DE4112473C2 - Absperrhahn - Google Patents
AbsperrhahnInfo
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- DE4112473C2 DE4112473C2 DE19914112473 DE4112473A DE4112473C2 DE 4112473 C2 DE4112473 C2 DE 4112473C2 DE 19914112473 DE19914112473 DE 19914112473 DE 4112473 A DE4112473 A DE 4112473A DE 4112473 C2 DE4112473 C2 DE 4112473C2
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
- F16K17/36—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position
- F16K17/38—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position of excessive temperature
- F16K17/386—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position of excessive temperature the closure members being rotatable or pivoting
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
- F16K5/06—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor
- F16K5/0663—Packings
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Description
Bei der Versorgung von Gebäuden mit Gas wird gefordert, daß
die Hausanschlußleitung bei der Einführung in das Gebäude
gegenüber der weiterführenden Gasleitung abgesperrt werden
kann.
Dafür sind Absperrhähne üblich, bei denen in einem
Hahngehäuse, das eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung
aufweist, ein kugeliges Hahnküken um eine zur Durchlaß
richtung rechtwinklig ausgerichteten Drehachse drehbar
gelagert ist. Das Hahnküken liegt an der einen Seite an
einem Innenbund des Hahngehäuses und an der anderen Seite an
einem Widerlager an, das in das Hahngehäuse axial einge
schraubt ist. Zwischen dem Hahnküken und einerseits dem
Hahngehäuse und andererseits dem Widerlager ist je ein ring
förmiges Dichtelement vorhanden, das in eine ringförmige
Ausnehmung oder einen Absatz des Hahngehäuses bzw. des
Widerlagers eingesetzt ist. Diese Dichtelemente liegen
zumindest mit einem ringförmig umlaufenden Flächenabschnitt
ihrer den Hahnküken zugekehrten Stirnfläche am Hahnküken an,
wobei diese Stirnfläche konkav ausgebildet ist und mehr oder
minder stark an die Kugelform des Hahnkükens angepaßt ist.
Die ringförmigen Dichtelemente sind im allgemeinen in bezug
auf ihre Querschnittsform in einem Stück aus einem Elastomer
hergestellt. Häufig wird dafür Polytetrafluorethylen (PTFE)
verwendet. Dieser Werkstoff hat bekanntlich gute Gleiteigen
schaften in Verbindung mit daran anliegenden glatten Metall
flächen. Dieser Werkstoff ist so weit elastisch nachgiebig,
daß die Dichtelemente mit ihrer konkaven Stirnfläche am
metallenen Hahnküken dichtend anliegen. Andererseits ist
ihre Elastizität so gering, daß sie bei einer Drehbewegung
des kugeligen Hahnkükens nicht in dessen an ihnen vorbei
laufende Durchlaßöffnung eindringen und beim Herannahen des
Randes der Durchlaßöffnung das Weiterbewegen des Hahnkükens
erschweren oder behindern.
Wenn in dem Gebäude, das über den Absperrhahn an die Hausan
schlußleitung angeschlossen ist, ein Brand ausbricht, wird
in der Regel der Absperrhahn geschlossen, so daß die Gas
leitung allenfalls die in ihrem Hohlraum gespeicherte Gas
menge enthält, darüber hinaus aber weiteres Gas nicht in die
Gasleitung nachströmen kann, wenn die ursprünglich darin
enthaltene Gasmenge durch eine offene Stelle oder eine Leck
stelle teilweise oder ganz ausgetreten ist. Im Brandfalle
kann es aber vorkommen, daß die Gaszuleitung im Bereich des
Absperrhahnes, entweder durch den Brand unmittelbar oder
beispielsweise durch Wärmestrahlung vom eigentlichen Brand
herd her eine höhere Temperatur annimmt. Wenn dabei die
Temperatur der Teile des Absperrhahnes in der Umgebung der
Dichtelemente die Erweichungstemperatur oder gar Schmelz
temperatur des Werkstoffes der Dichtelemente erreicht oder
gar übersteigt, verliert der Absperrhahn seine Absperr
wirkung zumindest bezüglich der weiterführenden Gasleitung,
unter Umständen aber auch nach außen hin über die Dreh
führung der Betätigungswelle des Hahnkükens, wenn die dort
angeordneten Dichtungselemente aufgrund der Wärmeeinwirkung
ebenfalls ihre Dichtwirkung verloren haben. Dann kann das
Gas in mehr oder minder großer Menge in die Gasleitung und
von dort in das Gebäude oder im Bereich des Absperrhahns
unmittelbar in dessen Umgebung ausströmen. So lange dabei
die Temperatur des ausströmenden Gases unterhalb seines
Zündpunktes liegt, der bei den üblichen Haushaltsgasen bei
etwa 600°C liegt, tritt das Gas ohne Entzündung aus und
bildet in der Nähe der Austrittsstelle eine Wolke aus einem
explosiven Gas-Luft-Gemisch. Wenn diese Gaswolke dann durch
irgendeinen Umstand entzündet wird, tritt eine Verpuffung
ein, die wegen des Charakters einer Raumexplosion verheerende
Auswirkungen haben kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Absperrhahn
zu schaffen, der gasdicht absperrbar ist und der nach innen
und nach außen hin auch dann gasdicht bleibt, wenn er durch
äußere Wärmeeinwirkungen auf bis zu 650°C erwärmt wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Absperrhahn mit den im
Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Dadurch, daß jedes Dichtelement einen Trägerring aus einem
Werkstoff mit hoher Temperaturbeständigkeit aufweist, die
jedenfalls bis zu 650°C und nach Möglichkeit darüber
erhalten bleibt, wird erreicht, daß zumindest die Träger
ringe auch im Brandfalle in dem Raum zwischen dem Hahn
gehäuse und dem Widerlager einerseits und dem Hahnküken
andererseits erhalten bleiben. Dadurch, daß jeder Trägerring
in seiner dem Hahnküken zugekehrten konkaven Stirnfläche
eine axial ausgerichtete primäre Ringnut aufweist, in die
ein Dichtring aus einem Elastomer eingesetzt ist, der in
Richtung auf das Hahnküken hin über die Stirnfläche des
Trägerringes übersteht und seinerseits mit einer konkaven
Stirnfläche am Hahnküken anliegt, wird erreicht, daß bei
Normaltemperatur das Hahnküken leicht in jede der beiden
Betriebsstellungen gedreht werden kann und außerdem in der
Absperrstellung eine gute Abdichtwirkung vom Gehäuse zum
Hahnküken und vom Hahnküken zum Widerlager vorhanden ist.
