DE3043733C2 - Kugelhahn - Google Patents

Description

a) das Kugelküken in an sich bekannter Weise im Hahngehäuse in der senkrecht zur Kükendrehachse stehenden Mittelebene X-X geführt ist und

al) im Hahngehäuse zwei das Kugelküken (4) umgreifende Traversen (12,13) vorgesehen sind, welche in der Mittelebene X-X je eine längsseitige Führungsnut (14) und je zwei stirnseitige Führungsnuten (15a und X^b) aufweisen.

a2) das Kugelküken (4) mit zwei in die längsseitigen Führungsnuten (14) ragenden Führungsbolzen (21a, 2\b) versehen ist, wobei zwischen diesen und den längsseitigen Führungsnuten ein die freie Dehnbarkeit des Kugelkükens in radialer Richtung zulassendes Spiel (22) vorhanden ist,

b) die axial verschiebbaren Dichtringe (5, 6) je zwei in die stirnseitigen Führungsnuten (15a, \5b) ragende Führungsstücke (23a, 23b) aufweisen, deren Eindringtiefe (25) dem Anpreß- und Lösehub der Dichtringe angepaßt ist, und ferner mit je zwei in der die Kükendrehachse enthaltenden Mittelebene Y-Y diametral angeordneten Ausnehmungen (28) versehen sind, in welche am Hahngehäuse (3) befestigte Führungsbolzen (26a, 26b bzw. 27a, 27b) ragen, wobei zwischen diesen und den Ausnehmungen der Dichtringe ein die freie Dehnbarkeit der Dichtringe in radialer Richtung zulassendes Spiel (29) vorhanden ist.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Traversen (12, 13) mit einem sie aufnehmenden U-förmigen Tragbalken (16) verschraubt sind und diese an je einer Tragringhälfte (17a bzw. Hb) befestigt sind, deren beide Enden auf Ansätzen (18) der Lagergehäuse (19) für die Wellenzapfen (7a und Tb) des Kugelkükens (4) aufgeschraubt sind.

3. Kugelhahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbolzen (21a, 2\b) des Kugelkükens (4) in einer Diametralebene liegen, die in den beiden Endschaltstellungen 45° zur Mittelebene Y- y geneigt ist.

4. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstücke (23a, 23b) der Dichtringe (5, 6) mit ballig ausgebildeten Führungswangen (24) versehen sind.

5. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die am Hahngehäuse (3) befestigten Führungsbolzen (26a, 266 bzw. 27a, 27b) für die Dichtringe (5,6) radial zu diesen angeordnet sind.

6. Kugelhahn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbolzen (26a, 266 bzw. 27a, 27b) ein im Hahngehäuse (3) drehbar gelagertes zylindrisches Teil (32) und ein in die radialen Ausnehmungen (28) des Dichtringes ragendes Vierkantteil (33) aufweisen.

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn für Rohrleitungen, durch welche Gase unter hohem Druck und hoher Temperatur strömen, mit einem drehbaren Kugelküken und zwei axia! verschiebbaren Dichtringen, die gegen das Kugelküken anpreßbar sind.

Derartige Ventile werden beispielsweise in Kernreaktoranlagen bei Gastemperaturen von ca. 900° C und Drücken von ca. 45 bar eingesetzt Dadurch sind sowohl das Kugelküken als auch die mit ihm zusammenwirkenden Dichtringe einer sehr hohen thermischen und mechanischen Belastung ausgesetzt Der unter diesen extremen Betriebsbedingungen arbeitende Kugeihahn muß dennoch gerade bei Kernreaktoranlagen stets einwandfrei dichtende Ventilsitze aufweisen. Hierfür ist es erforderlich, das Kugelküken und die beiden axial verschiebbaren Dichtringe so zu führen, daß sie im angedrückten Zustand stets genau mittig zueinander zentriert sind.

Aus der DE-OS 26 33 809 ist ein Kugelhahn der eingangs genannten Art bekanntgeworden, dessen Dichtringe von je zwei koaxial zueinander angeordneten Kondensatoren gehalten werden, die einerseits am Hahngehäuse und andererseits an der Stirnseite der Dichtringe befestigt sind. Die Nachgiebigkeit der Kompensatoren hat zur Folge, daß die Dichtringe keine genaue Führung und Mittenzentrierung erhalten können. Darüber hinaus kann im Betrieb eine unterschiedliche Wärmebeanspruchung des Kugelkükens links und rechts von der Mitte entstehen, die eine ungleichmäßige Ausdehung und somit eine Mittenverstellung dieses Teils verursacht. Hieraus kann sich eine Exzentrizität der Ventilsitze ergeben, die sowohl Ventilundichtigkeiten als auch eine unzulässige Beanspruchung der Lagerung des Kugelkükens zur Folge hat.

