DE2437621A1 - Mit kontrolliertem drehmoment verschiebbarer absperrhahn - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR. KUDOLF BAUER DIpL Ing. HELMUT HUBBUCH PFOR Z' HEIM

31 - Lappoldpl. - TeL (07231) 1OÄSQ0

RUBINETTERIE STELLA S.p.A. - Via Panzeri,· 10 - MLANO

(Italien)

Mit kontrolliertem Drehmoment vorschiebbarer Absperrhahn.

Vorliegende Erfindung "bezieht sich auf Absperrhahne im allgemeinen und insbesondere auf Griffe von Absperrhähnen, welche Griffe befähigt sind, beim Schliessen ein kontrolliertes Drehmoment zu übertragen.

Bei Hahnen und Ventilen im allgemeinen, welche als Sperrorgan oder als Sperr- und Regelorgan fungieren, ist ein bisher noch nicht gelöstes Problem die Dauerhaftigkeit des Dichtungsorganes.

Als Absperrhähne werden aufgrund ihrer grossen Verbreitung und V/ichtigkeit "insbesondere jene in Betracht gezogen, welche in Haushalten Verwendung finden, v/eil sie

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nicht wie die in Industriellen Anlagen eingesetzten Absperrhähne der Benutzung Techniker anvertraut sind und weil bei ihnen keine ständige und unmittelbare Überwachung angenommen werden kann.

Trotz der grossen Portschritte die auf dem Gebiet der Dichtungsmaterialien insbesondere mit Kunststoffen gemacht wurden, hat sich die Lebensdauer der Dichtungen nur wenig erhöht und an Grenzen festgelegt, die unüberwindliche scheinen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Veränderungen und die Beschädigung der Dichtungen nicht chemischer Natur sind, in welchem Falle die Schwierigkeit bereits gelost worden wäre, sondern auf eine Ermüdigungsverfestigung des Materials zurückzuführen ist. Bekanntlich ist die Ermüdungsverfestigung eine Eigenschaft von Materialien, welche nur wenig beeinflussbar ist und die mehr als durch Eigenschaften des Materials durch das Anwendungsgebiet beeinflusst wird, auf welchem das Alternativ beanspruchte Material eingesetzt wird. Aus Untersuchungen, welche in Punktion von der Belastung und pro Dauer der periodischen Beanspruchung von Dichtungsmaterialien durchgeführt wurden, ergab sich, dass die Dauerhaftigkeit viel rascher absinkt als der angewendete Dichtungsdruck ansteigt. Andererseits erhöht sich die Dichtheit, als Gegenteil des stundlichen Verlustes, rasch bei Erhöhung des Schliessdruckes, um einen Maximalwert zu erreichen und sodann bei sehr hohen Belastungen, die gewöhnlich jenseits der Elastizitätsgrenze des Material liegen, abzufallen. Es ist offensichtlich, dass zur Verlängerung der Dauerhaftigkeit einer Dichtung man die Dichtung immer mit dem Minimaldruck belasten sollte, der die gewünschte

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Dichtheit gewährleistet. Diese jeweilige Regelung des Druckes, mit welchem die Dichtung zusammengepresst wird, und folglich die Regelung des am Griff des Hahnes angelegten Drehmomentes ist, wenn sie schon von Technikern bei der Bedienung von Industrieanlagen nur schwierig erreicht werden kann, "bei normalen Benutzern in Haushalten absolut unmöglich zu erreichen, da dort die Kraft mit welcher der Hahn geschlossen wird, von der Kraft, vom Temperament und auch von der Laune der Person, welche den Hahn schliesst, abhängt, weshalb derselbe Hahn einmal tropfen wird und das andere mal bis SjVla "Zerreiben" der Dichtung angezogen wird

Andieser Stelle muss hinzugefügt werden, dass es seitens des Benutzers des Hahnes unmöglich ist, objektiv sofort zu •beurteilen, ob der Hahn einwandfrei geschlossen ist. Tatsächlich findet auch nach dem Schlieösen des Hahnes anfänglich ein Nachtropfen aufgrund des Austrittes des nach der Dichtung im Hahn vorhandenen Wassers statt. Man kann folglich nicht abschätzen, ob diese Tropfen auf eine unvollkommene Dichtheit der Dichtung oder auf den Abfluss des im Hahn hinter der Dichtung vorhandenen Wassers zurückzuführen ist.

