DE3121897A1

DE3121897A1 - Hahnschieber

Info

Publication number: DE3121897A1
Application number: DE19813121897
Authority: DE
Inventors: Pierre Louis Christian Charles 54200 Toul Barbe
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1980-06-10
Filing date: 1981-06-02
Publication date: 1982-04-01
Also published as: CA1146527A; EG15234A; NL187987B; IN154887B; AT387629B; ES8204110A1; GB2078346B; MX153323A; BR8103653A; ES502860A0; DE3121897C2; LU83418A1; CH643927A5; GB2078346A; DD159559A5; IT1144606B; ATA254581A; NL187987C; NL8102778A; IT8167790A0

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Hahnschieber (robinet-vanne), der einen Körper mit einer als horizontal angenommenen zylindrischen Durchflußleitung, die eine Sitzoberfläche begrenzt, und einen Verschluß umfaßt, der mit einem Dichtungskordon aus einem Elastomeren versehen und bei der vertikalen Verschiebung geführt wird, wobei dieser Kordon auf der Oberfläche des Sitzes des Körpers aufliegt und im allgemeinen die gleiche Form wie diese hat.

Die klassischen Hahnschieber dieses Typs weisen eine Abdichtungslinie auf, die im allgemeinen die Form eines Keils hat. Einerseits mUssen sie eine axiale Dimension haben, die mit den Abständen (Spielräumen) zwischen den an den Rohrleitungen angebrachten Flanschen kompatibel ist, und andererseits mUssen sie eine verminderte Abnutzung der Dichtung aus einem Elastomeren beim wiederholten öffnen und Schließen gewährleisten.

Diese beiden Bedingungen sind aber gegensätzlich zueinander: Um die Abnutzung der Dichtung zu verringern, muß die Reibung dieser Dichtung auf ihrem Sitz, die erforderlich ist, um die gewünschte Kompression des Elastomeren zu erzielen, verringert werden und damit muß an jedem Punkt der Hub der Abdeckung zwischen dem Augenblick, in dem die Dichtung den Sitz berührt, und demjenigen, in dem die gewünschte Kompression erzielt ist, vermindert werden. Um dies zv erzielen, muß der Winkel vergrößert werden, den die Sitzoberfläche mit der Verschiebungsrichtung der Abdeckung bildet, unglücklicherweise nimmt durch diese Vergrößerung jedoch der axiale Raumbedarf des Hahnschiebers zu.

In der französischen Patentschrift 71 16 057 und in dem Zusatzpatent 72 "11. 641, publiziert unter den Nummern 2 139 616 und 2 178 457, wurde eine Lösung dieses Problems vorgeschlagen*

Der Sitz und der Verschluß weisen nach den Angaben in diesen Patentschriften nämlich beiderseits einer Symmetrieebene durch die Achse des Bedienung«- bzw. Betätigungshebels und senkrecht zur Achse der Durchflußrohrleitung zwei geschlossene kontinuierliche konjugierte Oberflächen auf, die sinusförmig (schlangen« linienförmig) progressiv variieren.

In den beiden Varianten des darin beschriebenen Hahnschiebers weist jede angepaßte Oberfläche, die beiderseits der Symmetrieebene den Sitz bildet, einen oberen gekrümmten Teil, der fast transversal zur Durchflußachse verläuft, einen unteren gekrümmten Teil, der sich mit der zylindrischen inneren Durchfluß=· oberfläche vereinigt, und zwischen beiden oberhalb und unterhalb einer diametralen Zone, dargestellt in der Projektion auf die Durchflußachse, einen fast spiralförmigen (schn@ckenf8rmig©ii) mittleren Ubergangsteii in Form ©inor Drehrampe auf, d©r d©n oberen Teil und den unteren Teil beim Umlaufen ύβτ zylindrischen Durchflußoberfläche ganz in der Nähe derselben verbindet,,

Diese angepaßte Oberfläche, d«h. diese aus geradlinigen Erzeugenden (Generatrices) gebildete Oberfläche,weist eine mittler© Abdichtungslinie auf, die ein© geschlossen)© Kurve darstellt_o An jedem Punkt dieser Abdichtungslinie bildet di© Ebern©,, welche die den Sitz bildende Oberfläche berührt (d.h· die von der geraden Erzeugenden und von der Tangente an die Abdichtungslinie an diesem

1Ί H y7

Punkt gebildete Ebene) mit der Translationsrichtung des Verschlusses oder der Achse des Bedienungshebels einen Winkel» der mindestens gleich einem vorgegebenen Winkel ist, der beispielsweise 20 beträgt.

Entlang einer Abdichtungszone, die sich Über mehr als die Hälfte der Abdichtungslinie erstreckt, ist der Winkel zwischen der Ebene, die an jedem Punkt die Abdichtungslinie berührt, und der Achse des Bedienungshebels fast konstant.

Die unteren Erzeugenden (Generatrices) der Durchflußrohrleitung können geradlinig sein oder auch eine Krümmung aufweisen, die eine Ausnehmung oder einen Vorsprung bildet, an der oder auf dem der untere Abschnitt des Verschlusses anliegt bzw. aufliegt.

Dank dieser Gestaltung ist der Abdichtungskontakt zwischen dem Sitz und der Verschlußkappe mittels der Kautschukdichtung auf der gesamten geschlossenen Kontur des Sitzes durchgehend integral, so daß der Hahnschieber in der geschlossenen Position absolut dicht ist, selbst und insbesondere in dem mittleren Ubergangsteil der Abdichtungsoberfläche.

Außerdem ist dank des obengenannten minimalen Winkels von 20 das Rutschen (Gleiten) der Dichtung auf dem Sitz beim Schließen des Verschlusses (Deckels) deutlich geringer gegenüber demjenigen, das in den bisher bekannten Hahnschiebern auftritt. Daraus resultiert, ein geringerer Verschleiß der Dichtung der Verschlußkappe.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein© onder© zu finden, die mit der vorgenonnten kompatibel ist und vom Gesichtspunkt des für die öffnung des Verschlusses (Deckels) erforderlichen Kraftaufwandes vorteilhafter ist«

Gegenstand der Erfindung ist ein'Hahnschieber. (robinet«=vanne) des obengenannten Typs, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abdichtungslinie des Sitzes, senkrecht zur Achse der Durchfluß= leitung betrachtet, im allgemeinen die. Form eines X hat und erhalten wird, indem man zwei Abdichtungs^Halhlinien, di© zu=· sammen die allgemeine Form eines Keils haben, auf ihrer gesamten Länge oder praktisch ihrer @esamtan lUing© g©geoeim~ ander verschiebt»

Bei einer vorteilhaften AusfUhrungsform, die einen minimalen axialen Raumbedarf aufweist, bandelt ©s sich bei |©der tungs~Halboberflache um eine solsh®, wie si© in der sehen Patentschrift 71 16 057 ©der in d©m Zusatspatent 72 Π 641 auf die weiter obers summarisA hiing©wi©s©si wurde, definiert ist ο

In diesem Falle kann zur

Abschnitt jeder Abdichtungs-Kalhoherflaeh®, der obertaifo Zone der Durchflußachse angeordnet ist, Asreh zwei Teile eimer Ebene, die zu dieser Achse hin konvergieren und verlängert sind durch"gekrümmte Oberflächen- die an Oberflächen anschließen, die unterhalb dieser Zon© angeordnet siirad, ersetzt w©rd©n_o

Wenn in dem unteren Teil des Sitzes der Winkel, den die dl© Ab= dichtungsoberflache beröhrende Eben© mit der Aehse des Bsdie=

- ίο -

nungshebels bildet, variiert, wird die Scheitellinie des Abdichtungskordons zweckmäßig so definiert, daß sie gleichzeitig in allen ihren Punkten außer in dem unteren Teil dieser Oberflüche an die Sitzoberflache angrenzt, wo bei diesem ersten Kontakt ein radiales Spiel bestehen bleibt, das progressiv von jeder Seite bis zu dem unteren Punkt des Durchflußhohlraumes zunimmt.