Es ist ferner aus der US-PS 27 12 454 eine selbstdichtende Kupplung für hydraulische Rohrleitungen bekannt, die sich aus einem zweiteiligen sphärischen Gehäuse und einem darin gelagerten ebenfalls zweiteiligen Kugelküken zusammensetzt. Letzteres ist im Gehäuse in der senkrecht zur Drehachse stehenden Mittelebene mittels einer Feder- und Nutführung geführt, welche die Kupplungsteile mit dem für die Selbstdichtung erforderlichen Anpreßdruck zusammenhält. Es ist außerdem aus der US-PS 30 95 898 ein Kugelhahn mit axial verschiebbaren Dichtringen bekannt, die in je einem viereckigen Tragrahmen gehalten sind. Die Tragrahmen weisen an zwei gegenüberliegenden Seiten je zwei im Abstand voneinander angeordnete Führungsbolzen auf, in weiche im Gehäuse befestigte Führungsbolzen ragen. Zur Zentrierung des Kugelkükens relativ zu den Dichtringen sind an diesen befestigte und das Kugelküken durchdringende Führungsbolzen vorgesehen.

Derartige Führungssysteme sind konstruktiv sehr aufwendig. Darüber hinaus sind sie wegen der besonderen Anordnung, Ausgestaltung und Spielfreiheit der Führungsmittel für große und stark wärmebeanspruchte Kugelhähne nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und einen Kugelhahn der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Kugelküken und dessen mit ihm zusammenwirkende Dichtringe

durch konstruktiv einfache Mittel stets genau mittig zueinander geführt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Kugelhahn mit mechanischer Mittenzentrierung des Kugelkükens und der Dichtringe im Längsschnitt dargestellt, und zwar

a) das Kugelküken in an sich bekannter Weise im Hahngehäuse in der senkrecht zur Kükendrehachse stehenden Mittelebene X-Xgeführt ist und

al) im Hahngehäuse zwei das Kugelküken umgreifende Traversen vorgesehen sind, welcne in der Mittelebene X-X je eine iängsseitige Führungsnut und je zwei stirnseitige Führungsnuten aufweisen,

a2) das Kugelküken mit zwei in die längsseitigen Führugnuten ragenden Führungsbolzen versehen ist, wobei zwischen diesen und den längsseitigen Führungsnuten ein die freie Dehnbarkeit des Kugelkükens in radialer Richtung zulassendes Spiel vorhanden ist,

b) die axial verschiebbaren Dichtringe je zwei in die stirnseitigen Führungsnuten ragende Führungsstücke aufweisen, deren Eindringtiefe dem Anpreß- und Lösehub der Dichlringe angepaßt ist, und ferner mit je zwei in der die Kükendrehachse enthaltenden Mittelebene Y- Ydiametral angeordneten Ausnehmungen versehen sind, in welche am Hahngehäuse befestigte Führungsbolzen ragen, wobei zwischen diesen und den Ausnehmungen der Dichtringe ein die freie Dehnbarkeit der Dichtringe in radialer Richtung zulassendes Spiel vorhanden ist.

a) obere Hälfte sowie untere Hälfte rechts in Offenstellung, Dichtflächen angepreßt,

b) untere Hälfte links in Offenstellung, Dichtflächen gelöst.

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Das Zusammenwirken der Führung^r.nuten der Traversen mit den Führungsbolzen des Kugelkükens und den Führungsstücken der Dichtringe bewirkt eine genaue Führung dieser Teile in der Mittelebene X-X. Das Kugelküken und die Dichtringe sind ferner auch in der Mittelebene Y-Y geführt, und zwar durch die Drehzapfenlagerung des Kükens bzw. durch die in die Ausnehmungen der Dichtringe eingreifenden Führungsbolzen des Gehäuses. Hieraus ergibt sich eine stets genaue Mittenzentrierung der Dichtringe gegenüber dem Kugelküken, ohne jedoch die freie Dehnbarkeit dieser Teile bzw. die freie Verschiebbarkeit der Dichtringe zu beeinträchtigen. Dadurch können die Dichtringe stets genau mittig gegen das Kugelküken angedrückt werden, auch wenn diese Teile einer ungleichmäßigen Wärmebeanspruchung ausgesetzt sind.

