DE4235913A1 - Kugelhahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn in einem einteiligen metallischen oder aus einem sonstigen geeigneten Werkstoff be­ stehenden Gehäuse in dem als Absperrelement eine mit einer Schaltwelle verbundene Kugel vorgesehen ist, die Kugel und zum Teil auch die Schaltwelle mit Kunststoff ummantelt sind, wobei die Kunststoffummantelung die periphäre Oberfläche der Kugel und zum Teil auch die Schaltwelle anliegend umschließt, die Kugel mit Schaltwelle in der Kunststoffummantelung drehbar ist und die Kunststoffummantelung, die gleichzeitig als Dichtung gegenüber der Kugel dient, federkraftunterstützt im Dichtbereich der Ein- und Ausgangsseite an die Kugel angedrückt wird.

Derartige Kugelhähne werden zum Beispiel in der Lebensmittel­ industrie benötigt um Ablagerungen in Toträumen zu vermeiden. Weiterhin werden derartige Kugelhähne in der Lackindustrie ein­ gesetzt um Verunreinigungen und ein Festkleben zu vermeiden. Ebenso in der Chemie z. B. bei polymerisierenden Medien, da bei solchen Medien in den Toträumen ein Festkleben der zurückge­ bliebenen Medienreste eintreten kann. Oder für Medien, die einen hohen Reinheitsgrad erfordern.

Es sind Kugelhähne der genannten Art aus der P 35 46 345.7 und P 38 41 026.5 bekannt, bei denen die Kugel mit Schaltwelle von einer im Gehäuse befindlichen und dort verankerten Aus­ kleidung anliegend umschlossen wird, wobei eine elastische Ein­ lage im Ein- und Ausgangsbereich der Armatur jeweils zur Kugel gelegen zwischen Auskleidung und Gehäuse angeordnet ist. Bis auf die Stopfbüchsanordnung sind sämtliche Teile über die Aus­ kleidung zu einer Einheit verbinden. Durch die Flanschverbind­ ung werden Andrückkräfte in Durchflußrichtung über die elastische Einlage an die Auskleidung zur Erreichung der Dichtheit vermit­ telt.

Diese Ausführungen führen im Falle einer Undichtheit zu hohen Reparaturkosten, da eine Demontage der einzelnen Teile nur über die Zerstörung der Auskleidung möglich ist. Auch ist beim Ein­ satz als Endarmatur in einer Leitung meist ein Gegenflansch er­ forderlich. Weiterhin ist durch die erforderliche Abschirmung der elastischen Einlage für den Auskleidungsvorgang eine auf­ wendige Fertigung bzw. Montage gegeben.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen Kugelhahn der ge­ nannten Art zu schaffen, der einfach reparierbar ist, beim Ein­ satz als Endarmatur innerhalb einer Anlage keinen Gegenflansch erfordert und eine verbesserte Dichtungsanordnung und somit eine längere Lebensdauer aufweist. Weiterhin soll der Kugelhahn einfach herstellbar und montierbar sein. Eine Verankerung der Kunststoffummantelung soll, falls erforderlich, möglich sein. Dies ist insbesondere bei größeren Nennweiten notwendig, da sonst bei den Schaltvorgängen das Absperrelement bzw. die Kugel in die Auskleidung mit der Kante des Durchgangs einhaken kann. Dadurch kann die Auskleidung beschädigt werden oder das Dreh­ moment wächst bis zu einer unzulässigen Größe an. Ebenso soll die Abdichtung zur und/oder an der Schaltwelle verbessert werden.

Die Erfindung wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß elast­ ische Einlagen senkrecht oder in einem anderen für die Erfind­ ung noch vertretbaren Winkel zur Durchflußrichtung des Mediums an der mit Kunststoff ummantelten Kugel mit Schaltwelle nach dem Ummantelungsvorgang eingelegt und gegen die Dichtbereiche gedrückt werden. Die Ummantelung weist hierbei eine weitgehendst gleichmäßige Wanddicke in geeigneter Stärke auf.