Wenn während der Phase des Schließens der Verschlußkappe einmal der Abdichtungskontakt zwischen der Verschlußkappe und dem Sitz Über den größten Abschnitt der Abdichtungsschnur mit Ausnahme über dem unteren Abschnitt realisiert worden ist, vermindern sich allmählich die Abstünde zwischen dem Abdichtungskordon und dem Sitz, die auf den unteren Ringleitungen jeder Abdichtungslinie bei der Entfernung von der diametralen Ebene des Durchflußrohres zunehmen, und der Abdichtungskontakt entsteht allmählich, gefolgt von einer progressiven Kompression der Dichtung. Diese Nicht-Gleichzeitigkeit der Abdichtungskontakte auf dem gesamten Umfang (Rand) der Abdichtungslinie und der progressive Eintritt des Kontakts mit dem Sitz und der radialen oder normalen Kompression des Abdichtungskordonsoder der Dichtung kompensieren mindestens teilweise im Sinne der Gleichmäßigkeit des Zusammen-, drückens des Kordons am Ende des Verschließens der Verschlußkappe die Variation des Winkels a, den die die Abdichtungsoberfläche entlang ihrer Mittellinie in dem unteren Teil der Sitzoberfläche berührende Ebene mit der Achse des Bedienungshebels einschließt.

Man kann so eine vollständige oder fast vollständige Einheitlichkeit des Zusammendrückens des Abdichtungskordons erzielen, wenn sich das Spiel nach einem Gesetz des Typs j = α-sin a - b

-H-

entwickelt, worin α und b Konstanten darstellen.

Dies kann auf einfache Weise dadurch erzielt werden, daß man im Falle einer Durchflußleitung mit kreisförmigem Querschnitt dem unteren Abschnitt des Abdichtungskordons,entlang der Durchflußachse betrachtet, eine kreisförmige Form mit einem Radius gibt, der größer ist als derjenige de© Durchflußhohlräume«

Um den Fabrikationseleinenten Rechnung zu tragen, kann es erwünscht sein, daß die Kreuzungspunkte des X durch Halbflächen auf <f©r Oberfläche des Sitzes und durch GeradensQipente, di@ in der seit·=· liehen Ansicht fast vertikal sind, auf der Abdichtungslinie ersetzt werden.

In dem Falle, in dem die Durchfluß-Rohrleitung rechts von der Verschlußkappe einen nach innen oder nach außen vorspringenden Bereich aufweist, wird der untere Abschnitt der Sitzoberflöcbe in entsprechender Weise modifiziert durch Oberflächen mit einem progressiven Anschluß an den Rest dieser Oberfläche.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die bei liegen = den Zeichnungen, in denen bestimmte bevorzugte Ausführung®formen dargestellt sind, näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines erfindumgsgemäßen Hahnschi©·= bers (robinet-vanne), dessen Verschlußkappe in der ge= schlossenen Position vorliegt und der in einer Ansicht von außen dargestellt ist, wobei der untere Abschnitt des Hahnschiebers nicht dargestellt ist;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, d.h. in der transversalen Symmetrieebene des Hahnschiebers;

Fig. 3 eine Längsschnittansicht analog zu Fig. 1 des Hahnschiebers ohne Verschlußkappe, wobei diese Ansicht den Sitz erläutert;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5 bis 8 Ansichten einer zweiten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Hahnschiebers entsprechend den Fig. 1 bis 4;

Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 der Fig. 5 mit weggebrochenem Teil;

Fig. 10 eine Schnittansicht der Verschlußkappe entlang der Linie 10-10 der Fig. 6;

Fig. 11 eine schematische perspektivische Darstellung der Verschlußkappe der AusfUhrungsform gemäß den Fig. 4 bis 10;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht der-Abdichtungslinie gemäß dieser zweiten AusfUhrungsform;

Fig. 13 und 14 einerseits und 15 und 16 andererseits partielle

Schnittansichten entlang einer Diametralebene, die durch die Durchflußachse hindurchgeht, die zwei Arten der erfindungsgemäßen ZusammenfUgung von zwei Halb-VerschlUssen zur Bildung einer einheitlichen Verschlußkappe erläutern, wobei diese Figuren ZusammenfUgungseinrichtungen und die Dichtung in diesem unteren Abschnitt in Form einer Schnittansicht darstellen;

Fig. 17 eine partielle Schnittansicht entlang einer horizontalen Ebene, die etwas unterhalb der Durchflußachse angeordnet ist, welche die Konfiguration des oberen Abschnittes

der Halbverschlüsse (Haibdeekel)zeigt;

Fig. 18 eine Zeichnung im Querschnitt, die den Winkel zwischen den die Abdichtungsoberfläche berührenden Ebenen und der Richtung des Bedienungshebels in dem unteren An« schlußabschnitt an die durch einen Kreis dargestellte

zylindrische Durchflußoberfläche'erläutert; Fig. 19 eine Zeichnung im Aufriß und in der Draufsicht, welch©

die Abdiehtungslinie eines Hahnschiebers nach d©ra f^an= ' zösischen Patent 71 16 067 der Anmelderin erläutert;

Fig. 20 und 21 Zeichnungen analog zur Fig._o 19, die zura Vergleich Abdichtungslinien der beiden Ausfübrungsformen der Er*=

findung zeigen;
Fig. 22 eine Längsschnittansisbt einer Variante des Körpers des erfindungsgemäßen Hahnschiebers für den Foil, daß die Durchflußrohrleitung ein hohles Gehäuse mit vertikalen Wänden in dem unteren Abschnitt des Hubs des B©di©~

nungshebels umfaßt;
Fig_e 23 und 24 jeweils Schnittensieht®n entlang der Linien 23^23

der Fig, 22 und 24-24 der Fig„ 23; Fig₀ 25 eine Längsschnittansicht einer ©anderen Variante analog

zu derjenigen der FIg₀ 22, bei der fedoeh der - (die hohle Tasche) dureh schräge Wände mit rohrleitung anstatt durch vertikal© Wände, tnit"

verbunden ist;
Fig. 26 und 27 Schnittansiebteo jeweils entlang d©r Linien 26=26

der Figo 25 und 27-27 der Fi^₀ 26; Fig. 28 ein© Längsschnittansicht ©iner anderen Variante zu derjenigen d©r Fig_o 22, websi di©smai jedoeh die teren- Erzeugenden der Dyrehflußrohrleitung

eine Ablenkung aufweisen, die im Innern dieser Rohrleitung einen Vorsprung bildet;

Fig. 29 und 30 Schnittansichten jeweils entlang der Linie 29-29 der Fig. 28 und 30-30 der Fig. 29; und

Fig. 31 bis 34 Ansichten einer Variante der zweiten Ausführungsform der Erfindung, jeweils analog zu denjenigen der Fig. 5 bis 8;

Fig. 35 eine partielle Längsschnittansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hahnschiebers;

Fig. 36 eine Querschnittansicht dieses Hahnschiebers entlang der Linie 36-36 der Fig. 35;

Fig. 37 eine Erläuterung des ersten Kontakts des Kordons mit dem Sitz in Form einer Längsschnittansicht;

Fig. 38 eine Schnittansicht entlang der Linie 38-38 der Fig. 37;

Fig. 39 eine Ansicht analog zu derjenigen der Fig. 38, die jedoch der vollständigen Schließposition der Verschlußkappe entspricht;

Fig. 40 eine Querschnittsansicht des Kordons, des Kontakts desselben mit dem Sitz am unteren Punkt der Durchflußleitung; und

Fig. 41 eine Ansicht analog zu derjenigen der Fig. 40, die jedoch der vollständigen Schließposition des Bedienungshebels entspricht.

Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Hahnschieber (robinetvanne) umfaßt einen Körper 1 in Form eines T aus Gußeisen oder aus einer anderen Metallegierung oder auch aus einem Kunststoff. Der Körper 1 umfaßt eine Rohrleitung 2 mit einer Achse X-X für den Eintritt und den Austritt der transportierten Flüssigkeit (fluid), wobei diese Rohrleitung 2 dafür bestimmt ist, beispiels-

weise mittels Flanschen mit einem nicht dargestellten Rohrsystem verbunden zu werden, und eine rohrförmige Trommel (Käfig) 3 mit einer Achse Y-Y senkrecht zur Achse X-X, die den Schaft des T bildet. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, daß die Achse X-X horizontal ist und daß die Achse Y-Y vertikal ist, wobei sich die Trommel 3, ausgehend von der Rohrleitung 2 nach oben erstreckt. Es ist nur der untere Abschnitt der rohrförmigen Trommel 3 dargestellt; ihr oberer Abschnitt umfaßt eine an sieh bekannte Kappe, die den Körper abschließt und als dichte Führung für den Bedienungshebel des Verschlusses (der Verschlußkappe) dient.