Es ist zweckmäßig, wenn die Traversen mit einem sie aufnehmenden U-förmigen Tragbalken verschraubt sind und diese an je einer Tragringhälfte befestigt sind, deren beide Enden auf Ansätzen der Lagergehäuse für die Wellenzapfen des Kugelkükens aufgeschraubt sind.

Es ist auch zweckmäßig, wenn die Führungsbolzen des Kugelkükens in einer Diametralebene liegen, die in den beiden Endschaltstellungen 45° zur Mittelebene Y-Ygeneigt ist.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn die FührungSotücke der Dichtringe mit ballig ausgebildeten Führungswangen versehen sind.

Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn die am Hahngehäuse befestigten Führungsbolzen für die Dichtringe radial zu diesen angeordnet sind und wenn sie ein im Hahngehäuse drehbar gelagertes zylindrisches Teil und ein in die radialen Ausnehmungen des Dichtringes ragendes Vierkantteil aufweisen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines F i g. 2 eine Vorderansicht des Kugelhahns, teilweise im Schnitt entlang der Linie H-II in F i g. 1 dargestellt,

F i g. 3 einen Schnitt durch den Kugelhahn entlang der LinieHl-III in Fig. 1,

F i g. 4 einen Schnitt durch eines der Führungsstücke der Dichtringe entlang der Linie IV-IV in F i g. 3.

Der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Kugelhahn weist ein dreiteiliges Hahngehäuse mit Gehäuseanschlußteilen 1 und 2 sowie einem Mittelteil 3, ferner ein Kugelküken 4 und zwei axial verschiebbare Dichtringe 5 und 6 auf.

Das Kugelküken 4 ist mit Wellenzapfen 7a und 7Zj versehen, welche die Drehachse Y- Ydes Kugelkükens 4 bilden und im Mittelteil 3 des Hahngehäuses gelagert sind.

Die Dichtringe 5 und 6 sind durch Kompensatoren 8 mit den Gehpuseanschlußteilen 1 und 2 verbunden und können mittels druckmittelbeaufschlagbarer Anpreß- und Lösebälge 9a und 9b verschoben werden.

Das Kugelküken 4 weist vier ringförmige Dichtflächen 10a bis 1Od auf, die paarweise senkrecht zueinander liegen. Sie bilden die Dichtsitze des Ventils im Zusammenwirken mit ebenfalls ringförmigen Dichtflächen 11a und 11 bder Dichtringe 5 und 6. Zur Führung und Mittenzentrierung des Kugelkükens 4 und der Dichtringe 5 und 6 sind im Mittelteil 3 des Hahngehäuses zwei Traversen 12 und 13 angeordnet, welche in der Mittelebene X-X je eine Iängsseitige, konzentrisch zum Kugelküken angeordnete teilkreisförmige Führungsnut 14 und je zwei stirnseitige, geradlinige Führungsnuten 15a und 15Zj aufweisen.

Die Traversen 12 und 13 sind mit U-förmigen Tragbalken 16 verschraubi, die an je einer Tragringhälfte 17a bzw. 17Zj befestigt sind. Letztere sind an beiden Enden auf rechteckigen Ansätzen 18 der Lagergehäuse 19 für die Wellenzapfen 7a und Tb des Kugelkükens 4 aufgeschraubt.

Wie in der F i g. 1 ersichtlich, erstrecken sich die

Tragbalken 16 auf fast die gesamte Länge der Traversen 12 und 13. Zur Verstärkung der Verbindung zwischen den Tragbalken 16 und den Tragringhälften 17a und 1 7Zj sind Versteifungsrippen 20 vorgesehen.

Das Kugelküken 4 ist mit zwei diametral angeordneten Führungsbolzen 21a und 21Zj versehen, die in die längsseitigen Führungsnuten 14 der Traversen 12 und 13 ragen. Das radiale Spiel 22 zwischen den Führungsnuten 14 und den Führungsbolzen 21a und 21 b ist so bemessen, daß das Kugelküken 4 sich in radialer Richtung frei ausdehen kann.

Die Führungsbolzen 21a und 21b liegen in einer Diametralebene des Kugelkükens 4, die in den beiden Endschallstellungen des Ventils 45° zur Mittelebene Y-Y geneigt ist. Auf diese Weise ist eine sichere Führung des Kugelkükens 4 während der Drehbeweb5 gung von 90° beim Umschalten des Ventils gewährleistet.