Eine erste Lösung sieht für den Kugelhahn der genannten Art vor, daß die Kugel mit Schaltwelle mit Kunststoff, insbesondere mit einem Fluorkunststoff, dergestalt ummantelt wird, daß sie als Einsatz in ein Gehäuse senkrecht zur Durchflußachse oder in einem anderen für die Erfindung noch vertretbaren Winkel einge­ setzt werden kann. Hierbei bildet die Kunststoffummantelung koaxial zur Schaltwelle oberhalb und unterhalb der Durchfluß­ ebene, jedoch vom Durchfluß des Mediums abgetrennt je einen Ringraum, in dem die elastischen Einlagen angeordnet werden. Der Ringraum, der im Querschnitt gesehen an keine bestimmte geometrische Form gebunden ist, kann durch einen geschlossenen Mantel gebildet werden, der mit der Ummantelung zumindest im Bereich der Zu- und Abgangsöffnung in fester Verbindung steht und somit mit der Ummantelung zusammen aus Kunststoff einstück­ ig ausgeführt ist. Der Ringraum kann aber auch über Flügel, die an der Ummantelung im Bereich der Zu- und Abgangsöffnung zur Abdichtung gegenüber dem Gehäuse angeordnet sind und der Aus­ sparung des Gehäuses in der der Einsatz angeordnet ist, gebil­ det werden. Die Kunststoffummantelung ist weitgehendst, insbe­ sondere an der periphären Oberfläche der Kugel, in gleicher Wanddicke in einer für die Abdichtung geeigneter Stärke, aus­ geführt. Die Kugel mit Schaltwelle ist in der Ummantelung dreh­ bar angeordnet. Mittels eines zentral angeordneten Flanschdeck­ els, eines der Verspannung dienenden Gewindeeinsatzes, eines Druckstückes, einer Druckschraube oder mittels ähnlicher Ein­ richtung werden die elastischen Einlagen gegen die Kunststoff­ ummantelung und somit gegen die Dichtbereiche von Kugel mit Schaltwelle und Gehäuse gedrückt. Aufgrund der weitgehendst gleichen Wanddicke der Ummantelung in geeigneter Stärke wird eine gute Abdichtung erzielt. Die Abdichtung erfolgt somit un­ abhängig vom Anschluß der Armatur innerhalb einer Rohrleitung und ein Gegenflansch beim Einsatz als Endarmatur innerhalb einer Anlage ist nicht mehr erforderlich. Im Falle einer Reparatur können je nach Zustand der Armatur der Einsatz, bestehend aus der mit Kunststoff ummantelten Kugel mit Schaltwelle oder andere Teile einzeln ersetzt werden. Der Einsatz ist zweckmäßig in einer zylindrischen Aussparung im Gehäuse angeordnet. Diese Aussparung kann auch als durchgehende Bohrung vorgesehen werden. In diesem Fall kann oben und unten ein Deckel angeordnet werden. Aber auch eine konische Aussparung wäre möglich. Dann würde der Einsatz am äußeren Mantel korrespondierend dazu konisch ausgeführt sein.