Die Rohrleitung 2 weist einen zylindrischen inneren Hohlraum 4 mit einem kreisförmigen Querschnitt auf, während die rohrförmige Trommel 3 einen inneren Hohlraum 5 mit einer Achs© Y-Y aufweist, der ebenfalls zylindrisch ist, dessen Querschnitt jedoch fast elliptisch ist. Der Hohlraum 4 ist in d©r Verlängerung der Tram·= mal 3 durch ein© Sitzoberfläche 6 mit einer weiter unten beschriebenen speziellen Form unterbrochen.

Auf den Sitz 6 wird durch Verschieben zwischen einer offenen oberen Position und einer geschlossenen unteren Position ein Verschluß oder Deckel 7 aufgebracht^ der mittels ©inas mit einem Gewinde versehenen Bedienungshebels 8 mit einer Achs© Y-Y betätigt wird«, Das obere Ende dieses mit einem Gewinde versehenen Hebels ist drehbar, Jedoch nicht verschiebbar in eter obereirs Koppe des Körpers 1 befestigt und sein unteres Ende kooperiert mit einer nicht dargestellten Betötigungsmutter, di© in ©iner oberen Trommel 9 des Verschlusses eingeschlossen ist ο Wie der

Körper 1 enthält der Verschluß 7 als Symmetrieebene die vertikale Ebene Q, welche die Achsen X-X und Y-Y enthält, und die vertikale Ebene P, welche die Achse Y-Y enthält und senkrecht zur Achse X-X ist.

Der weiter unten beschriebene Verschluß 7 kann aus jedem geeigneten Material, beispielsweise aus Grauguß, kugelförmigem Graphitguß, Stahl, einer Kupferlegierung, einem Kunststoff, hergestellt sein und er kann unter Anwendung jedes geeigneten Verfahrens (durch Präzisionsformen, Prägen, Span-abhebendes Bearbeiten und dgl.) hergestellt werden. In diesem Beispiel ist der Verschluß hohl und besteht aus zwei Halbdeckeln 7 und 7 , die so zusammengefügt sind, wie es weiter unten erläutert ist, und die vollständig mit Kautschuk bedeckt sind.

Der Verschluß 7 hat im allgemeinen die Form einer Platte senkrecht zur Achse X-Y, die an die Dimensionen des zylindrischen Hohlraums 4 der Durchflußrohrleitung 2 und an die Formen des Sitzes 6 angepaßt ist, um zwischen die beiden Hälften der Rohrleitung 2 eingefügt zu werden, so daß er dicht auf dem Sitz 6 aufliegt. Er umfaßt in seinem oberen Abschnitt außer der Trommel 9, welche die Mutter des Bedienungshebels 8 umschließt, zwei Paare von seitlichen Führungerippen oder -ösen bzw. -haken parallel zur Achse Y-Y, die beiderseits der vertikalen Ebene Q angeordnet sind.

Die Führungsrippen 10 kooperieren mit zwei vertikalen Führungsrippen 11, die auf der Symmetrieebene P des Hahnschiebers angeordnet sind, im Innern der Trommel 3 und vorspringend gegenüber dem Hohlraum 5 derselben«

21.89

Nachfolgend werden zwei Ausführungsformen der Sitzoberfläche 6 und des Verschlusses 7 näher beschrieben·

Erste Ausführungsform des Sitzes ond des Verschlusses.(Fig_e 1

bis 4 und 20) _^

Di© Form des Sitzes 6 leitet sich direkt von derjenigen ab, wi© sie in der obengenannten französischen Potent schrift 71 16 beschrieben ist, wie aus dam Vergleich d©r Zeichnungen der Fifo 19 und 20 ersichtlich.

Gemäß diesem französischen Patent 71 16 057 wird,, wi© in Bezug auf die Fig, 19 geometrisch erläutert, dos Querprofil des Sitzes oder genauer die Projektion der gekrümmten und kontinuierlichen " Abdichtungslinie auf der Symmetrie©bene Q durch die Linien A„ B₀ D₀ C und A , B , D , C dargestellt. Dieses Profil bssteht aus zwei symmetrischen Kurven- bezogen auf di© Ebene P₀ und-sie bat allgemein die Form eines Schiffskörpers® Man ©ykannt <di© obsreti Kurventeile A, E und A. , E , die transversal zu der Durchfloß=· achse X-X, d.h* praktisch vertikal 'sind, die unteren Kyrv©nteil© Dy C und D , C , die sich mit der Lilie d©r Ebene P vereinigen und vollständig über dem zylindrischen Durehfiußhohlroym A ang©ordn®t

111 sind, und die mittleren Ubergan@ct®iie E^ B, D ynd L₀B₀O₀ die spiralförmig (schneckenförmig) sind, weich© d&© Achs® 5C=X bsi B und B schneiden und die transversalen oberen Teile mit den unteren Teilen jeder Abdiehtungslhalblini© v©rbindan_o Di©

111 1

Linien A, B, D, C und A , B _r D und C sind Pr©|©kti©n©n d©r mittleren Linie des Sitzes 6. der ®us zwei angepaßten besteht, deren Erzeugende orthogonal zu d©r Ashs© X«X in dein

11-oberen Teilen Ä, E und A^E sind„ parallel zur Äehs© X=X in

1 1 den unteren miteinander- vereinigten Teilen D₁, C und D₇C und

einen sich ändernden Verlauf haben zwischen senkrecht und parallel wie die Stufen einer Wendeltreppe in den mittleren Teilen E, B, D und E¹, B¹ und D¹.

Es sei noch daran erinnert, daß die Abdichtungslinien A, E, B,

1111
D und A , E , B , D in jedem Punkt eine Ebene zulassen, welche die Sitzoberfläche 6 berührt, die mit der Achse Y-Y einen Winkel α bildet, der nahezu gleich einem vorgegebenen Wert, wie z.B.

ι ο

20 ist (Ebenentangenten von Linien K , T und K , T in der Fig. 18). Anschließend vergrößertsich der Winkel α von D nach C und von D nach C allmählich von dem Minimalwert von 20 zu 90°.

Der obere Teil der Zeichnung der Fig. 20 ist die Projektion auf die gleiche Ebene Q der Abdichtungslinie eines erfindungsgemäßen

2 2 2 Hahns bzw. Schiebers. Die Kurven A, E, B, D, C und A , E , B , D , (T sind jeweils identisch mit den Kurven A, E, B, D, C und A , E , B _f D , C der Fig. 19 und sie umfassen die gleichen

2 2
oberen Teile A, E, A , E , die gleichen unteren Teile D, C und

D , (T, und die gleichen mittleren Ubergangsteile und Anschlußteile (Verbindungsteile) zwischen den oberen Teilen und den un-

2 2 2

teren Teilen E, B, D und E _r B , D und sie entsprechen den gleichen geometrischen Definitionen und sie liegen unter den gleichen Bedingungen auf den Ebenen, welche die Sitzoberfläche entlang dieser beiden Kurven berühren, vor.

Im Hinblick auf die Herabsetzung des maximalen Raumbedarfs in Längsrichtung des Sitzes (Abstand A, A und A, A in den Fig. 19 und 20), werden die beiden symmetrischen Kurven der Achse

X-X durch Parallelvarschiebung genähert in der Weis®, daß si®

2
sich bei B oder B (Fig. 20) auf der Achse X-X schneiden. Daraus

2 ergibt sich, daß der maximale Raumbedarf in Längsrichtung A, Ä , bezogen auf die Achse X-X, geringer ist als der vorherige Raumbedarf A, A , wobei die Verringerung des Raumbedarfes gleich der Amplitude der betrachteten Translation (Verschiebung) ist»

Infolgedessen durchquert die Abdichtvngsoberflache 6 eine mitt·= lere Abdichtungslinie 61, die in der Projektion auf "die Eben©

2 2 2 2 Q die Gesamtheit der Kurven A, E_f B, D, C und A , E , B , D , (T darstellt. Die Abdichtungslinie 61 ist in den Fig. 3 und 4 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt, die auf die Sitz·= oberfläche 6 aufgebracht und durch die Spitze 71 eines elastischen Abdichtungskordons 12, der von dem Verschluß 7 getragen wird, konkretisiert ist, wobei diese Spitze genau die gleiche Form hat. Die Linie 61 besteht aus der Gesamtheit der beiden Linien, die sich-an den Enden des horizontalen Durchmessers dar Rohrleitung 2 auf der Achse X-K kreuzen. Die Teile jeder Halft© der Abdichtungsoberfläche 6 sind dementsprechend: ~ zwei obere Teile 62, die nahe bei einer Transverse*lebsn©,, bezogen auf die Durchflußachse X-X_{ angeordnet sind, di© ftte di®

2 2

Abdichtungslinie A, E und A , E entsprechen;

- zwei dazwischenliegende obere Ufoergangstelle 63, di© schrauben=

linienförmig sind, die oberhalb der DiametraIzone der Durch-

2 2 flußachse angeordnet sind, entsprechend E, B und E „ B ;

- zwei dazwischenliegende untere Ubergongsteile 64-, die horizon= tal sind und unterhalb der DiametroIzon© der Durchflußachs® X-X und auf der anderen Seite der Vertikaleben© P, bezogen auf die vorhergenannte, angeordnet

ό ι ι ι ö y /

2 2 sind, entsprechend B, D und B , D ; und

- zwei untere zylindrische Teile 65, die sich mit dem Durchflußhohlraum 4 vereinigen und parallel zur Durchflußachse

2 2 X-X verlaufen, entsprechend D, C und D , C .