Die Führungsbolzen 21 a und 21 Zj sind als Vierkantbolzen ausgebildet und dem U-Profil der längsseitigen

Führungsnuten 14 angepaßt.

Die axial verschiebbaren Dichtringe 5 und 6 weisen ihrerseits an der Stirnseite je zwei diametral angeordnete Führungsstücke 23a und 236 auf, die an den Dichtringen 5 und 6 angeschraubt sind und in die ί stirnseitigen Führungsnuten 15a und 156 der Traversen 12 und 13 ragen.

Die Führungsnuten 23a und 236 weisen ballig ausgebildete Führungswangen 24 auf, die ein reibungsarmes Gleiten in den U-förmigen Führungsnuten 15a κι und 156 gewährleisten.

Die Eindringtiefe 25 der Führungsstücke 23a und 236 in die Führungsnulen 15a und 156 ist im Verhältnis zu dem Anpreß- und Lösehub der Dichtringe 5 und 6 so bemessen, daß die Führungsstücke 23a und 236 in die \^r> Führungsnuten 15a und 156 stets eingreifen, ohne jedoch die freie Verschiebbarkeit der Dichtringe S und 6 zu beeinträchtigen.

Im Mittelteil 3 des Hahngehäuses sind ferner je zwei in der Mittelebene Y- Ydes Ventils liegende Führungsbolzen 26a und 266 bzw. 27a und 276 vorgesehen, die im Hahngehäuse befestigt sind und in radiale U-förmige Ausnehmungen 28 der Dichtringe 5 und 6 ragen, wobei zwischen den Nuten 28 und den Führungsbolzen 26a und 266 bzw. 27a und 276 ein die freie Dehnbarkeit der Dichtringe in radialer Richtung zulassendes Spiel 29 vorhanden ist.

Die Führungsbolzen 26a und 266 sowie 27a und 276 sind paarweise radial zu den Dichtringen 5 und 6 angeordnet. Sie weisen ein in Gehäusestutzen 30 mit Deckel 31 gelagertes zylindrisches Teil 32 und ein in die U-förmigen Aussparungen 28 ragendes Vierkantteil 33 auf. Die Breite des Vierkantteiles 33 ist im Verhältnis zur Tiefe der U-förmigen Ausnehmungen 28 so bemessen, daß ein reibungsarmes Gleiten der Dichtringe erfolgt und gleichzeitig ein Kippen des Vierkantes in der Nut bzw. ein Verkanten der Dichtringe vermieden wird.

Durch die drehbare Lagerung der Führungsbolzen 26a und 266 bzw. 27a und 276 wird ein geringfügiges Pendeln der Dichtringe 5 und 6 beim Anpressen derselben gegen das Kugelküken 4 ermöglicht, wobei auch ein Kippen der Vierkantteile 33 in den Ausnehmungen 28 bzw. ein Verkanten der Dichtringe 5 und 6 vermieden wird.

Das Zusammenwirken der längsseitigen Führungsnuten 14 der Traversen 12 und 13 mit den Führungsbolzen 21a und 216 des Kugelkükens 4 bewirken eine genaue Zentrierung dieses Teiles in der Mitteiebene X-X. Das Kugelküken 4 ist andererseits in der Mittelebene Y-Y durch die Drehzapfenlagerung zentriert.

Die Zentrierung der Dichtringe 5 und 6 in den beiden Mittelebenen A'-Xund Y- Y erfolgt ihrerseits durch die Führungsstücke 23a und 236 im Zusammenwirken mit den slirnseitigen Führungsnuten 15a und 156 der Traversen 12 und 13 bzw. durch die Führungsbolzen 26a und 266 bzw. 27a und 276 im Zusammenwirken mit den Ausnehmungen 28 der Dichtringe 5 und 6. Hieraus ergibt sich eine stets genaue Mittenzentrierung der Dichtringe 5 und 6 relativ zum Kugelküken 4, ohne jedoch die freie Dehnbarkeit dieser Teile bzw. die freie Verschiebbarkeit der Dichtringe 5 und 6 zu beeinträchtigen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kugelhahn für Rohrleitungen, durch weiche Gase unter hohem Druck und hoher Temperatur strömen, mit einem drehba ren Kugelküken und zwei 5 axial verschiebbaren Dichtringen, die gegen das Kugelküken anpreßbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß