DE2719854B2 - Den Spalt zwischen Kugelküken und Hahngehäuse abdichtender, in einer durch eine zylindrische und eine radial gerichtete ebene Wand begrenzte Ausnehmung eines Kugelhahngehäuses angeordneter, elastischer Dichtungsring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Dichtungsprobleme bei Absperrhähnen mit kugelförmigen Hahnküken betreffen im wesentlichen die Abdichtung zwischen dem im Hahngehäuse verwendeten Dichtungsring und dem Kugelküken sowie die Abdichtung zwischen dem Dichtring und dem Hahngehäuse. Bei lose eingesetzten Dichtungsringen der in Rede stehenden Art (US-PS 30 67 978) wird die erforderliche Dichtwirkung nach beiden Strömungsrichtungen durch eine verhältnismäßig große Anlagefläche des Dichtungsringes am Küken und durch die so Verwendung eines zusätzlichen, kegelstumpfförmigen Stützelements erzielt Mit Hilfe eines derartigen Stützelements wird vermieden, daß der Dichtungsring durch Einwirken von Druckluft auf der dem Stützelement entgegengesetzten Seite verformt wird; fernerhin ss wi.id dadurch vermieden, daß die Anpreßkraft des Dichtungsrings am Küken unnötig erhöht wird.

Die zur Formstabilität des Dichtungsrings beitragenden Stützelemente der vorgenannten Art bedürfen einer genauen Fertigung und eines genauen Sitzes im eo Hahngehäuse, um am gesamten Umfang gleichförmige Anpreßkräfte herbeizuführen. Trotzdem ist es bei höheren Drücken oder bei Druckstößen nicht zu vermeiden, daß der Dichtungsring gestaucht und verformt wird; es entstehen hohe Anpreßkräfte des Kükens gegenüber dem Dichtungsring. Zur Betätigung des Absperrhahnes sind große Drehmomente erforderlich, was starken Verschleiß zur Folge hat.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Dichtungsring der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß er zweiseitig wirkend in ein Hahngehäuse eingesetzt werden kann, derart, daß die Befestigung ohne Vorpressung erfolgt und daß der Verschleiß des Dichtungsringes auf ein Minimum reduzäerbar ist Durch verringerte Anpreßkraft des Dichtungsringes soll gleichzeitig eine verringerte Betätigungskraft erforderlich sein, :.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1.

Der Dichtungsring kann ohne besondere Befestigungselemente in ein Hahngehäuse eingesetzt werden, wobei das Einsetzen auch bei einem fertig gebohrten, einteiligen Gehäuse nach Entfernen des Kükens möglich ist Die Obergangsabschnitte am Obergang zur zylindrischen Außenfläche des Dichtungsringes vermitteln eine in beiden Strömungsrichtungen wirkende Anpressung des Dichtungsringes am Kugelküken, d. h. es kann ein einzelner Dichtungsring für beide Strömungsrichtungen verwendet werden. Trotz der im Bereich des Obergangs elastisch verformbaren Bereiche des Dichtungsringes ist dieser formtreu in der Ausnehmung des Hahngehäuses geführt, da er sich an der zugewandten Wandung des Hahngehäuses mit Hilfe der Stützhülse abstützt

Der weitere, are Kugelküken mit geringer Vorpressung anliegende Obergangsabschnitt vermittelt eine zusätzliche Absicherung in der Hauptströmungsrichtung des Kugelhahns und bildet zusammen mit einem der in die Außenfläche übergehenden Abschnitte einen Zwischenraum bzw. eine Kammer, welche mit Fett gefüllt sein kana Der Verschleiß des Dichtungsringes wird hierdurch um ein weiteres reduziert Dies ermöglicht es, den Kugelhahn mit weit geringerer Kraft als bisher üblich zu betätigen, d.h. es kann auch ein Betätigungshebel von kleinerer und kompakterer Form verwendet werden.