Eine weitere Lösung sieht vor, daß die Ummantelung der Kugel mit Schaltwelle auch das Gehäuse vom Eingang bis zum Ausgang erfaßt. Die elastischen Einlagen werden in gleicher Anordnung nachträglich montiert. Hierfür ist ein Flanschdeckel oder ähnlich an Ober- und Unterseite des Gehäuses erforderlich. Durch Einbeziehung des Gehäuses in die Ummantelung wird der Korrosionsschutz für das Gehäuse erhöht und für das Gehäuse kann ein weniger edler Werkstoff gewählt werden. Sofern sich eine Reparatur über die elastischen Einlagen beheben läßt, ist die Reparatur bei dieser Ausführung auch im eingebauten Zu­ stand der Armatur möglich.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll der Abdichtbe­ reich und somit die Lebensdauer verbessert werden. Dies wird abgesehen davon, daß die elastische Einlage rundherum oder nahezu rundherum an der periphären Oberfläche der Kugel zur Wirkung kommt und somit im abgesperrten als auch im nicht abge­ sperrten Zustand der Armatur die Ummantelung sowohl im Ein- und Ausgangsbereich als auch im rechten Winkel oder in einer anderen Zwischenstellung dazu an die Kugeloberfläche und somit um den Dichtbereich des Durchganges der Kugel über die elastische Ein­ lage angedrückt wird, dadurch erreicht, daß Rillen oder Nuten bzw. mindestens eine Rille oder Nut entweder an der Kugel außerhalb des Durchgangsdichtbereiches und/oder im Dichtbereich der Schalt­ welle angeordnet werden. Diese Rillen bzw. Nuten werden von der Ummantelung ausgefüllt die von der elastischen Einlage eine An­ pressung erhält. Die Anzahl und formmäßige Gestaltung der Rillen bzw. Nuten ist ohne Einfluß auf die Erfindung. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Anpressung der elastischen Einlage auch nachstellbar vorgenommen werden.

Aufgrund stark unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten zwi­ schen einem metallischen Werkstoff und einem Kunststoff kann eine Versteifung oder Verankerung der Ummantelung je nach Nenn­ weite erforderlich sein. Die Lösung sieht hierfür im Bereich des Durchganges der Kugel, wenn sich diese im abgesperrten Zu­ stand der Armatur befindet, entweder eine Versteifung der Um­ mantelung durch Verbindung der Ummantelung des an der Kugelober­ fläche anliegenden Bereiches mit dem Ringraum der Ummantelung vor, oder zusätzlich eine Verankerung, durch eine oder mehrere z. B. an dem Druckstück und/oder Flanschdeckels befindlichen Stege oder Gabe in die formmäßig in die Versteifung oder in die Aussparungen der Versteifung eingreifen. Auch ein im geeigneten Bereich in die Ummantelung integriertes und möglichst zweck­ mäßig gelochtes Metallteil kann zur Verankerung dienen. Ebenso kann mindestens eine Verankerungsnase an der Ummantelung im Be­ reich des Durchganges der Kugel wenn sich diese im abgesperrten Zustand der Armatur befindet, z. B. tangential zur Ummantelung auslaufend, vorgesehen werden, in die Stege oder Gabeln die z. B. an einem Druckstück oder am Flanschdeckel angeordnet sind, ein­ greifen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Ringraum zur Ummantelung über Flügel die an der Ummantelung im Bereich der Zu- und Abgangsöffnung zur Abdichtung gegenüber dem Gehäuse angeordnet sind und der Aussparung des Gehäuses gebildet wird.

Die Erfindung ist an keine bestimmte Anschlußart beim Gehäuse gebunden. Das Gehäuse des Kugelhahns kann z. B. anschlußseitig in Flansch-, Schweißstutzen- oder Gewindeausführung, mit Klebe­ muffen oder in sonstiger Gestaltung ausgeführt sein. Auch ist die Ausführung in sehr kurzer Bauweise als Kompaktarmatur eben­ so möglich wie in entsprechend langer Bauweise. Der Antrieb für die Armatur kann hand- oder kraftbetätigt, z. B. über einen pneumatischen oder elektrischen Antrieb oder ähnlich, vorgesehen werden. Das Gehäuse kann in unterschiedlichen metallischen Werk­ stoffen wie z. B. in Edelstahl oder auch aus einem für den je­ weiligen Einsatzfall geeigneten Kunststoff hergestellt werden. Bei Verwendung eines Kunststoffgehäuses ist es sinnvoll, im zentralen Bereich des Gehäuses eine metallische Verstärkung in der Kunststoffwandung vorzusehen, um beim Verspannen des Einsatzes nicht Gefahr zu laufen, daß die Kunststoffwand nachgiebt. Bei metallischen Werkstoffen kann es auch zur Verbesserung der Kor­ rosionsbeständigkeit mit einem geeigneten Kunststoff, insbesondere einem Fluorkunststoff, ausgekleidet sein.

