DE2360090B2 - Druckentlasteter Absperrhahn - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen druckentlasteen Absperrhahn, bestehend aus einem Hahngehäuse Tiit einer Bohrung und aneinander gegenüberliegenden ieiten derselben mündenden und in Achsrichtung der Bohrung gegeneinander versetzten seitlichen Ein- und Austrittsöffnungen, einem mit mindestens einem schrägen DurchfJußkanal versehenen Küken mit Dichtringen an seinen beiden Enden und einer im Bereich zwischen diesen beiden Dichtringen angeordneten Absperrdichtung.

Ein solcher Absperrhahn ist aus der CH-PS 2 07 391 bekannt.

Werden Absperrhähne einem relativ hohen Mediumdruck ausgesetzt, so können insbesondere in deren Schließstellung erhebliche Reibungskräfte zwischen Küken und Gehäusebohrung auftreten, falls keine geeigneten Maßnahmen zur Druckentlastung getroffen werden. Aus der US-PS 34 30 919 ist bereits ein druckentlasteter Absperrhahn bekannt, der jedoch sehr aufwendig und kompliziert aufgebaut ist und dessen Betriebssicherheit nicht befriedigt Oberhalb und unterhalb seines Durchgangskanals besitzt das Küken des bekannten Absperrhahnes je zwei Umfangsnuten zur Aufnahme je eines O-Ringes, welche zwischen sich je eine obere bzw. untere Ausgleichsfläche am oberen bzw. unteren Ende des Kükens bilden. Ferner ist durch einen fünften in einer Nut des Kükens angeordneten O Ring eine Absperrdichtung gebildet, die in der Ge schlossen-Stellung des Hahns dessen Einströmöffnung abdichtet und eine Kanal-Dichtfläche einschließt. Die obere und die untere Ausgleichsfläche steht durch je eine Bohrung mit dem stromaufwärtsseitig vorhande nen Leitungsdruck in Verbindung. Die Ausgleichsflä chen sind hierbei so ausgelegt, daß in Verbindung mit der kurvenförmigen Verlegung der beiden dem Küken kanal benachbarten O-Ringe auf der der Kanatdichtflä ehe diametral gegenüberliegenden Kükenoberfläche eine der Kanaldichtfläche gleiche Differenzfläche ver bleibt.

Außerdem ist bei diesem bekannten Absperrhahn noch ein dünnwandiger zylindrischer Einsatz zwischen Küken und Gehäusebohrung vorgesehen, der durch weitere sechs in Umfangsrichtung verlaufende O-Ringe abgedichtet und am Gehäuse befestigt ist. Der bekannte Absperrhahn ist auf Grund dieser Maßnahmen besonders kompliziert, störungsanfällig und teuer

Ein zusätzliches Problem des bekannten Absperrhahnes besteht darin, daß der die Austrittsöffnung des Ven tilgehäuses überquerende Teil des den Kükenkanal umgrenzenden Ö-Ringes durch den Mediumdruck in den Austrittskanal gedrückt und zwischen Küken und Um· fangskante des Austrittskanals eingeklemmt wird Durch diese Fehlermöglichkeit ist die Betriebssicher heit des bekannten Absperrhahnes erheblich gefährdet.

Aufgabe der Erfindung ist es. einen druckentlasteten Absperrhahn mit einem relativ einfachen und unkomplizierten Aufbau zu schaffen, dessen Betätigungsdrehmoment unter allen Betriebsbedingungen klein ist, und der betriebssicher und im wesentlichen wartungsfrei funktioniert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) Die Absperrdichtung ist um den Kükenumfang herum entlang einer perioden- und amplitudenkonstanten, in sich geschlossenen Kurve angeordnet, deren Scheitel abwechselnd unterhalb und oberhalb einer der Gchäusecin- und -Austrittsöffnungen liegen,

b) die Absperrdichtung begrenzt zusammen mit den beiden Dichtungsringen an den Kükenenden an allen gegenüberliegenden Teilen des Kükens weilgehend gleiche Flächen auf dem Kükenumfang, und

c) in der Geschlossen-StetSung des Hahnes liegen die Gehäuseeintrittsöffnung und die Gehäuseaustrittsöffnung zu verschiedenen Seiten der Absperrdichtung, während in der Offen-Stellung des Hahnes die Ein- und Austrittsöffnungen sowie der Kükenkanal auf ein und derselben Seite der Absperrdichtung liegen.

Auf diese Weise wird mit geringem konstruktivem Aufwand in Verbindung mit den zueinander versetzten seitlichen Ein- und Austrittsöffnungen des Gehäuses eine in allen Betriebsstellungen des Kükens wirksame Druckentlastung geschaffen. Ein Einquetschen der Absperrdichtung ist auf Grund ihrer Verlegung auf dem Kükenumfang ausgeschlossen.

