DE2647878C2 - - Google Patents

Description

Bei Kükenhähnen besteht die Gefahr, daß sich das Küken besonders bei Druckstößen in der Rohrleitung und oder unter dem Einfluß seines Gewichtes in ganz oder teilwei­ se geöffneter Stellung auf seinem Sitz festklemmt.

Ein bekannter Kükenhahn mit kegligem Hahnküken (DE-PS 8 52 795) ist mit einer Schmierung versehen und hat eine von dem kleineren Kükenende und dem Gehäuse gebildete obere Kammer, in die das Schmiermittel eingeleitet wird und eine von dem Ge­ häuse und dem größeren Kükenende gebildete untere Kammer sowie einen Anschlag, der die Axialbewegung des Kükens in Richtung auf die untere Kammer begrenzt.

Es hat sich nun gezeigt, daß die Einleitung eines unter Druck stehenden Schmiermittels in die obere Kammer die eingangs geschilderten Schwierigkeiten nicht vollständig zu beseitigen vermag.

Die Aufgabe ist es, ein Festklemmen des Kükens auf seinem Sitz zu verhindern.

Erfindungsgemäß ist dies dadurch gelungen, daß sich zwischen den beiden Kammern und der Durchflußöffnung des Kükens in dem Küken Verbindungsöffnungen befinden und der mit der oberen Kammer verbundene Kanal ein Rückschlagventil aufweist, welches das Schmiermittel am Eintritt in die Durchflußöffnung hindert wenn der Kammerdruck denjenigen in der Durchflußöffnung übersteigt, während zwischen dem kleineren Kükenende und der Antriebsspindel eine Feder unter Druckspannung gehalter ist.

Bei einem anderen Kükenhahn ähnlicher Art (FR 15 24 440) sind zwar Kanäle vorhanden, welche die erwähnten Kammern mit dem Kükendurch­ laß in Verbindung bringen, doch wird hier das Schmiermit­ tel nicht in eine dem kleinen Kükenende benachbarte Kammer sondern in eine solche eingeleitet, welche nicht mit dem kleineren Kükenende in Verbindung steht. Infolgedessen wirkt sich der Schmiermitteldruck nicht auf die ganze Fläche des kleineren Kükenendes aus. Das hat zur Folge, daß die durch das Schmiermittel übertragene Kraft, welche das Küken zur Vermeidung von Verklemmungen von seinem Sitz abheben soll, vermindert ist.

Eine bei noch einem anderen bekannten Kükenhahn (US 20 70 490) vorhandene Schraubenfeder drückt nicht gegen das Küken sondern gegen einen in dem Küken verschiebbaren Kolben, der zur Regelung des Schmiermitteldruckes dient. Hier hat die Feder also einen anderen Zweck als die Feder des Kükenhahnes gemäß der Erfindung, welche das Küken von seinem Sitz drücken soll.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Aus­ führungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Absperrhahn mit Hahnküken gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt in einer um 90° versetzten Ebene und

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Absperrhahn gemäß Fig. 1 und 2.

Der Absperrhahn 10 kann an viele Einsatzfälle und Erforder­ nisse angepaßt werden, z. B. im Öl- und Gasbereich und in Strömungssystemen sonstiger Art.

Der Absperrhahn 10 hat ein Gehäuse 12 mit einer Abdeckung 14, welche beispielsweise durch eine Mehrzahl von Schraubenbolzen 16 am Gehäuse 12 befestigt ist. Wenn die Endabdeckung 14 abge­ nommen wird, so können alle erforderlichen Einsatzteile, die weiter unten noch näher erläutert werden, in das Gehäuse 12 eingesetzt werden. Vom Boden des Gehäuses aus kann daher ein Ausgleichsring 20 als Kupplung für die Antriebsspindel 18 und ein kegliges Hahnküken 22 montiert werden.