Dadurch, daß jeder Trägerring auf der vom Hahnküken abge
kehrten Seite eine axial ausgerichtete sekundäre Ringnut
aufweist, in die eine Dichtmasse eingebracht ist, die den
Hohlraum der Ringnut vollständig ausfüllt, die bei einer
Erwärmung ab einer Temperatur von über 100°C sich aufbläht
und die bis zu einer Temperatur von 650°C temperatur
beständig ist, wird erreicht, daß auch in dem Falle, in dem
die Dichtringe in den primären Ringnuten bei der auftre
tenden Temperatur ihre Dichtwirkung verlieren sollten, durch
die Blähwirkung der Dichtmasse in den sekundären Ringnuten
die Trägerringe auf das Hahnküken hin so weit verschoben
werden, daß anschließend die Trägerringe selbst am Hahnküken
dichtend anliegen. Dann bleibt der Absperrhahn sowohl zur
weiterführenden Gasleitung hin wie auch nach außen in die
Umgebung des Absperrhahns hin verschlossen. Wenn dann der
Fall eintreten sollte, daß bei weiter ansteigender Tempe
ratur der Teile des Absperrhahnes die Dichtmasse ihre Bläh
wirkung verlieren sollte und dadurch die Absperrwirkung
zwischen den Trägerringen und dem Hahnküken nachlassen
sollte, wäre das nicht mehr kritisch, weil dann das mög
licherweise ausströmende Gas, dessen Entzündungstemperatur
bei etwa 600°C liegt, sich an den heißeren Teilen des
Absperrhahnes und möglicherweise seiner Umgebung sofort
entzünden würde und mit stetiger Flamme verbrennen würde,
ehe es zur Bildung eines expolsiven Gas-Luft-Gemisches
kommen kann.
Bei einer Ausgestaltung des Absperrhahnes nach Anspruch 2
erreichen die Trägerringe durch ihre Ausbildung aus Metall
und/oder aus Keramik eine besonders hohe Temperaturbestän
digkeit, die aufgrund der dabei erhalten bleibenden Formfestigkeit
eine gute Abdichtwirkung gewährleistet. Wenn
dabei die Dichtringe in den primären Ringnuten aus PTFE her
gestellt sind, haben sie neben der bei Normaltemperatur vor
handenen guten Gleiteigenschaft dieses Werkstoffes
zugleich auch eine verhältnismäßig hohe Temperaturbeständig
keit, da dieser Werkstoff erst etwa bei 250°C erweicht und
erst dann seine Form und seine Dichtwirkung verliert.
Bei einer Ausgestaltung des Absperrhahns nach Anspruch 3
wird für den Hohlraum, in dem die blähfähige Dichtungsmasse
sich ausdehnt und dabei den Trägerring von seinem Sitz axial
wegschiebt, nach dem Innenraum des Absperrhahnes hin eine
Art Labyrinthdichtung geschaffen, die das Austreten der
Dichtungsmasse in radialer Richtung aus dem in axialer
Richtung sich vergrößernden Zwischenraum heraus verhindert
und dadurch auch ein vorzeitiges Nachlassen der Anpreßkraft
zwischen dem Trägerring und dem Hahnküken verhindert.