Für die Ummantelung der Kugel mit Schaltwelle ist insbesondere ein Fluorkunststoff wie z. B. PTFE oder PFA wegen der hohen Korrosions- und Temperaturbeständigkeit und den günstigen Gleit­ eigenschaften geeignet. Aber auch andere Kunststoffe können dafür vorgesehen werden.

Für die elastischen Einlagen eignet sich Reingraphit wegen der hohen Temperaturbeständigkeit und der Dauerelastizität inner­ halb eines bestimmten Bereiches gut. Auch können geeignete Elastomere wie z. B. Viton, Silikonkautschuk oder andere geeignete Elastomere oder ein metallisches Federglied vorgesehen werden. Bei einem metallischen Feder­ glied ist allerdings ein plastisches Zwischenglied zwischen Druckstück und Ummantelung zur Anpassung an die Oberfläche der Ummantelung zweckmäßig. Die als Federglied vorgesehenen elastischen Einlagen sind als getrennte Ein­ legeteile vorgesehen. Sie können aber auch z . B. bei Verwendung eines ge­ eigneten Elastomers in den Ringraum injektiert werden. Hierbei sind sie dann zweckmäßig als einteilige Einlagen gestaltet.

Für die Kugel mit Schaltwelle kann als Werkstoff ein geeigneter Edelstahl, Hastelloy, Titan, Keramik oder ein anderer geeigneter Werkstoff vorgesehen werden. Auch die Ausführung einer Kugel mit einer an der Kugel mit Schaltwelle haftender Ummantelung ist möglich, z. B. wenn diese eine entsprechend höhere Verarbeitungs­ temperatur aufweist als die Ummantelung, die gleichzeitig der Ab­ dichtung dient. Oder die z. B. metallische Kugel wird nach vor­ genommener Ummantelung über einen Wärmeprozeß bei entsprechend geeigneter Temperatur herausgenommen und ein Absperrelement als Kugel oder als Kugel mit seitlich offenem Durchgang bzw. Kugel in C-Form mit an dem Absperrelement haftender Ummantelung wird eingesetzt. Die Kugel kann auch außerhalb des Dichtbereiches des Durchganges an der oberen und unteren Hälfte abgeflacht aus­ geführt sein, so daß sie eine tonnenförmige Gestalt aufweist. Dies kann insbesondere bei größeren Nennweiten sinnvoll sein. Auch kann die Kugel entgegengesetzt zur Schaltwelle mit einem Lagerzapfen ausgeführt sein. Zweckmäßig ist, wenn die Kugel mit Schaltwelle einteilig ausgeführt ist. Sie kann aber auch zwei­ teilig ausgeführt und entsprechend formschlüssig dergestalt ge­ kuppelt sein, daß die Drehbarkeit innerhalb der Ummantelung ein­ wandfrei gewährleistet bleibt. Der Durchgang der Kugel ist im Querschnitt gesehen an keine bestimmte Form gebunden. Er kann z. B. rund, oval, rechteckig oder dreiecksförmig gestaltet sein. Auch kann der Durchgang seitlich offen ausgeführt sein, so daß die Kugel eine C-Form aufweist. Der Kugelhahn kann auch als Mehrwegehahn ausgeführt werden.

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 Ein­ zelmerkmalen weitere Verbesserungen der aufgezeigten Lösung sind.

In den Fig. 1 bis 10 ist die Erfindung an Ausführungsformen beispielsweise dargestellt, ohne auf diese Ausführungsformen beschränkt zu sein.

