DE2903955C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelhahn mit einem Ge­ häuse, das einen zylindrischen Hohlraum aufweist, in den durch ein Fenster im Gehäuse ein einteiliger zylindrischer Hahnkörper einsetzbar ist, der einen mit einander gegenüber­ liegenden Durchflußöffnungen im Gehäuse fluchtenden Durch­ flußkanal aufweist, in den ein verdrehbares Kugelküken mit einer Durchflußbohrung dichtend eingesetzt ist, und mit Dich­ tungen zwischen dem Hahnkörper und der Wand des Hohlraumes, welche die Durchtrittsöffnungen gegenüber dem Fenster und in der Schließstellung des Kugelkükens gegeneinander abdichten.

Dieser Stand der Technik ist durch die FR 22 90 615 be­ kanntgeworden. Hier dienen die Dichtungsringe 10 und 11 so­ wohl zur Abdichtung des Kugelkükens gegenüber dem Hahnkör­ per als auch zur Abdichtung des Hahnkörpers gegenüber dem Gehäuse. Die Dichtungsringe müssen daher Dichtungsfunktionen sowohl in beiden axialen Richtungen als auch in radialer Richtung ausführen, sie werden außerdem beim Verdrehen des Kükens dynamisch beansprucht. Eine Vorspannung der Dichtungs­ ringe ist abhängig von der Breite des den Hahnkörper aufnehmenden Hohlraumes und dem Durchmesser des Kugelkükens, so daß die un­ vermeidlichen Herstellungstoleranzen dieser Abmessungen die Vor­ spannung beeinflussen und daher nicht gewährleistet ist, daß die für eine zuverlässige Abdichtung erforderliche Vorspannung stets gegeben ist.

Nachteilig ist ferner, daß bei dem erwähnten Stand der Technik der Hahnkörper mit dem Hahnküken erst nach dem Einsetzen in den Hohlraum des Gehäuses voll funktionsfähig ist, da erst dann die Dichtungsringe 10, 11 ihre für die Abdichtung zwischen Hahnkör­ per und Kugelküken erforderliche Vorspannung erhalten. Es ist daher nicht möglich, die Funktionsfähigkeit dieser Einheit vor dem Einsetzen in das Hahngehäuse zu prüfen, was jedoch von we­ sentlicher Bedeutung ist, da nur dadurch ein Austausch dieser Einheit bei einem an Ort und Stelle verbleibenden Hahngehäuse möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem genannten gattungsgemäßen Kugelhahn den Hahnkörper derart zu gestalten, daß er mit dem Kugelküken eine voll funktionsfähige Einheit bildet, die nur in das Ventilgehäuse eingesetzt zu werden braucht, und auch als Einheit zwecks Reinigung oder Austausch ausgebaut werden kann. Außerdem soll die universelle Verwend­ barkeit des zu schaffenden Kugelhahnes erhöht werden und es insbesondere möglich sein, daß auch bei Verwendung von hohen Drücken und nicht genau fluchtenden Rohranschlüssen ein Her­ ausnehmen des Kugelhahnes aus dem Leitungssystem gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kugelküken gegenüber dem Hahnkörper durch eigene Dichtungs­ ringe abgedichtet ist und mit diesem eine funktionsfähige, ein- und ausbaubare Einheit bildet, und daß zwischen der Umfangsfläche des Hahnkörpers und der Umfangswand des Hohl­ raumes ein erster Dichtungsring in einer senkrecht zur Längs­ mittelachse des Hahnkörpers zwischen den Durchflußöffnungen und dem Fenster liegenden Umfangsnut und ein zweiter Dichtungs­ ring in einer schräg zur Längsmittelachse des Hahnkörpers liegenden Umfangsnut angeordnet ist, die oberhalb der einen Durchflußöffnung und unterhalb der anderen Durchflußöffnung verläuft.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 4.

Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beispielsweise näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kugel­ hahn in einer Ebene I-I in Fig. 2;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Kugelhahn nach Fig. 1 in einer Ebene II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines geringfügig abgewan­ delten, in ein Hahngehäuse einsetzbaren Hahnkörpers, mit weggeschnittenen Teilen;

Fig. 4 einen Querschnitt durch Teile des Hahnkörpers gemäß Fig. 3;

Fig. 5 in auseinandergezogener Darstellung, teilweise geschnit­ ten, Teile eines weiterhin abgewandelten Hahnkörpers mit einem dazugehörigen Hahngehäuse;

Fig. 6 eine Vorderansicht eines Hahnkörpers mit einer Ringdich­ tung.