Die Verwendbarkeit des Dichtungsringes für zwei Strömungsrichtungen erleichtert zudem sowohl die Montage als auch den Einsatz des Kugelhahns, da keine besonderen Richtungsmarkierungen für das strömende Medium, so Druckluft, erforderlich sind, selbst wenn für den allgemeinen Gebrauch eine bevorzugte Strömungsrichtung gewählt sein sollte.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt

Außer den vorstehend genannten, gattungsgemäßen Anordnungen sind Kugelhahnkonstruktionen bekannt (DE-OS 15 50 226), bei welchen der Dichtungsring über einen großen Bereich aus einer gehäuseseitigen Aufnahmenut herausragt wobei in die Wandung des Dichtungsringes eine dünne Stützhülse in Form eines Federrings bzw. Streifens eingelassen ist Eine derartige Anordnung vermittelt jedoch nicht die vorstehend genannten, baulichen und funktioneilen Vorteile, da der Dichtungsring verhältnismäßig weich ausgebildet ist und infolgedessen auf einer großen Fläche am Kugelküken anliegt Von der Rückseite des Dichtungsringes her einwirkende Druckkräfte des zu fördernden Mediums vermögen außerdem die am Kugelküken anliegende Dichtungslippe abzuheben. Aus diesem Grund ist in jedem Fall ein zweiter Dichtungsring an der diametral gegenüberliegenden Seite des Kugelkükens erforderlich.

Bei einer weiteren bekannten Konstruktion eines Kugelhahns (US-PS 34 Ol 916) ist ein Dichtungsring mit zwei Dichtungswülsten vorgesehen, welche in eingebau-

tem Zustand W die kugelige Außenfläche des Kugelküken* andrücken, Der Dichtungsring wirkt dabei mit einem zweiten Dichtungsring jwsammen und weist eine gewisse elastische Vorspannung auf. Auch bei diesen Dichtungsring-Konstruktionen ist es erforderlich, an den diametral einander gegenüberliegenden Gehäuseausnehmungen jeweils zwei Paare derartiger Dichtungsringe vorzusehen, um auch bei einer Strömungsumkehr ausreichende Dichtung zu erreichen; zudem ist es äußerst schwierig, die Position der einzelnen Dichtungsringe mangels Stützhülsen genau festzulegen. Ein weiterer Nachteil derartiger Anordnungen besteht darin, daß infolge der vergrößerten Anlagefläche der Dichtungsring-Paare mit erhöhter Reibung und demgemäß mit erhöhter Betätigungskraft zum öffnen oder Schließen des Hahns zu rechnen ist

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Kugelhahns mit einem darin eingesetzten, in beiden Strömungsrichtungen wirkendem Dichtungsring;

Fig.2 ist eine vergrößerte Schnittai«sicht des Dichtungsringes;

Fig.3 ist eine weiterhin vergrößerte Schnittansicht des Dichtungsringes in seiner baulichen Zuordnung zum Hahngehäuse; und

Fig.4 und 5 sind Darstellungen der Kräftediagramme am Dichtungsring für die Strömungsrichtungen A und B nach F ig. 3.

Der in Fig.1 dargestellte Kugelhahn weist ein einteiliges Hahngehäuse 1 mit einer Kammer 3 auf, die nach dem Einsetzen eines Kugelkükens 5 durch ein VerschlußstOck 7 verschlossen wird. Auf einen aus dem Hahngehäuse herausragenden, mit dem Kugelküken verbundenen Ansatz 9 ist ein Knebel aufsetzbar, mit welchem das Kugelküken in die Stellung »geöffnet« oder »geschlossen« drehbar ist

Das Hahngehäuse 1 weist Bohrungen IS und 16 auf, welche über Offnungen 17 und 19 in die Kammer 3 münden. Das Kugelküken 5 weist eine abgewinkelt verlaufende Durchgangsbohrung 21 auf, deren erste Bohrungsöffnung 23 in Richtung der Drehachse des Kugelkükens verläuft und stets auf die öffnung 17 gerichtet ist Eine zweite Bohrungsöffnung 25, die am Ende des abgewinkelten Teiles der Durchgangsbohrung 21 ausgebildet ist, bestimmt durch ihre Lage des um 90° drehbaren Kugelkükens, ob dasselbe auf Durchgang oder auf Schließen geschaltet ist Zwischen der öffnung 19 und dem Kugelküken 5 ist die Mündung der Bohrung 16 zu einer zylindrischen Ausnehmung 27 erweitert In diese Ausnehmung 27 ist mit Schiebesitz ein Dichtungsring 29 eingesetzt