Bei einer Ausgestaltung des Absperrhahns nach Anspruch 4
wird die Dichtmasse in der sekundären Ringnut durch die
Kreisringscheibe abgedeckt, so daß die Möglichkeit oder
Gefahr verringert ist, daß die Dichtmasse je nach ihrer
Konsistenz aus ihrer Ringnut leicht herausrieselt oder
herausfällt oder daß sie darin angestoßen und dabei wenig
stens zum Teil aus der Ringnut herausgestoßen wird. Die
Schutzwirkung der Kreisringscheibe kann dadurch gesteigert
werden, daß sie am Trägerring zumindest an einigen Umfangs
stellen angeheftet und/oder eingerastet ist. Das bedeutet,
daß die Kreisringscheibe bei normaler Temperatur am Träger
ring mit einer gewissen Kraft festgehalten wird, die aber
lediglich so groß ist, daß sie von der Blähkraft der Dicht
masse überwunden werden kann, wenn die Temperatur in der
Dichtmasse über die Grenztemperatur für das Einsetzen des
Blähvorganges überschritten wird, so daß anschließend die
Kreisringscheibe vom Trägerring weggedrückt werden kann oder
umgekehrt der Trägerring von der am Hahngehäuse oder am
Widerlager anliegenden Kreisringscheibe weg und zum Hahn
küken hin gedrückt werden kann. Bei einer ersten Weiter
bildung des Absperrhahns nach Anspruch 6 sind die Heftteile
mit dem Trägerring unverlierbar verbunden. Sie können
beispielsweise durch einige mehr oder weniger punktförmige
niedrige Auswölbungen der Verlängerung gebildet werden, die
durch einen Prägevorgang verhältnismäßig einfach hergestellt
werden können. Nach einer zweiten Weiterbildung gemäß
Anspruch 6 lassen sich die Heftteile nach Art von Abscher
stiften ebenfalls leicht und einfach herstellen und
montieren, wobei sich durch entsprechende Wahl der Abmes
sungen und des Werkstoffes der Abscherstifte die Abscher
kraft verhältnismäßig genau vorherbestimmen läßt. Wenn diese
Stifte aus einem Metall mit ausreichend niedriger Schmelz
temperatur oder aus einem thermoplastischen Kunststoff
hergestellt werden, wirken sie nach Art einer Schmelz
sicherung. Das gilt ähnlich auch für eine dritte Weiter
bildung nach Anspruch 6 durch die entsprechende Auswahl des
Klebstoffes für die Heftteile.
Durch eine Ausgestaltung des Absperrhahns nach Anspruch 7
wird eine ebenfalls verhältnismäßig einfach herzustellende
Einrastung der Kreisringscheibe am Trägerring erreicht, bei
der sich die Lösekraft wiederum verhältnismäßig genau ein
stellen läßt. Diese Ausbildung hat den zusätzlichen Vorteil,
daß die Einrastung der Klemmscheibe sich willkürlich
verhältnismäßig leicht lösen läßt, etwa um bei einer
gelegentlichen Überprüfung des Absperrhahns auch die Dicht
masse auf ihr vollständiges Vorhandensein und auf ihren
Zustand hin zu überprüfen, und daß anschließend die Teile
sich leicht wieder zusammensetzen lassen und sich die Ver
rastung der Kreisringscheibe eben so einfach und leicht
wieder herstellen läßt.
Mit einer Ausgestaltung des Absperrhahns nach Anspruch 8
wird durch das Zusammenwirken einer Kegelmantelfläche und
einer Kugelfläche eine besonders gute Dichtwirkung zwischen
dem Hahnküken und den Trägerringen erreicht, wenn im Brand
falle einmal die Dichtungsringe in den primären Ringnuten
weggequetscht worden sind oder sie sich gar aufgelöst
haben.
Bei einem bekannten Eckventil (DE 85 02 236 U1), das zum
Absperren der Zuleitung von gasverbrauchenden Geräten (Gasgeräte)
eingesetzt wird, ist in dem Hahngehäuse ebenfalls
ein kugeliges Hahnküken vorhanden. Auf der Auslaßseite wird
das Hahnküken gegenüber dem Hahngehäuse durch einen
Dichtungsring aus einem Elastomer abgedichtet, der in einer
umlaufenden Nut eingelegt ist, die im Bereich einer Kegel
stumpfmantelfläche des Hahngehäuses angeordnet ist. Wenn im
Brandfalle, d. h. bei höherer Außentemperatur in der Umgebung
des Absperrventils, der Dichtungsring erweicht oder sein
Werkstoff nachhaltig verändert oder gar zerstört wird und
der Dichtungsring daher seine Dichtwirkung verliert, soll
eine auf der vom Dichtungsring abgekehrten Seite angeordnete
Bimetall-Ringscheibe des Hahnküken die Kegelstumpffläche des
Hahngehäuses in der Umgebung der Nut für den Dichtungsring
andrücken. Diese Bimetall-Ringscheibe liegt ständig am Hahnküken
an.
Wenn das Absperrventil im Brandfalle höheren Temperaturen
ausgesetzt wird, verliert nicht nur die Dichtung auf der
Auslaßseite des Hahngehäuses ihre Dichtwirkung sondern auch
die Dichtungen in der Betätigungsvorrichtung. Da dort keine
besonderen Vorkehrungen getroffen sind, um diesen Verlust
der Dichtwirkung auszugleichen, kann selbst bei geschlossenem
Absperrventil das das Hahnküken umströmende Gas durch
die Spalte der Betätigungsvorrichtung hindurch in die
Umgebung ausströmen. Aber auch die Leitungsverbindung zum
angeschlossenen Gasgerät ist allenfalls zu Beginn des
Temperaturanstieges in begrenztem Maße wirklich dicht. Bei
einer Temperaturerhöhung muß sich der Innenrand der
Bimetall-Ringscheibe normal zur Kreisringfläche gegenüber
dem Außenrand ausstülpen, weshalb das Bimetall in der
Kreisringebene geschichtet sein muß. Eine solche Formänderung
gleicht der elastischen Formänderung von Tellerfedern.
