DE2830067C2 - Kugelhahn - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelhahn mit einem Gehäuse, Sitzringen im Gehäuse, einem zwischen den Sitzringen gelagerten Küken und einer drehbar im Gehäuse gelagerten Schaltwelle, die am inneren Ende mit einem Mitnehmer verbunden ist, der zur Übertragung eines Kräftepaares für die Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Kükens mit dem Küken so zusammenwirkt, daß zu Beginn der Öffnungsbewegung das auf das Küken aufgebrachte Drehmoment größer ist als während der restlichen Öffnungsbewegung.

Kugelhähne erfordern zur Betätigung auch bei relativ geringen Drücken des abzusperrenden Strömungsmediums hohe Drehmomente.

Das für das Ingangsetzen des Kugelkükens erforderliche Drehmoment wird auch Losbrechmoment bezeichnet. Das Losbrechmoment ist auch abhängig von der Standzeit des Kugelhahns. Die Höhe des Losbrechmoments ist je nach Konstruktion, Betrieb und Beschaffenheit der Gleitflächen 2 bis 5mal höher als das normale Drehmoment zur Verstellung des Kugelkükens bis zum Druckausgleich, d. h. bis zur Freigabe des Durchflusses. Die beschriebene Erscheinung beruht auf dem bekannten physikalischen Unterschied zwischen Haft- und

Gleitreibung.

Ein Kugelhahn, bei dem das Losbrechmoment nur unwesentlich größer ais das Gleitmoment ist, ist bereits vorgeschlagen worden (DE-PS 28 27 720). Der Mitnehmer oder die Ausnehmung im Kugelküken ist in seinem oder ihrem Querschnitt zur Drehachse des Kugelhahns zur Erzeugung eines zur Drehachse asymmetrischen Krafteingriffs vor der eigentlichen Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Kükens asymmetrisch ausgebildet. Auf diese Weise wird auf das Kugelküken zu Beginn z. B. der Öffnungsbewegung ein Drehmoment erteilt, dessen Achse quer zur normalen Drehachse des Kugelkükens verläuft Dabei kann nur eine verhältnismäßig kleine von der eigentlichen Drehbewegung abweichende Bewegung am Kugelküken stattfinden, diese reicht jedoch aus, den Gleitreibungszustand herbeizuführen. Es «ersteht sich, daß die beschriebene Konstruktion nur anwendbar ist auf sogenannte schwimmend gelagerte Kugelküken. Kugelküken, die achsfest gelagert sind (gelagerte Kugelküken) ist eine Drehbewegung stets nur um die Drehachse des Kugelkükens möglich.

Für Kugelhähne mit zapfengelagerten Kugelküken ist bekannt, den der Schaltwelle gegenüberliegenden Drehzapfen schwenkbar im Gehäuse zu lagern (DE-OS 27 53 121). Der Mitnehmer der Schaltwelle ragt in eine Ausnehmung des Kugelkükens zwischen zwei in der Ausnehmung angeordnete Halbkreisscheiben hinein, die als Zwischenglied zur Übertragung eines Drehmoments auf das Kegelküken dienen. Das Kugelküken wird zu Beginn der Öffnungsbewegung ein wenig von dem Sitzring abgekippt, an dem es aufgrund der Druckdifferenz anliegt. Hierbei müssen erhebliche Kräfte von der Lagerung aufgenommen werden, wenn das Druckmittel unter einem hohen Druck steht. Durch das Abheben des Kugelküken» von dem zugeordneten Siizring wird der Kugelhahn bereits etwas geöffnet. Bei sehr hohen Druckdifferenzen ergeben sich erhebliche Strömungsgeschwindigkeiten, die nachteilige Kavitationseffekte zur Folge haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelhahn zu schaffen, bei dem das Losbrechmoment auch für zapfengelagerte Kugelküken mit kleineren Betätigungsorganen aufgebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein doppelarmiger Hebel drehbar am Küken gelagert ist und zu Beginn der Öffnungsbewegung mit einem Arn am Mitnehmer und mit dem anderen Arm an einem gehäusefesten Anschlag eingreift.
Bei dem erfindungsgemäßen Kugelhahn wird mit HiI-fe eines Hebelgetriebes eine Drehmomentübersetzung verwirklicht, die jedoch nur zu Beginn der Öffnungsbewegung wirksam ist. Das Betätigungsorgan, z. B. ein Elektromotor, braucht in seinem Drehmoment nur unwesentlich größer ausgelegt zu werden als für die normale Betätigung des Kugelkükens erforderlich ist. Das gegenüber dem Drehmoment bei der normalen Betätigung erheblich erhöhte Losbrechmoment wird mit Hilfe der Hebelübersetzung erreicht.
Die erfindungsgemäße Lösung ist für zapfenge|agerte Kugelküken geeignet. Sie kann jedoch auch auf schwimmend gelagerte Kugelküken angewendet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

b5 Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform nach der Erfindung;