In geöffnetem Zustand des Kugelhahnes umfaßt der Dichtungsring 29 mit seinen axial gerichteten Flächen die Bohrungsöffnung 25 der Durehgangsbohrung 31. Wird das Kugelküken in die geschlossene Stellung

gebracht, dann liegen die axial gerichteten Flächen des Dichtungsringes 29 auf der kugelförmigen Oberfläche des Kugelkükens 5 dichtend an. Die Formgebung des Dichtungsringes 29 ist in F i g, 2 und 3 näher dargestellt Der in zwei Strömungsrichtungen (A und B) beauf-

schlagbare Dichtungsring 29 (Fig.2) besitzt einen annähernd halbkreisförmigen Querschnitt 30 mit einer zylindrischen Außenfläche 31. Der der Rotationsachse 33 (F i g. 2) zugekehrte Ringabschnitt 35 weist zwischen der Oberfläche des Kugelkükens 5 und der Ausnehmung 27 des Hahngehäuses 1 mehrere gerade, im stumpfen Winkel zueinanderstehende Wandabschnitte 37,39,41 auf. Am Obergang zur Außenfläche 31 des Dichtungsringes sind Obergangsabschnitte 45 and 47 vorgesehen. Der Dichtungsring weist neben dem am Kugelküken 5

anliegenden Übergangsabschnitt 45 und einem demgegenüber zurückversetzten Zwischer-:bschnitt 53 einen weiteren, am Kugelküken mit geringer Vorpressung anliegenden Obergangsabschnitt 43 auf. In die Außenfläche 31 ist eine Stützhülse 49 eingelegt welche etwa halb so lang ist wie der Dichtungsring 29.

Aus Fig.4 ist das Kräftediagramm für die Strömungsrichtung A ersichtlich. Die die Wandabschnitte 37, 39, 41 beaufschlagende Druckluftkraft D_A ist nach Größe und Richtung in dem Pfeilkurvenzug aufgetro-

gen. Während die Resultierende P,ra den oberen Abschnitt des Dichtungsringes 29 an die zylindrische Wandung der Ausnehmung 27 anpreßt preßt die axial gerichtete Resultierende Raa die bogenförmigen Übergangsabschnitte 43,45 an die kugelige Oberfläche des

Hahnkükens 5 an. Die Dichtwirkung des Dichtungsringes 29 wird also durch den seitens der Resultierenden Rha auf dem Bereich II wirkenden Druck, bzw. durch den seitens der Resultierenden Raa auf dem Bereich IH wirkenden Druck herbeigeführt

F i g. 5 zeigt das Kräftediagramm für die Strömungsrichtung Α Die in dieser Richtung auftretende Druckluftkraft Db, welche durch die gekrümmte Pfeilkurve dargestellt ist kann in die beiden Resultierenden Rrb und Rab aufgeteilt werden. Die axial gerichtete Resultierende Rab wirkt im Bereich I, hingegen die Resultierende Rrb im Bereich IV des Dichtungsringes 29.

Der vom Zwischenabschnitt 53 zwischen den bogenförmigen Übergangsabschnitten 43,45 umschlos-

sene Raum ist mit Fett gefüllt, wodurch die Schmierung zwischen Kugelküken und Dichtungsring längere Zeit gewährleistet ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche;

   U Pen Spalt zwischen Kugelküken und Hahngehäuse abdichtender, in einer durch eine zylindrische und eine radial gerichtete ebene Wand begrenzte Ausnehmung eines Kugelhahngeh^uses angeordneter, elastischer Dichtungsring mit einer zylindrischen Außenfläche und mehreren, unterschiedliche Neigungen zur Rotationsachse aufweisenden kegelstumpfmantelförmigen Wandabschnitten, da- to durch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (29) im Querschnitt bogenförmige Obergangsabschnitte (45, 47) aufweist, die in die zylindrische Außenfläche (Sl) des Dichtungsrings (29) übergehen, von denen der eine am Kugelküken (5) und der is andere an der ebenen Wand der Ausnehmung (27) mit geringer Vorpressung anliegen, daß der Dichtungsring (29) neben dem am Kugelküken (5) anliegenden Obergangsabschnitt (45) und einem demgegenüber zurückversetzten Zwischenabschnitt (53) einen weiteren, am Kugelküken mit geringer Vorpressung anliegenden Obergangsabschnitt (43) aufweist, daß die zylindrische Außenfläche (31) des Dichtungsrings (29) mit annähernd der Hälfte ihrer Länge von der zylindrischen Wand der Ausnehmung aufgenommen ist und daß die zylindrische Außenfläche teilweise durch eine Stützhülse (49) gebildet ist
2. 2. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützhülse (49) halb so lang ist wie der Dichtungsring (29).
3. 3. Dichtungsring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Kugelküken (5) und Zwischenabschmrt (53) eingeschlossene Raum mit Fett gefüllt ist

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