Der Kugelhahn nach den Fig. 1 und 2 umfaßt einen Hahnkörper 1 mit im wesentlichen kreiszylindrischer Außenfläche, der in einen im wesentlichen kreiszylindrischen Hohlraum 2 eines äußeren Hahngehäuses 3 dicht eingesetzt ist. Der Hahnkörper 1 weist zwischen beiderseits in seiner Mantelfläche liegenden Mündungen 4, 5 einen entlang einem Zylinderdurchmesser verlaufenden Durch­ flußkanal 6 auf. Im Verlauf des Durchflußkanals 6 liegt ein Ku­ gelküken 7, das verdrehbar zwischen zwei Dichtringen 8, 9 einge­ setzt ist. Während sich der Dichtring 8 an einer Schulter 10 in der Bohrung des Durchflußkanals 6 abstützt, ist der Dichtring 9 durch eine Schraubbuchse 11 leicht auf Druck belastet. Das Ku­ gelküken kann in bei Kugelhähnen üblicher Weise zwischen zwei Stellungen um 90° so hin und her verdreht werden, daß in der einen Stellung der Durchflußkanal 6 sich durch die freien Räume innerhalb der Dichtringe 8 und 9 und durch eine Bohrung im Ku­ gelküken 7 fortsetzt und in der anderen Stellung der Durchfluß­ kanal 6 gesperrt ist, indem die freien Räume innerhalb der Dicht­ ringe 8 und 9 durch geschlossene Kugeloberflächenteile begrenzt werden. Oben am Kugelküken 7 greift über Nut und Keil eine Spindel 12 an, die außerhalb des Hahnkörpers 1 mit einem Griff 13 oder einem Schlüssel zur Betätigung der Verdrehung verbunden ist. Die Spindel 12 ist im Hahnkörper 1 mittels eines O-Rings 14 abgedichtet.

Der Hahnkörper 1 ist im Hahngehäuse 3 winkelmäßig festgelegt durch einen am Gehäuseboden befindlichen Stift 15, der in eine zu ihm komplementäre Ausnehmung 16 im Hahnkörper 1 eingreift. Ein Seegerring 17 hält den Hahnkörper 1 lösbar im Hahngehäuse 3.

Beim dargestellten Beispiel nach Fig. 1, 2 bestehen die beider­ seitigen Anschlüsse des Hahngehäuses 3 aus angegossenen und an­ gedrehten Schraubnippeln 18, 19. An sich ist jedoch eine Kon­ struktion mit beliebigen Anschlüssen möglich, also auch mit Einschweiß- oder Anschweiß-Enden (Fig. 5), mit Außengewinden für Überwurfmuttern, mit Flanschen oder auch mit einfachen Öffnun­ gen. Wesentlich sind nur Durchflußöffnungen 20, 21 im Hahnge­ häuse, die sich mit den Mündungen 4, 5 des Hahnkörpers 1 decken. Der Hahnkörper 1 kann nach Entfernung des Seegerrings 17 kom­ plett montiert aus dem Hahngehäuse 3 herausgenommen werden, bei­ spielsweise zum Zweck der Reinigung, des Austauschs für Wartungs- oder Reparaturzwecke oder zum Zweck des Schutzes seiner nicht hitzebeständigen Bestandteile, wenn Arbeiten am Rohrsystem un­ ter hoher Temperatur durchgeführt werden müssen. Das über die Schraubnippel 18, 19 fest in das Rohrsystem einbezogene Hahnge­ häuse 3 behält seinen Ort und seine Form, auch wenn die an­ schließenden Rohre mäßige Kräfte auf den eingesetzten Kugelhahn ausüben.

Gemäß Fig. 1, 2 wird die auf den Dichtringen 8, 9 liegende Vor­ spannung durch die Schraubbuchse 11 aufgebracht, beim Hahnkör­ per 1 nach Fig. 3 dient zu diesem Zweck eine reine Steckbuchse 11′, die im nicht in das Hahngehäuse 3 eingesetzten Zustand um beispielsweise 1 mm aus der betreffenden Mündung 4 oder 5 des Hahnkörpers vorsteht, jedoch durch das Einschieben in den zy­ lindrischen Hohlraum 2 des Hahngehäuses 3 so in den Hahnkörper 1 eingeschoben und über den Dichtring 8 und über diesen und das Kugelküken auf den Dichtring 9 gedrückt wird, daß diese aufgrund ihrer resultierenden Formänderung die erforderliche Vorspannung aufweisen.