Alle diese Oberflächenteile schließen kontinuierlich aneinander an und diesen Oberflächenteilen auf dem Sitz entsprechen jeweils Teile der Abdichtungslinie 72 bis 75 auf dem Abdichtungskordon 12 des Deckels 7.

Die Abdichtungslinien 61 des Sitzes 6 und 71 des Deckels 7 haben somit, von der Seite betrachtet, allgemein die Form eines X. Jede auf einer Seite der Ebene P angeordnete Halblinie weist einen Wendepunkt B an jedem Ende des horizontalen Durchmessers der Durchflußrohrleitung 2 auf. Auf der Diametralzone der Durchflußachse X-X erhält man sich kreuzende Abdichtungsoberflächen; oberhalb dieser Diametralzone sind die Oberflächen, die sich zu dem oberen Abschnitt erweitern, in Richtung auf die Diametralzone der Achse X-X konvergent. Unterhalb dieser Diametralzone sind die Abdichtungsoberflächen des unteren Abschnittes in Richtung auf die Diametralzone der Achse X-X konvergent.

Das heißt mit anderen Worten, daß sich die Oberflächenteile, die oberhalb der Diametralzone der Achse X-X und auf einer Seite der Symmetrieebene P angeordnet sind, unterhalb dieser Diametralzone und auf der anderen Seite dieser Symmetrieebene P verlängern. Diese Verlängerung gewährleistet die Kontinuität trotz der durch den Wendepunkt P markierten geometrischen Diskontinuität für die auf der gleichen Seite der Symmetrieebene P angeordneten Abdichtungsoberflächenteile.

Wie in der Fig. 12 für eine weiter ursten beschrieben® rungsvariante perspektivisch dargestellt, ist die linie 61, 71 in Wirklichkeit ein® geschlossene Kurve, die gesamten Umfang der Abdidrtungsoberf life tem durchläuft und somit den zylindrischen Durchflußhohlraum 4 umhüllt mit zwei

2
punkten B, B , di® symmetrisch sind;, bezogen auf di© ebene Q, welche die Achsen X-X und Y=Y enthält 1,3 und 20). Die Linien 61 und 71 vereinigen sich in der Schließ= position des Hahnschiebers _β

Auf dem Verschluß 7 (Fig. 11) erstreckt sieh der Abdichtungs= kordon 12 mit einem fast kreisförmigen Querschnitt um eine Vex= schlußplatte 76 herum, deren mittlere Ebene die Ebene Q ist, und er umfaßt einen unteren Abschnitt 77 mit ©inar konstonten Dicke, der halbzylindrisch ist- (d„h. in der Dimension entlang der Achse X-X), deren horizontaler Durchmesser oberhalb der DurehflußaefosQ X-X angeordnet ist, sodann ©inen mittleren p@iroll©lepipedisch©n Abschnitt 78 der gleichen Dicke, dann eln@n oberen Abschnitt 79 in Form eines Teils, dessen Spitze di© Achse X-X im einera roehtsn Winkel kreuzt und der sich nach ©b©n erweitert bis zu d@n oberen Schleifen der Abdichtungslinie 71, Dsr Keil (Kegel) hat en s©in@ra oberen Abschnitt ein® Dimension entlang 4er Achs© X=X₄, di© frSßsr ist als diejenige der dazwischenliegenden und unteren Abschnitt© der Platte 76. Die ösen (Haken) der seitlichen Führung 10 stehen über den Keil 79 beiderseits dex Ebern© P vor_o

Der Abdichtungskordon 12 folgt zunächst dem Rpnd des K©ils 79 ebenso wie dem unterenAbsehnitt des halbzylindrischen Bereiches 77 zu jedem axialen Ende desselben_β Dort vereinigen sich die beiden unteren gekrümmten T©il© d©r Abdichtungsoberflache an der»

Scheiteln des Keils (Kegels) 79, in dem sie in Richtung auf die Diametralzone der Achse X-X konvergieren.

Nach den Fig. 2 und 4 erstrecken sich in dem Verschluß und in dem Sitz in der transversalen Symmetrieebene P die verschiedenen Teile der Abdichtungsoberflächen symmetrisch, bezogen auf die Ebene Q in der Ebene P, Bögen folgend, die auf jeder Seite der Symmetrieebene P etwa die nachfolgend angegebenen Werte haben, die demzufolge 2 mal zu zählen sind:

a) 62-72: etwa 60°

b) 63-73: etwa 30°

_c) 64-74: etwa 30°

d) 65-75: etwa 60°

Man ersieht daraus die AusfUhrungsform des Verschlusses 7, der der ersten und zweiten AusfUhrungsform der Erfindung gemeinsam ist.

Zweite AusfUhrungsform (Fig. 5 bis T2 und 19) Um den Aufbau der zweiten AusfUhrungsform im Verhältnis zur ersten AusfUhrungsform besser zu verstehen, werden nachfolgend die Zeichnungen der Fig. 20 und 21 miteinander verglichen.

Unter Beibehaltung des Prinzips der gekreuzten Abdichtungslinien

und -oberflächen wurden zur Vereinfachung die Teile 62-72 und

2 2 2

63-73 (oder A, E, B und A , E , B), die oberhalb der Diametralzone der Achse X-X angeordnet sind, d.h. die oberen Teile und die oberen Zwischenabschnitte mit kontinuierlicher Krümmung und helixartiger Entwicklung, durch zwei konvergente

Ebenen mit geraden Linien A , F, B und A , F , B (.Fig. 21) ersetzt, wobei der Halbwinkel am Scheitel α oberhalb 20 lag oder 20 betrug, bezogen auf die Achse Y-Y.

Unterhalb der Diametralzone der Achse X-X wurden die Abdichtungsoberflächen und -linien der ersten Ausführungsform beibehalten.

Daraus ist zu ersehen, daß diese Vereinfachung in der oberen Zone der Abdichtungsoberflächen und -linien erzielt wird auf Kosten einer leichten Zunahme des maximalen Raumbedarfs in Längsrichtung

3 4 für einen gleichen Winkel cc, weil der Abstand A , A der Fig_a

größer ist als der Abstand A, A der Fig, 20. Dieser maximal© Raumbedarf in der Längsrichtung ist jedoch für einen gleichen Winkel α noch immer geringer als derjenige eines bekannten Hahnschiebers (Abstand A, A der Fig. 19)»

Im einzelnen besteht bei dieser Ausfuhrungsform der obere Ab» schnitt 62 des Sitzes aus:

- zwei halbelliptischen ebenen Oberflächen 62 , bei denen ©s sich um die Schnittpunkte von zwei in.Bezug auf di© Ebsne P symmetrischen konvergierenden Ebenen mit der Wand der Rohr=· leitung 2 handelt« Diese halbelliptischen Oberflächen ©rstrsk= ken sich von der Verbindungsstelle zwischen der rohrförmigen Trommel 3 und der Rohrleitung 2 bis zu einer Zone, di© fast in halber Höhe zwischen der horizontalen Diametraleben© durch di® Achse X-X hindurch und der Verbindungsstsil© zwischen der rohrförmigen Trommel 3 und der Rohrleitung 2 angeordnet ist (Abschnitte A³, F und A⁴, F¹ der Fig_o 21); - zwei dazwischenliegende !!,angepaßten, helixartigen Oberflächen

die sich bis zur obengenannten Diametralebene erstrecken,

1 2 entsprechend den Abschnitten F, B und F , B der Fig. 21. Diese Oberflächen 63 gewährleisten den kontinuierlichen übergang zu den beiden unteren Ubergangsoberflachen 64.