3

Fig.2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungs- greift das untere Ende einer Schaltwelle 156 in eine form nach der Erfindung; kreisförmige Ausnehmung 176 eines Kugelkükens \?b.

F i g. 3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform Die Schaltwelle 156 erstreckt sich durch ein ringzylinnach der Erfindung; drisches Lagerbauteil 46, das die Schaltwelle 156 umgibt

F i g. 4 zeigt einen Schnitt durch eine vierte Ausfüh- 5 und passend in der Ausnehmung 176 sitzt. Wie aus rungsform nach der Erfindung; F i g. 5 zu erkennen, weist das Lagerbauteil 46 am unte-

F i g. 5 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach ren Ende zwei diametral gegenüberliegende Ausneh-F ig. 4 entlang der Linie 5-5. mungen 47, 48 auf. Mit Hilfe von Stiften 49, 50 sind

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine doppelarmige Hebel 51,52 drehbar in der Ausnehmung Schaltwelle 15 im nicht gezeigten Gehäuse eines Kugel- io 176 gelagert. Deren äußerer Arm erstreckt sich in die hahns mit einem Mitnehmer 26 verbunden, welcher in Ausnehmung 47 bzw. 48 des Lagerbauteils 46, während eine Nut 17 eines Kugelkükens 13 eingreift (die Darstel- der entgegengesetzte Arm sich in eine Ausnehmung lung nach F i g. 1 gibt nur eine Seite der Ansicht wieder, bzw. 54 der Schaltwelle 156 erstreckt. Die Ausnehmundie andere ist spiegelverkehrt, wie sich aus der Funktion gen 53, 54 haben eine zu einem Durchmesser parallele ergibt). Der Mitnehmer 26 liegt nur an einer Seite bün- 15 Wand und eine annähernd radiale Wand, so daß sich die dig an der zugeordneten Nutwand an, während er auf Hebel 51, 52 um einen geringen Betrag relativ zur der gegenüberliegenden Seite bei 27 abgeschrägt ist. Schaltwelle 156 bewegen können. Wie man nun erkennt. Mittels eines Zapfens 28 ist ein doppelarmiger Hebel 29 führt eine Verdrehung der Schaltwelle 156 entgegengedrehbar innerhalb der Nut 17 gelagert Ein gehäusefe- setzt dem Uhrzeigersinn zu einer entgegengesetzten ster Zapfen 30 ist mit dem äußeren Arm des Hebels 29 in 20 Drehbewegung der Hebel 51, 52. V «gen ihrer Anlage Eingriff bringbar, während der andere Hebelarm in Ein- am zugeordneten Anschlag der Ausnehmung 47 bzw. griff mit der Schrägfläche 27 des Mitnehmers 26 ist. Eine erfolgt eine Relativdrehbewegung zwischen Schaltwelle Verdrehung des Mitnehmers 26 entgegengesetzt der 156 und Kugelküken 136 um die Arbeitsachse. Uhrzeigerrichtung führt dazu, daß er bestrebt ist, den Wie erkennbar, erzeugt bei allen gezeigten Ausfüh-

Hebel 29 im Uhrzeigersinn zu drehen. Dies wird jedoch 25 rungs formen ein Hebelgetriebe zu Beginn der Bewedurch den gehäusefesten Zapfen 30 verhindert und führt gung des Kugelkükens ein größeres Drehmoment am somit zu einem Drehmoment an dem Kugelküken 13 um Kugelküken als während der normalen Öffnungs- bzw. ihre Arbeitsdrehachse. 1st das Kugelküken 13 so weit Schließbewegung. Das größere Drehmoment dient danach links verdreht daß der Mitnehmer 26 unmittelbar zu, die Haftreibung des Kugelkükens zu überwinden.

auf den Zapfen 28 wirken kann, beginnt die normale 30 _

Drehbewegung der Kugel um die Arbeitsdrehachse. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