Fig. 1 zeigt einen Kugelhahn gemäß der Erfindung mit ummantelter Kugel und Schaltwelle, mit elastischen Einlagen und Dichtrillen im Schaltwellenbereich;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt A-A von Fig. 1 in unter­ schiedlicher Ausführung;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt B-B von Fig. 2 in unter­ schiedlicher Ausführung;

Fig. 3a zeigt einen Schnitt C-C von Fig. 3;

Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Kugelhahn mit be­ sonders formgestalteten elastischen Einlagen;

Fig. 5 zeigt einen Kugelhahn gemäß der Erfindung, bei dem das Druckstück mit Gewinde versehen ist (rechte Hälfte der Figur) und auf der linken Hälfte der Figur weist die Kugel einen unteren Lagerzapfen auf;

Fig. 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Kugelhahn mit Dicht­ rillen im Kugel- und Schaltwellenbereich;

Fig. 7 zeigt einen Kugelhahn gemäß der Erfindung mit ausgekleidetem Gehäuse;

Fig. 8 zeigt einen Kugelhahn gemäß der Erfindung, bei dem die ummantelte Kugel mit Schaltwelle von unten in das Gehäuse eingesetzt ist;

Fig. 9 zeigt einen Kugelhahn gemäß der Erfindung, bei dem anstatt des äußeren Mantels Flügel vorgesehen sind;

Fig. 9a zeigt einen Kugelhahn wie Fig. 9, die Flügel sind jedoch durch eine Wand miteinander verbunden;

Fig. 10 zeigt weitere Details eines Kugelhahns gemäß der Erfindung, insbesondere bezüglich der elastischen Einlagen und verschiedene Abdichtungsmöglichkeiten und

Fig. 11 zeigt einen Kugelhahn mit Verankerungsnasen.

Die Fig. 1 zeigt einen Kugelhahn in einem einteiligen Gehäuse 1 mit Zu- und Abgangsöffnung 1a und 1b. Da der Kugelhahn an keine bestimmte Anschlußart gebunden ist, sind Zu- und Abgangsöffnung 1a, 1b zeichnerisch nicht voll ausgeführt. Im zentralen Bereich von Gehäuse 1 bzw. zwischen Zugangsöffnung 1a und Abgangsöff­ nung 1b weist das Gehäuse 1 eine Aussparung 2 auf. In dieser Aussparung 2 ist ein Einsatz, bestehend aus einer Kugel 3 mit Schaltwelle 4, die mit einer Ummantelung 5 versehen sind, ange­ ordnet. Die Kugel 3 weist einen Durchgang 3a auf, der in der gezeigten Offenstellung der Armatur, in der das Medium fließen kann, die Zugangsöffnung 1a mit der Abgangsöffnung 1b des Ge­ häuses 1 verbindet. In der geschlossenen Stellung der Armatur steht die Achse des Durchganges 3a von Kugel 3 senkrecht zur Achse der Zugangsöffnung 1a bzw. Abgangsöffnung 1b. Soll die Durchflußmenge des Mediums geregelt werden, nimmt der Durch­ gang 3a der Kugel 3 eine Zwischenstellung zwischen "auf" und "zu" ein. Die Kunststoffummantelung 5 bildet koaxial zur Schaltwelle 4 oberhalb und unterhalb der Durchflußebene bzw. an der oberen und unteren Hälfte der Kugel 3 einen Ringraum 5a. Die Ummantelung 5 liegt an der gesamten periphären Oberfläche der Kugel 3 und an einem Teilbereich der Schaltwelle 4 an. Es ist sinnvoll, wenn an der Schaltwelle 4 die Ummantelung 5 zu­ mindest im Gehäusebereich vorhanden ist. Im Bereich der umman­ telten Schaltwelle 4 übernimmt die Ummantelung 5 die Dicht­ funktion gegenüber der Schaltwelle 4. Zur besseren Abdichtung an der Schaltwelle 4 sind je eine trapezförmige Nut 4a und eine sägezahnförmige Nut 4b vorgesehen. Die sägezahnförmige Nut 4b kann auch entgegengesetzt, d. h. mit der Spitze zur Kugel 3 zei­ gend gestaltet sein. Diese Nuten werden von der Ummantelung 5 ausgefüllt. Diese Nuten können formmäßig auch anders gestaltet sein. Die Anzahl der Nuten kann je nach Erfordernis gewählt werden. Auch können die Nuten ganz entfallen. Die Armatur kann auch bei Bedarf mit einer nachgeschalteten Stopfbuchse ausge­ rüstet sein. Der äußere Mantel 5c des Ringraumes 5a liegt mit seiner äußeren Mantelfläche an der Wandung der Aussparung 2 an. Der äußere Mantel 5c der Ummantelung 5 weist an der oberen Sei­ te, d. h. an der zur Schaltwelle 4 gelegenen Seite einen Flansch 5d auf, der nochmals abgewinkelt in eine Nut des Gehäuses 1 greift. Die Teilbereiche 5b der Ummantelung 5 von Zu- und Ab­ gangsöffnung 1a, 1b verbindet den äußeren Mantel 5c mit der Um­ mantelung 5 an der periphären Oberfläche der Kugel 3. Eine wei­ tere Verbindung des äußeren Mantels 5c mit der Ummantelung 5 an der periphären Oberfläche der Kugel 3 kann durch eine entsprech­ ende Versteifung im Bereich der Verankerung erfolgen, wie noch später in Fig. 2 beschrieben wird.