Der Kurvenzug der Absperrdichtung ist Vorzugsweise sinusförmig ausgebildet Ferner kann es vorteilhaft sein, daß alle Scheitel der Absperrdichtung sowohl in der Geschlossen- als auch in der Offensteflung des Hahnes, gesehen in Kükenachsrichtung, auf ein und derselben Seite entweder der Gehäuseeintrittsöffnung oder der Gehäuseaustrittsöffnung liegen, so daß die Absperrdichtung beim Betätigen des Kükens jeweils nur eine der Gehäuseöffnungen überstreicht.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Küken auf derjenigen Seite der Absperrdichtung, die in der Geschlossen-Stellung des Hahnes im Mündungsbereich der Gehäuseeintrittsöffnung liegt, mit einer ringförmigen Druck verteilungsnut versehen ist, die über eine Bohrung irn Gehäuse mit dem zuflußseitigen Medium druck in Verbindung steht.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten AuJührungsformen ausführlich beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungs'orm eines erfindungsgemäßen Absperrhahnes in seiner Geschlossen Position.

F i g. 2 eine Seitenansicht gemäß F i g. 1 in der Offen-Position des Hahnes.

F i g. 3 einen horizontalen Schnitt 3-3 gemäß F i g. 1,

F i g. 4 eine ebene Projektion der Abwicklung des Umfanges des Kükens gemäß F i g. 1,

I g. 5 eine perspektivische Ansicht des O-Ringes des tlahnes gemäß Fig. 1,

F i g. 6 eine teilweise geschnittene Sctenansicht einer alternativen Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Hahnes in seiner Offen-Position.

F i g. 7 eine Seitenansicht gemäß F i g. 6 in der Geschlossen-Position des Hahnes.

F i g. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren alternativen, als Mischhahn ausgeführten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hahnes in seiner Geschlossen-Position,

F i g. 9 eine Seitenansicht gemäß F i g. 8 in der Offen-Position des Hahnes.

Gemäß F i g. 1 bis 5 besitzt eine erste Ausführungsform des Absperrhahnes ein Hahngehäuse 10 mit einer sich axial erstreckenden, an beiden Enden offenen, zylindrischen Bohrung 12. In die Bohrung 12 ist ein Küken 14 eingesetzt. Ein seitlicher Eintrittskanal 15 und ein seitlicher Austrittskanal 16 stehen mit der Bohrung 12 an einander gegenüberliegenden Seiten in Verbindung. Aus später ersichtlich werdenden Gründen sind die Kanäle 15 und 16 axial gegeneinander versetzt. Mit ihren der Bohrung 12 abgekehrten Enden stehen die Kanäle 15 und 16 mit Ein- und Austrittsanschlüssen, in der dargestellten Ausführungsform mit Gewindelöchern 18 und 19, in Verbindung. Der obere Teil des Hahngehäuses 10 ist zylindrisch ausgeführt und mit einem bogenförmigen Schlitz 23 in seiner äußeren Wand ausgerüstet Der Schlitz 23 erstreckt sich weitgehend über einen Bogen von 90°; er definiert einen FBhrungsweg für einen Handgriff 45 zur Betätigung des Kükens 14. Der Handgriff 45 dient ferner zur Fixierung des Kükens 14 und, wie später beschrieben, als Demontagegerät für das Küken 14. Abstreifripge 29 und 30 sind in Einschnitten 2β und 27 in der Wand der Bohrung 12 in der Nähe ihres oberen und ihres unteren Endes angeordnet. Die Abstreifringe 29 und 30 liegen elastisch an der Peripherie des Kükens 14 an, um das Eindringen von Verschmutzungen, z. B. von Staub od. dgL in den Hahn zu verhindern. Zu einem nachfolgend beschriebenen Zweck ist das Gehäuse 10 mit einem den Eintrittsanschluß 18 mit der Bohrung 12 verbindenden Kanal 32 ausgerüstet.

Das Küken 14 besitzt in axialer Richtung mittig angeordnet einen Dichtungsteil 14a, der eng in die Bohrung 12 eingepaßt ist, und einen oberen Teil 146 und einen unteren Teil 14c, d«ren Durchmesser geringfügig kleiner ist als dei Durchmesser des Dichtungsteiles 14a. Der obere Teil 146 ist mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden öffnung 35 ausgerüstet, die an ihrem of fenen Ende ein Innengewinde 37 besitzt. In die Öffnung 35 ist ein Gewindestopfen 39 eingeschraubt, um diese zu verschließen.

Die öffnung 35 dient als bequeme und jederzeit zugängliche Lagerkammer für Ersatzteile des Hahnes, z. B. Dichtungsringe.