Die beiden unteren Ubergangsoberflachen 64 stellen wie in der ersten Ausführungsform der Erfindung gekrümmte Oberflächen dar, die sich von einer Zone, die in Höhe der Achse X-X angeordnet ist, bis etwa zur halben Höhe zwischen der Achse X-X und der unteren Erzeugenden (Generatrix) des Hohlraumes 4 erstrecken. Dabei handelt es sich um gekrümmte Oberflächen in Form von sich drehenden Rampen, d.h. um angepaßte helixartige Oberflächen, die eingerahmt sind von Erzeugenden (Generatrices), die sich auf einen Kurvenschnittpunkt zwischen der Oberfläche und dem zylindrischen Durchflußhohlraum 4 stützen. Die Oberflächen 64 weisen eine Rotationsentwicklung um eine vertikale Achse herum auf, wenn man ihrem Kurvenschnittpunkt mit dem zylindrischen Hohlraum folgt. Die Oberflächen 63 und 64 weisen in allen Punkten der Mittellinie oder der Abdichtungslinie 64 eine Tangentenebene auf, die mit der Achse Y-Y einen minimalen Winkel von 20 bilden, wobei dieser Winkel in dem unteren Abschnitt, wo die Oberflächen 64 sich an die mit dem Hohlraum vereinigten Oberflächen 65 anschließen, bis auf einen Wert von 90 allmählich ansteigt.

Die mittlere Abdichtungslinie 61 der Sitzoberfläche 6 besteht wie oben angegeben aus zwei in Bezug auf die Symmetrieebene P des Hahnschiebers symmetrischen Linien. Diese beiden Linien erscheinen auf der Draufsicht der Fig. 9 und auf dem unteren Abschnitt der Fig. 21; sie sind geschlossen und durchgehend,

312189V

weisen jedoch auf dem Weg der Eben© P beträchtliche Verlaufs- oder Richtungsänderungen (Wendepunkte) auf. Die Linie 61 ist ebenfalls perspektivisch in der Fig. 12 dargestellt» Wie oben angegeben, liegt die Dichtung des Verschlusses 7 entlang dieser Abdichtungslinie 61, die dem Sitz 6 und dem Verschluß 7 gemeinsam ist (bei identischer Lini© 7l)_fauf dem Sitz 6 auf®

In der Projektion auf die Ebene Q (Fig_o 5 und 7) bildet di@ Linie 61 ein X, das besteht aus einem V mit einer nach unten gerichteten Spitze, überlagert von einem umgekehrten U^₇ während in der ersten Ausführung®form das- V durch ein U ©rsstst isto

.In der Projektionsebene P₆, die diejenige der Fig«, 6 ist,, er~ scheinen der Abdichtungskordon 12 und die Abdichtungslinie 71 nur in dem oberen Abdichtungsabschnitt 62, 72 in Form einer Halbellipse, auf einem Abschnitt der dazwischen Magerndem Zorn© 63, 73 und auf dem unteren Abschnitt 65, 75, wahrend sie auf dem Abschnitt 64, 74 maskiert (verdeckt) sind!ο

Nachfolgend wird der Aufbau der beiden Abschnitte f _f 7 des Verschlusses 7 bei beiden vorstehend beschriebenen AusfÜ hrungs= formen näher erläuterte

Diese beiden Abschnitte 7 _f 7 bestehen aus verstärkten dünnen Schalen (Fig. 13)_f d.h.. soiehen, dl© b®i 13 auf jeder Seite dos Verschlusses in üiSb© der Ashs© X=X verdickt sind^ §@ daß sie an diesen Stellen ZusammenfUgungseinsrichtungemi csofweisen, die aus einem Paar konischer Erhebungen (Brüste) 1.4 bestehen, die von einer Halbschale (beispielsweise / ) vorspringen

ο ι λ ι υ

eingepaßt sind in die konjugierten konischen Aussparungen 15 der anderen Halbschale (7 ). Es sind auch innere VorsprUnge 16_r die wechselseitig aufeinander aufliegen,vorgesehen (Fig. 17), die gleichzeitig auf den Schalen / und 7 angeordnet sind und Versteifungen (Zwischenträger) darstellen, welche die Zerstörung der dünnen Wände des Verschlusses 7 beim Aufbringen eines Überzugs oder einer Dichtung aus Kautschuk 17, der unter Druck in eine den Verschluß enthaltende Form eingespritzt wird, durch Formen verhindern.

Darüber hinaus weisen, wie aus der Fig. 10 ersichtlich, die beiden Teile /, 7 im Innern zwei innere Nocken 18 auf, die von einer Schale / ausgehen und auf der inneren oberen, horizontalen Wand der anderen Schale 7 aufliegen und umgekehrt unmittelbar unterhalb der Trommel mit Mutter 9 unter Durchquerung der Verbindungsebene P. Diese Nocken dienen dazu, jede Trennung durch Abscheren (Abschneiden) der Deckel 7,7 beim Schließen zu verhindern, wenn ein Fremdkörper auf einer Seite der Symmetrieebene P ein Hindernis bildet.

Die Dichtung aus einem Elastomeren 17 mit variabler Dicke ist verdickt unter Bildung eines Dichtungskordons oder einer Spitze 12, welche die Abdichtungslinie 61 verkörpert und in der Symmetrieebene P-P oder in der Ebene des ZusammenfUgens der Deckel 7,7 dünner ist. Die beiden Deckel 7,7 sind unabhängig voneinander auf ihrer gesamten Oberfläche innen und außen einschließlich der Auflagevorsprünge 16 und der Erhebungen (Brüste) 14 von der Dichtung 17 bedeckt. Sie sind mittels eines Klebstoffes und somit ohne Verschraubung miteinander verbunden.

J12189V

Nur der Scheitel der Erhebungen (BrUste) 14 und der Boden der Aussparungen 15 ist frei von dem überzug·

Aufgrund seiner Form stellt jeder der Deckel (Verschlüsse) 7°, 7 ein Objekt ohne Hinterschneidungen dar, das somit ohne Kern formbar ist.

Aus einem Vergleich der Fig. 13-14 und 15-16 ergibt sich, daß

a b die Spitze 12 der Dichtung 17 auf jedem Deckel 7,7 in zwei symmetrische Abschnitte unterteilt werden kann (Fig* 13-14) oder auch nur auf einem einzigen Deckel, wie z_eB. 7 , vorliegen kann, wobei der andere Deckel 7^Q abgestumpft ist (Fig. 15-16), damit die Verbindungsstelle in dieser Zone ein Staublech mit einem rechten Winkel bildet, das der eventuellen Einführung von Flüssigkeit (Fluid) zwischen den beiden Deckeln (Verschlüssen) entgegenwirkt.

Es"sei noch zu bemerken, daß beim Vergleich der Schnittansicht der Fig. 17 mit derjenigen der Fig, 13 bis 16 in dem oberen Abdichtungsteil unterhalb der Diametralzone der Aehse X-X dar Abdichtungskordon 12 anders orientiert ist als der Kordon 12, der in dem unteren Teil angeordnet ist; in letzterem liegt der Kordon 12 auf einer Oberfläche in der Nahe des zylindrischen Hohlraums 4 auf oder vereinigt sich damit, während er auf höheren Niveaus auf einer Oberfläche aufliegt, die fast transversal zur Achse X-X' ist, v/i@ weiter obsn beschriebene So ist der Kordon 12 stets auf die Oberfläche 6 ausgerichtete

Der durch das Verkleben der Deckel t , 7 hergestellte Verschluß

I C IUO/

weist auf seinem Umfang konvexe Oberflächen auf, die konjugiert sind zu den konkaven Oberflächen, die den Sitz 6 bilden.

Bei einer Variante kann der Verschluß 7 ein Monoblock sein, seine Herstellung durch Formen ist jedoch schwieriger als dann, wenn er aus zwei Teilen besteht.

Nachfolgend werden die horizontalen Projektionen der Abdichtungslinien des erfindungsgemäßen Hahnschiebers (Fig. 20 und 21) und des Hahnschiebers gemäß der französischen Patentschrift 71 16 057 näher betrachtet.

Unter dem Einfluß des Druckes stromaufwärts und stromabwärts von der transportierten Flüssigkeit wird der Verschluß 7 in der Schließposition auf den Abschnitt des Sitzes 6 gedruckt, der diesem Druck entgegenwirkt und die Abdichtungslinie 61 ist A, B, (T (Fig. 20 und 21) in der Projektion auf die Ebene Q der Schnittansicht gemäß Fig. 5.