An der Außenfläche des Hahnkörpers 1 befinden sich zwischen der Mündung 4 und der Mündung 5 bzw. zwischen der Durchflußöffnung 20 und der Durchflußöffnung 21 Dichtungen. Bei den Ausführun­ gen nach den Fig. 1 bis 3 sind diese Dichtungen ein O-Ring 22, der die beiden Enden des Durchflußkanals 6, nämlich einerseits bei der Mündung 4 und andererseits bei der Mündung 5, gegeneinan­ der abdichtet. Der O-Ring 22 ist in eine entlang der Mantel­ fläche des Hahnkörpers 1 in einer schrägen Ebene liegende, also elliptische Nut 23 eingelegt. Die Nut 23 könnte auch einen an­ deren Verlauf, beispielsweise einen Sinusverlauf haben. Bei anderen Formen des Hahnkörpers 1, beispielsweise bei Quader­ form, kommen auch O-Ringe infrage, die in Ringnuten um die Mün­ dungen in den ebenen Quader-Außenflächen verlegt sind. Beim dargestellten Beispiel ist weiterhin ein O-Ring 24 in eine an eine Radialebene des zylinderförmigen Hahnkörpers 1 anschließen­ de Nut 25 eingelegt, der den Durchflußkanal hinsichtlich seines an der Mündung 5 gelegenen Endes gegen das obere dem Ein­ stecken des Hahnkörpers 1 dienende Fenster des Hahngehäuses abdichtet. Die entsprechenden Nuten 23 und 25 für die O-Ringe sind insbesondere in Fig. 4 erkennbar.

Die Abdichtung zwischen dem Hahnkörper 1 und dem Hahngehäuse 3 erfordert besondere Aufmerksamkeit. Bei elastischen O-Ringen wird die erforderliche Flächenpressung dadurch erzielt, daß bei in das Hahngehäuse 3 eingeschobenem Hahnkörper 1 die O-Ringe zu­ sammengedrückt sind. Nach erfolgtem Einsetzen bleiben die O-Rin­ ge an Ort und Stelle, zumindest müssen sie nicht - wie bei ver­ gleichbar abgedichteten Zylinderküken - beim Schalten über die Durchflußöffnungen 20 und 21 geschoben werden, mit entsprechen­ dem Abrieb und Gefahr des Hängenbleibens bei hoher Pressung.

Gegen die meisten Chemikalien chemisch widerstandsfähiger und außerdem temperaturbeständiger als das elastomere Material der O-Ringe ist Polytetrafluoräthylen, das jedoch aufgrund seiner geringeren Elastizität nicht in Form von O-Ringen verwendet werden kann. Hierfür ist eine Abdichtung nach Fig. 5 möglich, bei der der O-Ring 22 durch einen flachen Ring aus Polytetra­ fluoräthylen ersetzbar ist. Gemäß Fig. 5 weist ein Hahnkörper 1′ eine einer schrägen Ebene folgende Durchmesserstufe 23′ auf, und weist ein Hahngehäuse 3′, eine der Stufe 23′ komplementäre Innendurchmesserstufe 25′ auf. Beim Einsetzen des Hahnkörpers 1′ in das Hahngehäuse 3′ wird zwischen die Stufen 23′ und 25′ der abdichtende Kreisring eingelegt. Die für die Dichtwirkung erforderliche Flächenpressung wird durch die Eindrückkraft des Hahnkörpers 1′ in das Hahngehäuse 3′ bewirkt, was durch entspre­ chende Bemessung der Bauteile in Bezug zur Einsetznut des See­ gerrings 17 oder gegebenenfalls durch zusätzliche federnde Bau­ teile sicherzustellen ist. Gegebenenfalls kann ein entspre­ chendes Stufenpaar, in einer Radialebene liegend, auch oben zur Abdichtung gegen das Gehäusefenster vorgesehen sein, wobei freilich Gesichtspunkte der Doppelpassung und der Zusammen­ drückbarkeit des Dichtmaterials zu beachten sind. Obwohl die schrägen Stufen 23′, 25′ eine Drehung des Hahnkörpers 1′ im Hahngehäuse 3′ verhindern, ist zur Vermeidung von Dreh- und Hebebelastung trotzdem noch die Arretierung durch den Stift 15 und die Ausnehmung 16 vorgesehen.

Sofern die Arretierung mit dem Stift 15 und der Ausnehmung 16 nicht gegeben ist oder die Ausnehmung ein bogenförmiges Lang­ loch ist, kann bei einer Ausführung nach den Fig. 1 bis 4 der Hahnkörper 1 in Verbindung mit dem Hahngehäuse 3 auch zur ge­ steuerten Durchflußdrosselung verwendet werden. In diesem Fall muß in nicht dargestellter Weise zwischen dem Hahnkörper 1 und dem Hahngehäuse 3 eine relative Verdrehvorrichtung eingeschal­ tet sein, insbesondere ein Schneckengetriebe mit kleiner Hand­ kurbel. Außerdem soll eine Skala den gegenseitigen Verdrehwin­ kel anzeigen. Wird etwa in der Ansicht nach Fig. 2 der Hahnkör­ per 1 relativ zum Hahngehäuse 3 um einen Winkel von beispiels­ weise 10° verdreht, so bilden die Mündungen 4, 5 und die Durch­ flußöffnungen 20, 21, die sich nicht mehr voll decken, jeweils Kreiszweiecke, deren Ränder jedoch aufgrund der möglichen Ma­ terialwahl durch das strömende Medium nicht beschädigt werden. Bei einer Verdrehung um 30° tangieren sich die Mündungen und die Durchflußöffnungen nur noch, also ohne eigentliche Über­ deckung, die Drosselung ist damit maximal. Mit Hilfe des Kugel­ kükens 7 kann der gedrosselte Medienfluß nach wie vor durchge­ lassen oder gesperrt werden.

