ^,^ein%^e\^aKtj_n^s_ni(,,f°_eiheit in Drehrichtung sorgt oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Platten- Koken JLh e η ^J^ _Treibbewegu ^gng e? teil ringförmige WeUungen (21) oder S_!Cken auf- und' g^h/titi^aem ^ ^^ _{dgs Hahngehäuses}

^weist· .. ο «·· κ«,:™ ςρΐΐι;<·β«η des Hahnes zur Anlage zu kommen.

4. Gelenkige Verbindung nach Anspruch2 fur ^be™^ ^"^vorgenannten Aufgabe kt die geein aus Blech gefertigtes Küken, dadurch gekenn- 25 Zur Losung ocr g genannten Art dazeichnet, daß der Plattenteil (15) aus einem Jn^.^^

federnden Wandteil (23) des Kükens besteht, der durch gckcnn«ich et oa» _ve*_{bunden sowie} -_m

durch zwei, in der Wand des Kükens an gegen- Küken dIrehfctunspen verformbar

überliegenden Seiten der Längsachse des Betau- Drehnchtung steil, sons. ao

gungszfpfens sich parallel zueinander erstrek- 30 ^^^^^^ der Erfindung erge-

kende Schlitze (22) begrenzt wird. ^Vorte.!hatte ^ ^^^

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In 35 den Zeichnungen zeigt .

Fig 1 eine perspektivische Ansicht einer gelenkigen Verbindung eines Kugelkükens mit einem Dreh-