Wenn man diese Abdichtungslinien auf die Diametralebene, die von der Achse X-X passiert wird und senkrecht zur Achse Y-Y verläuft, projiziert, erhält man bei den beiden Ausführungsformen der Erfindung beim Kreuzen die schraffierte Oberfläche des unteren Abschnittes der Fig. 21. Diese Oberfläche repräsentiert die Oberfläche, entlang der eine Kraft ausgeübt werden muß, um den Verschluß zu öffnen und den Flüssigkeitsdruck, der auf ihn ausgeübt wird, zu überwinden. Der zum öffnen des Verschlusses 7 zu überwindende Widerstand wird als Grundeffekt bezeichnet. Dieser Widerstand oder dieser Grundeffekt ist das Produkt des Druckes, der durch die projizierte Oberfläche überwunden

12189

werden muß, in der Fig. 21 schraffiert dargestellt. Daraus ist zu ersehen, daß dieser Grundeffekt oder dieser Widerstand,, der Überwunden werden muß, für den gleichen zu überwindenden Druck um so größer ist, je größer die profitierte Oberfläche ist_e

Durch Vergleich ersieht man daraus^ daß di@ projizieyte Oberfläche der Fig. 20 für d©n Verschluß 7 dar zweiten AusfUhruogs= form der Erfindung deutlich kleiner ist als diejenige d©s Verschlusses gemäß der französischen Patentschrift 7] 16 057 (Abdichtungslinie und .schraffiert© projizierte Oberflächs der Fig. 19), wohlgemerkt mit einem Durchmesser, der gleich dom]®- nigen der Durchflußleitung 4 ist.

Numerisches Beispiel

Für einen inneren Durchmesser des Durehflußhohlraums 4 von 150 mm und fUr einen beim Öffnen des Verschlusses su Uberwin·= denden Druck von 16 bar betrug die projiziert® Oberfläche (Fig. 19) eines Versehlusses gomäß uqt obengenannten französi= sehen Patent schrift 250 cm und dl© zum öffnen erforderlich© Kraft oder der Grundeffekt betrüg

Für einen Verschluß gemäß der zweiten AusfUhrungsfersi der

2 Erfindung ist die projiziert© Oberfläch© pm 50 cm (Fig_o geringer und die beim öffnen zu überwindende Kraft wird auf 800 kg herabgesetzt.

Aus- der Fig. 20 (projezierte Oberfläche für die ©rsten AusfUhrungsform) ist eine noch kleinere projiziert Oberfläche als diejenige der Fig. 21 zu ersehen^ die somit noch kleiner ist als diejenige der Fig, 19, die dem bekannten Hahnsshieb©r ©mit=

ό IZ I Ö3 /

spricht.

Dank dieser deutlichen Herabsetzung des Hintergrundeffektes kann bei dem erfindungsgemäßen Hahnschieber eine Betätigungseinrichtung einer geringeren Stärke und mit einem geringeren Raumbedarf verwendet werden.

Darüber hinaus erläutert der obere Abschnitt der Schemata gemäß den Fig. 19 bis 21 die Verringerung des Raumbedarfs in Längsrichtung, d.h. des Abstandes zwischen den Flanschen der Rohrleitung 2, gemessen parallel zur Achse X-X, bei gleichem Durchmesser der Leitung 4, bezogen auf einen Hahnschieber gemäß dem französischen Patent 71 16 057 bei gleichem minimalem Winkel zwischen der Achse X-X und der Tangentenebene an die Abdichtungsoberfläche entlang der Abdichtungslinie·

Der erfindungsgemäße Verschluß behält dank der Form des Sitzes 6 und dank der konjugierten Form der Halbdeckel / und 7 den Vorteil, daß er sich mit minimaler Reibung dem Sitz 6 nähert oder sich davon entfernt, weil die Oberflächen, die aufeinanderdrUcken mUssen, um die Abdichtung zu ergeben, sich praktisch ohne Rutschen (Gleiten) gegeneinander bewegen. Daraus resultiert der Vorteil, daß die Dichtung aus dem Elastomeren 17 und insbesondere ihr Abdichtungskordon 12 einem minimalen Verschleiß unterliegen.

Nachfolgend werden Varianten der vorstehend beschriebenen beiden Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben« Diese Varianten betreffen nur den unteren Abschnitt der Abdichtungs-

3 1 7 I 8 G

oberfläche 6 und entsprechen dem Fall, in dent die Durchflußrohrleitung einen inneren oder äußeren Vorsprung (Erhebung) aufweist.

Variante gemäß Fig. 22 bis 24:

Der rohrförmige Körper 1 weist eine transversale Tasche (Aushöhlung) 20 beiderseits der transversalen Ebene P und damit um die Achse Y-Y herum auf, die einen Auswuchs oder einen äußeren Vorsprung (Erhebung) an einem unteren Punkt, bezogen auf di© unteren Erzeugenden (Generatrices) der Rohrleitung 2 darstellte Eine solche Tasche (Hohlraum) 20 soll dazu dienen, den unteren Abschnitt des Verschlusses am Ende seines Schließ-Hubs aufzunehmen.

Diese Tasche hat die Form einer zylindrischen angepaßten Oberfläche, deren Erzeugende parallel zu denjenigen des zylindrischen Hohlraums 4 sind und sich durch Wände, di© parallel zur Ebene P sind, an diesen Hohlraum anschließen» Infolgedessen wird die Abdichtungsoberfläche des Sitzes des Verschlusses einfach modifiziert durch Ersatz d©s unteren zylindrischen Abschnittes 65 durch einen unteren Abschnitt 66, der sieh gleichseitig mit einem Teil des zylindrischen Hohlraums 4 und mit der Tasche 20 vereinigt« Infolgedessen handelt es sich bei dem unteren Ab= schnitt 66 um eine angepaßte Oberfläche, die partiell zylindrisch und partiell nach unten über die zylindrische Form hinaus ver= lungert ist und deren geradlinige Erzeugend© (G;®rsferatri<e®s) ^wischen sich den Hohlraum 4 und die Tasche 20 ayfoshüiisn^ mit denen diese enden, in dem sie sich vereinigen_o

Variante gemäß Fig. 25 bis 27

Der rohrförmige Körper 1 weist wie oben angegeben eine transversale Tasche (Hohlraum) 21 in Form eines äußeren Vorsprunges, bezogen auf die Rohrleitung 2, auf, diese Tasche ist jedoch durch Anschrägungen 22 mit dem Hohlraum 4 verbunden. Der untere Abschnitt 65 der Abdichtungsoberfläche wird durch einen unteren Abschnitt 67 ersetzt, der angepaßt ist und dessen geradlinige Erzeugende (Generatrices) sich allmählich ausbreiten zwischen denjenigen des zylindrischen Hohlraums 4 und denjenigen der Anschrägungen 22.

Variante gemäß Fig. 28 bis 30

Der rohrförmige Körper 1 weist einen inneren Vorsprung (Erhebung) 23 beiderseits der transversalen Ebene P auf. Dieser Vorsprung 23 ist eine angepaßte Oberfläche, die eine zylindrische Verdikkung mit einer Achse parallel zur Achse X-X und einem größeren Radius als der Hohlraum 4 darstellt und sie ist durch kreisförmige Anschrägungen 24 mit dem zylindrischen Hohlraum 4 verbunden (angeschlossen).

Der untere Abschnitt des Verschlusses 7 muß dicht auf dem inneren Vorsprung (Erhebung) 23 aufliegen und insbesondere auf den kreisförmigen Anschrägungen 24. Infolgedessen wird die Abdichtungsoberfläche des Sitzes des Verschlusses modifiziert durch Ersatz des unteren zylindrischen Abschnittes 65 durch einen angepaßten unteren Abschnitt 68, dessen Erzeugende (Generatrices) sich allmählich entwickeln zwischen den Erzeugenden (Generatrices) des Hohlraumes 4, parallel zur Achse X-X und denjenigen der Anschrägungen 24.

Bei jeder der drei vorstehend beschriebenen der untere Abschnitt des Verschlusses 7 und insbssondsre di® Abdichtungslinie 71 in gleicher Weise modifiziert wie die Oberfläche des Sitzes. Darüber hinaus ist es klar, daß di© gleichen Varianten auch bei der ersten Ausführungsforro der Erfindung angewendet werden können.