Ersichtlich ist die Konstruktion mit dem Hahnkörper 1 und dem Hahngehäuse 3 auch auf Mehrwegehähne anwendbar, die in üblicher Weise im Hahnkörper 1 mehrere Durchflußkanäle mit mehreren Mün­ dungen und mehrere Dichtringe aufweisen. In diesem Fall muß jedoch die Dichtung zwischen den verschiedenen Mündungen im Spalt zwischen dem Hahnkörper und dem Hahngehäuse anders als gemäß Fig. 1 bis 5 gelöst sein, da der in der schrägen Ebene liegende O-Ring 22 bzw. der Polytetrafluoräthylen-Ring nur zwei Mündungen gegeneinander abdichten kann. Stattdessen wer­ den in Ringnuten, die die einzelnen Mündungen kreisförmig umge­ ben, O-Ringe 26 gemäß Fig. 6 eingesetzt.

Bei den Ausführungen gemäß sämtlichen Figuren bedingt die Hin­ zufügung des Hahngehäuses 3, 3′ eine etwas höhere Baugröße im Vergleich zu einem herkömmlichen Kugelhahn. Diese höhere Bau­ größe wirkt sich jedoch in den meisten Fällen nicht aus, da das Hahngehäuse bereits komplette Anschlußmöglichkeiten bieten kann. Insbesondere benötigt es keine eingeschraubten Nippel mehr, da bereits angedrehte Nippel vorhanden sein können. Im Vergleich zu angedrehten benötigen eingeschraubte Nippel mehr Material und Gewicht, da sie im Hahnkörper oder Hahngehäuse mehrere tragende Gewindegänge erfordern. Die Vermeidung der Notwendigkeit eingeschraubter Nippel ist insbesondere bei großen Nippeln bedeutungsvoll, etwa ab einer Nennweite von 40 mm, da derartige einschraubbare Nippel entweder teuer oder nur mit speziellen Maschinen herstellbar sind.

Claims (4)

1. Kugelhahn mit einem Gehäuse, das einen zylindrischen Hohlraum aufweist, in den durch ein Fenster im Gehäuse ein einteiliger zylindrischer Hahnkörper einsetzbar ist, der einen mit einander gegenüberliegenden Durchflußöffnun­ gen im Gehäuse fluchtenden Durchflußkanal aufweist, in den ein verdrehbares Kugelküken mit einer Durchflußboh­ rung dichtend eingesetzt ist, und mit Dichtungen zwi­ schen dem Hahnkörper und der Wand des Hohlraumes, welche die Durchtrittsöffnungen gegenüber dem Fenster und in der Schließstellung des Kugelkükens gegeneinander abdich­ ten, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelküken (7) ge­ genüber dem Hahnkörper (1) durch eigene Dichtungsringe (8, 9) abgedichtet ist und mit diesem eine funktionsfähi­ ge, ein- und ausbaubare Einheit bildet, und daß zwischen der Umfangsfläche des Hahnkörpers (1) und der Umfangswand des Hohlraumes (2) ein erster Dichtungsring (24) in einer senkrecht zur Längsmittelachse des Hahnkörpers (1) zwi­ schen den Durchflußöffnungen (20, 21) und dem Fenster liegenden Umfangsnut (25) und ein zweiter Dichtungsring (22) in einer schräg zur Längsmittelachse des Hahnkörpers (1) liegenden Umgangsnut (23) angeordnet ist, die oberhalb der einen Durchflußöffnung (20) und unterhalb der anderen Durchflußöffnung (21) verläuft.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Umfangsnut (23) von zwei Schrägflächen (23′, 25′) gebildet sind, die einerseits an der Umfangsfläche des Hahnkörpers (1) und andererseits an der Umfangswand des Hohlraumes (2) vorgesehen sind.

3. Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (22) aus einem Material besteht, das ei­ ne geringere Elastizität als ein Elastomer hat.

4. Kugelhahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (22) aus polytetrafluoräthylen besteht.