Ein Vorschlag bestand darin, die Dichtung in ein Gehäuse einzusetzen, wenig vorstehen zu lassen und einen Blockierungsanschlag vorzusehen, um ihre Deformierung zu begrenzen, wie dies in der ital. Patentschrift Nr. 890.635 des Anmelders beschrieben ist.

Eine weitere Lösung, die den Bedürfnissen vieler Benutzer gerecht wird, ist in der italienischen Patentschrift Nr.

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821,886 des Anmelders beschrieben.

G-emäss diesem Vorschlag wird die Grosse des an die Laufspindel des Hahnes anlegbaren Drehmoment mit einer Kupplungsvorrichtung mit Rad und Sperrklinke begrenzt, die bereits in zahlreichen Ausführungen und Anwendungen bekannt ist und die in Öffnungsrichtung blockiert ist und in Schliessrichtung frei auslost, wobei die Auslösung erfolgt, wenn das Drehmoment einen gewissen, durch Gegenfedern bestimmten Wert überschreitet.

Der grosste Nachteil dieser Ausführungsform ist die Lärmentwicklung durch die Sperrklinke.

Die -Erfindung betrifft einen mit kontrolliertem Drehmoment schliessbaren Absperrhahn mit Schraubenförmigem, durch einen Handgriff betätigbarem Schliessorgan, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen dem schraubenförmigem Schliessorgan und dem Handgriff ein Kupplungs- oder Anschlussstück eingesetzt ist, das nicht drehbar auf dem drehbaren schraubenförmigem Organ und von einer Feder auf dem Handgriff gezogen, -angeordnet ist, wobei starre Anschläge zwischen Kupplungsstuck und Handgriff vorgesehen sind, um den Weg der Feder zwischen einer Stellung geringster Deformation und einer Stellung maximaler Deformation zu begrenzen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind deutlicher der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles eines Absperrhahnes zu entnehmen, das in der beiliegenden Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt : Fig. 1 in Draufsicht einen offenen Handgriff mit umgeklapptem

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Deckelteil eines erfindungsgemässen Hahnes, Pig. 2 in perspektivischer Darstellung denselben Handgriff in zusammengeklapper Stellung,

Fig. 3 einen Schnitt der Linie IH-III der Fig. 2, Fig. 4 in perspektivischer Darstellung das Kupplungsoder Arischlusstück gemäss der Erfindung, Fig. 5 den Handgriff gemass Fig. 1 in einer Betätigungsphase und
Fig.· 6 denselben Handgriff in einer Funktionsendpaase.

In der Zeichnung ist mit der Bezugsziffer 1 allgemein ein

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Handgriff bezeichnet, welcher die erfindungsgemasse Hahnvorrichtung aufweist. Der Griff besteht aus einem Gehäuseformigem Körper 2 mit dreieckigem Grundriss und abgeschrägten Kanten und auf einem Deckel 3, einen Kupplung-oder Anschlusstück 4 und einer Feder 5. Unten weist der Gehäusekörper 2 eine zylinderformige Aussparung zum Aufstecken auf einen Hahn auf. Für die Zuordnung eines Deckels besitzt der Körper 2 einen Rand 7, in den ein entsprechender Rand des Deckels einrastet, sowie 3 vorstehende Zapfen 9, 10 und 11, welche in entsprechende Fuhrungssitze 9A, 1OA und 11A des Deckels einsteckbar sind. Auf der Rotationsachse des Hahngriffes sind zwei gegenüberliegende öffnungen 12 und 13 im Korper bzw. Deckel ausgebildet, welche als drehbare Lagerung für das Kupplungsstück 4 dienen, das in die öffnungen mit seinem als Hohlzylinderwelle 14 ausgebildeten Teil einsetzbar ist, dessen Hohlraum 15 einen genormten viereckigen Querschnitt besitzt, um auf die Schliessspindel eines Hahnes aufgesetzt zu werden. Das wie ein Anker fungierende Kupplungsstück 4 weist im Mittelteil seines Wellenteiles einen dicken Vorsprung in Form eines Profilbundes 16 auf, der

