DE3819301C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn zum wechselweisen Absperren von Rohrleitungen, mit einem aus mindestens zwei Teilen zusammengesetzten Gehäuse, mit einem schwimmend gelagerten, eingeschlossenen Kugelküken, mit Sitzringen deren Kugelsitzflächen, den einander gegenüberliegenden Einmündungen der Rohrleitungen zugeordnet sind und an denen das schwimmend gelagerte Kugelküken in axialer Richtung metallisch dichtend in Anlage bringbar ist, wobei die Sitzringe axial und radial frei beweglich und mit Druckringen axial verschiebbar sind.

Derartige Kugelhähne, wie sie beispielsweise aus der US-PS 37 65 440 bekannt sind, dienen zum Absperren von Rohrleitungen, beispielsweise für Wasser, Gas, Erdöl und dergleichen. Diese Rohrleitungen sollen oft in beiden Durchflußrichtungen betrieben und beispielsweise zu Reparaturzwecken abgesperrt werden können. Als Absperrorgan dient dabei ein im Zapfen gelagertes Kugelküken, das in dem Gehäuse durch den Druck des abzusperrenden Mediums metallisch dichtend gegen eine Kugelsitzfläche gedrückt wird, die der Druckrichtung jeweils gegenüberliegt. Zusätzlich kommt ein axial verschieblicher Sitzring zum Eingriff.

Aus der DE-PS 34 38 199 ist ferner ein Kugelhahnventil mit einem aus mindestens zwei Teilen zusammengesetzten Gehäuse, mit eingeschlossenem Kugelküken bekannt, bei dem den Kugel­ sitzflächen radial frei bewegliche Sitzringe zugeordnet sind, die mit Druckringen axial verschiebbar sind. Ein solcher Kugelhahn weist drei voneinander getrennte Druckräume auf, nämlich die beiden angeschlossenen Rohrleitungen und die Kaverne zwischen der Rückseite des Kükens und der Innenwandung des Gehäuses. Das Gehäuse eines solchen Kugelhahns besteht aus mindestens zwei Teilen, die zusammengefügt werden. Das Küken wird dabei frei beweglich eingesetzt. Beim Zusammenfügen der Gehäuseteile kommt es häufig zu Fluchtungsfehlern zwischen den beiden Rohranschlüssen, die durch die radial und axial verschiebbaren Sitzringe ausgeglichen werden. Bei Druckwechseln, beispielsweise beim Öffnen und Schließen des Kugelhahns, können die Sitzringe von dem Kugelküken abheben und es kann sich ein dem Anpreßdruck entgegengerichteter Druck aufbauen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kugelhahn der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Sitzringe stets mit einem ausreichenden großen Anpreßdruck an dem Kugelküken anliegen.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Druckringe in Druckringnuten geführt sind und den inneren Druckringen und den äußeren Druckringen ein freier Raum zugeordnet ist, der über mindestens eine Druckausgleichsbohrung mit dem Ringraum zwischen der wirkenden metallischen Dichtung und dem zugehörigen Sitzring verbunden ist. Durch diese Maßnahmen wird ein Absperrorgan geschaffen, bei dem die radial und axial verschiebbaren Sitzringe von den Druckringen stets in Anlage gehalten werden, egal von welcher Seite aus der Druck kommt. In jedem Falle werden die Druckringe gespreizt und mit einer entsprechend großen Vorspannkraft auf die Fläche des Kugelkükens gedrückt. Kommt der Druck aus der Kaverne, so gelangt er durch eine erste Druckausgleichsbohrung auf die Fläche hinter den Druckringhälften, kommt er von der anderen Seite, d. h. aus der Rohrleitung, dann gelangt er durch eine zweite Druckausgleichsbohrung zwischen die beiden Druckringhälften. Diese werden dazu mit einer Feder geringfügig auseinander gespreizt. In jedem Fall wird die ganze Druckringfläche mit Druck beaufschlagt und das ganze Paket aus Druckringen und Sitzring wird gegen das Kugelküken gedrückt. Die von Druck beaufschlagte Druckringfläche ist dabei in jedem Fall größer als die anliegende Sitzringfläche, und die Sitzringe befinden sich stets in sicherer Anlage an dem Kugelküken.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben; es zeigt:

Fig. 1 die Gesamtansicht eines Absperrorgans in Form eines Kugelhahns, mit schwimmend gelagertem Kugelküken und dem Kugelküken radial folgenden Sitzringen, teilweise geschnitten;

Fig. 2 die Detaildarstellung eines dem Kugelküken radial folgenden Sitzrings entsprechend dem Ausschnitt II in der Fig. 1.

