DE4143307C2 - Kugelhahn III - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn mit einem aus zwei Tei­ len zusammengesetzten Gehäuse, mit einem im Gehäuse gelager­ ten Kugelküken, das zur Lagerung zwei gegenüberliegende Boh­ rungen aufweist, mit einer ebenfalls im Gehäuse gelagerten Antriebsspindel, deren Zapfen in einen Schlitz des Kugelkü­ kens eingreift und einen in die obere Bohrung des Kugelkükens hineinragenden Führungsbolzen besitzt, wobei der Führungsbol­ zen lösbar mit dem Zapfen der Antriebsspindel verbunden ist, und mit Dichtungen zur Abdichtung der Antriebsspindel und des Kugelkükens.

In der Industrie, insbesondere in der chemischen Prozeßtech­ nik werden Medien in Rohrleitungen transportiert, wobei diese unterschiedlichen Drücken und Temperaturen ausgesetzt sind. Zum Absperren oder zum Regeln des Durchsatzes werden in den Rohrleitungen Absperr- oder Regelorgane eingesetzt, die den Betriebsbedingungen und den geforderten Funktionen genügen müssen, damit die Sicherheit der Umwelt gewährlei­ stet ist. Die Dichtungen für die Antriebsspindel und das Kugelküken müssen im geschlossenen Zustand des Kugelhahnes bei dem jeweils vorhandenen Druck des Mediums einen absolut dichten Abschluß ergeben, auch bei beliebigen Temperatur­ unterschieden. Die Temperaturabhängigkeit und der Ver­ schleiß des Dichtungsmaterials wirken sich mit der Zeit nach­ teilig auf die Abdichtungsfähigkeit aus und führen zu einem ungleichförmigen Drehmoment beim Drehen der Antriebsspindel. Um diese Nachteile zu unterbinden, werden bei dem Kugelhahn nach dem DE-GM 70 01 833 die Ringdichtungen mittels ring­ förmiger Federelemente (Tellerfedern) gegen das Gehäuse des Kugelhahnes abgestützt, so daß die Dichtungen unter Vorspan­ nung stehen. Damit der Kugelhahn in einem großen Temperatur­ bereich von -200°C bis +600°C und einem Druckbereich von 0 bis 450 bar betrieben werden kann, ist es erforderlich, ver­ schiedene Dichtungswerkstoffe einzusetzen.

Durch die DE 34 38 199 A1 ist ein Kugelhahn mit gelagertem Kugelküken bekannt, dessen Antriebsspindel einen in einen Schlitz des Kugelkükens eingreifenden Zapfen und einen in die obere Bohrung des Kugelkükens hineinragenden Führungs­ bolzen besitzt, wobei der Führungsbolzen lösbar mit dem Zapfen der Antriebsspindel verbunden ist. Der bekannte Ku­ gelhahn soll auch bei großen Temperaturänderungen ein im wesentlichen gleichbleibendes, kleines Drehmoment für die Verstellung des Kugelkükens und konstant niedrige Leckra­ ten gewährleisten. Zur Lösung dieses Problems ist zumindest an einer Seite des Kugelkükens eine ringförmige, den Durch­ flußkanal umgebende, axial bewegliche Dichtungsanordnung vorgesehen, die einen in Richtung auf das Kugelküken feder­ belasteten, an diesem anliegenden Sitzdichtring sowie ein zwischen dem beweglichen Teil der Dichtungsanordnung und dem Ventilgehäuse angeordnetes Abdichtorgan aufweist. Der Sitzdichtring ist radial im wesentlichen frei beweglich und das aus einem Kompensator bestehende Abdichtorgan ist allein in axialer Richtung beaufschlagt, wobei es in ra­ dialer Richtung von einer Anlage an einem bei der Axial­ bewegung dabei relativ zu ihm bewegenden Teil freigehal­ ten ist.

