DE3305193A1 - Kugelhahn und sitzanordnung - Google Patents

Description

Anmelderin: Whitey Co.

Kugelhahn und Sitzanordnung

' Hintergrund der Erfindung

' Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Hähne und insbesondere auf Kugelhähne.

Die Erfindung findet ihre besondere Anwendung bei einem neuen
verbesserten Kugelhahn und einer Sitzanordnung für einen Hahn
der Bauart mit einem sogenannten "schwimmenden Kugelhahn" und
wird unter besonderem Bezug auf einen solchen Kugelhahn beschrieben. Fachleute werden jedoch ohne weiteres erkennen, daß
die Erfindung auch breitere Anwendungen findet und auch zur Anwendung bei anderen Bauarten und Typen von Hähnen verwendet
: werden könnte.

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Die sich in gewerblicher Anwendung befindenden Kugelhahnkonstruk tionen enthalten zur dichtenden Anlage an die Kugelküken aus
einem elastischen und verformbaren Kunststoff bestehende ringförmige Sitze oder Sitzringe. Zwei solcher Sitzringe sind an der Einlaß- und Auslaßöffnung angeordnet. Das Kugelküken selbst ist

. so gehalten, daß es sich in Schließstellung unter Druckbedingungen um einen geringen Betrag frei bewegen oder axial gegenüber
dem Sitz verschieben kann. Bei dieser Verschiebung wirkt das Ku-

J gelküken gegen den unterhalb liegenden Sitzring und biegt diesen um damit die dichtende Anlage zwischen sich und dem Sitzring zu j vergrößern. Die Stärke dieser Biegung schwankt nach Maßgabe des ^!

vorhandenen Druckmitteldruckes. j

Das Konzept des schwimmenden Kugelkükens ist in vielen Anordnun-j ! gen und Konstruktionen bei kleinen Kugelküken und Niederdruck- j

kugelhähnen mit Erfolg verwendet worden. Wenn der Druckmitteldruck ansteigt und eine Abwärtsverschiebung des Kugelkükens bewirkt, wird dieses von dem aufwärts liegenden Sitz weg bewegt, und die gesamte Kraft wird auf den abwärts liegenden Sitz ausgeübt. Da der Sitz ein Ring mit einer kleineren Fläche ist, liegt die Beanspruchung des Sitzes immer über dem Arbeitsmitteldruck. Zusätzlich erhöht sich die Kugelkükenkraft bei einem Ansteigen der Hahngröße selbst als eine Funktion des Quadrates des Abdichtdurchmessers. In einem typischen Fall ist eine Erhöhung der Ringfläche des Sitzes im gleichen Maß jedoch unpraktisch. Bei großen Kugelhähnen oder bei hohem Druck kann die Beanspruchung des Sitzes daher Werte erreichen, die die normalen Kunststoff-Sitze zerstören können.

Eine Gesamtaufgabe der Konstruktion der Sitze bei Kugelhähnen liegt damit in dem Erzielen eines Hahnes, der sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Drücken abdichtet und der zum Drehen des Kugelkükens kein unvernünftig hohes Drehmoment verlangt. Das

Konzept des schwimmenden Kugelkükens ist dabei besonders vor- J teilhaft, da es die Vermeidung der aufwendigeren, an Zapfen ge- i

lagerten Kugelküken wie auch die sehr verwickelten druckbetätig-! ten Ventilsitze erleichtert. ■ [

i Verschiedene Formen und Bauarten von Kugelhahnsitzkonstruktionen sind bis heute vorgeschlagen und sämtlich mit verschiedenem Erfolg in der Industrie verwendet worden. Es wurde gefunden, daß die bei den meisten bekannten Kugelhahnsitzkonstruktionen auftretenden Mängel derart sind, daß die Vorrichtungen selbst einen begrenzten wirtschaftlichen und praktischen Wert aufweisen.

Die bekannten Kugelhähne verwenden einen elementaren Sitz mit einer Sitzkonstruktion, die im typischen Fall aus Ringsitzen aus elastischem Kunststoff bestehen, die lediglich zwischen dem j Kugelküken und den sich gegenüberliegenden Endstücken zusammengepreßt sind. Die am Kugelküken anliegende Fläche jedes Sitzes weist eine Kontur auf, die beim Zusammendrücken der Anordnung entsprechend am Umfang des Kugelkükens anliegt. 52/

Elementare Sitzkonstruktionen leiden unter einer Anzahl von kon-t struktionsbedingten Schwierigkeiten. Bei geschlossenem Kugel- j

drückt der von oberhalb auf das Kugelküken einwirkende Druck dieses mit dem abwärts liegenden Sitz inAnlage und dichtet den Hahn nach Art eines wirklichen Rückschlagventiles ab. Da der auf das Kugelküken einwirkende Druck im wesentlichen für die gesamte Abdichtkraft verantwortlich ist, herrscht bei niedrigem Druck oder bei Vakuumbedingungen ein niedriger Abdichtdr'uck. Dies führt zu einem leckenden Hahn mit Leckwegen zwischen den Sitzen und dem Kugelküken und zwischen den Außenflächen der Sitse und den stützenden Flanschen oder Schultern der gegenüberliegenden Endstücke. Elementare Sitzkonstruktionen bieten keinen Ausgleich für Abnutzungs- oder Toleranzfehler in den ringförmigen Sitzen,und die damit verbundenen Leckprobfeme stellen sich daher über einen größeren Zeitraum ein.

Unter Bedingungen, bei denen der aufwärtige Sitz sich am Kugelküken abdichtet, wird die zusätzliche, den Ladedruck aufnehmende Fläche dieses Sitzes auf den abwärtigen Sitz übertragen und damit die auf diesen einwirkende Last erhöht. Dies führt zu einer Erhöhung der Beanspruchung dieses Sitzes und zu dessen Verformung» Die an dem aufwärtigen Sitz auf dessen Außendurchmesserfläche einwirkende Kraft wird über das Kugelküken an den abwärtigen Sitz weitergegeben. Diese erhöhte Lastfläche führt zu einer erhöhten Beanspruchung des Sitzes und bewirkt damit für j den abwärtigen Sitz ein unerwünschtes Ausmaß an Abnutzung. Die j

Probleme einer erhöhten Sitzbeanspruchung und -abnutzung sind , insbesondere bei großen Kugelhähnen zu bemerken. :

bei Bedingungen einschließlich des Abdlchtens des aufwär-

Sitzes am Kugelküken in der Schließstellung des Hahnes stellt sic:i bei dessen erstem öffnen ein Problem in Form einer "lifiblas"-Ausbauchung am aufwärtigen Sitz ein. Beim öffnen des Haiines muß der aufwärtige Sitz augenblicklich die Öffnung oder den durch das Kugelküken durchtretenden Arbeitsmittelkanal abdecken und den Arbeitsmitteldruck zurückhalten. Innerhalb dieser kurzen Zeitspanne bis zum Entlasten der aufwärtigen Sltzdurch weiteres öffnen des Hahnes kann sich der den Ar-

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beitsmittelkanal überdeckende Abschnitt des Sitzes unter der | Einwirkung des Arbeitsmitteldruckes in den Kanal hinein verformen. Bei einer kleinen Öffnung im Küken ist der Sitz bei Belastung wie ein Balken beim Ausbiegen relativ steif und kann den Spalt einfach überbrücken. Bei Zunahme der Hahngröße und der Kü kenöffnung nimmt das Widerstandsmoment des Sitzes zum Beibehal- ! ten der gleichen Steifheit nicht proportional zu. Damit kann sich der Sitz ausbiegen und unter Bildung einer Einbuchtung in diesem Sektor des Sitzringes weiter in die Kükenöffnung hinein verformen.

Bei sich während der Betriebsdauer des Hahnes wiederholenden Zy-< klen prägt sich die Einbuchtung in dem aufwärtigen Sitz stärker ι aus und drückt beim Drehen des Kugelkükens in die Öffnungsstellung des Hahnes ein schwimmendes Küken tatsächlich geg?en den abwärtigen Sitz. Die sich dabei einstellende Drückwirkung belastet den abwärtigen Sitz weiter und führt sogar zu einem Zerschneiden und mag endgültig ein Verformen und Abnutzen des Sitzes bis zum Erreichen eines nicht mehr betriebsfähigen Zustandes bewirken. Die Einbuchtung am Einlaßsitz drückt das Küken außermittig und hält es im geschlossenen Zustand von beiden Sitzen ab und bewirkt damit in der geschlossenen Stellung eine Leckage des Sitzes. Es ist besonders beachtenswert, daß sich die Industrie zum späteren Verbessern der Betriebsweise eines Kugelhahnes auf den abwärtigen Sitzaufbau konzentrierte, um damit die durch die Einblas-Einbuchtungen entstehenden Mängel und '; Probleme der Kugelhähne zu vermeiden. In Wirklichkeit war jedoch, die Konstruktion des aufwärtigen Sitzes die Ursache des Proble- ' mes. Der aufwärtige Sitz ließ die Einblas-Einbüchtung und die j sich daraus ergebende Drückwirkung zu, die sich dann am abwärtigen Sitz wiederfand.

Bei Verwendung von Sitzen aus weichem Kunststoffe stellten sich ! besondere Probleme in bezug auf ein Kaltfließen in dem Sitz an bestimmten Stellen ein,und es ergaben sich ein übermäßiger Abrieb und eine unerwünschte Verformung des Sitzes.

Läßt man einmal die durch das Einblasen entstandene Einbuchtung beiseite, so weist der dichtende aufwärtige Sitz eine im allgemeinen nicht abgestützte ringförmige Vorderseite auf, die bei geschlossenem Hahn und unter lang anhaltendem Arbeitsmitteldruckabfall über diesem aufwärtigen Sitz in Richtung auf den Mittelpunkt des Hahnes wandern kann. Bei der elementaren Sitzkonstruktion wird der Außendurchmesser des Sitzringes im allgemeinen nur durch eine Schulter in dem Hahnkörper abgestützt. Die Fläche des Sitzes und damit die auf ihn einwirkende Kraft steigen mit dem Quadrat des Durchmessers. Da die abstützende Schul- j ter im allgemeinen recht schmal und ihre Fläche eng auf den Umfang des Sitzes bezogen ist, steigt die Breite der Abstützenden Schulter nur linear an. Dies führt zu einer schmalen abstützenden Schulter, die ein Vorbeigleiten des Sitzes an ihr gestattet.j Während der Sitz schließlich nach vorne wandert, kann er voll- j

ständig oder vor diesem Punkt einstürzen und sich in einem typischen Fall in die öffnung des Kugelkükens hineinrollen, so daß er bei einer Betätigung des Hahnes zerrissen wird. Bei einer Zunahme des Hahnes prägt sich dieses Problem stärker aus.