Der in der Fig. 1 dargestellte Kugelhahn 10 besteht im we­ sentlichen aus einem Gehäuse 11, in dem ein Kugelküken 12 schwimmend gelagert ist. Das Gehäuse 11 besteht aus minde­ stens zwei Teilen, die z. B mit einer Schweißnaht 17 mitein­ ander verbunden sind. Beim Zusammenfügen des Gehäuses 11 wird das Kugelküken 12 mit eingeschlossen. Das Gehäuse 11 ist axial außen mit zwei einander gegenüberliegenden Rohr­ anschlüssen 13 versehen, die mit einer Rohrleitung 20 (Pfeil) verbunden werden können.

Zwischen der Rückwand 14 des Kükens 12 und der Innenwan­ dung 23 des Gehäuses 11 ist eine ringförmige Kaverne 15 gebildet. Der Durchmesser des Kugelkükens 12 ist so bemes­ sen, daß es frei beweglich ist zwischen den abzusperrenden, zu den Rohranschlüssen 13 führenden Rohreingängen 16 des Gehäuses 11. Das Kugelküken 12 ist dadurch bei Umkehrung der Druckrichtung in der Rohrleitung 20 in axialer Richtung in der Kaverne 15 beweglich. In Einbaulage wird das Kugel­ küken 12 von einer Kükenabstützung 22 abgestützt, um zu verhindern, daß es aus dem Bereich von den Rohreingängen 16 zugeordneten Kugelsitzflächen 19 herausfällt.

An diesen, den gehäuseseitigen Rohreingängen 16 zugeordneten Kugelsitzflächen 19 kann sich das Kugelküken 12 metallisch dicht anlegen. Diesen Kugelsitzflächen 19 sind radial außen Sitzringe 18 zugeordnet, die mit Dichtungsnuten 25 versehen sind, die dem Kugelküken 12 zugewandt sind. In diese Dich­ tungsnuten 25 sind Dichtelemente 21 in Form von Weichdich­ tungen eingelegt. Radial nach außen anschließend sind im Bereich der Kugelsitzflächen 19 Druckringnuten 26 vorge­ sehen, in die ringförmige Druckringe eingelegt sind. Die Druckringe sind in axialer Richtung zweigeteilt und beste­ hen aus einem inneren Druckring 27 und einem äußeren Druck­ ring 28. Die Druckringe 27 und 28 sind mit O-Ringen 29 in den Druckringnuten 26 abgedichtet eingelegt. Die äußeren Druckringe 28 weisen jeweils eine radiale, glatte Druckflä­ che 24 auf, die in abgedichteter Wirkverbindung mit den Sitzringen 18 steht.

In der Druckringnut 26 der Druckringe 27 und 28 ist ein freier Raum 30 vorgesehen, in den Federn 31 eingelegt sind. Von den Druckringnuten 26 führt mindestens eine erste Druckausgleichsbohrung 32 in den Ringraum 34 zwischen der wirkenden metallischen Dichtung 19 und dem zugehörigen Sitzring 18 und mindestens eine zweite Druckausgleichsboh­ rung 33 in die Kaverne 15.

Die Funktion der Erfindung wird anhand des oben beschriebe­ nen Ausführungsbeispiels nachfolgend näher erläutert. Beim Zusammenbau eines Kugelhahnes 10 werden mindestens zwei vorgefertigte Gehäuseteile, z.B. mit einer Schweißnaht 17, miteinander verbunden. Dabei kann es zu Fluchtungsfehlern der einander gegenüberliegenden Rohreingänge 16 kommen.

Wird der Kugelhahn 10 geschlossen, so wird das Kugelküken 12 von dem Druck in der gesperrten Rohrleitung 20 gegen die Kugelsitzfläche 19 am abströmseitigen Rohreingang 16 ge­ drückt. Fluchten nun die Rohreingänge 16 durch Versatz in der Schweißnaht 17 nicht, so ist eine radiale Verschiebung des Kugelkükens 12 erforderlich. Durch seine schwimmende Lagerung kann sich das Kugelküken 12 axial und radial verschieben und sich die richtige Sitzposition in der Ku­ gelsitzfläche 19 selbst suchen. Diesen Bewegungen konnten bei den bisherigen Ausführungen die Sitzringe nicht folgen und es kam zu unzureichender Abdichtung. Durch die Abtrennung von den Druckringen 27 bzw. 28 sind die Sitzringe 18 nun auch radial beweglich und bleiben stets mit dem Kugelküken 12 in Wirkverbindung.

