DE2711023A1

DE2711023A1 - Kugelhahn

Info

Publication number: DE2711023A1
Application number: DE19772711023
Authority: DE
Inventors: Horst Pfeiffer
Original assignee: Pfeiffer Chemie Armaturenbau GmbH
Current assignee: Pfeiffer Chemie Armaturenbau GmbH
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1977-03-14
Publication date: 1978-09-21

Description

Die Erfindung betrifft einen mit PTFE (Polytetrafluoräthylen) ausgekleideten Kugelhahn, dessen aus einem Metallkern mit PTFE-Ummantelung bestehende Kugel zwischen zwei auf einer gemeinsamen Hauptachse liegenden, mit PTFE ausgekleideten Metallanschlußstutzen mittels zwischengelegter PTFE-Sitzringe eingespannt und mittels einer senkrecht zur Anschlußstutzenhauptachse liegenden, mit PTFE ummantelten Spindel betätigbar ist, die von einer Stoffbuchsenpackung umgeben ist.

Polytetrafluoräthylen bzw. PTFE widersteht im wesentlichen allen aggressiven und hochaggressiven Chemikalien mit Ausnahme von geschmolzenen Alkalimetallen und heißem Fluor. PTFE wird zum Einsatz im Armaturenbau auch mit metallischen oder organischen Füllstoffen durch Sinterung verbunden, wobei sich als Füllstoffe insbesondere Kohle und Glas eignen. Durch den Einsatz von mit Kohle gefüllten PTFE wird insbesondere nicht nur der Kaltfluß des reinen PTFE-Materiales weitgehend ausge-

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schaltet, sondern es wird auch die Härte des Materials erheblich verbessert.

Bei bekannten Kugelhähnen für aggressive Medien ist zwischen zwei Anschlußstutzen ein Mittelteil zwischengeflanscht, in der sich unter Zwischenlegung von Sitzringen die eine Durchflußöffnung aufweisende Kugel befindet. Zur Betätigung der Kugel ist diese in der Regel mit einem Außenschlitz versehen, in den ein durch den Mantel des Mittelteiles hindurchgefUhrter Drehschaft bzw. Schaltstift ragt. Bei den bekannten Kugelhähnen mit die Kugel aufnehmendem Mittelteil sind im Bereich des Hauptdurchflußkanales zwei Dichtstellen vorhanden, und zwar im Bereich der beiden Stirnseiten bzw. Stirnflächen des Mittelteiles. Wenn es sich um die Verarbeitung von aggressiven und hochaggressiven Medien handelt, ist es jedoch vorteilhaft, so wenig Dichtstellen wie möglich zu haben.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kugelhahn so zu gestalten, daß die Anzahl der Dichtstellen insbesondere im Bereich des Hauptdurchflußkanales herabgesetzt und praktisch auf eine einzige Dichtstelle reduziert wird, die immer zum Einsetzen der Kugel erforderlich sein wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Kugelhahn dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungs- und Trennebene zwischen den beiden Anschlußstutzen mit der Hauptmittelebene der Kugel und der Längsachse der Spindel zusammenfällt, die einen Körper mit der Kugel bzw. Kugelarmierung bildet.

Bei einem derartigen Kugelhahn befindet sich im Bereich des Hauptströmungskanales praktisch nur eine einzige Dichtstelle im Bereich der Teilungs- und Trennebene zwischen den beiden Anschlußstutzen, wobei die Möglichkeit gegeben ist, die Kugel mit der einen Körper mit der Kugel bildenden Spindel in die beiden durch die Anschlußstutzen gebildeten Gehäuseteile einzulegen.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Anschlußstutzen eine zur Trennebene hin offene halbkreisförmige und senkrecht einseitig in den Anschlußstutzenhauptkanal mündende Durchgangsöffnung mit einem an der Außenseite befindlichen halbkreisförmigen Flanschringabschnitt aufweist, und daß die beiden halbkreisförmigen Durchgangsöffnungen der beiden Nebenstutzenabschnitte sich zu einer gemeinsamen, die Spindel aufnehmenden Durchgangsöffnung und die beiden Flanschringabschnitte zu einem vollen Flanschring ergänzen, an dem eine zentrale Öffnung aufweisende Brille anschraubbar ist.