Gemäß F 1 g 2 besitzt der obere Teil 14b des Kükens 12 in seiner zylindrischen Oberfläche eine gegen seine Peripherie leicht nach oben geneigte Gewindebohrung 42. Ein zum Betätigen, Fixieren und Demontieren des Kükens 12 dienender Handgriff 45 erstreckt sich durch den Schlitz 23 im zylindrischen Teil 21 des Hahngehäuses 10 und ist in die Gewindebohrung 42 eingeschraubt. Der Handgriff 45 ist innerhalb der durch den Schlitz 23 definierten Grenzen hin- und herschwingbar, um das Küken 12 zwischen der Offen- und der Geschlossen-Position des Hahnes hin- und herzustellen.

Der untere Teil 14c des Kükens 12 ist mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Gewindebohruug 48 ausgerüstet. Das Gewinde der Bohrung 48 und das des Handgriffes 45 passen zueinander, so daß sich der Handgriff 45 in die Gewindebohrung 48 einschrauben läßt, um, falls erforderlich, das Küken 14 aus der Bohrung 12 zu lösen und zu demontieren.

Der Dichtungsteil 14a des Kükens 14 ist durch ringförmige Nuten 53 und 54 in seiner Peripherie begrenzt.

In den Nuten 53 und 54 sind O-Dichtringe 56 und 57 und konventionelle Stützringe 56a und 57a angeordnet. Die O-Ringe 56 und 57 bilden eine Dichtung zwischen dem Küken 14 und der Bohrung 12, um den Austritt von Mediumleckagen aus den beiden offenen Ender des Hahnes zu verhindern. Axial innerhalb der O Ring« 56 und 57 sind Druckausgleichsnuten 59 und 60 an geordnet, die sicherstellen, daß das Druckmedium kon trolliert gleichmäßig auf den gesamten Umfang des Kü kei^s 14 wirkt. Normalerweise besteht zwischen den Küken 14 und der Bohrung 12 ein ausreichender Spal' in dem sich das Druckmedium gleichmäßig verteilei kann. Die Nuten 59 und 60 ermöglichen und unterstüt zen jedoch diese Verteilung. Der sich zwischen der Eintrittsgewinde 18 und der Bohrung 12 erstreckend Kanal 32 mündet mit der Ausgleichsnut 59 fluchtend i die Bohrung 12, so daß er die direkte Zuführung vo Druckmedium in die Nut 59 gestattet. Aus der Nut 5 kann das Druckmedium axial abwärts in den Spült zw

sehen dem Küken 14 und der Bohrung 12 fließen. Die untere Ausgleichsnut 60 ist so angeordnet, daß sie die seitliche Austrittsöffnung 16 schneidet; daher ist kein Kanal erforderlich, um die Druckmediumzuführung zur Nut 60 sicherzustellen.

Durch den Dichtungsteil 14a des Kükens 14 erstreckt sich ein mit seiner Längsachse die Längsachse des Kükens 14 schneidender, schräg geneigter Kanal 65. Das obere Ende des Kanals 65 befindet sich auf der gleichen axialen Höhe wie die Eintrittsöffnung 15; das untere Ende des Kanals 65 befindet sich auf der gleichen axialen Höhe wie die Austrittsöffnung 16. In der Offen-Stellung des Hahnes gemäß F i g. 2 verbindet der Kanal 65 die Eintrittsöffnung 15 mit der Austrittsöffnung 16. In der Geschlossen-Stellung des Hahnes ist der Kanal 65 weitgehend rechtwinklig quer zur Eintrittsöffnung 15 und Austrittsöffnung 16 positioniert.

Um in der Geschlossen-Position des Hahnes Mediumleckagen von der Einlrittsöffnung zur Austrittsöffnung zu verhindern, sind zwischen dem Küken 14 und der Bohrung 12 Dichtungselemente 67 angeordnet. Die Dichtungselemente 67 folgen einer Sinuskurve, deren Ober- und Unterwellen sich alternierend über und unter eine der Öffnungen 15 und 16, vorzugsweise die Eintrittsöffnung 15, erstrecken. Einander entsprechende Teilwellen der Sinuskurve liegen diamtetral einander gegenüber. Dadurch begrenzt die Sinuskurve auf diametral einander gegenüberliegenden Teilen der Kükenoberfläche gleiche Flächen zwischen sich selbst und jedem der End-O-Ringe 56 und 57. Dadurch sind die dem Mediumdruck ausgesetzten Flächen auf der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Seite des Kükens 14 gleich, so daß die auf das Küken wirkenden Kräfte ausgeglichen sind. Die aus dem Eintrittsmediumdruck resultierenden, in axialer Richtung auf die Dichtringe 67 und 56 wirkenden Kräfte sind gleich und aneinander entgegengesetzt; in gleicher Weise sind die aus dem Austrittsmediumdruck resultierenden, in axialer Richtung auf die Dichtringe 67 und 57 wirkenden Kräfte gleich und einander entgegengesetzt. Das heißt auf das Küken 14 wirken keine unausgeglichenen axialen Kräfte. Die Dichtelemente 67 sind in der Geschlossen-Stellung des Hahnes zwischen der Eintrittsöffnung 15 und der Austrittsöffnung 16 positioniert, um Leckagen von der Eintrittsöffnung 15 zur Austrittsöffnung 16 zu verhindern.