Die Antriebsspindel 18 ist im Gehäuse 12 drehbar gelagert und mechanisch mit dem Ausgleichsring 20 verbunden. Der Ausgleichsring 20 ist wiederum mechanisch mit dem Hahnküken 22 verbunden, das drehbar auf einem konischen Sitz 24 im Gehäuse gelagert ist. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, kann das Hahnküken 22 über den Ausgleichsring 20 von der Antriebs­ spindel 18 aus gedreht werden. Die kappenartige Endabdeckung 14 weist weiterhin eine Gewindebohrung 28 auf, in der eine Einstellschraube 30 für das Hahnküken und eine Schutzkappe 32 gelagert sind. Die Einstellschraube 30 dient zur Einstellung der axialen Position des Hahnkükens 22 im Gehäuse 12. Diese Einstellung erfolgt über eine Druckkugel 34, die am unteren Ende des Hahnkükens 22 in einer Ausnehmung 36 sitzt und an einer Kugelsitzfläche 38 abgestützt ist. Über die Kugelsitz­ fläche 38 wird bei axialer Bewegung der Einstellschraube 30 das Hahnküken 22 beispielsweise nach oben verschoben. Gleich­ zeitig wird dabei die Abwärtsbewegung des Hahnkükens begrenzt.

Eine Banddichtung 40 kann an der Verbindungsstelle oder dem Spalt zwischen dem Gehäuse 12 und der Endabdeckung 14 vor­ gesehen sein, um einen Hohlraum 42 zwischen diesen beiden Teilen gegen ein Eindringen von Fremdkörpern von außen zu schützen. Die Abdichtung dieses Hohlraumes oder Spaltes wird weiter verbessert durch einen Schmiernippel 44, der in der Bohrung 46 in der Endabdeckung 14 vorgesehen ist und mittels dessen Fett unter Druck in den Hohlraum 42 eingeführt werden kann. Dabei füllt das Fett den Hohlraum 42 vollständig an und es umgibt die Gewindebolzen 16, so daß diese gegen Angriff von Schadstoffen völlig gesichert sind.

Zwischen der Endabdeckung 14 und dem Gehäuse 12 ist weiterhin eine ringförmige Flachdichtung 43 vorgesehen.

Die Antriebsspindel 18 hat einen Bund 48, der an einem Stütz- und Dichtring 50 anliegt. Der Dichtring 50 ist in einer Nut 52 des Gehäuses gelagert. Der Stütz- oder Dichtring 50 wird an der Antriebsspindel 18 montiert, wenn diese durch das untere Ende des Gehäuses 12 hindurch eingesetzt wird.

Die Hauptabdichtung der Antriebsspindel 18 erfolgt durch eine Reihe von Dichtgliedern, die im Gehäuse oberhalb einer Ring­ rippe 54 angeordnet sind. Eine typische Dichtung ist beispiels­ weise eine Stopfbuchse, bei der eine Reihe von normalen Ringen und solchen mit flachen Unterseiten vorgesehen ist. Die Dich­ tungen 56 können durch Halteringe 58 und 60 lagegesichert wer­ den. Der obere Haltering 60 liegt vorzugsweise an einer Abdeckung 62 an, die beispielsweise durch eine Reihe von Gewindebolzen 64 am Gehäuse 12 festgelegt sein kann. Die Abdeckung 62 hat ver­ schiedene Aufgaben, so die axiale Lagesicherung der Halterin­ ge 58 und 60 mit der zugeordneten Dichtung 56, die Abdichtung der Antriebsspindel gegen die Umgebung durch eine wetterfeste Dichtung 66 und sie dient schließlich als Anschlag für eine Endstellung des Absperrhahnes, wozu ein Anschlagglied 68 vor­ gesehen ist. Das Anschlagglied 68 arbeitet mit einem Anschlag­ kragen 70 zusammen, der an der Antriebsspindel 18 drehfest an­ gebracht ist. Der Anschlagkragen 70 ist mit einem sektorförmi­ gen Ausschnitt 72 mit radialen Begrenzungen 74 an beiden Seiten versehen, welche die Drehbewegung der Antriebsspindel 18 auf einen vorbestimmten Winkelbereich begrenzen. Die Begrenzung der Bewegung der Antriebsspindel 18 erfolgt durch Anschlag des Anschlagkragens 70 am Anschlagglied 68 mit einer der Be­ grenzungsflächen 74.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, bilden das Gehäuse 12 und das Hahnküken 22 eine obere Kammer 76 und eine untere Kammer 78. Für die Druckzuführung eines dichtenden Schmiermittels in die obere Kammer 76 ist ein Rückschlagventil 80 vorgesehen. Das dichtende Schmiermittel fließt bei seiner Einfüllung in die obere Kammer 76 auch in Axialnuten 82 und eine Umfangsnut 84 des Hahnkükens. Das dichtende Schmiermittel dient auch dazu, auf das Hahnküken eine in seine Abheberichtung wirkende Axial­ kraft zu übertragen.