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einen zahnform!gen Vorsprung 17 und einen inneren Fortsatz 18 besitzt, der einen im Winkel dem Zahn 17 gegenüberliegenden Anschlag 18a aufweist und in dem eine öffnung 19 zum Einhangen der Feder 5 ausgebildet ist. Der Kupplungsteil ist drehbar im Gehäusekorper derart montiert, dass bei der Drehung der Zahn 17 und der Anschlag 18a jeweils gegen eine Sperre 20 anschlagen können, dis aus einem Zylinder besteht, der im Inneren des Gehäusekorpers in der Nähe des Zapfens 10 wegsteht und eine Wegbegrenzung in den beiden Drehrichtungen fur die Kupplung in bezug auf den Handgriff bildet. Im ,Zylinder 20 ist zur Versteifung ein vom Deckel abstehender Zapfen 21 eingesetzt. Die mit einem Ende in die öffnung 19 der Kupplung eingehängte Feder ist mit ihrem anderen Ende am Zapfen 11 befestigt und bestimmt auf diese Weise die Ruhestellung der Kupplung, wobei der Zahn 17 gegen den Zapfen oder die Sperre 20 anschlägt.

Die obigen Ausführungen lassen die Wirkungsweise eines erfindungsgemässen Hahnes zur Bewirkung der Abdichtung und zum Schütze der Dichtung leicht erkennen.

Bei Nichtbetätigung des Handgriffes, welche Stellung in Fig. 1 dargestellt ist, ist die Feder 5 mit einer gewissen Span-

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nung gespannt. Bei der Öffnung des Hahnes schlagt die Sperre 20 des Handgriffes gegen den Zahn 17, weshalb der Handgriff über die Kupplung die Schliesspindel in der Bewegung mitnimmt. Wenn man den Handgriff dreht, um den Hahn zu schliessen, so ist er bestrebt, die Kupplung 4 über die Feder 5 mitzunehmen, welche vom Zapfen 11 in Richtung des "Pfeiles A gezogen wird. Die Spannung der Feder, beispielsweise 50 Kg., ist vorgegeben, um auf das schraubenförmige

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Schliessorgan ein solches Drehmoment zu übertragen, das die Dichtung mit einer minimalen Kraft zusammengedrückt wird, die eine gute Abdichtung gewährleistet. Wenn der Hahn die Schliesstellung mit der vorgesehenen Kraft erreicht hat, überwiegt das andauernde Drehmoment das durch die Feder er~ zeugte Drehmoment, welche nicht mehr in der Lage ist, das schraubenförmige Organ mitzunehmen. Wenn nun mit der Hand weiterhin der Handgriff gedreht wird, so dehnt sich die Feder wie in Fig. 5 gezeigt aus und nimmt bei weiterdauernder Drehung die in Fig. 6 gezeigte Stellung an, in welcher der Sperrzylinder 20 gegen den Anschlag 18a der Kupplung anschlägt. Ab dieser Stellung führt bei weiterer Drehung in Schliessrichtung der Handgriff die Kupplung 4 das Schraub-

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organ des Hahnes starr mit sich. Wahrend der Schliessbewe-

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gung des Hahnes werden erfindungsgemas.se drei getrennte Phasen unterschieden, und zwar eine erste Phase, in welcher das Zusammendrücken der Dichtung bei Null beginnt und bis zu einem vorbestimmten Wert ansteigt, der von der Anfangsspannung der Feder bestimmt ist, eine zweite Phase, in welcher die Kompression der Dichtung über den regelbar'vorbestimmten .und vom Ansteigen der Spannung der Feder abschätzbaren Wert ansteigt, sowie eine dritte Phase, in welcher der Handgriff das Schliessorgan starr mit sich nimmt und ein die Kontrollgrenze übersteigendes Drehmoment überträgt.