Durch den mit dem abnehmbaren Gehäuseflansch verbundenen Kom­ pensator und der aus einem Sitzdichtring, einem axial beweg­ lichen Haltering, einem Druckring mit am Gehäuseflansch sich abstützenden Schraubenfedern und einem Führungsring bestehen­ den Dichtungsanordnung ist der bekannte Kugelhahn kompliziert im Aufbau und der Ausbau des Kugelkükens sowie das Auswechseln des Sitzdichtringes ist umständlich und zeitaufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den bekannten Kugelhahn zu verbessern und einen Kugelhahn zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und bei dem der Austausch von Dichtungen bzw. Dichtungssystemen, insbesondere von aus verschiedenen Werk­ stoffen bestehenden Dichtungen auf einfache Weise, ohne viel Arbeitsaufwand erfolgen kann. Dies wird auf vorteilhafte Weise dadurch erreicht, daß bei dem erfindungsgemäßen Kugel­ hahn mit im Gehäuse gelagertem Kugelküken, in dessen obere Bohrung ein Führungsbolzen hineinragt, der lösbar mit dem Zapfen der Antriebsspindel verbunden ist, sich in einer Bohrung des Gehäusebodens ein auf einem Haltestück sitzen­ des, ringförmiges Gleitlager befindet, das in die untere Bohrung des Kugelkükens hineinragt und dessen Haltestück mit einem Deckel versehen ist. Durch Entfernen des Deckels und durch Lösen der Schrauben für das zweiteilige Ge­ häuse läßt sich das Kugelküken zum Reinigen oder zum Aus­ wechseln seiner Dichtungen leicht und schnell ausbauen.

Kugelhähne mit gelagerter Kugel gemäß der Erfindung werden im Hochdruckbereich von 100 bis 450 bar eingesetzt, während Kugelhähne mit schwimmender Kugel für einen Betriebsdruck von 0 bis 100 bar vorgesehen sind. Der erfindungsgemäße Kugelhahn hat den Vorteil, daß sich die Dichtungen für das Kugelküken schnell auswechseln lassen, ohne daß für die Demontage des Kugelhahnes Spezialwerkzeuge erforderlich sind.

Der Kugelhahn nach der DE-OS 18 08 273 ist ebenfalls kompli­ ziert im Aufbau und weist viele Einzelteile auf, so daß eine kostengünstige Fertigung und Montage nicht möglich ist. Fer­ ner ist der Ausbau des Kugelkükens schwierig und mit erheb­ lichem Zeitaufwand verbunden.

Bei den Kugelhähnen nach der DE-AS 12 83 049 und der DE-OS 17 75 140 fehlt das in einer Bohrung des Gehäusebodens auf einem leicht entfernbaren Haltestück sitzende, ringförmige Gleitlager, das in die untere Bohrung des Kugelkükens hin­ einragt und dessen Haltestück mit einem Deckel versehen ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung können den Unter­ ansprüchen sowie der Zeichnung und der zugehörigen Zeich­ nungsbeschreibung entnommen werden. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.