Von diesen ist bekannt, daß sie im Kraft-Federweg-Diagramm
eine verhältnismäßig steile Kennlinie haben. Bei der
Bimetall-Ringscheibe wirkt sich der ihr innewohnende
elastische Formänderungswiderstand als Gegenkraft zu der vom
Bimetall-Effekt ausgelösten Formänderung der Kreisringscheibe
aus. Die ohnehin sehr geringe Formänderung aufgrund
des Bimetall-Effektes wird durch diesen mechanischen Form
änderungswiderstand nochmals verringert. Die verbleibende
Formänderung reicht bei der Verwendung nur einer einzigen
Bimetall-Ringscheibe bei weitem nicht aus, um den infolge
des Ausfalles der Dichtung erforderlichen Verschiebeweg für
das Hahnküken aufzubringen, um dieses an der Kegelstumpfmantelfläche
dichtend anzulegen.
Um den vorgenannten Mangel auszugleichen, müßte das Hahngehäuse
in erheblichem Umfange umgestaltet werden. Das und
die dann merklich größere Anzahl von Bimetall-Elementen
würde den Absperrhahn sehr verteuern. Dessen ungeachtet
würde damit das Problem des bei höherer Temperatur eintretenden
Dichtigkeitsverlustes im Bereich der Betätigungsvorrichtung
überhaupt nicht beseitigt werden. Eine Lösung
der gestellten Aufgabe ist mit einem solchen Absperrventil
nicht möglich.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt des Absperrhahns in der Offen
stellung;
Fig. 2 einen Längsschnitt des Absperrhahns in der Schließ
stellung.
Fig. 3 bis 7 je einen ausschnittweise dargestellten Schnitt
abgewandelter Ausführungsformen eines Dichtele
mentes.
Der Absperrhahn 10 weist ein Gehäuse 11 mit einer Einlaß
öffnung 12 und einer Auslaßöffnung 13 auf. Im Inneren des
Gehäuses 11 ist ein kugeliges Hahnküken 14 angeordnet, das
um eine zur Durchlaßrichtung, d. h. zur Längsachse der Ein
laßöffnung 12 und der Auslaßöffnung 13, rechtwinklig ausge
richtete Drehachse 15 drehbar gelagert ist. Das Hahnküken 14
hat eine kreiszylindrische Durchgangsöffnung 16, die
zumindest annähernd mit der Einlaßöffnung 12 und der Auslaß
öffnung 13 fluchtet.
Im Bereich der Einlaßöffnung 12 ist das Gehäuse 11 als
Anschlußstutzen 17 ausgebildet, der auf seiner Innenseite
mit einem Innengewinde 18 versehen ist. Am innengelegenen
Ende des Anschlußstutzens 17 weist das Gehäuse 11 einen
Innenbund 19 auf. Auf dessen Innenseite ist eine Aus
nehmung 21 vorhanden, die von einer kreiszylindrischen
Umfangsfläche und von einer ebenen kreisringförmigen Stirn
fläche begrenzt wird. In dieser Ausnehmung 21 ist ein Dicht
element 22 angeordnet, das auf der Einlaßseite des Absperr
hahns der Abdichtung zwischen dem Hahnküken 14 und dem
Gehäuse 11 dient.
Das Hahnküken 14 ist in einem mittleren Teil des Gehäuses 11
untergebracht, der im folgenden kurz als Mittelteil 23
bezeichnet wird. Dieser Mittelteil 23 weist einen kreis
zylindrischen Hohlraum 24 auf, dessen lichte Weite größer
als der Außendurchmesser des Hahnkükens 14 ist. Auf der in
Fig. 1 oben gelegenen Seite des Mittelteils 23 weist das
Gehäuse 11 einen kreiszylindrischen Aufsatz auf, der als
Lagergehäuse 25 für eine Betätigungswelle 26 dient, mittels
der das Hahnküken 14 in eine seiner beiden Betriebs
stellungen verdreht wird. Die Zylinderachse des Lager
gehäuses 25 ist zumindest annähernd in der Fluchtlinie der
Drehachse 15 des Hahnkükens 14 gelegen. Die Betätigungs
welle 26 weist im Bereich des Lagergehäuses 25 mehrere
Dichtungsringe 27 auf, die in darauf abgestimmte Ring
nuten 28 der Betätigungswelle 26 eingesetzt sind. Sie
dichten die Betätigungswelle 26 gegenüber dem Lager
gehäuse 25 ab. Am Ende der Betätigungswelle 26 ist ein
Nutenstein 29 angeordnet, der in eine darauf abgestimmte
Nut 31 des Hahnkükens 14 eingreift und so eine form
schlüssige Drehkupplung zwischen der Betätigungswelle 26 und
dem Hahnküken 14 ergibt, die in Richtung der seitlichen Nut
wände der Nut 31 und der damit parallelen Seitenflächen des
Nutensteins 29 eine gewisse Verschieblichkeit ermöglicht.