Die Dichtungselemente 67 können entweder von dem Küken 14 getragen werden, so daß sie sich mit dem Küken 14 mitbewegen, oder in der Wand der Bohrung 12 angeordnet sein, so daß sie stationär verharren, wenn sich das Küken 14 relativ zur Bohrung 12 bewegt. Im ersten Fall befindet sich der schräge Kanal 65 im Küken 14 sowohl in der Offen- als auch in der Geschlossen-Position des Hahnes immer auf der gleichen Seite der Dichtelemente 67. In der Offenposition des Hahnes befinden sich die Eintritts- und Austrittsöffnungen 15 und 16 auf der gleichen Seite der Dichtelemente 67; in der Geschlossenstellung befinden sie sich jedoch auf entgegengesetzten Seiten der Dichtelemente 67. Im letzteren Fall befinden sich die Eintritts- und die Austrittsöffnung 15 und 16 sowohl in der Offenstellung des Hahnes als auch in der Geschlossen-Stellung auf entgegengesetzten Seiten der Dichtelemente 67; die Enden des Kanals 65 befinden sich in der Geschlossen-Stellung auf der gleichen Seite der Dichtelemente 67 und in der Offensteilung auf entgegengesetzten Seiten der Dichtelementc 67.

Die Dichtelementc 67 bestehen aus einem in einer sinusförmigen Ringnut 69 des Kükens 14 angeordneten O-Ring 70. Die sinusförmige Nut 69 erstreckt sich entlang der Oberfläche des Kükens 14 über zwei komplette Sinusschwingungen. Die Sinusform der Nut 69 und des O-Ringes 70 ist am besten aus einer Abwicklung des Kükens 14 gemäß F i g. 4 ersichtlich, die die gesamte Länge der Nut 69 darstellt. Es ist ersichtlich, daß die Sinuskurve eine volle Schwingung vom Scheitel 73 bis zum Scheitel 75 und eine zweite volle Schwingung vom

ίο Scheitel 75 zum Scheitel 73' besitzt; der Scheitel 73' ist auf dem Zylinderumfang des Kükens 14 identisch mit dem Scheitel 73. Der Scheitel 73, 73' liegt dem Scheitel 75 diametral gegenüber; die unteren Scheitel 77 und 78 liegen ebenfalls diametral einander gegenüber. Die FIaehe zwischen der Sinuskurve 69 bis 70 und der Endnut 53 vom Scheitel 73 bis zum Scheitel 75 ist weitgehend gleich der entsprechenden Fläche vom Scheitel 75 bis zum Scheitel 73'. In gleicher Weise sind Teilelemente dieser Flächen zwischen entsprechenden Punkten der beiden Zyklen ebenfalls gleich.

Es ist ferner ersichtlich, daß sich weitgehend das gleiche Resultat erzielen läßt, solange die Anzahl der Sinusschwingungen zwischen den Scheiteln 73 und 75 gleich der Anzahl der Sinusschwingungen zwischen den Scheiteln 75 und 73' ist. Es ist ferner offensichtlich, daß die Kurve nicht exakt sinusförmig sein muß, sondern auch rechteckige oder andere symmetrische Formen annehmen kann, solange die Flächen über oder unter gleichen, diametral einander gegenüberliegenden Teile der Kurve aneinander gleich sind und solange zerstörende Wirkungen auf den O-Ring vermieden werden. Daraus ist ersichtlich, daß die Oberwellen 75 und 73 nicht die gleiche Form haben müssen wie die Unterwellen 77 und 78, da diese Teile der Kurve nicht diametral einander gegenüberliegen. Zum Beispiel könnten die Scheitel 75 und 73 wie dargestellt rund sein, während die Scheitel 77 und 78 gerade sind.

Gemäß F i g. 1 und 2 ist der vertikale Abstand zwischen dem oberen Scheitel 75 und den unteren Scheitel 77 größer als der Durchmesser der Eintrittsöffnung 15. Infolgedessen liegt in der Geschlossen-Position des Hahnes der untere Scheitel 77 unter der Eintrittsöffnung 15, während in der Offen-Position der obere Scheitel 75 über der Fintrittsöffnung 15 liegt. Sowohl in der Geschlossen- als auch in der Offen-Position des Hahnes liegen der untere Scheitel 78 und der obere Scheitel 73 über der Austrittsöffnung 16.