Der Kugelhahn besteht aus dem Gehäuse 1, der Antriebsspindel 2 mit den beiden ineinandergesteckten, ringförmigen Keildichtungen 3 und 4 sowie dem eine Durchflußbohrung 5 aufweisenden Kugelküken 6 mit der ringförmigen Dichtung 8. Das Gehäuse 1 wird von zwei Gehäuseteilen 10 und 11 gebildet, die durch Schrauben 14 und 15 zusammengehalten werden und Flansche 16 und 17 zum Anschluß der Rohrleitungen aufweisen. Eine Ring­ dichtung 18 dient zur Abdichtung der beiden Gehäuseteile 10 und 11. Die Antriebsspindel 2 besitzt an ihrem oberen Ende einen Vierkant 19 für ein Stellglied und ein Gewinde 20 für einen Gewindering 21. Unter dem Gewindering 21 ist eine Tel­ lerfeder 25 angeordnet und unter der Tellerfeder 25 ein Stahl­ ring 26, der auf einem Gleitlager 30 aufliegt. Am unteren En­ de der Antriebsspindel 2 befindet sich ein abgeflachter, bo­ genförmiger Zapfen 22, der in einen bogenförmigen Schlitz 23 des Kugelkükens 6 hineinragt. Die Antriebsspindel 2 ist in zwei Gleitlagern 30 und 31 gelagert. Unter dem Gleitlager 31 ist ein Winkelring 35 angeordnet, der sich auf zwei Halbrin­ gen 36 und 37 abstützt. Die beiden Halbringe 36 und 37 grei­ fen in eine Nut 38 am unteren Ende der Antriebsspindel 2 ein und verhindern, daß die Spindel 2 durch den im Kugelhahnge­ häuse herrschenden Innendruck nach außen aus der Gehäuseboh­ rung 24 herausgedrückt wird und bilden das Gegenlager für den auf das Gewinde 20 der Antriebsspindel 2 aufgeschraubten Ge­ windering 21. Mit dem Gewindering 21 wird der von der Teller­ feder 25 auf die beiden Keildichtungen 3 und 4 ausgeübte Druck den jeweils herrschenden Betriebsbedingungen angepaßt.

Eine Lagerstelle für das Kugelküken 6 wird durch den in eine Bohrung 42 des Kükens hineinragenden Kopf einer in ein Innen­ gewinde des Zapfens 22 der Antriebsspindel 2 eingeschraubten Inbusschraube 43 gebildet, während die zweite Lagerstelle ein in eine Bohrung 44 des Kugelkükens 6 hineinragendes Gleitla­ ger ist, das in eine im Gehäuseboden 46 befindliche Bohrung 47 eingesetzt und auf ein Haltestück 48 aufgesetzt wird. Das in die Bohrung 47 eingesetzte Gleitlager 45 besitzt die glei­ chen Abmessungen wie die Gleitlager 30 und 31 für die An­ triebsspindel 2, was besonders vorteilhaft ist. Das Halte­ stück 48 weist zwei seitliche Aussparungen 51 und 52 für ei­ nen Dichtungsring 53 und einen Stahlring 54 sowie für das Gleitlager 45 auf. Der Dichtungsring 53 stützt sich auf dem Stahlring 54 ab. Auf das Haltestück 48 ist ein Deckel 55 aufgesetzt, der über eine Schraube 56, die in eine Gewinde­ bohrung 57 eingeschraubt wird, mit dem Haltestück 48 ver­ bunden ist. Der Deckel 55 besitzt an seinem Rand eine stufen­ förmige Aussparung 61, deren erste Stufe einen dreiteiligen Ring 62 und deren zweite Stufe den Rand der Bohrung 47 im Gehäuseboden 46 aufnimmt. Die drei Teilstücke des Ringes 62 sitzen in einer Ringnut 63 der Bohrung 47 und stützen den Stahlring 54 mit ihren in die Bohrung 47 hineinragenden Tei­ len ab. Der mit einer Schrägfläche 64 versehene Dichtungs­ ring 53 wird also beim Anziehen der Schraube 56 gegen die In­ nenfläche der Bohrung 47 gedrückt und dadurch eine gute Dicht­ wirkung erzielt, wobei der dreiteilige Ring 62 das Gegenlager bildet. Bei dem Kugelhahn mit gelagerter Kugel nach der Zeich­ nung entfällt die zweite Dichtung für das Kugelküken 6. Es ist nur eine Dichtung 8 vorhanden, die von dem Gewindering 39, der Tellerfeder 40 und dem Druckring 41 gegen das Kugel­ küken 6 gedrückt wird.