Bei den Varianten der Fig. 25 bis 27 und 28 bis 80 ist ©s w©·= sentlich, darauf hinzuweisen, daß d@r Winkel, den die ebene an die Bereidisober fläche 22 oder 24 entlang der tungslinie mit der Achse Y-Y bildet, mindestens gleich minimalen Winkel α von 20 ist. Auf der gesamten Läng© Abdichtungslinie erhält man somit einen konstanten Winke.Ij, dor mindestens 20 beträgt. Dies bietet den Vorteil? daß @uf den gesamten Umfang des Sitzes die elastische Dichtung 17 wnter den gleichen Bedingungen arbeitet. Dadurch ist di© Kompr©ss der Dichtung, gerechnet "senkrecht zu a®s Bereishsoberfteeh^ dem gesamten Umfang des Sitzes konstant bei ©in®r g@g©b®in®ini Eindringtiefe des Verschlusses. Wenn man die Eindringti©fe des Verschlusses modifiziert, ändert sieh dieser .Kompressionswert^ der neue Wert bleibt jedoch auf d©m geseilten Umfang dss Sitg®s einheitlich.

Diese beiden Varianten weisen als weiteren Vorteil auf, daß si© den Verschluß führen und seinen unteren Abschnitt am- End© Verschließens stutzen. Es handelt sieh dabei um dar um so interessanter ist, als die die Führungsoberfläche der Ösen (Haken) 10 des auf den Führungen Π des Körpers ein© begrenzt©

Variante gemäß den Fig. 31 bis 34 Es ist festzustellen, daß bei den beiden Ausfuhrungsformen gemäß

den Fig. 1 bis 4 und 5 bis 8 auf der Abdichtungslinie ein kriti-

2 scher Kreuzungspunkt B, B existiert, der auf dem Sitz und auf der Dichtung 17 des Verschlusses 7 Übereinstimmen muß.

Wenn die Fabrikationstoleranzen des Sitzes einerseits und des Verschlusses andererseits zu groß sind, besteht die Gefahr einer leichten Verschiebung dieses Kreuzungspunktes auf dem Sitz und auf dem Verschluß und als Folge dessen besteht die Gefahr einer mangelnden Abdichtung.

Deshalb ist es für den Fall, daß große Fabrikationstoleranzen vorgesehen sind, zweckmäßig, diesen kritischen Kreuzungspunkt durch eine kurze Abdichtungslinie 80 zu ersetzen, die eine Vereinigungslinie in der seitlichen vertikalen Projektion auf die Ebene Q bildet. Diese Linie 80 verkörpert sich in einer Spitzenlinie 81 auf dem Verschluß beiderseits der Diametralebene der Achse X-X und in der Nähe derselben, wobei diese Spitzenlinie sich auf einem kleinen Geraden-Abschnitt 82 des Abdichtungskordons des Verschlusses befindet (Fig. 31),und in einer Halbplatten (83) -Verbindung zwischen den Oberflächen 63 und 64 auf dem Sitz (Fig. 33).

Somit ist eine leichte Verschiebung beiderseits der Symmetrieebene P-P möglich zwischen dem Sitz und dem Verschluß, da immer ein Abdichtungskontakt zwischen der Abdichtungsspitze 81 des Geraden-Abschnittes 82 und der entsprechenden Halbplatte 83 des Sitzes besteht.

3 121007

Der in den Fig. 35 und 36 dargestellte Hahnsehiober weist einen Körper 1 auf, der identisch mit demjenigen der Fig. 31 bis 34 ist. Der Verschluß oder Deckel ist bei dieser Anordnung analog zu dem Verschluß 7 der Fig. 31 und 32, wobei der einzige Unterschied in der Form der Spitzenlinie 171 ihres Abdichtungskordons 112 besteht«

In den oberen Abschnitten und mittleren Abschnitten des dons 112, d.h. entlang des Weges A,B,C,D,E,F„G auf feder Seite der Symmetrieebene P hat nämlich die Spitzenlinie 171 die gleiche Form wie die Abdichtungslinie 61 des Sitzes«, jedoch leicht erweitert, d.h. verschoben (versetzt) in jedem Punkt um einen konstanten Abstand oder Zwischenraum i senkrecht zur Oberfläche des Sitzes 6.

In dem unteren Abschnitt des Kordons 112 zwischen dem beiden Punkten G, welche die oberen Grenzen des mit dem Hohlraum 4 der Durchflußleitung 12 vereinigten Teils der Oberfläche 6 darstellen, ist die Form der Spitzeniini© 171 dagegen v©r©(ragt„ bezogen auf diejenige der Abdichtungslinie 61. Aus dl@r Sicht entlang der Durchflußachse X-X (Fig_e 2) ergibt sich,, untere Abschnitt der Linie 171 die Form eines Bogens mit einem etwas größeren Radius als der Radios des raumes 4 der Durchflußleitung hat.

Wann der Deckel 107 herabsinkt„ um ά@η Durchfluß 4 zu vorsehlie= Ben, erreicht er einen Punkt t,„ bei dsm all© Punkt® dor Linie 171, die oberhalb dieser beiden Punkte G angeordnet sind, d.h. alle Punkte, wie A, B, C, D, E, F und G_f gleichzeitig mit der Linie 61 des Sitzes in Kontakt kommen (Fig_o 7

In dem gleichen Augenblick t, existiert ein radiales Spiel j unterhalb der beiden Punkte G und dieses Spiel wachst allmählich an von einem Wert O an den Punkten G bis auf einen Maximalwert j_M an dem unteren Punkt H, der in der Symmetrieebene P auf der Achse Y-Y angeordnet ist.

Wenn der Deckel 107 weiter herabsinkt entlang eines vertikalen Weges (Hubs) s bis zu seiner Position des vollständigen Verschlusses, wird in den oberen und mittleren Bereichen des Kordons 112, d.h. oberhalb der beiden Punkte G, dieser Kordon allmählich auf die Oberfläche 6 gepreßt, ohne auf dieser Oberfläche zu gleiten oder im wesentlichen auf dieser Oberfläche zu gleiten, bis zu einem Wert des Zusammenpressen oder der Interferenz i (Fig. 9). Wie in allen diesen Bereichen A,B,C,D,E,F,G bildet die die Oberfläche 6 entlang der Linie 61 berührende Ebene mit der Richtung Y-Y der Verschiebung einen fast konstanten Winkel, wobei dieser Winkel beispielsweise 20 oder 30 beträgt, wobei an allen Punkt gilt i = s . sin a = konstant

Unterhalb der beiden Punkte G tritt bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung der Kontakt 71-61 gleichzeitig zum Zeitpunkt t, auf wie oberhalb der Punkte G. Wie in diesem Bereich variiert der Winkel α von tC bis 90 , die Interferenz i = 8 . sin α variiert von einem Punkt zum anderen, von

s · sin OC am Punkt G bis zu s . sin 90 = s am Punkt H. ο

Im Gegensatz dazu erhält man gemäß den Fig. 35 und 36 bei a unterhalb der Punkte G : i = s . sin a - j, so daß es genügt, an jedem Punkt j = s · sin a - i = s (sin a - sin a_Q) (i) zu

wählen,--damit die Interferenz i noeh gleich i in diesem unteren Bereich ist.. Die Formel (l) ist somit eine solche vom Typ: j = a . sin - b, wobei a = s und b = s . sin α ο

Für a = 30 , erhält man somit auf die nachfolgend angegebene Weise nach der Formel (i) bei Interferenzen i an den Punkten A und H zum Zeitpunkt t« des vollständigen dichten Versehlwss©s_c nach einem Hub s von 2 mm ab dera Zeitpunkt t, und eimern Spiol an dem Punkt H von 1 mm zum Zeitpunkt t»; -■ vom Punkt A zu dem Punkt Os i s 2 · sin 30 ξ 1 mm_f

- am Punkt H (j =1 mm): i = 2 . sin 90^ö - Ί = Ί mm,

-.an einem mittleren Punkt" K, dsr unterhalb von G a mi ge ordnet ist.und einen angulären Abstand von 30 , bezogen auf H, hat„ erhält man a = 60 und es ist ©in radiales Spiel j = 0^732 rasu erforderlich, um die gleiche Interferenz 2u erzi©Ions i = 2 . sin 60° - 0,732 s 2 _o 0,866 - 0,732 - 1 mm_o

Auf diese Weise erhält man ein© Interferenz od®r ©in pressen i, das konstant und gl©i©h i ist auf d@m gesamten Umfang des Abdichtun@skord®fi§₀ Diese Eigenschaft ist ii sant und vorteilhaft, weil ein@ unzuseichesiide Intesrfersng bestimmten Punkten di© Gefahr in sich birgt,, daß maim ©in® mangelhaft© Abdichtung erholt, wahrend ©in® übsswäßig Interferenz zu einer starken Abnutzung des Abdichtumigskordonis. führt»

Die obige Formel (l), d.h« j s s ο sin a =■ i = s (sin a ■=> sin a ) gibt den Verlauf d©r Spit2©nlimi® 171 i-iieder, des zu einem einheitlichen Wert i von i auf seinem

Umfang führt. In der Praxis kann unterhalb der beiden Punkte G auch eine kreisförmige Bogenform mit einem Radius R, der Linie 171, der etwas größer ist als der Radius R des Hohlraums 4,angewendet werden, wobei gilt: R, = R + i .

