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Kugelhahngehäuse
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Die Erfindung betrifft ein einteiliges Kugelhahngehäuse mit Flansche
aus metallischem oder unterschiedlich metallischen Werkstoffen das aus einem verformbaren
Rohrstück gefertigt oder im Fließpreßverfahren hergestellt ist und bei dem keine
tragende Schweißnähte innerhalb der Wanddicke auf der Länge des Rohrkörpers radial
zur Durchflußrichtung oder in Durchflußrichtung vorhanden sind.
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Kugelhahngehäuse mit Flansche aus einem Rohr oder im Fließpreßverfahren
hergestellt sind bereits nach DE P 33 23 712.3 bekannt. Diese weisen jedoch entweder
tragende Schweißnähte innerhalb der Wanddicke auf der Länge des Rohrkörpers radial
zur Durchflußrichtung oder längs der Durchflußrichtung auf oder sie sind in der
Wanddicke noch immer überdimensioniert, da über das Gewinde eine Reduzierung der
Festigkeit bzw. Schwächung der Ausgangsrohrstärke eintritt und man gezwungen ist,
die Nenndruckstufe nach diesem Kriterium zu bemessen. Weiterhin ist bei der Ausführung
des Gehäuses in Edelstahl oder aus einem sonstigen teueren Werkstoff die Ausführung
eines Gewindeflansches aus Kohlenstoffstahl bzw. aus einem weniger teuerem Werkstoff
beim Einsatz in aggressiven Medien meist kritisch, da bei aggressiven Medien, bedingt
durch die geringe Wandstärke des Gehäuses, die Resistenz solcher Flansche meist
nicht mehr gewährleistet ist.
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Bei einer derartigen Ausführung ist nämlich die geringe Wandstärke
des Gehäuses trotz Dichtung aus Gründen der Sicherheit noch als mögliche Kriechstrecke
anzusehen.
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Es sind auch noch andere Gehäuseausführungen aus Rohr geformt bekannt.
Diese sind jedoch einerseits nur für Schweißenden vorgesehen und andererseits sind
die Dichtungen innerhalb des Gehäuses nicht auswechselbar angeordnet.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist ein Kugehahngehäuse für Kugel hähne
der eingangs genannten Art zu schaffen, welches aus einem Rohrstück gefertigt oder
im Fließpreßverfahren hergestellt ist, keine tragende Schweißnähte innerhalb der
Wanddicke auf der Länge des Rohrkörpers radial zur Durchflußrichtung oder in Durchflußrichtung
vorhanden sind aber über das erforderliche Gewinde zum Anbringen der Flansche keine
Reduzierung der Festigkeit bzw. Schwächung der Ausgangsrohrwandstärke eintritt und
somit einen wirtschaftlichen Materialeinsatz gewährleistet und das Gehäuse widerstandfähig
gegen Rohrleitungsspannungen ist.
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Weiterhin soll insbesondere bei Gehäusen aus Edelstahl bzw. bei Gehäusen
aus einem teueren Werkstoff die Möglichkeit geschaffen werden, daß die Flanschdichtfläche
noch aus Edelstahl bzw. aus einem teueren bzw. resistenten Werkstoff besteht und
der Flansch, der die Festigkeit aufnimmt, aus einem anderen bzw. weniger teuerem
Werkstoff z.B. aus einem Kohlenstoffstahl.
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In einer weiteren Ausführung soll auch zumindest an einer Seite bereits
ein Flansch angepreßt sein. Für die Dichtungen zum Absperrelement soll die Auswechselbarkeit
gegeben sein.
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Diese Aufgabe wird im wesentlichen durch ein Kugelhahngehäuse der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, in dem ein Rohrstück mit entsprechend für
die Nenndruckstufe erforderlicher Wanddicke und Innendurchmesser größer o-der beinahe
so groß wie der Kugeldurchmesser mindest an einer Seite z.B. durch pressen, stauchen
oder ähnlich auf einen entsprechenden kleineren Durchmesser eingezogen und im Flanschbereich
die Wanddicke des Rohres auf eine stärkere Wanddicke als die Ausgangswanddicke,
sinnvoller Weise mindest um die Gewindetiefe stärkere Wanddicke als die Ausgangswanddicke,
in einer Länge die in etwa der Flanschbreite bzw.