Auf der vom Anschlußstutzen 17 abgekehrten Seite des
Gehäuses 11 ist ein Gehäuseteil 32 vorhanden, der zumindest
näherungsweise die Gestalt eines Hohlzylinders hat. Dieser
Gehäuseteil 32 ist auf der dem Mittelteil 23 zugekehrten
Seite mit einem Außengewinde 33 versehen, mittels dessen er
in ein darauf abgestimmtes Innengewinde 34 in der Umfangs
wand des Hohlraumes 24 des Mittelteils 23 eingeschraubt ist.
Dieser dem Hohlraum 24 zugekehrte Abschnitt des Gehäuse
teils 32 bildet ein Widerlager 35 für das Hahnküken 14. Auf
der vom Widerlager 35 abgekehrten Seite ist der Gehäuse
teil 32 als Anschlußstutzen 36 ausgebildet, der wie der
Anschlußstutzen 17 auf seiner Innenseite mit einem Innen
gewinde 37 versehen ist, um darin eine weiterführende Gas
leitung einzuschrauben.
Das Widerlager 35 weist eine Ausnehmung 38 auf, die ähnlich
der Ausnehmung 21 ausgebildet ist und von einer kreiszylin
drischen Umfangsfläche und von einer kreisringförmigen ebenen
Stirnfläche begrenzt wird. In dieser Ausnehmung 38 ist ein
Dichtelement 39 angeordnet, das ebenso wie das Dicht
element 22 der Abdichtung zwischen dem Hahnküken 14 und dem
Widerlager 25 und damit dem Gehäuseteil 32 mit dem Anschluß
stutzen 36 dient.
Wie anhand Fig. 2 erläutert wird, weist jedes der beiden
Dichtelemente 22 und 39 je einen Trägerring 41 bzw. 42 auf.
Sie sind aus Metall oder aus einem keramischen Werkstoff
hergestellt, so daß sie eine höhere Temperaturbeständigkeit
haben.
In ihrem Hauptteil sind die beiden Trägerringe 41 und 42
einander gleich, so daß insoweit die nachfolgenden Erläute
rungen für beide Trägerringe gelten.
Jeder Trägerring 41 und 42 weist in der dem Hahnküken 14
zugekehrten ringförmig umlaufenden konkaven Stirnfläche 43
eine axial ausgerichtete Ringnut 44 und auf der davon abge
kehrten ebenen Stirnfläche 45 eine ebenfalls axial ausge
richtete Ringnut 46 auf (Fig. 3). Zur besseren Unterschei
dung wird die Ringnut 44 als primäre Ringnut und die Ring
nut 46 als sekundäre Ringnut bezeichnet.
In die primäre Ringnut 44 ist ein Dichtring 47 eingesetzt,
der in Richtung auf das Hahnküken 14 hin über die konkave
Stirnfläche 43 übersteht und der mit seiner vom Träger
ring 41 oder 42 abgekehrten konkaven Stirnfläche 48 am Hahn
küken 14 anliegt. Der Dichtring 47 ist vorzugsweise aus
Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt. In die sekundäre
Ringnut 46 ist eine Dichtmasse 49 eingebracht, die die Ring
nut 46 vollständig ausfüllt. Diese Dichtmasse 49 ist so
beschaffen, daß sie bei einer Erwärmung ab einer Temperatur
von über 100°C sich aufbläht, und zwar um mindestens das
Einfache bis zum Mehrfachen ihres ursprünglichen Volumens.
Die Dichtmasse 49 ist weiterhin so beschaffen, daß sie bis
zu einer Temperatur von 650°C temperaturbeständig ist und
sie insbesondere bis zu dieser Temperatur ihren aufgeblähten
Zustand beibehält.
Auf der vom Hahnküken 14 abgekehrten Seite des Träger
ringes 41 ist eine Kreisringscheibe 51 angeordnet. Ihr
Außendurchmesser ist gleich dem Außendurchmesser des Träger
ringes 41, so daß sie mit dem Trägerring 41 zusammen in die
Ausnehmung 21 hineinpaßt. Ihr Innendurchmesser ist gleich
dem Innendurchmesser des Trägerringes 42. Auf der vom Hahn
küken 14 abgekehrten Seite des Trägerringes 42 ist ebenfalls
eine Kreisringscheibe 52 angeordnet, deren Außendurchmesser
gleich dem Außendurchmesser des Trägerringes 42 ist. Ihr
Innendurchmesser ist aber um ein bestimmtes Maß größer als
der Innendurchmesser der Kreisringscheibe 51.