Die beiden Anschlußstutzen weisen sich gegenüberliegende und miteinander verschraubte Flanschringabschnitte auf, die den größten Teil der Kugel umgreifen und im Bereich der Flanschringabschnitte der Nebenstutzenabschnitte enden.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß die beiden Anschlußstutzen im Bereich der beiden Nebenstutzenabschnitte mit sich zu einer Ringschulter ergänzenden und in die kreisförmige Durchgangsöffnung ragenden Schulterabschnitten versehen sind, die mit PTFE verkleidet sind, wobei die PTFE-Verkleidung der Ringschulter bzw. Schulterabschnitte im Bereich ihrer gegen die Spindel anliegenden Zylinderfläche mit einer Labyrinthdichtung in Form von Nuten versehen sind.

Die Kugelspindel ist im Anschluß an die Labyrinthdichtung von einer PTFE-Dachmanschettenpackung umgeben, die ihrerseits von einer in den Nebenstutzen eingeschobenen und sich auf der PTFE-verkleideten Ringschulter abstützenden PTFE-BUchse umgeben ist, die an ihrer außenliegenden Stirnkante mit einer umlaufenden Nut versehen ist, in die ein an der Innenseite der Brille angebrachter Ringvorsprung ragt, wobei die Kugelspindel von einer Überbrille umgeben ist, die einen durch die Brille hindurchgeführten Ringvorsprung aufweist, der axial gegen die Dachmanschettenpackung anpreßbar isto

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Sämtliche Teile, die mit den zu behandelnden aggressiven Medien in Berührung kommen können, sind aus PTFE gefertigt. Teile, die mechanisch beansprucht werden, sind mit einem zu 25?6 mit Kohle gefüllten PTFE ausgekleidet, während Teile, die aneinander reiben, aus verschiedenen PTFE-Werkstoffen bestehen, wodurch sich hervorragende Reibungskoeffizienten ergeben. Die gesamte PTFE-Auskleidung bzw. -Umkleidung läßt sich vorzugsweise im isostatischen Preßverfahren herstellen.

Die Kugel hat vorzugsweise eine Edelstahlarmierung, welche allseitig mit PTFE ummantelt ist, wobei die ebenfalls mit PTFE ummantelte Antriebswelle bzw. Spindel der Kugel mit der Kugelarmierung verbunden, d.h. in einem Stück gegossen ist.

Die PTFE-Auskleidung des Kugelhahngehäuses begrenzt vorzugsweise einen Im wesentlichen kugelförmigen Raum, dessen Innenwand in einem die Drehbewegung der Kugel nicht beeinträchtigenden Minimalabstand von der Kugelaußenwand liegt. Auf diese Weise ergibt sich mit der günstigen Teilung des Kugelhahngehäuses nur ein unbedingt notwendiger freier Raum zwischen der Kugel und dem Gehäuse, wobei die Kugel nur auf den dafür vorgesehenen Sitzringen schleift bzw. abdichtet.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist eine gute Abdichtung auch im Bereich der Antriebswelle bzw. Kugelspindel gewährleistet, da die Spindelabdichtung häufig die schwächste Stelle einer Armatur ist. Die Abdichtung erfolgt von der Medienseite her zunächst über eine Labyrinthabdichtung, die noch innerhalb dee Gehäuses liegt. Danach folgt unmittelbar •ine PTFE-Dachmanschettenpackung, die aus einem Grundring und mehreren Zwischenringen und einem Deckring bestehen kann. Die Abdichtung wird vollständig durch die die Dachmanschettenpackung umgebende und in den Nebenstutzen eingesetzte PTFE-Bttchse, in deren Wand der Ringvoreprung der mittels Schrauben anziehbarer Brille ragt.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden einzigen Figur näher beschrieben, die zur Hälfte im Schnitt und zur Hälfte in der Seitenansicht den erfindungsgemäßen Kugelhahn wiedergibt.

Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Kugelhahnes ist aus den beiden Anschlußstutzen 1 und 2 zusammengesetzt, die aus geeignetem Gußmaterial, beispielsweise GGG-42, bestehen können und mit einer PTFE-Auskleidung 3 ausgekleidet sind. In das Hahngehäuse ist die Kugel 4 eingesetzt, die im wesentlichen aus einer ringförmigen Stahlarmierung 5 besteht, die mit einem PTFE-Mantel 6 umkleidet und ausgekleidet ist. An die Stahlarmierung 5 schließt sich die ebenfalls aus Stahl bestehende Antriebswelle bzw. Spindel 7 an, die ebenfalls mit dem PTFE-Mantel 6 umkleidet ist. An der Spindel 7 ist ein Betätigungshebel 8 festgeschraubt, um die Kugel 4 beispielsweise aus der in der Zeichnung dargestellten Durchlaßposition in eine Schließposition oder in entsprechende Zwischenpositionen zu verstellen.

Die Kugel ist im Bereich jedes der beiden Anschlußstutzen 1 und 2 mittels PTFE-Sitzringen 9 eingespannt und abgedichtet. Die Trenn- bzw. Teilungsebene zwischen den beiden Anschlußstutzen 1 und 2 fällt mit der Hauptmittelebene der Kugel 4 und der Längsachse der Spindel 7 zusammen.

Jeder der beiden Anschlußstutzen 1 und 2 weist eine sich Über einen Umfang von 180° erstreckenden Nebenstutzenabschnitt 10 bzw. 11 auf. Die beiden Nebenstutzenabschnitte 10 und 11 begrenzen einen zur Trenn- bzw. Teilungeebene hin offene kreisförmige und senkrecht einseitig in den Anschlußstutzenhauptkanal 12 mündende Durchgangsöffnung. Die beiden halbkreisförmigen Durchgangsöffnungen ergänzen sich bei zusammengesetztem Kugelhahn zu einer kreisförmigen, die Spindel 7 aufnehmenden Durchgangsöffnung, während sich die an den Nebenstutzenabschnitten 10 und 11 angebrachten Flanschringabschnitte 13 und 14 zu einem vollen Flanschring ergänzen, an dem eine eine zentrale Öffnung aufweisende Brille 15 mittels Schrauben

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angeschraubt ist.

Die beiden Hauptflansche, mit denen die beiden Anschlußstutzen 1 und 2 aneinander festgeschraubt sind (Bohrlöcher 16a), umgreifen den größten Teil der Kugel 6 und enden im wesentlichen im Bereich des aus dem Flanschringabschnitt 14 und 15 gebildeten Flansches.

Die beiden Nebenstutzenabschnitte 10 und 11 sind im Bereich der kreisförmigen Durchgangsöffnungen mit sich zu einer Ringschulter ergänzenden, in die kreisförmige Durchgangsöffnung ragenden Schulterabschnitten 17 versehen, die ebenfalls mit PTFE umkleidet sind. Diese PTFE-Verkleidung der Ringschulter 17 ist im Bereich ihrer gegen die Spindel 7 anliegenden Zylinderfläche 18 mit einer im einzelnen nicht dargestellten Labyrinthdichtung in Form von Nuten versehen. Die Spindel 7 ist im Anschluß an diese Labyrinthdichtung von einer PTFE-Dachmanschettenpackung 19 umgeben, die ihrerseits von einer in den Nebenstutzen 10, 11 eingeschobenen und sich auf der PTFE-verkleideten Ringschulter 17 abstützenden PTFE-Büchse 20 umgeben ist, die an ihrer außen liegenden Stirnkante mit einer umlaufenden Nut 21 versehen ist, in die ein an der Innenseite der Brille 15 angebrachter Ringvorsprung 22 ragt.

In die zentrale öffnung der Brille 15 ist weiterhin eine Überbrille 23 mit ihrem nach innen gerichteten Ringvorsprung 24 eingeschoben, der mittels Schrauben 25 axial anziehbar und gegen die Dachmanschettenpackung 19 anpreßbar ist.

Die Abdichtung im Bereich der Spindel erfolgt demzufolge einmal mittels der Labyrinthdichtung im Bereich der Zylinderfläche 18 und anschließend daran mittels der Dachmanschettenpackung 19 in Verbindung mit der PTFE-Büchse 20, die gegen die PTFE-umkleidete Ringschulter 17 anpreßbar ist.

Die Durchflußöffnungen der PTFE-Sitzringe 9 haben einen kleineren Durchmesser als die Durchflußöffnung der Kugel 6 der

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Anschlußstutzenhauptkanal 12, so daß in Abhängigkeit von der Drehstellung der Kugel 6 die Durchflußmenge mit einer bestimmten Durchflußcharakteristik verändert werden kann.