In dem Ringraum 5a ist als Federelement je eine elastische Ein­ lage 6 in der oberen und unteren Hälfte des Ringraumes 5a ange­ ordnet. An der oberen Hälfte des Kugelhahns wirkt nach der Montage des Flanschdeckels 7, der mittels Schrauben 7a am Ge­ häuse 1 befestigt ist, die der elastischen Einlage 6 zugekehr­ te Seite des Flanschdeckels 7 druckmäßig gegen die elastische Einlage 6 und erzeugt gleichzeitig den Gegendruck von Druck­ stück 8 gegen die elastische Einlage 6 an der unteren Hälfte des Kugelhahns. Beide elastischen Einlagen 6 übertragen den Druck sowohl auf die Ummantelung 5 und zwar im Bereich der periphären Oberfläche der Kugel 3 als auch auf den äußeren Mantel 5c im Bereich der Wandung der Aussparung 2 von Gehäuse 1. Hierdurch wird die Abdichtung sowohl gegenüber der Kugel 3 als auch gegenüber der Aussparung 2 im Gehäuse 1 bewirkt. Der Ringraum 5a ist somit vom Medium durch die statisch be­ anspruchte Abdichtung zwischen dem äußeren Mantel 5c und der Wandung der Aussparung 2 des Gehäuses 1 abgetrennt. Die Abdicht­ ung zwischen Ummantelung 5 und der periphären Oberfläche der Kugel 3 unterliegt einer dynamischen Beanspruchung. Dadurch, daß die elastische Einlage 6 ringsum bzw. weitgehendst ringsum ange­ ordnet ist und auch die Ummantelung 5 eine geeignete weitgehendst gleichmäßige Wanddicke an der periphären Oberfläche der Kugel 3, insbesondere auch im Bereich der Zu- und Abgangsöffnung 1a, 1b bzw. in den Teilbereichen 5b der Ummantelung 5 aufweist, ist ebenfalls eine gute Abdichtung zwischen der Ummantelung 5 und der periphären Oberfläche der Kugel 3 in der geschlossenen Stellung der Armatur gewährleistet. Gleichzeitig kann je nach Gestaltung der elastischen Einlage 6 in jeder Zwischenstellung von "auf" und "zu" der Armatur eine Abdichtung zur Schaltwelle 4 erreicht werden. In der Zu- und Abgangsöffnung 1a, 1b sind in den Teilbereichen 5b der Ummantelung 5 je eine Hülse 5e angeord­ net. In der linken Hälfte der Fig. 1 erstreckt sich diese von dem Innendurchmesser bzw. von der Wandung der Aussparung 2 des Gehäuses 1 bis nahezu zur Kugel 3. Die zum Gehäuse 1 liegende Stirnseite der Hülse 5e ist in diesem Fall dem Innendurchmesser der Aussparung 2 angepaßt. In der rechten Hälfte der Fig. 1 ist die zum Gehäuse 1 zugekehrte Seite der Hülse 5e mit einer geraden Stirnfläche versehen und erstreckt sich domit nicht über die volle Länge zwischen Kugel 3 und der Wandung der Aussparung 2. Die Positionierung beim Ummantelungsvorgang der Hülse 5e kann sinnvoll an den zwei Punkten vorgenommen werden, die an der Wandung der Aussparung 2 von Gehäuse 1 ihre Begrenzung finden. Diese Hülsen 5e dienen einerseits, insbesondere bei größeren Nennweiten, zur Abstützung der Ummantelung 5 in den Teilbe­ reichen 5b gegen den von den elastischen Einlagen 6 wirkenden Andrückkräften und andererseits, je näher sie an die Kugel 3 mit der zur Kugel 3 liegenden Stirnseite der Hülse 5e heran­ geführt werden - auch an der Kugel 3 leicht gleitende Berührung möglich -, als Schutzkante für die Ummantelung 5 bei abrasiven Medien. Wegen der chemischen Beständigkeit ist es sinnvoll, so­ fern Hülsen 5e vorgesehen sind, für diese den gleichen Werkstoff wie für die Kugel 3 mit Schaft 4 vorzusehen. Zur Abstützung der Ummantelung 5 in den Teilbereichen 5b gegen den von den elast­ ischen Einlagen 6 wirkenden Andrückkräften können aber auch im Ringraum 5a zwei Ringhälften zwischen den elastischen Einlagen 6 und der Ummantelung 5 in den Teilbereichen 5b angeordnet werden oder in diesen Bereichen beim Ummantelungsvorgang je ein Ring zur Verstärkung eingebettet bzw. angeordnet werden, wie noch später in Fig. 5 beschrieben wird. In der unteren Hälfte des Ringraumes 5a der Ummantelung 5 ist ein Druckstück 8 angeordnet, welches über Stift 9 gegen Verdrehen gesichert ist. Stift 9 greift in den Boden des Gehäuses 1 und in das Druckstück 8 ein.