Bei beiden Trägerringen 41 und 42 wird die axial ausgerich
tete sekundäre Ringnut 46 für die Dichtmasse 49 durch einen
außengelegenen Wandteil 53 und einen innengelegenen Wand
teil 54 begrenzt, die beide die Form eines dünnen Kreisring
zylinders haben. Am Trägerring 42 schließt an den innen
gelegenen Wandteil 54 eine axiale Verlängerung 55 an, die
den gleichen Innendurchmesser und Außendurchmesser wie der
Wandteil 54 selbst hat. Die Verlängerung 55 hat eine
bestimmte axiale Erstreckung, um die der um die Verlänge
rung 55 verlängerte Wandteil 54 über den außengelegenen
Wandteil 53 in axialer Richtung übersteht. Dieser Überstand
oder das axiale Übermaß des verlängerten Wandteils 54 gegen
über dem Wandteil 53 ist zweckmäßigerweise mindestens gleich
der Summe aus der Dicke der Kreisringscheibe 52 und der
jenigen axial gemessenen Strecken, um die die Stirnfläche 48
der Dichtringe 47 gegenüber der Stirnfläche 43 der Träger
ringe 41 und 42 in axialer Richtung überstehen. Daraus
ergibt sich, daß selbst dann, wenn die Dichtringe 47 etwa
infolge starker Wärmeeinwirkung ihren axialen Überstand über
die Stirnfläche 43 ihres Trägerringes 41 oder 42 verloren
haben und der Trägerring 42 von der sich aufblähenden Dicht
masse 49 im Trägerring 42 um ein entsprechendes Maß gegen
das Hahnküken 14 verschoben worden ist und außerdem das
Hahnküken 14 selbst um das entsprechende Maß gegen den
Trägerring 41 hin verschoben worden ist, der dann vor dem
außengelegenen Wandteil 53 und vor der sekundären Ringnut 46
des Trägerringes 42 zusätzlich entstandene Ringraum immer
noch durch den Wandteil 54 und seine Verlängerung 55 nach
innen hin abgeschlossen ist. Die Dichtmasse 49 kann dann
nicht in den freien Innenraum des Absperrhahns 10 ausweichen
und dadurch zumindest einen Teil ihrer Blähkraft verlieren.
Damit der Trägerring 42 mit all seinen Teilen in die Aus
nehmung 38 eingesetzt werden kann, weist das Widerlager 35
eine an die Ausnehmung 38 anschließende weitere Ausneh
mung 56 auf, die auf die Verlängerung 55 des Wandteils 54
abgestimmt ist. Zweckmäßig ist es, wenn die Ausnehmung 56
zumindest geringfügig länger als die Verlängerung 54 ist.
Der Innendurchmesser der Kreisringscheibe 52 am Träger
ring 42 ist auf die Verlängerung 55 des Wandteils 54 so
abgestimmt, daß die Kreisringscheibe 52 auf der Verlänge
rung 55 verschoben werden kann. Damit die Kreisring
scheibe 52 dennoch die Dichtmasse 49 in der sekundären Ring
nut 46 auch bei frei gehandhabtem Dichtelement 39 zuver
lässig abdeckt und gegen Beschädigungen absichert, ist es
zweckmäßig, wenn die Kreisringscheibe 52 am Trägerring 42
angeheftet oder eingerastet ist. Heftung bedeutet in diesem
Zusammenhang, daß eine Haltekraft vorhanden ist, die in
jedem Falle geringer als die axiale Verschiebekraft der
Dichtmasse 49 ist, die von ihr entwickelt wird, wenn sie bei
einer Wärmeeinwirkung eine Temperatur erreicht, die aus
reicht, um den Blähvorgang der Dichtmasse zumindest einzu
leiten.
Für das Heften oder Einrasten gibt es mehrere Möglichkeiten,
die in Fig. 3 bis 7 dargestellt sind.
Bei der aus Fig. 3 ersichtlichen Ausführungsform sind als
Heftteile mehrere am Umfang verteilt angeordnete Auswöl
bungen 57 vorhanden, die durch je eine warzenartige Verformung
der Verlängerung 55 gebildet werden und die auf der
Außenseite der Kreisringscheibe 52 geringfügig in deren
Bewegungsbahn hineinragen. Eine solche Verformung kann durch
einen von innen nach außen erfolgenden Prägevorgang erreicht
werden. Der Prägevorgang kann auch durch einen Ausklingvor
gang ersetzt oder von ihm begleitet werden.
Bei der aus Fig. 4 ersichtlichen Ausbildungsform werden die
Heftteile 58 durch einzelne plättchenförmige oder streifen
förmige Aufsatzteile 58 gebildet, die mittels eines Kleb
stoffes auf die Verlängerung 55 aufgeklebt werden, der ab
einer bestimmten Temperatur erweicht und/oder sich auflöst.
Bei der aus Fig. 5 ersichtlichen Ausführungsform werden die
Heftteile durch Scherstifte 59 gebildet, die in darauf abge
stimmte radial ausgerichtete Durchgangslöcher oder Sack
löcher der Verlängerung 55 eingesetzt sind. Die bei ihnen
anzustrebende verhältnismäßig geringe Scherkraft kann durch
entsprechende Abmessungen und/oder durch entsprechende Werk
stoffwahl der Scherstifte 59 erreicht werden. Beispielsweise
können die Scherstifte 59 aus Kunststoff hergestellt werden,
der nur eine begrenzte mechanische Festigkeit hat. Die Her
stellung der Scherstifte aus einem thermoplastischen Kunst
stoff hat die Wirkung, daß sie nach Art von Schmelzstiften
bei einer Erwärmung ab einer bestimmten Temperatur erweichen
oder sich verflüchtigen.