Die den Hahn betätigende Hand verspürt deutlich den Beginn einer jeden Phase und den Übergang zur nachfolgenden Phase, auch deshalb, weil die Feder, wenn sie quergespannt wird, den Handgriff zurückführt, sobald dieser von der Hand freigegeben wird. Es wird auf diese V/eise einfach, alle Benutzer des erfindungsgemässen Hahnes daran zu gewöhnen, letzteren

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genau bis zum Ende der ersten Phase zu schliessen, welche deutlich vom Beginn der elastischen RÜckholung des Handgriffes markiert ist. Dieser geregelte, auf die Dichtung ausgeübte Druck leistet eine vollkommene Abdichtung und eine maximale Lebensdauer der Dichtung selbst. Wenn als Folge von veränderten Bedingungen des Sitzes oder der Dichtung ein Tropfen des Hahnes eintreten sollte, so ist es durch normales Zudrehen möglich, auf kontrollierte Weise die Kraft zu erhöhen und weiterhin die Dichtung zu benützen, bis das man auf die dritte Schliessphase übergehen muss. Unter diesem Bedingungen muss die Dichtung ersetzt werden, in der Zwischenzeit ermöglicht es jedoch der Hahn, den Druck zu verstärken, um eine etwa als "Hotdichtung" zu bezeichnende Dichtung zu erzielen.

Es ist zu bemerken, dass der Anschlag I8a, wenn er den Sperrzylinder 20 berührt, es ermöglicht, den Hahn auch dann zu schliessen, wenn die Feder beschädigt sein sollte oder sich aus den Halterungen ausgehängt hätte.

Es ist also festzustellen, dass die Funktionsweise in der zweiten Phase der eines Hahnes mit Sperrklinke entspricht, welche mit eingeregelter Feder bei allmählich ansteigender Kraft arbeitet, wobei in dieser Phase zwei offensichtliche Vorteile auftreten, und zwar der, dass die Schwierigkeit beseitigt ist, kontinuierlich die Feder einzustellen und dass es nachher nicht mehr notwendig ist, nach dem Auswechseln der Dichtung die Anfangsbedingungen wieder herzustellen.

Es wird jedoch noch ein anderer grosserer praktischer Vor-

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teil im Vergleich zu den Hahnen mit Sperrauslosung erzielt. Tatsächlich v/ar die Sperrauslösung der Klinke durch den Druck einer Feder und durch die Reibung zwischen den Zähnen od. dgl, bestimmt. Es gilt jedoch bekannt, dass die Reibungsbedingungen während des Verschleisses usw. stark schwanken. Bein erfindungsgemassen Hahn wird der Drehmoment in der ersten und in der zweiten Phase direkt durch die Spannung der Feder bestimmt und ist folglich jederzeit einwandfrei reproduzierbar.

Die Erfindung kann in Ihrer Gesamtheit und in ihren Einzelheiten in vieler Hinsicht abgeändert werden, ohne dadurch ihren Rahmen zu überschreiten, desgleichen können die ein-

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gesetzten Materialien durch andere, fur den jeweiligen Teil 'geeignete Materialien ersetzt werden.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Mit kontrolliertem Drehmoment schliessbarer Absperrhahn mit schraubenförmigem, durch einen Handgriff betatigbarem Schliessorgan, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem schraubenförmigen Schliessorgan und dem Handgriff (1) Kupplungs- oder Anschlusstuck (4) eingesetzt ist, das nicht drehbar auf dem drehbaren schraubenförmigem Organ und von einer Feder (5) auf dem Handgriff (1) gezogen, angeordnet ist, wobei starre Anschläge (20) zwischen Kupplungsstück (4) und Handgriff (1) vorgesehen sind, um den, Weg der Feder (5) zwischen einer Stellung geringster Deformation und einer Stellung maximaler Deformation zu begrenzen.

2. Absperrhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (5) derart angeordnet ist, dass sie eine im wesentlichen umkreisförmige Ruckholkraft in bezug auf die Drehung der Kupplung (4), an welcher sie angebracht ist, ausübt und mit ihr ein zu ihrer Deformation proportionales Drehmoment erzeugt.

3. Absperrhahn nach^Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Anschläge (20) untereinander in einer Weise angeordnet sind, dass sie einen bedeutenden '.Veg der Feder (5) und daher eine bedeutende Zunahme des elastisch kontrollierten Druckes auf die Dichtung ermöglichen.

4. Absperrhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (4) einen Zahn (17) aufweist, der in Beriihrungsangriff mit einem Sperrzyiinder (20) bringbar ist und befähigt ist, die Öffnung eines Hahnes zu bewirken.

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p. Absperrhahn nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (4) einen Anschlag (18a) besitzt, der in Beruhrungsangriff mit einem Sperrzylinder (20) bringbar ist und befähigt ist, die Schliessung des Hahnes bei Bruch der Feder und im Notfall zu bewirken.

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