Gemäß F i g. 5 braucht der Dichtring 70 weder eine spezielle Konfiguration, noch eine spezielle Querschnittsform zu besitzen; er kann ein konventioneller in die Nut 69 passender O-Ring genormter Größe sein. Im unverformten Zustand kann die Umfangslänge des O-Ringes 70 gleich der Länge der Sinusnut 69 sein, un abhängig davon, ob die Nut 69 in der Wand der Boh rung 12 oder in der Oberfläche des Kükens 14 angeordnet ist. Wenn jedoch die Nut 69 in der Oberfläche des Kükens 14 angeordnet ist, ist es vorteilhaft, daß die Länge des O Ringes 70 im unverformten Zustand kleiner ist als die Länge der Nut 69, so daß der O-Ring 70 unter Spannung in der Nut 69 liegt Dadurch erhält der O-Ring 70 einen festeren Sitz in der Nut 69. Dieser festere Sitz verhindert daß der O-Ring vom Mediumdruck aus der Nut 69 herausgedrückt wird, wenn das Küken 14 zwischen der Offen- und der (ieschlossen-

⁶S Position des Hahnes hin- oder herbewegt wird. Statt des O-Ringes 70 sind auch Dichtringe anderer Querschnittsformen einsetzbar.

Die Funktion des Absperrhahiics gemäß F i g. I bis 5

ist aus der vorangegangenen Beschreibung leicht verständlich. In der Offenposition des Hahnes ist das Küken 14 gemäß F i g. 2 so positioniert, daß die Enden des schrägen Kanals 65 in Deckung und Verbindung mit der Eintrittsöffnung 15 und der Austrittsöffnung 16 S sind. Die Eintritts- und die Austrittsöffnung 15 und 16 und beide Enden des schrägen Kanals 65 liegen auf der gleichen Seite der Dichtelemente 67. Dadurch besteht durch den Hahn ein Strömungsweg sehr geringen Druckverlustes.

Um den Hahn zu schließen, wird der Handgriff 45 aus der in F i g. 3 in gestrichelten Umrißlinien dargestellten Position um 90° in die in F i g. 3 in ausgezogenen UmriSiinicn dargestellten Position geschwenkt. Dadurch wird das Küken 14 gemäß F i g. 1 positioniert. Während der Drehung des Kükens 14 passiert der gekrümmte Teil des O-Ringes 70 zwischen den Scheiteln 75 und 77 die Eintrittsöffnung 15. Während dieses Vorganges wirken der Druck und die Geschwindigkeit des Mediums auf den O-Ring 70, eine Komponente des Druckes wirkt jedoch derart in eine Richtung, daß der O-Ring 70 in der Nut 69 gehalten wird. Ferner wird der O-Ring 70 durch die aus seiner Verformung resultierende Spannung in der Nut 69 gehalten.

Dagegen ist der Teil des O-Ringes 70 zwischen den Scheiteln 73 und 78 immer oberhalb der Austrittsöffnung 16, so daß er diese nicht passiert. Dieser Teil des O-Ringes 70 befindet sich daher niemals in einer Position, in der er durch eine Druckdifferenz aus der Nut ausgelenkt und in die Austrittsöffnung 16 gedrückt und an der Kante der Austrittsöffnung 16 eingeklemmt werden kann.

In der Geschlossen-Position des Hahnes gemäß F i g. 1 wird Medium aus der Eintrittsöffnung 15 um die Peripherie des Kükens 14 durch den Spalt zwischen den Küken 14 und der Bohrung 12 geleitet; unterstützt durch die Ausgleichsnut 59 verteilt sich das Medium selbst zwischen den O-Ringen 56 und 70 vollständig um das Kükens 14. Der Druck des so verteilten Mediums, wirkt in alle Richtungen. Da die dem Mediumdruck ausgesetzten Flächen diametral einander gegenüberliegender Teile des Kükens 14 gleich sind, wirkt der Druck auf weitgehend gleiche Flächen, so daß keine unausgeglichenen Kräfte das Küken gegen die stromabwärts gelegene Wand der Bohrung 12 drücken können. Auf der stromabwärts gelegenen, durch die O-Ringe 70 und 57 begrenzten Seite des Kükens 14 herrscht ein wesentlich niedriger Druck, z. B. atmosphärischer Druck, als auf der Eintrittsseite; auch hier ist die Druckverteilung um die Peripherie des Kükens 14 vollständig gleichmäßig und der Druck wirkt auf gleiche Flächen des Kükens 14, so daß an diametral einander gegenüberliegenden Teile des Kükens 14 weitgehend keine Druckdifferenz anliegt Die Druckverteilung über diametral einander gegenüberliegenden gleichen Flächen des Kükens verhindert ferner das Auftreten von unausgeglichenen Drehmomenten, die das Küken 14 verkanten und mit seinem Kopf oder Fuß gegen die Wand der Bohrung 12 drücken könnten.