Bei der aus Fig. 6 ersichtlichen Ausführungsform wird der
Heftteil, oder besser Rastteil durch einen auf die Verlänge
rung 55 aufgeschobenen Sicherungsring 61 gebildet, der aus
Metall hergestellt ist und einen flachen Rechteckquerschnitt
hat. Er ist mit Untermaß gegenüber der äußeren Umfangsfläche
der Verlängerung 55 ausgeführt, so daß er mit einer gewissen
Vorspannung an der Verlängerung 55 außen anliegt. Der Siche
rungsring 61 kann auch ohne diese Vorspannung ausgeführt
sein und dafür auf der Umfangsfläche der Verlängerung 55
mittels eines Klebstoffes festgeklebt sein, der bei Wärme
einwirkung seine Klebkraft zumindest teilweise verliert oder
sich verflüchtigt. Außerdem kann der Sicherungsring 61
selbst aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt
sein und festgeklebt werden.
Bei der aus Fig. 7 ersichtlichen Ausführungsform wird der
Rastteil ebenfalls durch einen Sicherungsring 62 gebildet,
der aus Metall hergestellt ist und der mit einer geringen
Vorspannkraft versehen auf die Verlängerung 55 aufgeschoben
ist. Der Sicherungsring 62 hat einen Kreisquerschnitt. Die
Verlängerung 55 weist dafür an ihrer äußeren Umfangsfläche
eine umlaufende Ringnut auf, deren Nutgrund abgerundet ist
und/oder deren zum freien Ende der Verlängerung hin
gelegene Seitenwand gegenüber der Zylinderfläche der
Verlängerung 55 schräg geneigt ist.
Die Ausführungsformen mit einem mit einer Vorspannung ausge
statteten federnden Sicherungsring aus Metall haben den
großen Vorteil, daß sie jederzeit demontiert werden können,
etwa um die Beschaffenheit und/oder den aktuellen Zustand
der Dichtungsmasse 49 zu überprüfen. Anschließend kann die
Kreisringscheibe 52 und danach der Sicherungsring 61 oder 62
wieder aufgeschoben werden und der betreffende Trägerring 42
wiederverwendet werden.
In Fig. 1 und 2 ist auf der Einlaßseite der Trägerring 41
innen mit normalem Wandteil 54 und auf der Auslaßseite der
Trägerring 42 mit verlängertem Wandteil 54/55 dargestellt.
Statt dessen können auch auf beiden Seiten des Hahnkükens 14
je ein Trägerring 42 mit normalem Wandteil 44 und ebenso
auch je ein Trägerring 42 mit verlängertem Wandteil 54/55
angeordnet werden. Im letztgenannten Fall kann eine der
Ausführungsformen der Heft- oder Rastteile gemäß Fig. 3
bis 5 eingesetzt werden. In diesen Fällen ist sowohl auf der
Einlaßseite am Gehäuse 11 wie auch am Widerlager 32 je eine
auf die Ausführungsform des Trägerringes 42 abgestimmte
zusätzliche Ausnehmung 56 vorzusehen.
Claims (9)
1. Absperrhahn mit den Merkmalen:
- - ein Hahngehäuse weist eine Einlaßöffnung und eine Aus laßöffnung auf,
- - im Hahngehäuse ist ein kugeliges Hahnküken um eine zur Durchlaßrichtung rechtwinklig ausgerichtete Drehachse drehbar gelagert,
- - zwischen dem Hahnküken und dem Hahngehäuse ist sowohl
auf der Einlaßseite wie auch auf der Auslaßseite je
ein ringförmiges Dichtelement vorhanden,
- - von denen das Dichtelement auf der Einlaßseite in einer darauf abgestimmten Ausnehmung des Hahn gehäuses sitzt,
- - von denen das Dichtelement auf der Auslaßseite in einer darauf abgestimmten Ausnehmung eines Wider lagers für das Hahnküken sitzt,
- - wobei das Widerlager mit dem Hahngehäuse lösbar verbunden ist und
- - wobei an das Widerlager die Abflußleitung anschließ bar ist,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - jedes Dichtelement (22; 39) weist einen Träger ring (41; 42) aus einem Werkstoff hoher Temperatur beständigkeit auf,
- - jeder Trägerring (41; 42) weist in seiner dem Hahn küken (14) zugekehrten konkaven Stirnfläche (43) eine axial ausgerichtete primäre Ringnut (44) auf,
- - in die primäre Ringnut (44) ist ein Dichtring (47) aus
einem Elastomer eingesetzt,
- - der in Richtung auf das Hahnküken (14) hin über die konkave Stirnfläche (43) des Trägerringes (41; 42) übersteht und
- - der mit seiner vom Trägerring (41; 42) abgekehrten konkaven Stirnfläche (48) am Hahnküken (14) anliegt,
- - jeder Trägerring (41; 42) weist auf der vom Hahn
küken (14) abgekehrten Seite eine axial ausgerichtete
sekundäre Ringnut (46) auf,
- - die radial nach außen und nach innen von einem Wand teil (53; 54) des Trägerringes (41; 42) begrenzt wird,
- - in die sekundäre Ringnut (46) ist eine Dichtmasse (49)
eingebracht,
- - die den Hohlraum der Ringnut (46) vollständig aus füllt,
- - die bei einer Erwärmung ab einer Temperatur von über 100°C sich aufbläht und
- - die bis zu einer Temperatur von 650°C temperatur beständig ist.