Die Sitzringe 18 weisen ebenfalls axial glatte Druckflächen 24 auf, die mit glatten Druckflächen 24 der äußeren Druck­ ringe 28 in Wirkverbindung stehen. Auf diesen Druckflächen 24 können sich die Sitzringe 18 und die äußeren Druckringe 28 radial gegeneinander verschieben. Für die axiale Übertra­ gung eines ausreichenden Anpreßdrucks genügt eine teilweise Überdeckung zwischen den Druckringen 28 und den Sitzringen 18. Durch diese zumindest teilweise gegebene Überdeckung wird stets ein ausreichend hoher Druck von den Druckringen 27 bzw. 28 gegen die Sitzringe 18 ausgeübt.

Der Anpreßdruck wird dabei über die Druckausgleichsbohrun­ gen 32 bzw. 33 von dem Druckraum, in dem der jeweils höhere Druck herrscht, auf die Druckringe 27 bzw. 28 übertragen. Wird die Druckrichtung in der Rohrleitung 20 umgekehrt, so verschiebt sich das Kugelküken 12 an den gegenüberliegenden Rohreingang 16, der nunmehr die Abströmseite darstellt, und wird hier in dessen Kugelsitzfläche 19 gepreßt. Ist dabei ein radialer Versatz erforderlich, so können sich die mit dem Kugelküken 12 in Wirkverbindung stehenden Sitzringe 18 auf den Druckflächen 24 ebenfalls radial verschieben und der Versatzbewegung folgen. Durch diese Maßnahme ist stets eine ausreichend gute Abdichtung zwischen der Rohrleitung 20 und der Kaverne 15 gewährleistet.

Bei Offenstellung des Kugelkükens 12 herrscht ein Druck­ ausgleich zwischen der Zuströmseite und der Abströmseite der Rohrleitung 20; das Kugelküken 12 kommt dadurch von beiden Kugelsitzflächen 19 frei und die metallische Dicht­ wirkung ist aufgehoben. Da jedoch die Sitzringe 18 weiter von den Druckringen 27 und 28 dichtend gegen das Kugelküken 12 gepreßt werden, bleibt die Abdichtung der Rohrleitung 20 gegenüber der Kaverne 15 bestehen. In der Kaverne 15 kann dadurch ein anderer Druck herrschen als in der Rohrleitung.

Claims (5)

1. Kugelhahn zum wechselweisen Absperren von Rohrleitungen, mit einem aus mindestens zwei Teilen zusammengesetzten Gehäuse, mit einem schwimmend gelagerten, eingeschlossenen Kugelküken, mit Sitzringen, deren Kugelsitzflächen, den einander gegenüberliegenden Einmündungen der Rohrleitungen zugeordnet sind und an denen das schwimmend gelagerte Kugelküken in axialer Richtung metallisch dichtend in Anlage bringbar ist, wobei die Sitzringe axial und radial frei beweglich und mit Druckringen axial verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckringe in innere Druckringe (27) und äußere Druckringe (28) geteilt und in Druckringnuten (26) geführt sind und den inneren Druckringen (27) und den äußeren Druckringen (28) ein freier Raum (30) zugeordnet ist, der über mindestens eine Druckausgleichsbohrung (32) mit dem Ringraum (34) zwischen der wirkenden metallischen Dichtung (19) und dem zugehörigen Sitzring (18) verbunden ist.
2. 2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem inneren Druckring (27) abgewandte Innenseite der Druckringnuten (26) über mindestens eine zweite Druckausgleichsbohrung (33) mit der zwischen der Rückwand (14) des Kugelkükens (12) und der Innenwandung (23) des Gehäuses (11) gebildeten Kaverne (15) verbunden ist.
3. 3. Kugelhahn nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Raum (30) zwischen geteilten Druckringen (27, 28) vorgesehen und in den freien Raum (30) eine Feder (31) eingelegt ist.
4. 4. Kugelhahn nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Sitzringe (18) axial verlaufende Dichtungsnuten (25) eingelassen und in diese Dichtungsnuten (25) Weichdichtungen (21) eingelegt sind.
5. 5. Kugelhahn nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das schwimmend gelagerte Küken (12) mit einer Abstützung (34) in Einbaulage unten an der Innenwandung (23) des Gehäuses (11) abgestützt ist.