Wenn das Küken 14 aus der Geschlossen- in die Offen-Position gedreht wird passiert der zwischen den Scheiteln 77 und 75 liegende Teil des O-Ringes 70 wieder die Eintrittsöffnung 15, während der zwischen den Scheiteln 73 und 78 liegende Teil des O-Ringes 70 oberhalb der Austrittsöffnung 16 bleibt. Auch bei dieser ⁶S Operation besteht keine Gefahr, daß der O-Ring 70 in der Austnttsöffnung 16 und weitgehend keine Gefahr, daß er in der Eintrittsöffnung 15 eingeklemmt wird, da er durch seine Eigenspannung und durch den Mediumdruck in der Nut 69 gehalten wird. Es hat sich gezeigt, daß der O-Ring 70 tatsächlich nicht eingeklemmt oder auf andere Weise beschädigt wird, sondern unbeschädigt viele Auf-Zu-Operationen übersteht.

Es ist ferner zu beachten, daß der Absperrhahn sich auch so einsetzen läßt, daß die öffnung 16 die Eintrittsöffnung und die öffnung 15 die Austrittsöffnung ist. In diesem Fall besitzt der Absperrhahn im wesentlichen die gleichen, bereits beschriebenen Vorteile einschließlich des Kräfteausgleichs gegen seitliches Verschieben und gegen Verkanten. Der zwischen den Scheiteln 77 und 75 liegende Teil des O-Ringes 70 ist beim Passieren der öffnung 16 jedoch einer Druckdifferenz ausgesetzt, die ihn in die öffnung 15 drücken könnte. Es hat sich jedoch auch hier gezeigt, daß der O-Ring 70 beim Passieren der öffnung 15 nicht eingeklemmt wird. Es wird angenommen, daß auch in diesem Fall die Eigenspannung des O-Ringes ausreicht, um ihn in der Nut 69 zu halten.

Wie bereits erwähnt, können beim Betrieb des Hahnes Bedingungen auftreten, unter denen eine Druckdifferenz vom Austritt zum Eintritt an dem Hahn anliegt. Durch die relativ zu einer vertikalen Ebene durch die Achse des Kükens 14 symmetrische Anordnung des O-Ringes 70 ist das Küken 14 jedoch unter weitgehend allen. Betriebsbedingungen kräftemäßig ausgeglichen, so daß es auch bei solchen Druckumkehrungen w eder verschoben noch verkantet wird

Da das Küken 14 über seine gesamte Länge konstanten Durchmesser besitzt, existieren keine Flächen, auf die der Mediumdruck in axialer Richtung wirken k önnte, wie es bei konischen Küken der Fall ist Dadun.h ist das Küken 14 sowohl axial als auch radial im Ki iftegleichgewicht

Es ist ersichtlich, daß das Hahngehäuse 10 an bi iden Enden offen ist und daß das Küken 14 an beiden Enden ein kleines Stück nach außen ragt An keinem der Enden des Hahngehäuses 10 ist eine Kappe, ein Stopfen od. dgl. vorgesehen, die das Küken 14 im Gehäuse halten könnte. Statt durch eine Endkappe od. dgl. wird das Küken 14 mittels des Handgriffes 45 in der Bohrung 12 gehalten. Gemäß F i g. 3 ragt der Handgriff 45 durch den Schlitz 23 im Gehäuse 10 und ist in die Gewindebohrung 42 eingeschraubt dadurch hat der Handgriff 45 Bewegungsfreiheit in einer radialen Ebene innerhalb der durch den Schlitz 23 definierten Grenzen. Er hat jedoch weitgehend keine Bewegungsfreiheit in Achsrichtung des Ventilgehäuses 10. Auf diese Weise ist das Küken 14 durch den Eingriff des Handgriffes 45 mit den Kanten des Schlitzes 23 in dem Hahngehäuse IC positioniert Da weitgehend keine axialen hyJrauli sehen oder pneumatischen Kräfte auf das Küken U wirken, überschreitet die Belastung des Handgriffes 4! weder in der Offen- noch in der Geschlossen-Positior des Hahnes das Gewicht des Kükens 14. Der Eingrif des Handgriffes 45 mit den Kanten des Schlitzes Z verhindert ferner axiale Verschiebungen des Kükens 1' während des öffnens und des Schließens, falls wahrem dieser Betätigung axiale Kräfte auf das Kücken 14 aus geübt werden.

Der Absperrhahn ist vorteilhaft bei Betriebsdrückei von einigen 10 bar einsetzbar; insbesondere ist er je doch vorteilhaft bei Arbeitsdrücken in Größenordnun; von ungefähr 350 bar (bei einem Kükendurchmesse von nominal 20 mm) bis zu ungefähr 700 bar (bei klei neren Kükendurchmessern) einsetzbar.

Das Hahngehäuse 10 kann aus einem geeignete

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ίο

Metall, ζ. B. einer Stahl- oder Aluminium-Lgierung, bestehen; für den Einsatz in Hochdruckanlagen wird Stahl bevorzugt Für das Küken 14 kann jedes geeignete Material verwendet werden; z. B. wird eine Aluminiumlegierung verwendet, wenn das Gehäuse 10 aus Stahl besteht, da unterschiedliche Metalle weniger zum Fressen neigen. Die End-O-Ringe 56 und 57 und der O-Ring 70 bestehen aus einem geeigneten elastomerischen Material, z. B. »Viton«, dabei haben die O-Ringe 56 und 57 den Härtegrat 70 und der O-Ring 70 den Härtegrad 90. Die Stützringe 56a und 57a bestehen aus Teflon, und die Abstreifringe 29 und 30 bestehen bei spielsweise aus »Viton«, Härtegrad 90.

F i g. 6 bis 9 zeigen gegenüber der Grundausführungsform gemäß F i g. 1 und 2 modifizierte Ausführungsformen des Absperrhahnes. In F i g. 6 und 7 sind den Einzelteilen in F i g. 1 bis 5 entsprechende Einzelteile durch gleiche Bezugsnummern gekennzeichnet, denen jedoch eine »1« vorangestellt ist; so ist z. B. das Küken durch die Bezugsnummer 114 gekennzeichnet. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 und 7 ist die Mittellinie der Eintritts- und Austritts-Anschlüsse 118 und 119 und der Eintritts- und Austritts-Öffnungen 115 und 116 relativ zur Mittellinie des Hahnes derart geneigt, daß der schräge Kanal 165 des Kükens 114 in der Offen-Position des Hahnes gemäß Fig.6 horizontal und mit den Eintritts- und Austritts-Öffnungen 115 und 116 fluchtend positioniert ist. In allen anderen Eigenschaften ist der Absperrhahn gemäß F i g. 6 und 7 der Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 5 weitgehend identisch. Der Absperrhahn gemäß F i g. 6 und 7 ist besonders für solche Einsatzfälle geeignet, bei denen die Platzverhältnisse so sind, daß der Eintrittsanschluß 118 und der Austrittsanschluß 119 weitgehend in einer horizontalen Flucht liegen müssen. Die Eintritts- und Austritts-Öffnungen 115 und 116 sind winklig gegeneinander versetzt; sie besitzen jedoch die gleiche horizontale Mittellinie. Dadurch, daß die Mittellinien der Eintritts und Austritts-Öffnungen 115 und 116 mit der Mittellinie des schrägen Kanals 165 in einer Flucht liegen, ergeben sich ein geraderer Strömungsweg und geringfügig geringere Strömungsverluste durch den Absperrhahn.

F i g. 8 und 9 zeigt eine Ausführungsform tines Mischhahnes, bei der doppelte, parallele Eintritte in der Offen-Position des Hahnes mit einem einzelnen vergrößerten Austritt verbunden sind. Ein Hahngehäuse 205 ist mit parallelen Eintrittsanschlüssen 200 und 20! und diesen gegenüberliegend mit einem Austrittsanschluß 207 ausgerüstet. Ein Küken 208 ist an seinen Enden mit zwei Druckverteilungsnuten 210 und 211 und an seiner Mitte mit einer zentralen Druckverteilungsnut 212 ausgerüstet; die zentrale Druckverteflungsnut 212 schneidet die Austrittsöffnung 215 im Hahngehäuse. Die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung 215 ist weitgehend doppelt so groß wie jede der Querschnittsflächen der Eintrittsöffnungen 217 und 218, da sie den Mengenstrom beider Eintrittsöffnungen aufnehmen muß. Beide Eintrittsanschlüsse 200 und 201 sind durch Kanäle 220 und 221 mit einer zentralen Bohrung 223 verbunden An der zentralen Bohrung fluchtet jedes Ende der Kanäle 220 und 221 mit einer zugeordneten Druckverteilungsnut 210 und 211.
Das Küken 208 ist mit einem Paar schräger Kanäle

ίο 225 und 226 ausgerüstet, deren eines Ende in der Offen-Position des Hahnes gemäß F i g. 9 mit der zugeordneten Eintrittsöffnung 200 bzw. 201 verbunden sind, während ihre entgegengesetzten, eine gemeinsame öffnung 230 bildenden Enden mit der Austrittsöffnung 215 verbunden sind. Die Peripherie des Kükens 208 ist mit einem Paar sinusförmiger Ringnuten 232 und 233 ausgerüstet, die zur Aufnahme von O-Ringen 235 und 236 dienen. In der Geschlossen-Position des Hahnes gemäß F i g. 8 ist jeder O-Ring 235 und 236 zwischen der zugeordneten Eintrittsöffnung 217 bzw. 218 und der Austrittsöffnung 215 positioniert. Die Nuten 232 und 233 und die O-Ringe 235 und 236 dienen so als Absperrdichtung, um Leckagen von der zugeordneten Eintrittsöffnung 217 bzw. 218 zu der gemeinsamen Austritts- öffnung 215 zu verhindern. Die O-Ringe 235 und 236 sind entlang von Sinuskurven angeordnet, die den Kurven des Hahnes gemäß F i g. 1 bis 5 weitgehend identisch sind, so daß auch hier diametral einander gegenüberliegende Teile der Oberfläche des Kükens 208 auf beiden axialen Seiten jeder Kurve flächengleich sind. Das Küken 208 ist dadurch im Hinblick auf Mediumdrücke ausgeglichen, die es axial verschieben, seitlich gegen die 'and der Bohrung 223 drücken oder verkanten könnten.

In der Offen-Position des Hahnes gemäß F i g. 9 sind die O-Ringe 235 und 236 relativ zu den zugeordneten Eintrittsöffnungen 217 bzw. 218 und der Austrittsöffnung 215 weitgehend in der gleichen Weise positioniert, wie der O-Ring 70 gemäß F i g. 1 bis 5.

Weitere Einzelteile des Hahnes, wie z. B. End-O-Ringe 240 und 241, Abstreifringe 243 und 244, ein Handgriff 250, eine Lagerkammer 252 und eine Gewindebohrung 254 sind ebenfalls vorgesehen; da sie jedoch den Einzelteilen der Ausführungsform des Hahnes gemaß F i g. 1 bis 5 konstruktiv weitgehend gleich sind und weitgehend die gleiche Funktion erfüllen, werden sie hier nicht mehr im Detail beschrieben.

Die Erfindung ist ferner auf Hähne anwendbar, die mehr Ein- und Austrittsöffnungen besitzen, als die beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung ist z. B. auf Hähne anwendbar, die drei, vier oder mehr Ein- und Austrittsöffnungen besitzen, und die über die bereits beschriebenen Einsatzzwecke hinaus für andere oder speziellere Zwecke einsetzbar sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Druckentiasteter Absperrhahn, bestehend aus einem Hahngehäuse mit einer Bohrung und an einander gegenüberliegenden Seiten derselben mündenden und in Achsrichtung der Bohrung gegeneinander versetzten seitlichen Ein- und Austritts-Öffnungen, einem mit mindestens einem schrägen Durchflußkanal versehenen Küken mit Dichtringen an seinen beiden Enden und einer im Bereich zwischen diesen beiden Dichtringen angeordneten Absperrdichtung, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Absperrdichtung (70; 170; 235, 236) ist um den Kükenumfang herum entlang einer perioden- und amplitudenkonstanten, in sich geschlossenen Kurve (69; 169; 232; 233) angeord net, deren Scheitel (73, 75, 77. 78; 173. 175. 177. 178) abwechselnd unterhalb und oberhalb einer der Gehäuseein- und -austrittsöffnungen (15. 16; 115.116; 215.217.218) liegen.

b) die Absperrdichtung begrenzt zusammen mit den beiden Dichtungsringen (56, 57; 156. 157; 240. 241) an den Kükenenden an allen gegenüberliegenden Teilen des Kükens (14; 114; 208) weitgehend gleiche Flächen auf dem Küken umfang, und

c) in der Geschlossen Stellung des Hahns liegen die Gehäuseeintrittsöffnung (15; 115; 217. 218) und die Gehäuseaustrittsöffnung (16; 116; 215) zu verschiedenen Seiten der Absperrdichtung, während in der Offen-Stellung des Hahns die Ein- und Austrittsöffnungen sowie der Kükenkanal (65: 165; 225. 226) auf ein und derselben Seite der Absperrdichtung liegen.

2. Druckentlasteter Absperrhahn nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenzug der Absperrdichtung (70; 170; 235. 236) sinusförmig ist.

3. Druckentlasteter Absperrhahn nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß alle Scheitel (73, 75. t7, 78; 173. 175. 177. 178) der Absperrdichtung (70; 170: 235. 236) sowohl in der Geschlossen- als auch in der Offenstellung des Hahns, in Kükenachsrichlung gesehen, auf ein und derselben Seite entweder ier Gehäuseeintrinsöffnung oder der Gehäuseaus-Irittsöffnung liegen, so daß die Absperrdichtung keim Betätigen des Hahns jeweils nur eine der Ge liäuseöffnungen überstreicht.

4. Druckentlasteter Absperrhahn nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Küken (14: 114; tO8) auf derjenigen Seite der Absperrdichtung (70; 170; 235, 236), die in der Geschlossen-Stellung des Hahns im Mündungsbereich der Gehäuseeintritts #ffnung(15; 115; 217, 218) liegt, mit einer ringiormi {en Druckverteilungsnut (59; 159; 210. 211) verse en ist. die über eine Bohrung (32: 132; 220. 221) im Gehäuse (10; 110; 205) mit dem zuflußseitigen Mediumdruck in Verbindung steht.

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