F i g. 2 zeigt wiederum die Oberseite des Kugelkü-

kens 13, auf der diametral gegenüberliegend zwei doppelarmige Hebel 31,32 drehbar gelagert sind. Die äußeren Arme der Hebel 31, 32 sind mit gehäusefesten Anschlagen 33, 34 in Eingriff bringbar, während die anderen Hebelarme mit Ausnehmungen 35,36 eines mit der Schaltwelle 15 verbundenen hebelartigen Mitnehmers 37 in Eingirff stehen. Mit der Oberseite des Kugelkükens 13 sind außerdem Anschläge 38, 39 verbunden. Eine Verdrehung des Mitnehmers 37 entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung versuchen die Hebel 31, 32 jeweils entgegengesetzt zu drehen, was jedoch durch die gehäusefesten Anschläge 33,34 verhindert wird, so daß das Kugelküken 13 in Richtung de.·» Pfeiles 40 gedreht wird und es sich somit unter dem Einfluß der Hebelwirkungen um seine Arbeitsachse dreht bis der Mitnehmer 37 mit den Anschlägen 38,39 in Eingriff tritt. Anschließend beginnt die üblich« Verdrehung um die Arbeitsdrehacbse.

Der Aufbau der Anordnung nach F i g. 3 ist ähnlich dem nach Fig. 1. Ein Mitnehmer 41, ähnlich dem Mitnehmer 26 nach F i g. 1, sitzt in der Nut 17 des Kugelkükcns 13 und ist drthfest mit der Schaltwelle 15 verbunden. Mit Hilfe eines Stiftes 42 ist der doppelarmige Hebei 43 exzentrisch an dem Kugelküken 13 verschwenkbar gelagert. Er stützt sich in der in F i g. 3 gezeigten Darstellung an einer gehäusefesten Anschlagfläche 44 ab. Eine Verdrehung des Mitnehmers 41 entgegen der Uhrzeigerrichtung führt zu einer Verdrehung des He· §0 bels 43 im Uhrzeigersinn, wobei die bezüglich des Stiftes 42 exzentrische Außenfläche des zugeordneten Hebelarms den Abstand zwischen Stift 42 und Anschlagfläche 44 vergrößert, was wiederum zu einer Verstellung des Kugelkükens 13 in Richtung des Pfeils 45 führt und damit zu einer entsprechenden Verdrehung um die Arbeitsachse.
Bei der in den F i g. 4 und 5 dargestellten Anordnung

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kugelhahn mit einem Gehäuse, Sitzringen im Gehäuse, einem zwischen den Sitzringen gelagerten Küken und einer drehbar im Gehäuse gelagerten Schaltwelle, die am inneren Ende mit einem Mitnehmer verbunden ist, der zur Übertragung eines Kräftepaares für die Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Kükens mit dem Küken so zusammenwirkt, daß zu Beginn der Öffnungsbewegung das auf das Küken aufgebrachte Drehmoment größer ist als während der restlichen Öffnungsbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein doppelarmiger Hebel (29,31,32,43) drehbar am Küken(13) gelagert ist und zu Beginn der Öffnungsbewegung mit einem Arm am Mitnehmer (26, 37, 41) und mit dem anderen Arm an einem gehäusefesten Anschlag (30,33,34,44) angreift.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Öffnungsbewegung nach einer Relativdrehung von Mitnehmer (26) und Hebel (29) der Mitnehmer (26) momentenlos auf den Lagerpunkt (28) des Hebels (29) wirkt.

3. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Öffnungsbewegung nach einer Relativdrehung von Mitnehmer (37) und Hebel (31, 32) der Mitnehmer (37) an einem kükenfesten Anschlag (38,39) anliegt

4. Kugelhuhn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gehirusefeste Anschlagfläche in einem zylindrischen Bauteil (46) gebildet ist, das in eine Kreisausnehmung (t~b)des Kükens (i3b) eingreift und durch das hindurch sich koaxial die Schaiiweiie {i5b/ erstreckt, deren mitnehmer ebenfalls in die Kreisausnehmung(176,)hineinragt

5. Kugelhahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Kreisausnehmung (17b) hineinstehende Ende der Schaltwelle (15b) mindestens eine radiale Ausnehmung (53,54) aufweist, in die mit Spiel ein Arm des Hebels (51 bzw. 52) eingreift.