Der Absperrhahn 10 ist weiterhin mit einer Entlastungsvor­ richtung 86 versehen, welche eine Kugel 88 aufweist, die in einer teilweise mit Gewinde versehenen Ausnehmung 90 des Gehäuses 12 liegt. Die Kugel 88 wird durch eine Klemmschrau­ be 92 in ihrer dichtenden Stellung auf einem Sitz gehalten.

Mit der vorliegenden Erfindung wird zur Verhinderung eines Festsitzens des Hahnkükens 22 ein Druckausgleich an dem Hahn­ küken 22 im Gehäuse 12 herbeigeführt, wenn der Hahn teilweise oder ganz geöffnet ist, wenn also die Durchlaßöffnung 94 mit den Anschlußstutzen 96 in Verbindung steht. Die Druckkompen­ sation des Absperrhahnes 10 wird dadurch erzielt, daß eine erste, sich in Achsrichtung erstreckende Verbindungsöffnung 98 im Hahnküken 22 vorgesehen ist, welche die Durchlaßöffnung 94 mit der unteren Kammer 78 verbindet, und sich eine zweite, sich in Achsrichtung erstreckende Verbindungsöffnung 100 im Hahnküken 22 befindet, welche die Durchlaßöffnung 94 mit der oberen Kammer 76 verbindet. Die Verbindungsöffnung 98 kann gegenüber der Längsachse des Hahnkükens 22 versetzt sein, während die Verbindungsöffnung 100 sich in der Längsachse des Hahnkükens 22 befindet.

Auf diese Weise wird der Druck in der Durchlaßöffnung 94 bei ganz oder teilweise geöffnetem Hahnküken 22 gleichzeitig in die obere Kammer 76 und die unter Kammer 78 übertragen. Damit wirkt der Druck in den Kammern 76 und 78 auch auf das Ende 102 mit geringem Durchmesser und das Ende 104 mit größe­ rem Durchmesser des Hahnkükens 22 ein. Der auf das kleinere Ende 102 und auf das größere Ende 104 des Hahkükens 22 wirken­ de Druck führt zu einer dauernden axialen Lagesicherung des Hahnkükens 22 gegenüber der konischen Anlagefläche 24 des Ge­ häuses 12, selbst bei sich ändernden Temperaturen und Drücken. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein geringfügig ungleicher Druck infolge sekundärer Kräfte zur Spitze des Hahnkükens hin wirken kann. Diese sekundären Kräfte können durch eine Anzahl unterschiedlicher Faktoren bedingt sein. So kann beispielsweise die Schwerkraft im Sinne eines Zuges des Hahnkükens 22 in Rich­ tung auf seine Spitze wirken, wenn das Hahnküken 22 im Gehäuse 12 ungünstig ausgerichtet ist. Eine sekundäre Kraft kann auch dann auftreten, wenn der Absperrhahn 10 Druckänderungen unter­ liegt, insbesondere wenn der Druck in der Durchlaßöffnung 94 ansteigt. Während eines solchen Druckanstieges steigt der Druck im Anlagebereich zwischen dem Hahnküken 22 und dem Ge­ häuse 12 gegenüber dem Druck in der Durchlaßöffnung 94 und den Kammern 96 und 98 verzögert an, woraus eine Kraft mit einer Komponente in Richtung auf das kleinere Ende des Hahnkükens 22 resultiert, die auf das Hahnküken 22 wirkt. Dieses Zurück­ bleiben des Druckes im Bereich der Anlagefläche und die verla­ gernde Kraft erreichen ihr Maximum, wenn der Absperrhahn 10 in seiner vollen Offenstellung ist. Zum Ausgleich dieser sekun­ dären Kräfte drückt eine Feder 106, die in der Längsachse des Hahnkükens 22 angeordnet sein kann und im Beispielsfalle als Schraubenfeder ausgebildet ist, das Hahnküken 22 auf seiner Längsachse in Richtung nach dem großen Ende hin. Die Feder 106 ist an einer Verlängerung 108 der Antriebsspindel gelagert und liegt anderenendes in der erwähnten Weise unter Druckspannung am Hahnküken 22 an. Daher erhält das Hahnküken 22 bei Druck und/oder Temperaturänderungen in seiner teilweise oder ganz geöffneten Stellung tatsächlich so gut wie keine axialen Ver­ lagerungskräfte. Die Vermeidung einer solchen axialen Verla­ gerung oder Einpressung des Hahnkükens trägt auch dazu bei, ein Festsitzen des Hahnkükens 22 zu verhindern, da das Hahn­ küken 22 in seiner axialen Lage im Gehäuse 12 gehalten ist und nicht in die konische Verjüngung eingedrückt und so in dem Gehäuse festgeklemmt wird, wenn wieder ein gleichblei­ bender Druck und eine gleichbleibende Temperatur herrschen.