Daraus ergibt sich, daß in der vollständigen Schließposition die mittlere Linie 171a der zusammengepreßten Oberfläche 171b des Kordons 171 mit der Abdichtungslinie 61 des Sitzes 6 zusammenfällt, während bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Spitzenlinie 71 zum Zeitpunkt t. mit der Linie 61 Übereinstimmt (zusammenfällt).

Die in Bezug auf die Fig. 35 und 36 beschriebene Anordnung kann auf alle vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsformen der Erfindung angewendet werden, in denen der Winkel zwischen der Tangentenebene und der Achse Y-Y in dem unteren Abschnitt des Sitzes variiert, d.h. er kann auf alle vorstehend beschriebenen AusfUhrungsformen der Erfindung mit Ausnahme derjenigen der Fig. 25 bis 27 und 28 bis 30 angewendet werden. Wenn die Kreuzung der Abdichtungshalblinien punktuellist (Fig. 1 bis 30), ersetzt der Schnittpunkt den vertikalen Kegel C, D, E der Fig. 1 und 2, der Rest des Kordons ist jedoch so wie oben definiert.

Der hier verwendete Ausdruck "Spitzenlinie (ligne de cremte)?¹ ist in einem breiten Sinne zu verstehen, d.h. diese Linie kann in bestimmten Fällen eine Oberfläche einer geringen Breite sein im Falle eines Abdichtungskordons mit einem rechteckigen, trapezförmigen oder halbmondförmigen Querschnitt.

Bei allen vorstehenden Angaben wurde angenommen, daß die Achse

X-X horizontal und die Achse Y-Y vertikal ist. Ee iet klar, daß der erfindungegemäße Hahnschieber (robinet-vanne) auch in einer beliebigen gewünschten Orientierung, Beispiels= weise mit einer vertikalen oder schrägen Durchflußachse X«-X_f verwendet werden kann.

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Claims

31218C7

MO 7219

Hahnschieber

Patentansprüche

Hahnschieber (robinet-vanne), der einen Körper mit einer horizontalen zylindrischen Durchflußleitung, welche ein® Sitz-Oberfläche begrenzt, und eine Verschlußkappe mit ©in©m Abdiebtungskordon aus einem Elastomeren, der bei der vertikalen Ver° Schiebung geführt ist, umfaßt, wobei sieh dieser Kordon on di© Sitzoberflöche des Körpers anlegt und im allgemeinen di® gleiche m wie dieser hat, dadurch gekennzeichnet ,

die Abdichtungslinie (61) des Sitzes, senkrecht zur Achs© (X-X) der Durchflußleitung (4) betrachtet, die allgemein© Form ©ines X hat und erhalten wird, indero man zwei Abdichtungs-Kalb= linien,. die zusammen die allgemeine Form eines Keils haben, auf ihrer gesamten Länge oder praktisch ihrer gesamten entlang der Achse (X-X) gegeneinander verschiebt,,

't

2g Hahnschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, sich die beiden Abdichtungs-Halblinien fast in der horizontalen

Diametralebene der Durchflußleitung (4) kreuzen·

3. Hahnschieber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abdichtungs-Halboberf lache eine angepaßte Ober· fläche ist, die einen oberen gekrümmten Teil (62), der fast transversal zur Durchflußachse (X-X) verläuft, einen unteren gekrümmten Teil (65), der sich mit der zylindrischen inneren Oberfläche der Durchflußleitung (4) vereinigt, und zwischen beiden oberhalb und unterhalb einer Diametralzone, dargestellt in der Projektion entlang der Durchflußachse, einen dazwischenliegenden Ubergangsteil (63-64) umfaßt, der die Form einer fast spiralförmigen (schneckenförmigen) Drehrampe hat, welche den oberen Teil und den unteren Teil miteinander verbindet beim Umlaufen der zylindrischen Durchflußoberfläche (4) in der Nähe derselben*

4. Hahnschieber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oberhalb der Zone der Durchflußachse (X-X) angeordnete Abschnitt Jeder Abdichtungs-Halboberflache durch zwei ebene Teile (62 ) ersetzt ist, die gegen diese Achse konvergieren und verlängert sind durch gekrümmte Oberflächen (63 ), die sich an die Oberflächen (64) anschließen, die unterhalb dieser Zone angeordnet sind.

5. Hahnschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzungspunkte des X auf der Sitzoberfläche (6) durch Halb flächen (83) und auf dem Dichtungskordon (12) durch Geradenabschnitte (80), die in der Seitenansicht fast vertikal sind, ersetzt sind.

6. Hahnschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskordon (12) dem Umfang einer Platte (76) folgt, die besteht aus einem unteren zylindrischen Achsabschnitt (77) parallel zur Durchflußachse (X-X), einem parallelepipedischen Mittelabschnitt (78) und einem oberen Abschnitt

(79) in Form einer Keilspitze, die horizontal und senkrecht zur Durchflußachse verläuft.

7. Hahnschieber nach einem der Ansprüche T bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußkapp© (7) aus zwei Haibkappen (/ , 7 ) besteht, die entlang einer Verbindungsebene (P) vertikal und senkrecht zur Durchflußachse (X-X) miteinander vereinigt sind, wobei jede Halbkappe eine dUnne Schale darstellt, die mit Verstärkungseinrichtungen (16) und Positioniereinrichtungen (14 bis 15), bezogen auf die andere Halbkappe, ausgestattet ist.

■8. Hahnschieber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbkappe (/ , 7 ) einen inneren Vorsprung (18) aufweist, der auf einer horizontalen Stirnfläche (Erdoberfläche) der anderen Halbkappe aufliegt (gegendrückt).

9. Hahnschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge= kennzeichnet, daß der Dichtungskordon (12) aus einem uberdicken Belag (Dichtung) (17) besteht, der (die) die gesamte Verschlußkappe (7) bedeckt.

10. Hahnschieber nach Anspruch 9 gemäß einem d©r 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß Jede Halbkappe (7 _t 7 ) auf ihren inneren und äußeren Oberflächen mit diesem Bslag (die-

-A-

ser Dichtung) (17) überzogen ist.

11. Hahnschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußrohr (2) rechts von der Abdeckkappe (7) einen nach innen (23) oder nach außen (20, 21) vorspringenden Bereich aufweist und daß der untere Abschnitt der Sitzoberfläche (6) in entsprechender Weise modifiziert ist mit Anschlußoberflächen, die stufenlos an den Rest dieser Oberfläche anschließen.

12. Hahnschieber nach einem der Ansprüche 3 und 4, bei dem in dem unteren Teil der Winkel, den die Achse (Y-Y) des Bedienungshebels mit der die Abdichtungsoberfläche berührenden Ebene bildet, variiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenlinie (I7i) des Dichtungskordons(il2) in der Weise definiert ist, daß sie gleichzeitig in allen ihren Punkten außer in dem unteren Teil dieser Oberfläche an die Sitzoberfläche (6) angrenzt, wobei bei diesem ersten Kontakt ein radiales Spiel (j) besteht, das auf jeder Seite bis zu dem unteren Punkt (H) des Durchflußhohlraums (4) allmählich zunimmt.

13. Hahnschieber nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Spiel (]) erhalten wird, indem man dem unteren Abschnitt des Kordons(i71), entlang der Durchflußachse (X-X) betrachtet, einen Krümmungsradius (R,) verleiht, der höher ist als der Krümmungsradius (Rp) des Durchflußhohlraums.

14. Hahnschieber nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn α den Winkel bedeutet, den die

die Abdichtungsoberfläche entlang ihrer mittleren Uni© (61) b©· rührende Ebene mit der Achse (Y-Y) des Bedienungshebels bildet, das Spiel (j) sich nach einem Gesetz des Typs j = α-sin a - b entwickelt, worin α und b Konstanten sind.