Sit seiner im allgemeinen nicht abgestützten ringförmigen Vorderseite kann der abwärtige Sitz auch in Richtung auf den Mittelpunkt des Hahnes wandern. Bei sich in Schließstellung befindendem Hahn kann der Sitz durch das Kugelküken, das ihn unter eine Druckbelastung setzt, nach aufwärts verschoben werden.

j Bei Verwendung von großen Kugelküken in großen Hähnen kann das : Gewicht des Kükens zusätzlich zur Verformung und zu Kaltflußpro-i blemen beitragen. Bei einer Verformung des Sitzes nach einer be-i stimmten Verwendungsdauer kann das Kugelküken zum Boden des Hah-j nes durchsacJ-.en und damit an dessen oberem Ende unter Bildung

eines Leckweges einen Zwischenraum ausbilden.

Ein evolutionärer Schritt jenseits der eben genannten elementaren Sitzkonstruktion liegt in dem Kontursitz, dessen das Kugel- ' küken erfassende Oberfläche eine von dessen Außenumfang abwei- ι chende Kontur aufweist. Der Grund dieser Konstruktion liegt in dem Erzielen einer Berührung entlang eines schmalen Bandes oder ■

einer Linie zwischen dem Sitz und dem Kugelküken, wobei sich
diese Berührungszone unter Last leicht durchbiegt und bei niedrigen Druckbedingungen die Berührung mit dem Kugelküken beibe-J hält und dadurch bei niedrigem Druck eine abdichtende Beansprüchung ergibt und um damit eine Leckage zwischen dem Kugelküken ! und dem Sitz auf ein Minimum herabzudrücken. Zusätzlich dazu, ι daß die anderen mit der elementaren Sitzkonstruktion verbünde- \ nen Probleme beibehalten werden, leidet der Kontursitz bei Hoch-j druckbedingungen jedoch noch an den zusätzlichen Problemen ei- ! ner extremen Kontaktlinienverzerrung und an einer schnellen Ab- '. nutzung aufgrund einer hohen Sitzbeanspruchung, da die gesamte ! Abdichtkraft im wesentlichen von dem Kontaktlinienband aufgenom-f men wird. Die extreme Verformung und die rasche Abnutzung haben die anderen Probleme weiter verstärkt.

Zum überwinden der besonderen Abnutzungsprobleme der Kontursitzkonstruktionen wurde eine flexible Sitzkonstruktion, wie
sie in der US-PS 2 945 666 erläutert wird, entwickelt. Die Pe- j derwirkung des flexiblen Sitzes führte zu einem niedrigen Kon- j taktdruck, zu einer Kompensation der Abnutzung, zu einer Korn- ,-pensation der Toleranz und einer Kompensation des Durchsackens j des Kugelkükens. Diese Konstruktion leidet unter dem besonderen , Problem eines verbesserten Betriebes während nur einer kurzen
Zeitspanne.

Der Sitz wird in einem typischen Fall aus einem Kunststoff her-j gestellt, der kein elastisches Formerholungsvermögen aufweist | und sich unter Last durchbiegt, der aber bei Entfernen der Last j nicht in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Zusätzlich ver- j wendet die flexible Sitzkonstruktion an der Berührungslinie mit■ dem Kugelküken weniger Material. Schon nach einer kurzen Hoch- : druckbelastung nimmt der Sitz die Form eines elementaren Sitzes] der schnell abgenutzt wird, an.

Die Probleme des Kriechens an nicht eingeschlossenen Abschnitten sowohl an den auf- als auch an den abwärtigen Sitzen, hohe
Belastungen an den abwärtigen Sitzen aufgrund einer Abdichtung
52/ am aufwärtigen Sitz, Leckpfade zwischen Sitz und Schulter und

die Probleme der Einblas-Einwölbungen bleiben sämtlich sowohl bei der flexiblen Sitzkonstruktion als auch bei der Kontursitzkcnstruktion erhalten.

Ms nächstes entwickelte die Industrie eine Kugelhahnsitzkonstruktion mit einem Sitz mit einem Sitzring mit einer metallischen kegelstumpfförmigen Scheibenfeder, die mit der Sitzringrückseite in betrieblichem Eingriff lag. Die Scheibenfeder ermöglicht einen besseren Ausgleich der Sitzringabnutzung, der Varformung und des Kriechens wie auch der Sitztoleranz und des öurehsackens des Kugelkükens, während gleichzeitig eine ela-.5Y-... reihe Abstützung entsteht, die eine Niederdruck-Vorspannungs-Lrcirt bewirkt. Die Scheibenfeder ermöglicht eine SitzelastizitStp die nicht von dem elastischen Formerholungsvermögen des Kunststoff-Sitzmaterials abhängt. Obwohl dies schon eine Verbesserung gegenüber der eben erwähnten flexiblen Sitzkonstruktion darstellt, muß die Scheibenfeder trotzdem ihre elastische aft beibehalten, während sie den elastischen Widerstand des sststoff-Sitzmaterials überwindet.

Ein besonderes Problem mit dieser Konstruktion liegt darin, daß die Wirkung der Feder sicherstellt, daß sich der aufwärtige Sitz an dem Kugelküken abdichtet. Das Problem der elementaren Sitskonstruktion mit einer effektiven Belastungsfläche am abwärtigen Sitz, die im wesentlichen gleich der Oberfläche des auswärtigen Sitzes ist, wird dadurch nicht abgeschwächt. Die verbleibenden ungelösten Probleme schließen daher weiter eine Binblas-Binwölbung, eine schwache Abdichtung an der Kontaktfläche zwischen dem Sitz und der Abstützschulter und ein Kriechen an den nicht eingeschlossenen Abschnitten der Sitzringe sowohl an dem aufwärtigen als auch an dem abwärtigen Sitz ein. Zusätzlich liegt ein Problem mit dieser Konstruktion darin, daß die Scheibenfeder die Elastizität des Sitzringes überwinden muß, um

eine Niederdruck-Kraftvorspannung zu bewirken. '

Zum Überwinden der durch einen aufwärtigen oder Einlaßdichtring! verursachten Probleme hat die Industrie eine Nebenweganordnung am aufwärtigen.Sitz entwickelt, wie sie für einen typischen Pali

in der US-PS 2 930 576 erläutert wird. Verschiedenartige Neben-j wegverfahren und -konstruktionen am aufwärtigen Sitz sind ver- : wendet worden, einschließlich von Sitznuten, -rillen, -löchern, > Körperöffnungen und Rückschlagventilen. Diese verschiedenen Konstruktionen dienen sämtlich dem Zweck einer Weiterleitung des Leitungsdruckes um den aufwärtigen Sitz herum in der Schließ- J stellung des Hahnes zum Entlasten des aufwärtigen Sitzringes, | zum Herabsetzen der Lastfläche, über die das Kugelküken auf den abwärtigen Sitz eine Last ausübt,und damit zum Herabsetzen der Sitzbeanspruchung, des Kriechens und der Abnutzung am abwärtigen Sitzring. Auch wird ein Einblasen und Kriechen unter statischem Druck am aufwärtigen Sitz umgangen. Zusätzlich wird das zum Öffnen und Schließen des Hahnes erforderliche Drehmoment herabgesetzt.

Besondere, bei den Nebenwegkonstruktionen am aufwärtigen Sitz angetroffene Probleme lagen in dem Erfordernis der Ausbildung von dynamischen Abdichtungen auf_gründ der beidseitig gerichteten Abdichtung einer Hahnküken-Sitzdichtung und einer Sitz-Ge- \ häusedichtung. Eine notwendige Folge einer solchen komplizierten beidseitig gerichteten Abdichtung ist die herabgesetzte Zuverlässigkeit einer solchen komplizierten Abdichtung. Probleme

einer Niederdruck-Sitzleckage, einer Sitz-Schulterleckage, Korn-j pensation für Toleranz, Durchsacken und Abnutzung werden nicht angesprochen.

Ein Verstopfen der Nebenwegkanäle durch in dem Arbeitsmittel enthaltene Schmutzstoffe tritt häufig, insbesondere bei Betrieb des Hahnes in einer schmutzigen Umgebung auf. Bei Verwendung eines hochviskosen Arbeitsmittels ist vor dem Erreichen eines Druckgleichgewichtes am Einlaßsitz häufig eine Ubergangsverzögerung notwendig, um damit einen korrekten Betrieb der Nebenweg kanäle zu ermöglichen. In beiden Fällen nimmt diese Sitzkonstruktion dann sämtliche Probleme einer elementaren Sitzkon- , struktion einschließlich einer Einblas-Einwölbung und ein Kalt- j fluß-Kriechen an den nicht eingeschlossenen Abschnitten der j Sitzringe an. i

Sin kürzlich vorgenommener Schritt in der Entwicklung von Kugelhahnkonstruktionen liegt in der Ausbildung eines der Scheibenfeder gegenüberliegenden Stützringes zum Aufnehmen des Kunststoff-Sitzringes. Der Stützring bildet eine zusätzliche Sitzringabstützung zum Oberbrücken des Kugelkükenkanales beim öffnen des Hahnes, um damit die Elnblas-Einbuchtung und die damit zusammenhängende reflektierte Formveränderung am abwärtigen Sitz auf ein Minimum herabzuführen. Zusätzlich begrenzt der Stützring den Sitz und führt damit die Formveränderung aufgrund eines KaItflußkriechens auf ein Minimum herab. Diese Sitzkonstruktionen/ die Scheibenfedern und Stützringe enthalten, sind jedoch nicht ohn© Probleme. Speziell wie bei der eben erwähnten Scheibenfeder und der Kunststoff-Sitzkonstruktion wird die Federreserve der Sitz-Federkonstruktion nur von der Feder bestimmt, die den Widerstand des Kunststoffes des Sitzes tatsächlich überwinden muß, um sich gegen das Kugelküken zu bewegen und um Abnutzung, Toleranz und das Durchsacken des Kugelkükens zu kompensieren. Wenn der Stützring ein Zusammenstürzen des Sitzes verhindert, hindert er diesen auch an einer Bewegung nach vorne gegen das Kugelküken, Damit wird der Sitz von dem Stützring tatsächlich an einer Bewegung gegen das Kugelküken gehindert. Während der Stützring damit eine Abstützung gegen ein Kriechen des Sitzes und die Einblas-Einbuchtung bildet, hält er die Kombination aus Sitz und Feder damit von einem Ausgleich für Abnutzung, Toleranz und ein Durchsinken des Kugelkükens zurück. Während der Betriebszyklen des Kugelhahnes und Abnutzungserscheinungen der Sitze muß die Sitsfeder sowohl die Elastizität des Sitzringes und die starre Abstützung durch den Stützring überwinden, um damit die Anlage zwischen Sitz und Kugelküken zu bewirken.

Eb bestand daher der Wunsch nach der Entwicklung einer Anordnung aus einem Kugelhahn und einem Sitz für ein schwimmendes Kugelküken, die sich bei höheren Arbeitsmitteldrücken verwenden j läßt und eine längere Betriebsdauer als bisher möglich aufweistJ Vorzugsweise sollte diese Konstruktion die Notwendigkeit der Verwendung, eines an Zapfen gelagerten Kugelkükens überflüssig machen, wie es bei bei höheren Arbeitsmitteldrücken verwendeten Kugelküken im allgemeinen üblich ist. Zapfenlagerungen werden

nur bei großen Hähnen als praktisch angesehen, da diese Lagerungen die Größe, die Komplexität und die Kosten der Hähne wesentlich vergrößern.

Die vorliegende Erfindung sieht eine neue und verbesserte Konstruktion vor, die sämtliche oben genannten und andere Probleme überwindet und eine neue und verbesserte Anordnung aus einem Hahn und einem Sitz mit einem schwimmenden Kugelküken vorsieht, die erhöhte Druckfestigkeit aufweist und die effektive Lebensdauer des Hahnes verlängert und bei der die Sitze aus einem weiten Bereich von Werkstoffen hergestellt werden können, um damit einem weiten Bereich von Betriebsbedingungen oder -parametern zu genügen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Allgemein beinhaltet die vorliegende Erfindung eine neue und verbesserte Kugelhahn- und Sitzanordnung, bei der ein Sitzring mit seiner eigenen mechanischen Elastizität kooperativ mit einer zugehörigen Scheibenfeder und einem Verstärkungsring angeordnet ist, um ein Kugelküken mit einer im wesentlichen gleichförmigen Kräfteverteilung über einer kontinuierlichen, den Sitzring erfassenden Fläche, die dem Kugelküken gegenüberliegt, dichtend zu erfassen. Zwei solche Anordnungen sind auf den beiden Seiten des Kügelkükens angeordnet und werden ständig gegen dieses gedrückt, um es richtig im Hahnkörper zu halten und unabhängig vom Arbeitsmitteldruck eine Abdichtung des Hahnes zu bewirken. Die gleichförmige Verteilung der Kräfte über dem Sitz-· ring verbessert die Abriebbeständigkeit unter Verlängerung der | Lebensdauer des Hahnes sowohl in Hoch- als auch in Niederdrucksystemen.

Insbesondere eignet sich die vorliegende Erfindung ganz besonders zur Verwendung bei Hähnen derjenigen Bauart, bei denen der Hahnkörper einen zentralen Kanal aufweist, ein in dem Kanal an-j geordnetes Kugelküken mit einer Arbeitsmittel-Durchtrittsöff-ί 52/ nung und einer solchen Lagerung^ daß es sich zum Steuern des

Ärbaitsmitteldurchtritts durch den Hahn selektiv zwischen einer öffmmgs- und einer Schließstellung verdrehen läßt, und weiter mit einem Krümmungsradius auf einer Außenwandfläche. Zwei radial nach einwärts verlaufende kontinuierliche Schultern sind in Umfangsrichtung des Kanales auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten dieses Kanales angeordnet und liegen dem Kugelküken gegenüber. Der Kanal enthält zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Kugelkükens angeordnete Gegenbohrungen, von denen jede eine in Umfangsrichtung verlaufende und einer zugehörigen Schulter gegenüberliegende innere Endwand aufweist. Zwei zusammengesetzte Sitsgliedanordnungen sind axial im Kanal auf den beiden Seiten des Kugelkükens zur dichtenden Anlage an diesem angeordnet. Jede Anordnung enthält einen Verstärkungsring, einen Federsitzring und eine Scheibenfeder. Der Verstärkungsring enthält eine Mittelöffnung_r eine einer zugehörigen Schulter gegenüberliegende erste Fläche, eine an der Endwand der zugehörigen Gegenbohrung anliegende zweite Fläche und eine dritte Fläche, die dem

cen in einem Abstand zu diesem allgemein gegenüberliegt. Federsitzring läßt sich allgemein in Richtung auf den Verstärkungsring und von diesem weg rotationsmäßig verbiegen. Der Federsitzring enthält eine Mittelöffnung, eine einer zugehörigen Schulter allgemein gegenüberliegende erste Fläche, eine an der ersten Fläche des Verstärkungsringes anliegende zweite Fläehe und eine dritte Fläche, die dem Hahnküken zur dichtenden An-I • lage an diesem gegenüberliegt. Diese dritte Fläche weist eine ■ Kontur mit einem Krümmungsradius auf, der im ungespannten, noch nicht montierten Zustand größer als der Radius des Kugelkükens ist« Die Scheibenfeder weist im ungespannten Zustand eine allge-, mein kegelstumpfförmige Gestalt auf und liegt zwischen dem Federsitsring und einer zugehörigen Schulter. Das Kugelküken und ' swei zusammengesetzte Sitzgliedanordnungen sind so bemessen, daß die Sitzringe bei Einbau in den Zentralkanal im Hahnkörper axi-

i al zwischen den Schultern so gebogen und beansprucht werden, daß!

sie an ihren dritten Flächen einen dem Radius des Kugelkükens j im allgemeinen äquivalenten Krümmungshalbmesser erhalten. Auf j diese Weise liegt im wesentlichen die gesamte Erstreckung der j dritten Fläche des Sitzringes dichtend am Kugelküken an. Gleich-j ' zeitig werden die Scheibenfedern in einen abgeflachten Zustand |

verbracht und drücken diese dritten Flächen des Sitzringes kontinuierlich in dichtende Anlage mit dem Kugelküken.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung sind das Kügel-j küken und die beiden zusammengesetzten Sitzglieder so bemessen, daß bei einem axialen Zusammenbau zwischen den Schultern von einer Vormontage-Bezugsstellung die Sitzringe und die Scheibenfedern so gebogen und beansprucht werden, daß an ihren Mittelöffnungen eine axiale Verschiebung auftritt, die gleich ist der axialen Entfernung der radial am weitesten innen liegenden Enden der zweiten Flächen des Sitzringes vom Kugelküken zuzüglich einer axialen Verschiebung der Scheibenfeder an einer zu der axialen Entfernung äquizentrischen Stellung.

Die Hauptaufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung einer neuen und verbesserten, aus einem Kugelhahn und einem Sitz bestehenden Anordnung, die das Erzielen einer höheren Druckbelastung und einer längeren Betriebsdauer von einem ein schwimmendes Kugelküken aufweisenden Kugelhahn gestattet.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Aus-j bildung einer solchen aus einem Kugelhahn und einem Sitz beste- J henden Anordnung, die ein effektives Abdichten des Hahnes auch bei sehr niedrigen Arbeitsmitteldrücken zuläßt.

Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung einer neuen und verbesserten, aus einem Kugelhahn und einem Sitz bestehenden Anordnung, die eine dichtende Anlage der Sitzringe an dem Kugelküken auf einer Fläche mit im wesentlichen gleicher Lastverteilung zuläßt.

Noch andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich für Fachleute bei einem Lesen und Verstehen der folgenden Beschreibung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung nimmt in bestimmten Teilen und Anordnungen von Teilen eine physikalische Form an. Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Form wird im Detail in dieser Beschreibung erläuter und in den beiliegenden Zeichnungen, die einen Teil dieser Beschreibung bilden, dargestellt. Dabei ist:

Fig. 1 ein Längsschnitt durch einen Kugelhahn, der die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt,

Fig. 2 in größerem Maßstab ein Querschnitt durch die aufwärtige Sitzanordnung gerade vor dem Zusammenbau des Hahnes und mit zum Erleichtern der Darstellung weggelassenem Kugelküken ,

Fig. 3 in größerem Maßstab ein Querschnitt durch die abwärtige Sitzanordnung gerade vor dem Zusammenbau des Hahnes und mit zum Erleichtern der Darstellung weggelassenem Kugel- I küken, !

Fig. 4 eine etwas schematische Darstellung der bevorzugten Kon- !

struktion der Sitzanordnung gerade vor dem Zusammenbau . des Hahnes zur Darstellung der verschiedenartigen Wirk-, beziehungen zwischen den einzelnen Hahnteilen,

j Fig. 5 eine leicht vergrößerte Darstellung eines Teiles des Hahnes von Fig. 1 mit Darstellung des Kugelkükens in der Öffnungsstellung des Hahnes im Zustand ohne Last,

Fig. 6 ein vergrößerter Schnitt eines Teiles der aufwärtigen : Sitzanordnung des in Fig. 5 gezeigten Hahnes,

Fig. 7 ein vergrößerter Schnitt eines Teiles der abwärtigen Sitzanordnung des in Fig. 5 gezeigten Hahnes,

ί Fig. 8 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 5, aber mit dem Hahn in

Schließstellung unter der Einwirkung eines erhöhten Arbeitsmitteldruckes und zu einem Zeitpunkt, in dem die Sitzanordnungen eine bereits beträchtliche Abnutzung exfahren haben,

Fig. 9 ein vergrößerter Schnitt mit der Darstellung eines Teiles der aufwärtigen Sitzanordnung des in Fig. 8 gezeigten j Hahnes und ;

Fig.10 ein vergrößerter Schnitt eines Teiles der abwärtigen Sitzanordnung des in Fig. 8 gezeigten Hahnes.

Einzelbeschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Unter Bezug auf die Zeichnung, in der die Darstellungen nur zur Erläuterung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und nicht zu deren Beschränkung dienen, zeigt Fig. 1 einen Kugelhahn A mit zwei sich gegenüberliegenden Sitzanordnungen B, die auf den beiden Seiten eines schwimmenden Kugelkükens C angeordnet sind.

Insbesondere und mit Bezug auf die Figuren 1 und 5 enthält der Kugelhahn A einen Körper oder ein allgemein mit 10 bezeichnetes Gehäuse mit einem Haupt- oder zentralen Körperabschnitt 12 und sich gegenüberliegenden Endstücken 14, 16. Sitzanordnungen B und das Kugelküken C sind in dem Hauptkörperabschnitt 12 angeordnet,und das Kugelküken ist mittels einer allgemein mit 18 bezeichneten Anordnung aus einem Schaft und einem Betätigungshandgriff selektiv drehbar.

Die Einzelheiten sämtlicher Teile des in den Figuren 1, 5 und 8 gezeigten Hahnes, ausgenommen das Kugelküken und die Sitzringanordnungen, können nach Wunsch und/oder Notwendigkeit zur Anpassung an verschiedene Bauarten oder Typen von Kugelhahnkonstruktionen abgeändert werden. Im allgemeinen und zum Zwecke der Beschreibung der vorliegenden Erfindung enthält der Hahn-/ 52/ körper jedoch einen allgemein zylindrischen zentrischen Kanal

oder eine axial verlaufende Arbeitsmitteldurchtrittsöffnung 20, die in ihrem Durchmesser nur wenig größer als das Kugelküken C ist. Sämtliche Endstücke 14, 16 sind mit mehreren in Längsrichtung verlaufenden und allgemein mit 22 (Fig. 1) bezeichneten j Zugbolzen lösbar mit dem zentralen Körperabschnitt 12 verbunden.; Die Endstücke, weisen auch noch ein Innengewinde 24, 26 oder ir- j gendein anderes zweckmäßiges Mittel zum Ermöglichen eines An- j Schlusses des Hahnes an ein zugehöriges Arbeitsmittelsystem oder! eine Leitungsanordnung auf. \

Die dargestellte, aus dem Schaft und dem Betätigungshandgriff | bestehende Anordnung 18 enthält einen Schaft 30 mit einem derge-j stalt ausgebildeten unteren Ende 32, daß dieses gemäß der Darstellung in einem im oberen Ende des Kugelkükens C vorgesehenen Schlitz oder einer Nute 34 gleitbar aufgenommen wird. Diese Anordnung ermöglicht eine Drehung des Kugelkükens zwischen der öffnungs- und der Schließstellung bei gleichzeitiger Beibehaltung einer gewissen Bewegungsfreiheit zum Ermöglichen einer axi-j alen Verschiebung in dem Hahnkörperkanal 20, wenn sich der Hahn | in Schließstellung befindet und der Arbeitsmitteldruck auf das j Küken einwirkt.

Der Schaft 30 tritt durch eine öffnung 36 im zentralen Körper- ; abschnitt 12 nach außen durch. Geeignete Packungen 38, 40 und 42 sind in der öffnung 36 angeordnet und liegen dichtend an die-< ser öffnung und demSchaft 30 an. Gemäß der Darstellung ruht die ; untere Packung 42 auf einem in der öffnung 36 ausgebildeten, | nach innen ragenden Flansch 44. Ein geschlitzter Druckring 46 i ist unter dem Flansch 44 angeordnet und wird durch eine am unte-j ren Ende des Schaftes 30 ausgebildete und nach außen verlaufende Schulter bzw. einen Flansch 48 an diesen angedrückt. Mit einer Dichtpackung 50 und einer .Andrückmutter 52 wird der Schaft j in seiner Lage gehalten. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 wird bei einem Anziehen der Andrückmutter 52 Druck auf die Packungen 38, 40 und 42 ausgeübt und damit eine druckdichte Abdichtung um j den Schaft gewährleistet.

Obwohl eine Betätigung des Kükenschaftes mit vielen verschiede-, J

denen Arten von Betätigern, sowohl manuellen als auch automatischen, möglich ist, wird ein Handgriff 54 gezeigt. Mit einer Mutter 56 ist dieser lösbar am Schaft 30 befestigt. Dabei klemmt die Mutter 56 den Handgriff auf der Oberseite der Mutter J 52 fest. Eine Schlüsselfläche 58 ist vorteilhafterweise auf der j Außenseite des Schaftes ausgebildet und wirkt mit einer (nicht gezeigten) Schlüsselfläche in der Handgrifföffnung zusammen» Damit wird dieser in richtiger Lage auf dem Schaft gehalten. Die Stellung des Handgriffes jedoch und damit auch die Stellung des Kugelkükens C wird durch vom Handgriff 54 getragene herabhängen-! de Anschlagglieder 62, 64 bestimmt. Diese Anschlagglieder gelangen mit geeigneten Flächen auf dem zentralen Körperabschnitt 12 in Anlage und bilden damit feste Anschläge für den Hahn in dessen voll geöffneter und voll geschlossener Stellung.

Unter weiterem Bezug auf Fig. 1 wie auch auf Fig. 5 sei ausgeführt, daß die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Kugelküken-Sitzanordnung zwei auf den beiden Seiten des Kugelkükens C angeordnete Sitzringanordnungen B enthält. Gemäß der Darstellung werden die Sitzringanordnungen auf beiden Seiten des Kugelkükens an beiden Enden des Kanales oder der öffnung des Hauptkörperabschnittes in ihrer Lage festgeklemmt. In der hier zur Diskussion stehenden bevorzugten Ausführungsform sind die Sitzringanordnungen in im wesentlichen gleichen Abständen von und auf sich diametral gegenüberliegenden Seiten der Rotationsachse des Kugelkükens angeordnet und enthalten radial innen liegende Mittelöffnungen 66 und 68. Obwohl die Sitzringanordnungen durch viele verschiedene oder alternative Konstruktionen in ihrer Lage gehalten werden können, werden sie in ihrer bevorzugten Ausführungsform gezeigt, in der sie durch Schultern 70 und 72 gehalten werden, die an den Stirnseiten 74 und 76 der Endstücke 14 und 16 ausgebildet werden. Die Einwärtsbegrenzung der Bewegung der Sitzringanordnungen erfolgt mit zwei Schultern oder Stufen 78, 80 (Fig. 5), die von den inneren Endwänden von Gegen¹!

bohrungen gebildet werden, die vom Kanal oder der öffnung 20 des! Hahnkörpers nach einwärts verlaufen. Weiter ist noch eine Dichtung zwischen dem zentralen Körperabschnitt 12 und den Endstük-W 52/ ken 14 und 1b vorgesehen. Diese wird durch O-Ringe 82 und_.84_ge-J

. bildet, die in zweiten Gegenbohrungen 86 bzw. 88 aufgenommen ■werden. Jeder O-Ring umschließt den Außenumfang oder die äußere Umfangsfläche eines Abschnittes der zugehörigen Sitzringanordnung B.

Die konstruktiven Einzelheiten des vorstehend beschriebenen Kugelhahnes A erfolgten mit Bezug auf die bevorzugte Hahnkonstruktion. Für Fachleute liegt es jedoch ohne weiteres auf der Hand, daß sich Abänderungen ohne weiteres zum Erzielen bestimmter betrieblicher Bedürfnisse und/oder Erfordernisse ausführen lassen. Solche Änderungen sollen die gesamte Zielsetzung oder den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht berühren, wie dies im Detail im folgenden erläutert wird.

Unter Bezug auf die Figuren 2, 3 und 4 erfolgt nun eine Be-Schreibung der besonderen Einzelheiten der Sitzanordnungen B. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die neben dem Endstück 14 an- I geordnete aufwärtige Sitzanordnung vor dem Zusammenbau des Hah-, nes. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die neben dem End- ^! stück 16 angeordnete Sitzanordnung, die mit der aufwärtigen Sitzanordnung identisch ist. Das Kugelküken C ist zum Erleich- | tern des Verstehens und des Verständnisses der Konstruktion der Sitzanordnung weggelassen worden. Fig. 4 zeigt eine etwas schematische Darstellung einer Sitzanordnung gerade vor dem Zusam- j menbau bei Einschluß des Kugelkükens C. i

Die Sitzanordnungen bestehen vorzugsweise jeweils aus drei Bauteilen, das heißt den Verstärkungs- oder Stützringen 100, 102, den Sitzringen 104, 106 und den kegelstumpfförmigen Scheibenringen 108 und 110. Die Verstärkungsringe 100 und 102 haben eine ringförmige Ausbildung mit einer Mittelöffnung und sind aus einem steifen Material, wie aim Beispiel Stahl oder einem ande- ' ren geeigneten Metall, hergestellt. In den Figuren 2 und 3 sind¹ die Verstärkungsringe 100 und 102 so dargestellt, daß sie erste· in Umfangsrichtung kontinuierliche Flächen oder Stirnseiten 112] 114 aufweisen, die den zugehörigen Schultern 70 und 72 der End-■ stücke 14 und 16 gegenüberliegen. Zweite kontinuierliche Flä- j chen 116, 118 liegen den Endwänden der Gegenbohrung oder den '!

Stufen 78, 80 des Kanales 20 des Hauptkörperabschnittes gegenüber und liegen an diesem an und bilden damit in positiver Weise eine weit vorne liegende oder Ruhelage für die Verstärkungsringe aus. Eine dritte kontinuierliche Oberfläche 120, 122 jedes Ringes ist allgemein in Richtung auf das (nicht dargestellte) Kugelküken gerichtet und so bemessen, daß sie in einem Abstand von diesem liegt und damit ein jegliches Anschlagen oder Zusammenstoßen mit diesem vermeidet und damit eine Verformung und Verschiebung des zugehörigen Sitzringes zwischen den dritten Oberflächen 120, 122 des Verstärkungsringes und dem Kugelküken verhindert. Der Außenumfang oder die ümfangsflächen 124, 126 der Ringe 100, 102 liegen dicht an der Seitenwand des Kanales 20. Die Außenflächen 124, 126 und die zweiten Oberflächen 116, 118 können abwechselnd einen Flansch oder eine Stufe aufweisen, die so gestaltet und bemessen sind, daß sie an den Schultern 78, 8o anliegen und damit die Stützringe 100, 102 abschnittweise weiter axial nach innen zum Kanal 20 verlängern, ^J wenn die Gesamtabmessungen des Hahnes dies verlangen. Zur Vermeidung zusätzlicher Bearbeitungsschritte wird ein solcher zusätzlicher Flansch bei der gezeigten bevorzugten Ausführungsform jedoch vermieden.

In den Figuren 2 und 3 erkennt man weiter, daß die Sitzringe 104, 106 auch ringförmige oder ringartige Elemente mit durch sie durchtretenden Mittelöffnungen 66, 68 sind, die in ihrer Größe kleiner als die Mittelöffnungen der Verstärkungsringe 100, 102 sind. Die Sitzringe lassen sich allgemein in Richtung auf die Verstärkungsringe 100, 102 und von diesen weg biegen. Die Sitzringe 104, 106 sind so gestaltet, daß sie eine federartige mechanische Elastizität gegen das Kugelküken ausüben. Erste Oberflächen 128, 130 liegen den zugehörigen Schultern 70, 72 der Endstücke 14, 16 allgemein gegenüber und sind im unbelasteten und ungebogenen Zustand in bezug auf die Schultern 70, 72 j von den Endflächen 74, 76 weg geneigt. Die zweiten Oberflächen 132, 134 der Sitzringe liegenden Verstärkungsringen 100, 102 gegenüber und stehen in haltendem Eingriff mit den ersten Oberflächen 112, 114 der Verstärkungsringe und stützen sich an diesen ί 52/ ab. Die dritten Oberflächen der Sitzringe bzw. die. an dem Kugel"

küken anliegenden Oberflächen 136, 138 sind dem Kugelküken C im
allgemeinen zugewendet und liegen dichtend an diesem an. Die
Flansche oder Lippen 140, 142 verlaufen an den äußeren umfangsflachen 144, 146 der ersten Oberflächen 128, 130 der Sitzringe j axial nach außen. Diese Lippen oder Flansche verlaufen Vorzugs- ' weise kontinuierlich um die Sitzringe und sind so angeordnet,
daß ihre radialen Innenflächen allgemein dem Außendurchmesser
der konischen Scheibenfedern 108, 110 entsprechen. Die Flansche ι oder Lippen 140, 142 sind an ihren radial außen liegenden Flächen abgeschrägt und in der gezeigten Weise leicht über die radialen Außenkanten der Scheibenfedern abgerollt. Obwohl es nicht notwendig ist, hält diese Anordnung die Sitzringe und die Scheibenfedern in Form einer Untereinheit in vorteilhafter Weise zusammen .

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die
Sitzringe 104, 106 aus einem federnden Kunststoffmaterial, wie
zum Beispiel Polytetrafluoräthylen, Polyäthylen oder dergleichen, hergestellt. Man sollte jedoch im Auge behalten, daß auch
andere Arten von Werkstoffen, wie zum Beispiel Acetylharze und j dergleichen, mit Vorteil verwendet werden könnten. Das ausge- , wählte besondere Material hängt jedoch in gewissem Umfang von

den Betriebsbedingungen, denen der Hahn ausgesetzt wird, ab. j

Die kegelstumpfförmigen Scheibenfedern 108, 110 enthalten Außen-i enden 152, 154 und die Innenenden 156, 158. Der Durchmesser an

jedem Außenende ist so bemessen, daß eine Scheibenfeder in der j

zylindrischen Ausnehmung aufgenommen werden könnte, die durch ι

die Innenwand der axialen Flansche 140, 142 der Sitzringe und !

die ersten Oberflächen 128, 130 gebildet wird. Der Innendurch- j

messer jeder Feder an den Enden 156, 158 ist im wesentlichen j

gleich dem Durchmesser der durch den zugehörigen Sitzring 104, ' 106 durchtretenden öffnung 66, 68.

Die Scheibenfedern werden so ausgewählt, daß ihre Kraft bei ! teilweiser Durchbiegung zum kontinuierlichen Anpressen der
Sitzringe in Richtung auf das Kugelküken ausreicht. Die Federn ! müssen auch ein eigenes Zusammendrücken oder Zusammenpressen in!

einen abgeflachten Zustand ermöglichen, um eine Verschiebung des Kugelkükens und dessen Anlage an den dritten Sitzringflächen 136, 138 aufzunehmen. In der hier zur Diskussion stehenden bevorzugten Ausführungsform sind die e^ten Ringflächen 128, 13Oi so gestaltet, daß sie die Scheibenfedern 108, 110 beim Hahnaufbau im wesentlichen voll belasten, das heißt die Scheibenfedern ι von ihrer kegelstumpfförmigen Gestalt in Richtung auf eine im J wesentlichen abgeflachte Form bewegen. |

Unter Bezug auf Fig. 4 werden nun die besonderen Größenverhältnisse zwischen jeder Sitzanordnung B und dem Kugelküken C im | einzelnen erörtert. Die Sitzanordnungen B werden unter besonde-: rem Bezug auf die am Endstück 14 angeordnete aufwärtige Sitzan- _] Ordnung diskutiert. Dabei sei darauf hingewiesen, daß die am ι Endstück 16 angeordnete abwärtige Sitzanordnung, sofern dies ! nicht im einzelnen anders vermerkt ist, identisch ist. Fig. 4 j ist eine schematische Darstellung der Sitzanordnung B und des j Kugelkükens C gerade vor dem Aufbau in einer Vormontage-Bezugs-ι stellung. In dieser Bezugsstellung sind die Scheibenfeder 108 ; und der Sitzring 104 entspannt und der Kontakt erfolgt zwischen; dem Sitzring 104 und dem Kugelküken C an einer ringförmigen Kontaktlinie 160, die an dem radial am weitesten innen liegen- ; den Ende der dritten oder am Kugelküken anliegenden Fläche 136 des Sitzringes befindlich ist.

Es ist ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß der Sitzring 104 das Kugelküken C im montierten Zustand so erfaßt, daß sich über der gesamten Ausdehnung der dritten Sitzringfläche 136 eine im wesentlichen gleichförmige Kräfteverteilung ergibt. Da der Sitzring 104 so geformt ist, daß er bei Montage unabhängig von den Scheibenfedern 108, 110 eine federartige mechanische Elastizität gegenüber dem Kugelküken C ausübt, muß die Bogenform der das Kugelküken erfassenden Fläche 136 so ausgestaltet sein, daß sio sich zum Erreichen der gewünschten gleichförmigen Kräfteverteilung in einer voraussagbaren und geregelten Weise j verzieht. Es wurde gefunden, daß der Krümmungsradius der Fläche 136 zum Erreichen dieses Zieles im unbelasteten unmontierten 52/ Zustand größer als der Krümmungsradius auf der Außenwandfläche j

des Kugelkükens C sein muß. Zusätzlich sind der Sitzring 104 und die Scheibenfeder 108 so bemessen, daß der Sitzring bei axialem Einbau zwischen der Ventilkörperschulter 70 und dem Kugelküken C nach außen in Richtung auf die zugehörige Schulter 70 weggebogen und so belastet wird, daß er an der Oberfläche 136 einen dem Radius des Kugelkükens im allgemeinen äqui-

valenten Krümmungsradius erhält und damit über der gesamten Er-\ Streckung der Oberfläche 136 dichtend am Kugelküken anliegt. j Die Scheibenfeder 108 wird gleichzeitig in Richtung auf einen abgeflachten Zustand vorgespannt und kommt damit zusätzlich da-i hingehend zur Wirkung, daß sie die dritte Sitzringfläche 136 ständig in Richtung auf eine Anlage am Kugelküken drückt. Eine solche Anlage auf der gesamten Oberfläche und mit gleichförmiger Kräfteverteilung tritt dann auf, wenn das Kugelküken C und die zusammengesetzten Sitzelemente B so bemessen sind, daß bei Montage des Hahnes aus der in Fig. 4 gezeigten Vormontage-Bezugsstellung der Sitzring 104 und die Scheibenfeder 108 so gebogen und beansprucht werden, daß sie im Gebiet der Mittelöffnung 66 der Sitzanordnung eine axiale Verschiebung erfahren, die gleich ist dem axialen Abstand des radial am weitesten in- j nen liegenden Endes der zweiten Sitzringfläche 132 vom Kugel- ^: küken C zuzüglich einer Axial_verschiebung der Scheibenfeder I 108 gegenüber der Schulterendfläche 74 bei einer gegenüber dem Axialabstand äquizentrischen Stellung. i

I Mit anderen Worten und unter weiterem Bezug auf Fig. 4 verformt; sich die Sitzfläche 136 so, daß sie sich an die Kugelfläche des| Kugelkükens angleicht, wobei die Strecke k gleich ist der Summe der Strecke 1 und der Strecke j. Die Strecke k stellt die Axialj verschiebung an der Mittelöffnung 66 dar und ist gleich der Verschiebung des inneren Endes 156 der Scheibenfeder in Richtun9 auf die Endfläche 74 der Schulter 70. Die Strecke j stellt¹ den Äxialabstand des radial am weitesten innen liegenden Endes ι

i der zweiten Fläche 132 des Sitzringes vom Kugelküken C dar. Die Strecke 1 stellt den Axialabstand der Scheibenfeder 108 von der j ' Endfläche 74 der Schulter 70 an einer gegenüber dem radial am j weitesten innen liegenden Ende der zweiten Sitzringfläche 132 \

ι

äquizentxischssL Stellung dar, . !

Bei Kenntnis dieses axialen Abstandes oder dieser Beziehung können der Durchmesser D der Kugeloberfläche des Sitzringes in dessen entspanntem Zustand und der radiale Spalt, die Strecke g, zwischen dem Kugelküken C und dem Sitzring an dem radial am weitesten innen liegenden Ende der zweiten Fläche 132 bei Vorgabe ; bestimmter rasch bestimmbarer Abmessungen des Kugelkükens A berechnet werden. Insbesondere lassen sich der radiale Spalt und der Durchmesser D_ der Kugeloberfläche des Sitzringes in dessen entspanntem Zustand unter Verwendung bekannter geometrischer Verfahren bestimmen bei Vorgabe des Innendurchmessers des Sitzringes 104/ der Strecke d; des Durchmessers des Kugelkükens, der Strecke D> des Außendurchmessers der den Sitzring erfassenden Oberfläche 136 des Kugelkükens oder des radial am weitesten innen liegenden Endes der zweiten Oberfläche 132, die Strecke N; des Außendurchmessers der Scheibenfeder 108, die Strecke E? ! und der Strecke k, der Neigung des zusammengesetzten Sitzes in dessen entspanntem Zustand, die in einem typischen Fall aus der Entspannung des Sitzringes 104 und der Scheibenfeder 108 bestimmt wird, die zum Ausgleich der erwarteten Abnutzung des Sitzes erforderlich ist. Diese Strecken oder Abmessungen sind typische vorgegebene und von der gewünschten Größe des Hahnes bestimmte Parameter und werden nach konventionellen Industrie-Entwurfs standards bestimmt. Für jeden Sitzring 104, 106 gibt es einen einzigen Kugeldurchmesser D und einen einzigen Radial-¹ spalt g zwischen dem Sitz und dem Kugelküken entsprechend jedem Satz vorgegebener Hahnparameter D, d, N, E und k derart, daß bei einer Verformung des Sitzringes 104, 106 bei der Montage die sich an den Sitzring anlegende Fläche 136, 138 sich an die Kugelfläche des Kugelkükens C anpaßt.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß der Darstellung in den Figuren 2 und 3 sind die Sitzanordnungen B so gestaltet, da& in der Vormontage-Bezugslage die kegelstumpfförmigen Scheibenfedern 108, 110 und die Sitzringe 104, 106 ihre den kleineren Durchmesser aufweisende Enden näher am Kugelküken liegen haben. Unter Bezug auf die aufwärtige Sitzanordnung von i Fig. 2 wird das Ausmaß der Neigung am inneren Ende 156 der 52/ Scheibenfeder als eine Strecke bestimmt, die der erwarteten Ab-* j

; nutzung am abwärtigen Sitzring 106 (Pig. 3) über dem Betriebszyklus des Hahnes entspricht. Die erste Oberfläche 128 des Sitz ringes 104 ist in Angleichung an die Scheibenfeder 108 abge-

^: schrägt. Die zweite Sitzringfläche 132 liegt eng an der ersten oder Lagerfläche 112 des Verstärkungsringes 100 an. Wie es am

^: deutlichsten aus Fig. 4 hervorgeht und in der Vormontage-Bezugsstellung ist die dritte oder an dem Kugelküken anliegende Ober-

; fläche 136 des Sitzringes bogenförmig gestaltet und hat einen Kugelflächen-Durchmesser, der etwas über dem Durchmesser des Ku-I gelkükens liegt und axial von diesem versetzt ist. Das radial I

! am weitesten innen liegende Ende der Anlagefläche 136 berührt ' das Kugelküken C entlang einer ringförmigen Kontaktlinie 160,

\ wobei ein gegenüber dem Kugelküken freier Spalt damit am radial ! am wei-testen außen liegenden Ende der mit dem Kugelküken in An-j lage befindlichen Fläche 136 eingeschlossen ist.

!
Betrieb

Unter Bezug auf die Figuren 5 bis 10 erfolgt nun eine Beschreibung der Betriebsweise der aus dem Kugelküken und dem Sitz bestehenden neuen Anordnung. Fig. 5 zeigt den Hahn in einer voll montierten Hahn-Offen-Stellung in einem Zustand ohne Arbeits-. mitteldruck. In dieser Stellung sind die beiden Sitzanordnungen B aus dem in den Figuren 2 bis 4 gezeigten spannungslosen Zu- ! stand in einen völlig gespannten Zustand verschoben worden. Die Abmessungen des Kugelkükens C, der Sitzanordnungen B und der Schultern 70, 72 sind so getroffen, daß sich diese Beziehung bei Montage oder dem Aufbau des Kugelhahnes einstellt.

Insbesondere und unter besonderem Bezug auf die Figuren 5 bis 7 j zeigt sich, daß die Sitzanordnungen im montierten Zustand so ; angeordnet sind, daß sich gegenüberliegende Sitzringe 104, 106 ' zwischen den zugehörigen Verstärkungsringen 100, 102 und den Scheibenfedern 108, 110 unter Zusammenpressen zusammengedrückt ;

' werden. Die Sitzringe 104, 106 werden weiter beim Hahnaufbau von einander weg gebogen in Richtung auf die zugehörigen Schultern

j 70, 72 im allgemeinen um ihre Außenumfänge und gegen die Schei- j

benfedern 108, 110 nach Maßgabe der Anlage zwischen den das Kugelküken erfassenden Flächen 136, 138 und dem Kugelküken C. Durch diese Einwirkung werden die zugehörigen Scheibenfedern 108, 110 in Richtung auf einen im wesentlichen flachen Zustand zusammengedrückt. In dieser Lage gemäß den Figuren 6 und 7 werden die Scheibenfedern 108, 110 vorzugsweise über eine Wegstrekke (Strecke k in Fig. 4) abgebogen, wobei diese Strecke durch die erwartete Abnutzung am abwärtigen Sitzring 106 über einem Betriebszyklus des Kugelhahnes A bestimmt wird.

Diese gemeinsame Biegung der Sitzringe 104, 106 und der Scheibenfedern 108, 110 führt zu einer zusammengesetzten Feder-Sitzringanordnung, die vier Hauptvorteile aufweist. Der erste Vorteil liegt darin, daß die Sitzflächen mit einer geregelten Vorbelastung am Kugelküken anliegen. Da zum Aufrechterhalten einer Abdichtung eine bestimmte Belastung notwendig ist, erzielen die meisten bekannten Kugelhähne diese Vorbelastung durch Zusammenpressen der Sitzringe zwischen dem Kugelküken und dem Flansch j oder der Schulter an der Anordnung, wodurch das Kugelküken tat- j sächlich gegenüber einer Verschiebung verklemmt wird. Bei Her- j stellung der Sitzringe aus härteren Kun&stoffen führt dies zu einem unannehmbar hohen Betriebsdrehmoment. Die gesteuerte Vorbelastung gemäß der vorliegenden Erfindung führt jedoch zu einer Sitzfläche am Kugelküken nach Maßgabe eines Biegevorganges

statt nach Maßgabe eines Zusammenpressen und führt daher zu einem vernünftigen Betriebsdrehmoment. Zweitens führt die Kombination aus dem Sitzring und der Scheibenfeder zu einer Aufrechterhaltung einer druckfesten Abdichtung bei niedrigen Anpreßdrükken. Ohne Federbelastung der Sitzringe an dem Kugelküken lecken die Sitze wahrscheinlicher bei niedrigen Drücken, das heißt wennj die Druckbelastung am Kugelküken niedriger liegt. Drittens liegt) eine Abdichtung vor, die eine Abnutzung des Sitzes und Herstel- ^! lungstoleranzen ausgleicht. Bei einer Abnutzung des Sitzes wäh~ ; rend des Betriebes des Hahnes entspannt sich der zusammenge- i setzte Sitz am Kugelküken und verlängert damit den leckfesten i BetriebsZeitraum. Viertens widersteht die Kombinationsdurchbiegung dem Problem eines Durchsinkens des Kugelkükens, wodurch W 52/ die Sitze durch die Kräfte des Gewichtes des Kugelkükens ver-

■ formt werden könnten, I

• Falls die Federwirkung ausschließlich durch die Scheibenfedern bedingt und keine zusätzliche Federwirkung in den Sitzringen i hervorgerufen werden würde, müßten die Scheibenfedern die Elasti-

zität der Sitzringe überwinden, um diese zum Ausgleich der Abnutzung gegen das Kugelküken zu biegen.

Bei der Montage werden die erfindungsgemäßen zusammengesetzten Anordnungen aus den Scheibenfedern und den Sitzringen im großen Umfang abgeflacht und von den Stützringen weggebogen, das heißt, daß die zweiten Sitzringflächen 132, 134 von Abschnitten der er-

■ sten Verstärkungsringflächen 112, 114 weggebogen werden. Dieser Vorgang bewirkt, daß die Biegungsreservespalte 170, 172 die Entspannung des Sitzringes und der Scheibenfeder aufnehmen und ,

' gleichzeitig eine Vorbelastung am Kugelküken C aufrecht erhal- : ten.

Durch die Verstärkungsringe 100, 102 ergeben sich in Kombination mit den erfindungsgemäßen Scheibenfedern und Sitzringen ' fünf Hauptvorteile. \

Der erste Vorteil liegt darin, daß sie die Sitzbelastung am abwärtigen Sitzring 106 herabsetzen. Ohne die Ringe 100, 102 übt ; der Druck hinter dem aufwärtigen Sitzring 104 über einer effek- j tiven Druckfläche zur Stufe 78 in der Gegenbohrung eine Last auf) , den abwärtigen Sitzring 106 und die Scheibenfeder 110 aus. Mit Einschluß eines aufwärtigen Verstärkungsringes 100 wird die auf den abwärtigen Sitzring übertragene effektive Druckfläche der Belastung durch die zusätzliche Oberfläche der ersten Fläche 112 des Verstärkungsringes herabgesetzt, der den aufwärtigen Sitzring 104 gegen Belastungsdrücke abstützt und verstärkt. Die ' in der Schließstellung des Hahnes auf den abwärtigen Sitzring i 106 einwirkende verminderte Last verringert die Flächenbelastung! des Sitzes und vermindert damit die Abnutzung des Sitzes unter Ausdehnung des leckdichten Betriebszeitraumes des Hahnes.

Zweitens stützt der Stützring 100 den aufwärtigen Sitz 104 gegen!

ein Zusammenfallen unter Druck ab. Bei den bisherigen Systemen konnte der aufwärtige Sitzring 104 wegen des Fehlens des aufwärtigen Verstärkungsringes 100 unter der Einwirkung einer länganhaltenden statischen Last zusammenfallen. Drittens während des Betriebes, wenn die mit dem Kugelküken in Anlage befindliche Fläche 136 die Kugelöffnung teilweise überspannt und eine dichtende Anlage mit dem Kugelküken beibehält, stützt der aufwärtige Verstärkungsring 100 den Sitzring 104 unter Vermeidung einer Einblas-Einbuchtung ab. Ein aufwärtiges Einsinken oder eine Einblas-Ausbuchtung des Sitzringes 104 unterbricht sofort die Abdichtwirkung der abwärtigen Sitzanordnung.

Infolge dieser vorstehend erwähnten Vorteile hält der aufwärtige Verstärkungsring 100 den Sitzring 104 derart, daß der auf den Sitzring einwirkende zulässige Druck über den ohne Vorhandensein dieses Verstärkungsringes statthaften Druck hinaus erhöht werden kann.

Viertens bildet der abwärtige Stützring 102 auch einen positiver Anschlag, an dem die zweite Fläche 134 des Sitzringes 106 eine Flansch-Sitz-Nachdichtung bilden kann. Die meisten konventioneli len Sitzringwerkstoffe brechen bei einem Einbau zwischen der Scheibenfeder und der Stufe oder dem Flansch 80 der Gegenbohrung sofort zusammen. Ohne den Stützring 102 kann der Sitz 106 leicht an diesem dünnen Flansch im Hahnkörper vorbeigleiten. Insbesondere bei harten Kunststoffen, wie zum Beispiel Polyäthylen, ist ein stärker positiver Anschlag zum Bewirken einer Nach-| dichtung erforderlich.

Ein zusätzlicher fünfter Vorteil der Verstärkungsringe 100, 102 liegt in einer Verzögerung des Zurückwanderns der Sitzringe 104> 106 und insbesondere des abwärtigen Sitzringes 106. In Schließ-!

stellung des Hahnes und mit einer auf die aufwärtige Sitzanord-ι

nung einwirkenden Last und ohne einen abwärtigen Stützring 102 verschiebt das Kugelküken C den abwärtigen Sitzring 106 leicht in Richtung ciuf den Mittelpunkt des Hahnkörpers, insbesondere falls das Sitzmaterial Polytetrafluoräthylen oder dergleichen 52/ ist. Durch ejne solche Verschiebung oder ein solches Kriechen

; wird die zum Aufrechterhalten einer effektiven Abdichtung erfor-|

derliche Belastung der Sitzfläche herabgemindert- j

Obwohl die vorliegende Erfindung die Konstruktion eines schwim- j menden Kugelkükens beinhaltet, sollte noch vermerkt werden, daß

das Kugelküken C in Schließstellung des Hahnes und bei Last sich nicht notwendigerweise axial verschiebt oder in Richtung auf diel abwärtige Sitzanordnung schwimmt, um an dieser eine Abdichtung

: zu bewirken. Da die abwärtige Scheibenfeder 110 bei der Montage an der Schulter 72 im wesentlichen abgeflacht ist, wird der

abwärtige Sitzring 106 an sämtlichen vier Seiten im wesentlichen eingeschlossen und die Kraft, die auf die an dem Kugelküken an-

! liegende Fläche 138 einwirkt, wird gleichmäßig über diese gesam-| , te Fläche verteilt. Die Kraft verformt den Sitzring 106 nicht !

, zum Ermöglichen einer axialen Verschiebung des Kugelkükens C in

: Abwärtsrichtung zum Bewirken einer starken Abdichtung am abwär-

' tigen Sitzring. Vielmehr beinhaltet die Erfindung während der -

gesamten Lebensdauer des Kugelhahnes eine Sitzring—abdichtung

sowohl an der aufwärtigen als auch an der abwärtigen Sitzanord-

. nung. Aber selbst nachdem eine übermäßige Abnutzung an dem ab- ! wartigen Sitzring einen Bruch in der aufwärtigen Dichtung ver- ! ursacht haben könnte, wird der erfindungsgemäße Kugelhahn nicht j versagen, da die abwärtige Sitzanordnung immer noch eine Abdich-¹ tung bewirkt. j

In den Figuren 8, 9 und 10 wird ein Kugelhahn A¹, der an der ab-) wärtigen dem Endstück 16' zugeordneten Sitzanordnung eine be- j trächtliche Abnutzung erfahren hat, in Schließstellung bei erhöhten Arbeitsmittel-Druckbedingungen gezeigt, wobei die Richtung der Arbeitsmittelströmung mit dem am Hahneinlaß eingezeichneten Pfeil angezeigt wird. Gemäß der Darstellung wird das Kugelküken C nach Maßgabe des Arbeitsmitteldruckes axial in Rich-i tung der Schulter 72 und gegen die abwärtige Sitzringanordnung I ^: gedrückt derart, daß die Scheibenfeder 110' im wesentlichen abgeflacht verbleibt. Infolge der wesentlichen Abnutzung des Sitzringes 106' wird der Spalt 172* entsprechend gedehnt. Die mit j Kugelküken in Anlage befindliche oder dritte Fläche 138' des en Sitzringes 106' bleibt mit der Oberfläche des Kugel-

kükens C In dichtender Anlage und führt mit einer gleichmäßiger Kräfteverteilung über der Fläche 138' zu einer druckfesten Abdichtung.

Die dem Endstück 14' zugehörige aufwärtige Sitzanordnung wird in Richtung auf die Bewegungen des Hahnkükens ausgebogen und teilweise aus ihrem anfangs zusammengesetzten Zustand herausgenom- ; men» um die Abnutzung des abwärtigen Sitzringes 106' aufzunehmen, während gleichzeitig eine druckfeste Abdichtung an der Oberfläche des Kugelkükens C beibehalten wird. Die Scheibenfeder 108' wird aus ihrem im wesentlichen abgeflachten Zustand soweit herausgenommen, wie es zum Ausgleich der Abnutzung des abwärtigen Sitzringes erforderlich 1st. Auch der aufwärtige Sitz*-* ring 104' hat sich um ein ähnliches MaB entspannt, um den Biegungsreservespalt 170' gegen die erste Fläche 112¹ des aufwärtigen Verstärkungsringes 100' teilweise zu schließen. Infolge der Rotationsbiegung des Sitzringes 104' wird die zweite Sitzringfläche 132' in Richtung auf eine Berührung mit der ersten Fläche des Verstärkungsringes 100* verschoben. Die an dem Hahnküken anliegende Fläche 136' des aufwärtigen Sitzringes 104* verbleibt mit der Oberfläche des Kugelkükens C in im wesentli- ; chen dichtender Anlage. Das Kugelküken verformt einen radial am weitesten innen liegenden Abschnitt der Oberfläche 136',so daß \ mindestens dieser Abschnitt Kugelform aufweist und abgestimmt **- i am Hahnküken anliegt. Wenn der in Fig. 8 gesLgte Hahn A¹ seine Öffnungsstellung einnimmt, hat sich das Kugelküken C axial nach ! rückwärts in Richtung auf das Endstück 14" verschoben, so daß j durch die Scheibenfedern 108', 110' der gleiche Druck auf das ; Kugelküken ausgeübt wird.

Es wird angenommen, daß der vorstehend im Detail zusammen mit den Sitzanordhungen B beschriebene Kugelhahn A eine wesentliche ^! Verbesserung gegenüber den bisher im Stand der Technik bekannten Anordnungen darstellt. Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht flexible Sitζanordnungen und daß sich diese nach der anfänglichen Montage in einer vorhersehbaren und gesteuerten Weise ausbiegen, um damit einen Ausgleich für einen Abrieb am W 52/ I Sitz, für Herstellungstoleranzen und ein Durchsacken des Kugel-

kükens zu erleichtern und um für eine verbesserte Durchführbarkeit eines einfachen Betriebes und eine Abdichtung bei niedrigem Druck eine gesteuerte Vorbelastung zu schaffen. Die mit dem Kugelküken in Anlage liegenden Flächen der Sitzringanordnungen sind so bemessen und gestaltet, daß sie sich beim Zusammenbau bis zu einer dichtenden Anlage an der Kugeloberfläche verformen, um damit eine gleichmäßige Kraftverteilung Über der gesamten Erstreckung der Flächen 136, 138 zu ergeben. Der Einschluß der Stützringe 100, 102 in Kombination mit den verbesserten Sitzrihgen 104, 106 und den Scheibenfedern 108, 110 verhindert die Probleme der Einblas-Einbuchtung, des Sitz-Einfaliens, einer hohen Belastung am abwärtigen Sitz und ein Zurückkriechen und spätere Sitz-Schulter-Leckage und stört gleichzeitig nicht die betrieblichen Vorteile dieser aus Sitzring und Scheibenfeder bestehenden Kombination.

Andere nicht speziell in den Zeichnungen gezeigte Abänderungen lassen sich ohne weiteres in die Sitzringkombinationen B einschließen, ohne dabei in irgendeiner Weise von der Gesamterfindung abzugehen. Zum Beispiel kann eine geringe Modifikation der relativen Abmessungen zwischen den Sitzringen, den Verstärkungsringen und den Scheibenfedern zum Angleichen an bestimmte Betriebserfordernisse erwünscht sein.

Die Erfindung ist unter Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden. Offensichtlich werden anderen bei einem Lesen und Verständnis dieser Beschreibung Abänderungen und Abweichungen einfallen. Es ist die Absicht der Erfinder, alle diese Änderungen und Abweichungen in die Erfindung einzuschließen, soweit sie in den Bereich der beifolgenden Patentansprüche oder deren Äquivalente fallen.

Claims (20)

1. Anmelderin: Whitey Co.

   Patentansprüche

   Ί.J Kugelhahn/ gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: | ein Körper bzw. ein Gehäuse mit einem zentralen Kanal; , ein Kugelküken mit einer durch es durchtretenden Arbeitsmittel-Strömungsöffnung, wobei das Kugelküken in dem Kanal ! zwischen einer öffnungs- und Schließstellung des H hnes se- ' lektiv drehbar gelagert ist zum Steuern des Arbeitsmittel- ; durchtrittes durch den Hahn, und wobei das Kugelküken weiter
   auf einer Außenwandfläche einen Krümmungshalbmesser aufweistjj zwei radial nach innen verlaufende kontinuierliche Schul-r tern in dem Kanal, die in dessen ümfangsrichtung auf sich j gegenüberliegenden Seiten des Kugelkükens angeordnet sind; ' zwei radial nach innen verlaufende Gegenbohrungen in dem J

   Kanal, die auf sich gegenüberliegenden Seiten des Kugelkükens

   i angeordnet sind, wobei jede Gegenbohrung eine innere Endwand :

   aufweist und in Ümfangsrichtung kontinuierlich ist, ;

   zwei axial in den Kanal auf sich gegenüberliegenden Sei-; ten des Kugelkükens angeordnete zusammengesetzte Sitzgliedanordnungen zur Arbeitsmittel-abdichtenden Anlage auf dem j Kugelküken, wobei jede Anordnung die folgenden Merkmale auf-i weist:

   ein Verstärkungsring mit einer zentralen öffnung, mit
   einer einer zugehörigen Schulter gegenüberliegenden ersten ; Fläche, mit einer an einer zugehörigen Endwand der Gegenboh- I rung anschlagenden zweiten Fläche und mit einer dem Kugelkü-ι ken unter Abstand allgemein gegenüberliegenden dritten Fläche ;

   ein Sitzring, der sich allgemein in Richtung auf den Verstärkungsring und von diesem weg elastisch verbiegen kann
   und mit einer zentralen öffnung, eine einer zugehörigen

   Schulter allgemein gegenüberliegende Fläche, eine an der ersten Verstärkungsringfläche anschlagende zweite Fläche/ und eine zur dichtenden Anlage an der Außenwandfläche des Kugelkükens diesem gegenüberliegende dritte Fläche, wobei die dritte Sitzringfläche geformt ist und im unbeanspruchten nicht montierten Zustand einen Krümmungshalbmesser aufweist, der größer als der Halbmesser des Kugelkükens ist; I

   eine Scheibenfeder mit einer zentralen öffnung und einer| im unbelasteten Zustand im allgemeinen kegelstumpfförmigen Gestalt, wobei diese Scheibenfeder zwischen dem Sitzring und einer zugehörigen Schulter angeordnet ist;

   wobei das Kugelküken und die beiden zusammengesetzten j Sitzgliedanordnungen so bemessen sind, daß jeder Sitzring ! bei axialem Einbau zwischen den Schultern vom zugehörigen i Sitzring weggebogen und so belastet wird, daß er an der drit-j-

   ι ten Sitzringfläche einen Krümmungshalbmesser erhält, der dem j Krümmungshalbmesser des Kugelkükens im allgemeinen äquivalent ist,und der Ring über dem Gebiet der dritten Sitzringfläche mit dem Kugelküken in dichtender Anlage liegt, und jede Federscheibe in Richtung auf einen abgeflachten Zustand J belastet ist, um die dritte Fläche des zugehörigen Sitzringes kontinuierlich in Anlage mit dem Kugelküken zu drücken. j
2. 2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelküken und die beiden zusammengesetzten Sitzgliedanordnungen so bemessen sind, daß der Sitzring und die Scheiben- j feder jeder Anordnung bei Zusammenbau aus einer Vormontage- Bezugsstellung so gebogen und beansprucht werden, daß sie an den zentralen öffnungen eine axiale Verschiebung erfahren j die gleich ist dem axialen Abstand des radial am weitesten ! innen liegenden Endes der zweiten Sitzringfläche von dem Ku-| gelküken zuzüglich einer axialen Verschiebung der Scheiben- j feder an einer gegenüber dem axialen Abstand äquizentrischenj Stellung. I
3. 3. Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ! axiale Verschiebung der Scheibenfeder an deren zentraler öff-f

   ⁵²/ ^nung eine Verschiebung der Scheibenfeder. An Richtung, jauf ei.-1

   ne zugehörige Schulter umfaßt.
4. 4* Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt des kugelförmigen Oberflächendurchmessers im ent-f spannten Zustand gegenüber dem Mittelpunkt des Kugelkükens versetzt ist.
5. 5. Kugelhahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der kugelförmigen Oberfläche im entspannten Zustand gegenüber dem Mittelpunkt des Kugelkükens axial versetzt ist.
6. 6. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Körper ein entfernbares, eine der Schultern begrenzendes Endstück aufweist.
7. 7. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzringe sämtlich einen axial verlaufenden Umfangsflansch an der ersten Fläche aufweisen zum relativen Festlegen der zugehörigen Scheibenfeder.
8. 8. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentralen öffnungen in jeder Scheibenfeder und dem zugehö- ! rigen Sitzring in der Größe im wesentlichen gleich und klei-' ner als die zentrale öffnung in dem zugehörigen Verstärkungsr ring sind. I
9. 9. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelküken in Schließstellung des Hahnes in dem Kanal axial _; bewegbar ist zum Aufnehmen seiner Verschiebung in Richtung ^!

   einer der Schultern nach Maßgabe des Arbeitsmitteldruckes,

   i wobei der der anderen der Schultern zugeordnete Sitzring in ! Richtung auf die Bewegung des Kugelkükens gebogen wird, in Zusammenwirken mit dem Einfluß seiner zugehörigen Scheiben- ' feder, damit seine dritte Fläche in Richtung auf einen kon- · tinuierliehen Kontakt mit dem Kugelküken gedrückt wird.
10. 10. Kugelhahn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die

    Biegung der Sitzringe eine rotationsmäßige Biegung ist.
11. 11. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
    Sitzringe aus einem federnden Werkstoff hergestellt sind.
12. 12. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder!

    Sitzring zwecks seiner Zusammenpressung zwischen dem zugehö-ι rigen Verstärkungsring und der Scheibenfeder zusammengedrückt ist.
13. 13. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß die
    ersten Verstärkungsringflächen so gestaltet sind, daß sie
    eine steife Lagerfläche für die Sitzringe bilden.
14. 14. Kugelhahn nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß je-

    der Verstärkungsring um eine Strecke vom Kugelküken äbgele- ' gen ist, die sein Anschlagen an dem Kugelküken ausschließt I und die eine Verformung und Verschiebung des zugehörigen j Sitzringes zwischen der dritten Verstärkungsringfläche und
    dem Kugelküken verhindert.
15. 15. Kugelhahn mit einem Hahnkörper bzw. -gehäuse mit einem all- ,

    gemein zylinderförmigen Arbeitsmittel-Durchströmungskanal, ' mit einem in dem Kanal zur selektiven Drehung zwischen einer; Hahn-Öffnungs- und -Schließstellung montierten Kugelküken, \ wobei das Kugelküken mindestens bei sich in Schließstellung j befindendem Hahn unter der Einwirkung des Arbeitsmitteldruk-! kes allgemein axial in dem Kanal verschiebbar ist, mit zwei ! in den Kanal auf den gegenüberliegenden Seiten des Kugelkükens zwischen diesem und der zugehörigen Ventilkörperschul- ' ter angeordneten ringförmigen Sitzringen, zwei zwischen je- j dem Sitzring und der zugehörigen Schulter angeordneten ring-! förmigen Scheibenfedern, um die Sitzringe kontinuierlich in ^: Richtung auf eine dichtende Anlage mit dem Kugelküken zu
    drücken, und mit zwei in dem Kanal auf sich gegenüberliegen-' den Seiten des Kugelkükens axial einwärts von den Sitzringen '■ angeordneten ringförmigen Verstärkungsringen, um damit eine | W 52/ steife Lagerfläche für den zugehörigen Sitzring zu bilden, ,

    dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sitzring eine Konfiguration aufweist, daß er bei Montage des Kugelhahnes rotations- ' mäßig um seinen Außenumfang von seinem zugehörigen Verstär- ^; kungsring allgemein weggebogen wird derart, daß eine dem Ku- ! gelküken zugewandte kontinuierliche Fläche des Sitzringes in
    Richtung auf einen kontinuierlichen dichtenden Eingriff mit
    dem Kugelküken bewegt wird und ein Biegungs-Reservespalt des ; Sitzringes zwischen einem Abschnitt der steifen Lagerfläche
    und dem Sitzring vorgesehen ist. '
16. 16. Kugelhahn nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
    kontinuierliche Fläche im entspannten Zustand eine bogenförmige Kontur aufweist mit einem Radius, der größer als der Ra-i dius des Kugelkükens ist, und die kontinuierliche Fläche in
    einem zusammengebauten und gebogenen Zustand eine bogenförmi-; ge Kontur aufweist, die durch einen Radius bestimmt wird,

    der dem Radius des Kugelkükens allgemein äquivalent ist. ι
17. 17. Kugelhahn nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das
    Kugelküken in dem Kanal axial in Richtung auf eine der Ventilkörperschultern verschoben wird nach Maßgabe des in
    Schließstellung des Hahnes auf es einwirkenden Arbeitsmitteldruckes, wobei der der anderen der Hahnkörperschultern züge- ; ordnete Sitzring zur Aufrechterhaltung des Kontaktes mit dem | Kugelküken in Richtung auf die eine Schulter entspannt ist. |
18. 18. Kugelhahn nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß je- ι der Sitzring zwischen einem zugehörigen Verstärkungsring und I einer zugehörigen Federscheibe zusammengedrückt ist und daß I

    die Federscheiben mindestens zu Beginn des HahnZusammenbaus ₍ in eine im wesentlichen abgeflachte Form zusammengedrückt ι

    sind. j
19. 19. Kugelhahn mit einem Hahnkörper bzw. -gehäuse mit einem allgemein zylinderförmigen Arbeitsmittel-Durchströmungskanal, mit
    einem in dem Kanal angeordneten Hahnküken, das selektiv zwischen einer Hahnöffnungs- und einer Hahnschließstellung verdrehbar ist, wobei das Kugelküken weiter mindestens bei sich

    in Schließstellung befindendem Hahn unter der Einwirkung des : Arbeitsmitteldruckes allgemein axial in dem Kanal verschiebbar ist, mit zwei in dem Kanal auf sich gegenüberliegenden Seiten des Kugelkükens zwischen diesem und der zugeordneten Hahnkörperschulter angeordneten ringförmigen Sitzringen, mit zwei zwischen jedem Sitzring und der zugehörigen Schulter angeordneten ringförmigen Scheibenfedern zum kontinuierlichen \ Drücken der Sitzringe in Richtung auf eine dichtende Anlage j an dem Kugelküken, und mit zwei in dem Kanal auf sich gegen- ■ überliegenden Seiten des Kugelkükens axial einwärts von den Sitzringen angeordneten ringförmigen Verstärkungsringen zum

    Bilden einer steifen Lagerfläche für den zugehörigen Sitzring, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sitzring mit seinem Außenumfang an einer Seitenwand des Arbeitsmittel-Durchströmungskanales anliegt, eine erste Fläche einer zugehörigen Fe-der von zwei ringförmigen Scheibenfedern zugewendet ist, ei- ; ne zweite Fläche einem zugehörigen Ring von zwei ringförmigen! Verstärkungsringen zugewendet ist, und eine dritte Fläche dem Kugelküken zugewendet ist, und in einer Vormontage-Bezugsstellung einen Krümmungsradius aufweist, der größer als der Krümmungsradius der Außenwandfläche des Kugelkükens ist und um einen Radialspalt am radial am weitesten innen liegenden Ende der zweiten Fläche von dem Kugelküken entfernt liegt und: bei der Montage einen Krümmungsradius aufweist, der im wesentlichen der gleiche wie der Krümmungsradius des Kugelkükens ist und über der Erstreckung der dritten Fläche angepaßt mit dem Kugelküken in Anlage steht, wobei die zweite Sitzringfläche bei der Montage von einem Abschnitt der ersten Verstärkungsringfläche weiter entfernt ist, um einen Biegungs-Reservespalt für den Sitzring zu bilden.
20. 20. Kugelhahn nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzring bei einer Bewegung aus der Vormontage-Bezugsstellung in Richtung auf die Montagestellung um seinen Außenumfang ge-bogen und mit dem Kugelküken an der dritten Fläche in dichtende Anlage gedrückt wird. ■