Zum Auswechseln der Ringdichtung 8 wird zunächst durch Her­ ausdrehen des Gewinderinges 39 die Tellerfeder 40 entspannt und anschließend die beiden Schrauben 14 und 15 gelöst, so daß das Gehäuseteil 10 entfernt werden kann. Dann wird die Schraube 56 gelöst und der Deckel 55 abgenommen. Das Halte­ stück 48 für das Gleitlager 45 wird jetzt ein kurzes Stück nach oben in die Durchflußbohrung 5 des Kugelkükens 6 ge­ schoben, damit die drei Teilstücke des Ringes 62 aus der Ringnut 63 herausgezogen werden können. Wenn das Haltestück 48 mit dem Gleitlager 45, dem Dichtungsring 53 und dem Stahlring 54 aus dem Gehäuseboden 46 ausgebaut ist, wird die Inbusschraube 43 gelöst und dann das Kugelküken 6 um 90° in die Schließstellung gedreht, so daß es aus dem Gehäuseteil 11 herausgeschwenkt und entfernt werden kann. Anschließend wird der Gewindering 21 abgeschraubt und die Antriebsspindel 2 so weit in die Durchflußbohrung 66 gedrückt, daß sich die die Spindel 2 sichernden Halbringe 36 und 37 durch die Durchfluß­ bohrung 66 entfernen lassen. Die Spindel 2 kann jetzt nach oben aus der Bohrung 24 des Gehäuseteils 11 herausgezogen werden. Sie kann aber auch nach unten durch die Bohrung 47 im Gehäuseboden 46 aus dem Gehäuseteil 11 entfernt werden. Der Zusammenbau des Kugelhahnes erfolgt in umgekehrter Weise wie die Demontage.

Claims (6)

1. Kugelhahn mit einem aus zwei Teilen zusammengesetzten Ge­ häuse, mit einem im Gehäuse gelagerten Kugelküken, das zur Lagerung zwei gegenüberliegende Bohrungen aufweist, mit einer ebenfalls im Gehäuse gelagerten Antriebsspindel, de­ ren Zapfen in einen Schlitz des Kugelkükens eingreift und einen in die obere Bohrung des Kugelkükens hineinragenden Führungsbolzen besitzt, wobei der Führungsbolzen lösbar mit dem Zapfen der Antriebsspindel verbunden ist, und mit Dichtungen zur Abdichtung der Antriebsspindel und des Ku­ gelkükens, dadurch gekennzeichnet, daß sich in einer Bohrung (47) des Gehäusebodens (46) ein auf einem Haltestück (48) sitzendes, ringförmiges Gleit­ lager (45) befindet, das in die untere Bohrung (44) des Kugelkükens (6) hineinragt und dessen Haltestück (48) mit einem Deckel (55) versehen ist.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein in eine Bohrung des Zapfens (22) der Antriebsspindel (2) eingesetzter Führungsstift oder der runde Kopf einer in eine Gewindebohrung des Zapfens (22) eingeschraubten Inbusschraube (43) den Führungsbolzen bildet.

3. Kugelhahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Haltestück (48) zwei seit­ liche Aussparungen (51, 52) aufweist, von denen die eine zur Aufnahme des Gleitlagers (45) und die andere zur Aufnahme eines Dichtungsringes (53) und eines Stahlringes (54) dient.

4. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Haltestück (48) eine Ge­ windebohrung (57) und der Deckel (55) eine Bohrung zum Durch­ stecken einer Schraube (56) aufweist.

5. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich in der Bohrung (47) des Gehäusebodens (46) eine Ringnut (63) befindet, in die ein dreiteiliger Stahlring (62) eingesetzt ist, der in die erste Stufe einer stufenförmigen Aussparung (61) am Rand des Deckels (55) eingreift und auf dem der den Dichtungsring (53) für das Haltestück (48) abstützende Stahlring (54) aufliegt, so daß beim Anziehen der Schraube (56) eine Vorspannung auf den Dichtungsring (53) aus­ geübt wird.

6. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweite Stufe der stu­ fenförmigen Aussparung (61) des Deckels (55) den Rand der Bohrung (47) im Gehäuseboden (46) aufnimmt.