Um den Totraum zwischen der Kugel 6 und dem mit PTFE ausgekleideten Gehäuse möglichst klein zu halten, begrenzt die PTFE-Auskleidung des Kugelhahngehäuses vorzugsweise einen kugelförmigen Raum, dessen Innenwand in einem die Drehbewegung der Kugel 6 nicht beeinträchtigenden Minimalabstand von der Kugelaußenwand liegt.

In die Überbrille 23 ist ein Abstreifring 26 eingesetzt.

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Claims

Patentansprüche

Mit PTFE (Polytetrafluoräthylen) ausgekleideter Kugelhahn, dessen aus einem Metallkern mit PTFE-Ummantelung bestehende Kugel zwischen zwei auf einer gemeinsamen Hauptachse liegenden, mit PTFE ausgekleideten Metallanschlußstutzen mittels zwischengelegter Sitzringe aus PTFE eingespannt und mittels einer senkrecht zur Anschlußstutzenhauptachse liegenden mit PTFE ummantelten Spindel betätigbar ist, die von einer Stopfbuchsenpackung umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungs- und Trennebene zwischen den beiden Anschlußstutzen (1, 2) mit der Hauptmittelebene der Kugel (4) und der Längsachse der Spindel (7) zusammenfällt, die einen Körper mit der Kugel (4) bzw. Kugelarmierung (5) bildet.
2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anschlußstutzen (1, 2) eine zur Trennebene hin offene halbkreisförmige und senkrecht einseitig in den Anschlußstutzenhauptkanal (12) mündende Durchgangsöffnung mit einem an der Außenseite befindlichen halbkreisförmigen Flanschringabschnitt (13, 14) aufweist, und daß die beiden halbkreisförmigen Durchgangsöffnungen der beiden Nebenstutzenabschnitte (10, 11) sich zu einer gemeinsamen, die Spindel (7) aufnehmenden Durchgangsöffnung und die beiden Flanschringabschnitte (13, 14) zu einem vollen Flanschring ergänzen, an dem eine eine zentrale Öffnung aufweisende Brille (15) anschraubbar ist.
3. Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußstutzen (1, 2) sich gegenüberliegende und miteinander verschraubte Flanschringabschnitte aufweisen, die den größten Teil der Kugel (4) umgreifen und im Bereich der Flanschringabschnitte (13, 14) der Nebenstutzenabschnitte (10, 11) enden.

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4. Kugelhahn nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußstutzen (1, 2) im Bereich der beiden Nebenstutzenabschnitte (10, 11) mit sich zu einer Ringschulter ergänzenden und in die kreisförmige Durchgangsöffnung ragenden Schulterabschnitten (17) versehen sind, die mit PTFE verkleidet sind.
5. Kugelhahn, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die PTFE-Verkleidung der Ringschulter bzw. Schulterabschnitte (17) im Bereich ihrer gegen die Spindel (7) anliegenden Zylinderfläche (18) mit einer Labyrinthdichtung in Form von Nuten versehen ist„
6. Kugelhahn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (7) im Anschluß an die Labyrinthdichtung von einer PTFE-Dachmanschettenpackung (19) umgeben ist, die ihrerseits von einer in den Hebenstutzen (10, 11) eingeschobenen und sich auf der PTFE-verkleideten Ringschulter (17) abstützenden PTFE-BUchse (20) umgeben ist, die an ihrer außenliegenden Stirnkante mit einer umlaufenden Wut versehen ist, in die ein an der Innenseite der Brille (15) angebrachter Ringvorsprung (22) ragt.
7. Kugelhahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (7) von einer Überbrille (23) umgeben ist, die einen durch die Brille (15) hindurchgeführten Ringvorsprung (24) aufweist, der axial gegen die Dachmanschettenpackung (19) anpreßbar ist.
8. Kugelhahn nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Überbrille (23) ein Abstreifring (26) eingesetzt ist.
9. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußöffnung der PTFE-Sitzringe (9) einen kleineren Durchmesser hat als die Durchflußöffnung (27) der Kugel (4).

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10. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die PTFE-Auskleidung des Kugelhahngehäuses einen kugelförmigen Raum begrenzt, dessen Innenwand in einem die Drehbewegung der Kugel (4) nicht beeinträchtigenden Minimalabstand von der Kugelaußenwand liegt.

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