2. Absperrhahn nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - die Trägerringe (41; 42) sind aus Metall und/oder aus Keramik hergestellt,
- - vorzugsweise ist der Dichtring (45) in den primären Ringnuten (44) aus Polytetrafluorethylen (PTFE) herge stellt.
3. Absperrhahn nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - der auf der Innenseite der Ringnut (44) gelegene Wand teil (54) des Trägerringes (42) weist eine axiale Verlängerung (55) auf, die über die axiale Stirnfläche der Dichtmasse (49) und des auf der Außenseite gelegenen Wandteils (53) um ein bestimmtes Maß über steht,
- - am Hahngehäuse (11) und/oder am Widerlager (32) ist in der axialen Fluchtlinie der Verlängerung (55) des innen gelegenen Wandteils (54) eine Ausnehmung (56) vorhanden, die auf die Verlängerung (55) abgestimmt ist.
4. Absperrhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 3,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - auf der vom Hahnküken (14) abgekehrten Seite des
Trägerringes (41; 42) ist eine Kreisring
scheibe (51; 52) angeordnet,
- - deren Außendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Trägerringes (41; 42) ist, und
- - deren Innendurchmesser entweder gleich dem Innen durchmesser des Trägerringes (41) ist oder auf den Außendurchmesser der Verlängerung (55) des innen gelegenen Wandteils (54) abgestimmt ist,
- - vorzugsweise ist die Kreisringscheibe (52) am Träger ring (42) zumindest an einigen Umfangsstellen ange heftet und/oder eingerastet.
5. Absperrhahn nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch das Merkmal:
- - bei einem Trägerring (42) mit axialer Verlänge rung (55) des innen gelegenen Wandteils (54) wird eine Heftung der Kreisringscheibe (52) am Trägerring (42) durch einen auf der von der sekundären Ringnut (46) abgekehrten Seite der Kreisringscheibe (52) ange ordneten und von der äußeren Umfangsfläche der Verlängerung (55) aus radial nach außen ragenden Heft teil (57; 58; 59) oder Rastteil (61; 62), oder durch mehrere solche Heftteile oder Rastteile, gebildet.
6. Absperrhahn nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - die vorhandenen Heftteile sind als radiale Vorsprünge (57) einstückig mit der Verlängerung (55) ausgebildet, bevorzugt durch plastische Verformung der Verlängerung (55) gebildet, und/oder
- - die vorhandenen Heftteile (59) sind als Scher- oder Schmelzstifte (59) ausgebildet, die in Ausnehmungen der Verlängerung (55) eingesetzt sind, aus der sie radial nach außen vorstehen, und/oder
- - die vorhandenen Heftteile werden durch auf die äußere Umfangsfläche der Verlängerung (55) aufgeklebte Auf satzteile (58) gebildet.
7. Absperrhahn nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - bei einem Trägerring (42) mit axialer Verlänge
rung (55) des innen gelegenen Wandteils (54) wird die
Rastung der Kreisringscheibe (52) am Trägerring (42)
durch einen auf der von der sekundären Ringnut (46)
abgekehrten Seite der Kreisringscheibe (52) auf die
Verlängerung (55) aufgeschobenen Klemmring (61; 62)
gebildet,
- - der durch eine gewisse elastische Vorspannkraft an der Umfangsfläche der Verlängerung (55) außen anliegt, und/oder
- - der zumindest an einigen Umfangsstellen in eine dort vorhandene Ausnehmung oder Umfangsnut, vorzugsweise mit abgerundetem Nutgrund und/oder mit abgeschrägter Seitenwand hineinragt.
8. Absperrhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 7,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - die dem Hahnküken (14) zugekehrte konkave Stirn fläche (43) des Trägerringes (41; 42) ist als Kegel mantelfläche ausgebildet, deren Mantellinien zumindest annähernd parallel zu der in der axialen Fluchtlinie der Stirnfläche (43) gelegenen Tangente am Hahn küken (14) ausgerichtet sind.
Priority Applications (1)
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DE19914112473 DE4112473C2 (de) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Absperrhahn |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914112473 DE4112473C2 (de) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Absperrhahn |
Publications (2)
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DE4112473A1 DE4112473A1 (de) | 1992-10-22 |
DE4112473C2 true DE4112473C2 (de) | 1994-01-27 |
Family
ID=6429744
Family Applications (1)
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DE19914112473 Revoked DE4112473C2 (de) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Absperrhahn |
Country Status (1)
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-
1991
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Also Published As
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