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sinnvoller Weise mindest der Flanschbreite entspricht angestaucht
oder eine Schulter für einen entsprechend breiten Ring angeformt wird. Selbstverständlich
könnte auch von einem Rohrstück ausgegangen werden, das zunächst einen kleineren
Innendurchmesser aufweist als der Außendurchmesser der einzusetzenden Kugel. In
diesem Fall müßte der Innendurchmesser des Rohres zum Einsetzen der Kugel bis zum
Mittelbereich bzw. bis zu diesem Bereich in dem die Kugel angeordnet werden soll
entsprechend aufgeweitet werden.
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Auch die zweite Seite kann, ob eingezogen oder nicht eingezogen
im
Flanschbereich entsprechend angestaucht werden. Wird die zweite Seite eingezogen
legt man vorher die Kugel ein, welche dann nicht mehr auswechselbar ist. Wird die
zweite Seite nicht eingezogen, kann die Kugel sowohl auswechselbar als auch nicht
auswechselbar angeordnet werden. Das Auge für den Betätigungszapfen kann vor Einzug
der zweiten Seite aber auch nach Einzug durch z.B. Schweißen angebracht werden,
sofern insbesondere bei größeren Nennweiten nicht direkt ein entsprechender Kragen
durchgezogen werden kann.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung kann insbesondere bei Gehäusen
aus Edelstahl bzw. bei Gehäusen aus einem teuerem Werkstoff aus dem entsprechend
edlen Werkstoff stirnseitig nachdem ein Gewindeflansch aufgeschraubt wurde, eine
Scheibe, sinnvoll z.B. in der Wandstärke der Rohrwendstärke und mit einem Außendurchmesser
der in etwa dem Außendurchmesser der Flanschdichtfläche entspricht, vor dem Flansch
aus dem weniger edlen Werkstoff z.B. aus Kohlenstoffstahl gesetzt und verschweißt
werden.
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Diese Schweißnaht ist vor allem als Dichtschweißnaht zu sehen.
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Die Zugbeanspruchung bzw. die Rohrleitungsspannungen werden hauptsächlich
von dem Gewindeflansch aufgenommen. Dadurch ist ein durchgehend edler Werkstoff
bis zum Bereich des Außendurchmessers oder annähernd bis zum Bereich des Außendurchmessers
der Flanschdichtfläche gegeben.
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Das Kugelhahngehäuse der eingangs genannten Art ist nicht an eine
bestimmte Dichtungsform und nicht an einen bestimmten Werkstoff für Dichtungen zum
Abdichten der Kugel bzw. des Absperrelementes gebunden. Wegen der Auswechselbarkeit
der Dichtungen, der Zentriergenauigkeit und Werspannungsunempfindlichkeit erweist
es sich jedoch als zweckmäßig, wenn die Dichtungen in einer axial in Ein- und/oder
Ausgang des Gehäuses einsetzbarer Dichtungshülse angeordnet sind. Hierbei weist
die Dichtungshülse zweckmäßig eine Schulter auf, die gegen eine korrespondierende
Schulter im Ein- und/oder Ausgang des Gehäuses mittels eines Bauelementes wie z.B.
Gewindering oder unmittelbar über die Montage verspannt wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann z.B. im Fließpreßverfahren
auch zumindest an einer Seite ein Flansch angereßt
werden und die
zweite Seite wird in eingezogener oder auch nicht eingezogener Ausführung entsprechend
im Flanschbereich angestaucht. Auch ist es möglich, insbesondere bei der nicht eingezogenen
zweiten Seite gleich einen Flansch anzustauchen, da dieser Flansch nicht die volle
Abmessung aufweist. In diesem Fall müßte der zylindrische Teil im Fließpreßverfahren
entsprechend lang gefertigt und durch Zurückstauchen der Flansch entsprechend angeformt
werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren
und in den Unteransprüchen dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale
und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen weitere Verbesserungen der aufgezeigten
Lösung sind.
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In den Figuren 1 und 2 ist die Erfindung an Ausführungsformen beispielsweise
dargestellt, ohne auf diese Ausführungsformen beschränkt zu sein.
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Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Kugelhahngehäuse aus einem
beidseits eingezogenen Rohrstück und mit angestauchten Enden Figur 2 zeigt einen
Querschnitt durch ein Kugelhahngehäuse, welches nur einseitig eingezogen ist und
mindest an einer Seite einen angeformten Flansch aufweist.
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Die Figur 1 zeigt ein einteiliges Kugelhahngehäuse für Kugelhähne.
Der Gehäusekörper 1 besteht aus einem Rohrstück, das beidseits auf einen kleineren
Durchmesser la, Ib für Ein- und Ausgang 6, 7 eingezogen bzw. verformt ist. Vor Einzug
der zweiten Seite wird die Kugel bzw. das Absperrelement 5, welches einen Durchgang
5a aufweist, eingelegt. Diese Kugel 5 bzw. das Absperrelement bleibt nach Einzug
der zweiten Seite im Gehäuse eingeschlossen. Ein- und ausgangsseitig ist jeweils
im Flanschbereich die Wanddicke des Rohres bzw. des Gehäuse 1 auf eine stärkere
Wanddicke 1c als die Ausgangswanddicke in einer Länge, die in etwa der Flanschbreite
entspricht, angestaucht. Diese angestauchte Wanddicke 1c wird mit einem Gewinde
versehen auf welches der Flansch 2 bzw. 2a aufgeschraubt wird. Die rechte obere
Seite der Figurl zeigt einen Flansch 2, der in dieser Form vorzugsweise aus dem
gleichen Material besteht wie Gehäuse 1. Hierbei
kann zur Nutzung
der vollen Flanschdichtfläche 29 der Flansch 2 über Schweißnaht 2d, die auch auf
der Rückseite von Flansch 2 liegen könnte, mit dem Gehäuse 1 verbunden und somit
gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet werden.Es ist jedoch auch eine Abdichtung innerhalb
des Gewindes mit einem Dichtwerkstoff denkbar ohne, daß eine Schweißnaht vorgesehen
wird. Die rechte untere Seite zeigt einen an das Gehäuse 1 angestauchten bzw. angeformten
Bund 1f, der in der Länge in etwa der Ausgangswanddicke des Rohres entspricht. Gegen
diesen Bund 1 f ist ein Ring 8 über Schweißnaht 2f verschweißt, der mit einem Gewinde
versehen ist. Auf diesen Ring 8 mit Gewinde wird der entsprechende Flansch 2i geschraubt,
der auch noch z.B. über Schweißnaht 2h mit Ring 8 verschweißt sein kann. Dieser
Ring 8 kann, wie in der Figur 1 zu sehen ist, mit einer Eindrehung versehen sein,
er kann aber auch ohne Eindrehung gestaltet werden.
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Die linke Seite der Figur 1 zeigt einen Flansch 2a der aus einem weniger
edlen Material besteht als der Werkstoff des Gehäuse 1.
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Um nun die Flanschdichtfläche 29 voll aus edlem Material zu gestalten,
ist eine Scheibe 2b stirnseitig vor den Flansch 2a gesetzt und mit Gehäuse 1 über
Schweißnaht 2c verbunden. Diese Schweißnaht 2c und ebenso die Schweinähte 2d und
2f sind praktisch nur als Dichtschweißnähte zu sehen. Darüber hinaus könnte man
diese selbstverständlich auch als Festigkeitsnähte ausbilden.
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Die Flanschausführung 2a/2b wird vor allem in der Kombination Edelstahl
für Gehäuse 1 und Scheibe 2b mit Flansch 2a aus z.B.
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Kohlenstoff sinnvoll sein.
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Im Ein- und/oder Ausgang 6, 7 bzw. im Bereich 1a und/oder 1b weist
das Gehäuse 1 stirnseitig eine Eindrehung bzw. eine Schulter 1e auf. Gegen diese
Schulter 1e wird die axial in Ein- und/ oder Ausgang eingesetzte Dichtungshülse
3, in der Figur 1 strichpunktiert dargestellt, die entweder gegenüber dem Absperrelement
bzw. der Kugel 5 mit einer Dichtung versehen ist oder auch direkt aus einem Dichtungswerkstoff,
der sinnvoller Weise metallisch armiert ist und eine korrespondierende Schulter
zur Schulter 1e aufweist, zweckmäßig über den Gegenflansch verspannt. Selbstverständlich
ist auch eine andere Verspannung und Begrenzung der Dichtungshülse 3 denkbar. Die
Dichtungshülse 3 ist auch gegenüber dem Gehäuse 1 bzw. dem Innendurchmesser von
Gehäuseteil 1a, 1b
abgedichtet. Diese Abdichtung kann auch flanschseitig
erfolgen.
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Der durchmessermäßig reduzierte Teil des Gehäuse 1 kann auch nach
vorgenommener Reduzierung zur besseren Passung für die Dichtungshülse 3 spanabhebend
bearbeitet werden.
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Für Lagerung und Abdichtung der Schaltwelle wird im zentralen Bereich
des Gehäuse 1 ein Auge über Schweißnaht 4a angeschweißt.
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Gehäuse 1 und Auge 4 weisen eine entsprechende Bohrung 4b auf, wobei
auch eine Schulter 4c vorgesehen werden kann. Die Schaltwelle wird über Nut 5b oder
dgl. der Kugel 5 in Eingriff gebracht.
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Die Schaltwelle und die dazugehörige Abdichtung sind in der Figur
nicht dargestellt, da dies allgemein verständlich ist.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, das Gehäuse 1 nur an einer
Seite auf einen kleineren Durchmesser einzuziehen. Auch hierbei kann im Flanschbereich
die Wanddicke des Rohres bzw. des Gehäuse 1 auf eine stärkere Wanddicke lc als die
Ausgangswanddicke in einer Länge, die in etwa der Flanschbreite entspricht, angestaucht
und mit einem Gewinde versehen werden. Eine nachträgliche Bearbeitung des Innendurchmessers
ist ebenso möglich. Der anzubringende Flansch kann demontierbar und somit die Kugel
5 auswechselbar angeordnet werden. Der Flansch kann aber auch im Gewindebereich
mit dem Gehäuse 1 verschweißt werden. Sofern die Kugel 5 auch hierbei auswechselbar
sein soll, darf die Flanschdichtfläche nicht unter den Kugeldurchmesser nach innen
reichen. Er weist dann eine reduzierte Flanschdichtfläche gegenüber der eingezogenen
Ausführungsform auf. Soll die Flanschdichtfläche jedoch gleich groß wie an der eingezogenen
Seite sein und der Flansch gegenüber dem Gehäuse 1 mit einer Dichtschweißnaht versehen
werden, ist die Kugel 5 nicht mehr auswechselbar. Diese verständliche Ausführungsform
des Gehäuse mit nur einer eingezogenen Seite ist für diesen Fall nicht gesondert
dargestellt.
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Die Figur 2 zeigt ein für die Herstellung im Fließpreßverfahren geeignetes
Kugelhahngehäuse das nur einseitig eingezogen ist und zumindest an einer Seite einen
fest angeformten Flansch aufweist. Die linke Hälfte der Figur 2weist einen fest
angeformten Flansch 2k auf. Die dem Flansch 2k entgegengesetzte Seite wird entsprechend
für die Anordnung der Kugel 5 aufgeweitet. Hierbei ist die Wanddicke zweckmäßig
so zu wählen, daß nachträglich eine spanabhebende Bearbeitung im Ein- und Ausgang
bzw. im Innern des
Gehäuses 1 noch möglich ist. Die rechte untere
Hälfte der Figur 2 ist mit einem Gewindeflansch 2m ausgeführt und weist in etwa
die gleich große Flanschdichtfläche 29 wie auf der linken Hälfte auf.
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Weiterhin ist eine Hülse 9 angeordnet, die zweckmäßig den gleichen
Innendurchmesser wie die entgegengesetzte eingezogene Seite des Gehuse 1 aufweist.
Diese Hülse 9 kann z.B. über Schweißnaht 9b mit Flansch 2m verbunden und über Dichtung
11 gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet sein. Die Hülse 9 kann aber auch axial gegen
eine Schulterfim Gehäuse 1 über Flansch 2m verspannt werden und die Dichtung 11
dichtet dann zwischen Flansch 2m, Hülse 9 und Gehäuse 1 gemeinsam ab. In diesem
Fall kann die Schweißnaht 9b entfallen. Auf diese Weise ist die Kugel 5 auswechselbar
und die Dichtungen können in konventioneller Weise als Dichtungsringe je nach Bedarf
ausgebildet und entsprechend angeordnet werden.
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Die Eindrehung bzw. Schulter le im Ein- und/oder Ausgang 6, 7 kann
dann entfallen bzw. es können entsprechende Schultern in der Nähe der Kugel 5 im
Gehäuse 1 bzw. in Hülse 9 angeordnet werden. Dichtungshülsen 3, die sich bis in
den Flanschbereich erstrecken, sind dann nicht erforderlich, können aber selbstverständlich
auch vorgesehen werden. Sofern man auf die Auswechselbarkeit der Kugel 5 verzichtet,
kann auch der Flansch 2m über eine Schweißnaht 2n gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet
werden.
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Die rechte obere Hälfte der Figur 2 zeigt einen fest angeformten Flansch
2p. Da diese Seite nicht eingezogen ist, weist der Flansch nicht die volle Abmessung
auf, was den Anstauchvorgang begünstigt.
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Um wieder die gleiche Flanschdichtfläche 29 wie auf der entgegengesetzten
Seite zu erhalten, wird eine Hülse 9a z.B. über Dichtung 1o gegenüber dem Gehäuse
1 abgedichtet, eingesetzt. Diese Hülse 9a weist zweckmäßig einen Bund 9c auf, der
im eingesetzten Zustand gegen eine entsprechende Schulter 1g von Gehäuse 1 wirkt.
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Da auch hierbei die Kugel 5 auswechselbar ist, können die Dichtungen
zum abdichten der Kugel 5 oder eines Kugelsegments bzw.
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gegenüber dem Absperrelement je nach Bedarf gestaltet werden. Es können
also Dichtungsringe, die im Bereich der Kugel 5 angeordnet sind vorgesehen werden,
es können aber auch Dichtungshülsen 3 angeordnet werden, die sich bis zum Flanschbereich
erstrecken.
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Die Hülse 9a könnte selbstverständlich auch stirnseitig gegenüber
dem
Gehäuse 1 verschweißt werden. In diesem Fall ist die Kugel 5 nicht auswechselbar
und die Dichtung 1o könnte entfallen.
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Das Auge 4 für die Lagerung der Schaltwelle wird wie bei Figur 1 beschrieben
im zentralen Bereich des Gehäuse 1 bzw. im zentralen Bereich der Kugel 5 bzw. des
Absperrelementes angeordnet.
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Bei allen hier beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten ist durch Anstauchung
einer Rohrwandverdickung im Flanschbereich bzw.
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durch entsprechende Anformung eines Bundes in Verbindung mit einem
Ring die Verwendung von einem Rohr dünnerer Wandstärke als Ausgangsabmessung für
die gleiche Nenndruckstufe möglich als bei einer Ausführungsform ohne Anstauchung,
da dadurch keine Reduzierung der Ausgangswanddicke über die Gewindetiefe eintritt.
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Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Materialersparnis, was insbesondere
bei Edelstahl von Bedeutung ist. Gleichzeitig ist auch durch die Flanschgestaltung
2a/2b im Falle von z.B. eines Edelstahlgehäuses ein bis zum Außendurchmesser der
Flanschdichtfläche edles Material gegeben, was einerseits für die Resistenz beim
Einsatz in aggressiven Medien vorteilhaft ist und andererseits eine weitere Kostenreduzierung
herbeiführt, da der Flansch 2a bzw. der Trägerflansch aus einem weniger teueren
Material wie z.B. Kohlenstoffstahl besteht. Weiterhin ist die hier beschriebene
Ausführungsgestaltung des Gehäuses gegen Rohrleitungsspannungen sehr widerstandfähig
und es ist keine tragende Schweißnaht innerhalb der Wanddicke auf der Länge des
Rohrkörpers radial zur Durchflußrichtung oder in Durchflußrichtung vorhanden.
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Gleiche Vorteile für die Wanddicke und in Bezug auf die Rohrleitungsspannungen
ergeben sich auch, wenn die Gehäuse im Fließpreßverfahren hergestellt und mindest
an einer Seite ein fest angeformter Flansch vorgesehen ist. Auch können bei allen
hier beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten die Dichtungen zum Abdichten der Kugel
5 auswechselbar angeordnet werden.
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