Die zweite axiale Verbindungsöffung 100 ist ebenfalls mit einer Kugel 110 versehen, die an der Öffnung 100 anliegt. Die Kugel, die durch die Feder 106 nicht beaufschlagt wird, liegt frei in der zweiten axialen Verbindungsöffnung und wirkt als Rückschlagventil, welches die Strömung des dich­ tenden Schmiermittels in die Durchlaßöffnung 94 des Hahn­ kükens 22 unterbindet, wenn das dichtende Schmiermittel in die obere Kammer 76 unter Druck eingeführt wird.

Wie weiter oben erläutert ist, können die verschiedenen Betriebsteile des Absperrhahns 10, also die Antriebsspin­ del 18, der Stütz- und Dichtring 50, der Ausgleichsring 20, die Feder 106, die Kugel 110, das Hahnküken 22, die Druck­ kugel 34 usw. durch das Ende des Gehäuses 12 hindurch mon­ tiert werden, wenn die Endabdeckung 14 abgenommen ist.

Diese Anordnung und Ausbildung der verschiedenen Teile gestattet eine Wartung der Stopfbuchse 56 an der Antriebs­ spindel 18, während der Absperrhahn 10 dem Leitungsdruck ausgesetzt ist. Somit kann also die Stopfbuchse 56 entfernt werden, selbst wenn der Absperrhahn 10 in einer unter Druck stehenden Leitung angeordnet ist. Dies erfolgt in der Weise, daß zunächst der Anschlagkragen 70 von der Antriebsspindel 18 und danach die Abdeckplatte 62 durch Lösung der Schraubenbolzen 64 vom Gehäuse 12 abgenommen wird. Nach der Entfernung dieser Teile liegen die Stopfbuchse 56 und die Halteringe zur Demon­ tage frei. Während einer solchen Demontage oder Wartung dichtet die durch den Stütz- und Dichtring 50 gebildete Primärdichtung ab. Um sicherzustellen, daß der Stütz- und Dichtring 50 richtig arbeitet und so eine Entfernung der anliegenden Teile, also der Stopfbuchse 56 und der Halteringe 58 und 60 gestattet, kann die Klemmschraube 92 teilweise herausgeschraubt werden, so daß die Kugel 88 von ihrem Sitz abheben kann. Die Bedienungs­ person kann dadurch sofort feststellen, ob eine einwandfreie Dichtung des Stütz- und Dichtringes 50 an der Aufnahmenut 52 vorliegt. Wenn im Bereich des Stütz- und Dichtringes 50 eine ausreichende Abdichtung erfolgt, so kann mit der Demontage der Stopfbuchse 56 begonnen werden.

Claims (3)

1. Geschmierter druckkompensierter Kükenhahn mit einem Gehäuse mit Durchflußkanal und einer diesen schneidenden kegeligen Bohrung mit darin drehbarem kegligen Hahnküken, das eine Durchflußöffnung enthält, einer von dem kleineren Kükenende und dem Gehäuse gebildeten oberen Kammer, einer Druckzuführung für ein Schmiermittel in diese Kammer, einer von dem Gehäuse und dem größeren Kükenende gebildeten unteren Kammer, einer gesonderten, mit dem kleineren Küken­ ende gekuppelten Antriebsspindel und mit einer Anschlag­ vorrichtung, welche die Axialbewegung des Kükens in Richtung auf die untere Kammer begrenzt, gekennzeichnet durch in dem Küken befindliche Verbindungsöffnungen (98, 100) zwischen den beiden Kammern (76, 78) und der Durchflußöffnung (94) des Kükens, durch ein Rückschlagventil (110) in der Verbin­ dungsöffnung (100) und durch eine Feder (106), die zwischen dem kleineren Kükenende und der Antriebsspindel (18) unter Druckspannung gehalter ist.

2. Kükenhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verbindung (100) in dem Küken zentral auf dessen Längsachse befindet.

3. Kükenhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (106) zentral in Richtung der Kükenlängsachse angeordnet ist.