Die Sicherung gegen Verdrehen ist vor allem dann erforderlich, wenn das Druckstück 8 gleichzeitig zur Verankerung der Ummant­ elung 5 dient, wie es später noch in Fig. 3a beschrieben wird. Das Druckstück 8 kann entfallen, wenn der Boden des Gehäuses 1 gleich formmäßig entsprechend gestaltet ist. Außerhalb der elastischen Einlage 6 sollte zwischen Ummantelung 5 und Druck­ stück 8 ein kleiner Spalt 10 vorhanden sein, ebenso entgegenge­ setzt in der oberen Hälfte des Ringraumes 5a zwischen Ummantel­ ung 5 und Flanschdeckel 7, um eine Überbestimmung und somit eine ungewollt hohe Pressung zwischen Ummantelung 5 und Kugel 3 zu vermeiden. Im Flanschdeckel 7 und im Druckstück 8 können, wie in der Fig. 1 zu sehen ist, zur Abdichtung des äußeren Mantels Sc von Ringraum 5a gegenüber der Wandung von der Aussparung 2 des Gehäuses 1 zusätzlich O-Ringe 11 angeordnet sein.

Der Flanschdeckel 7 weist im Bereich der Schaltwelle 4 eine im Abstand zur Schaltwelle 4 liegende koaxiale Freisparung 12 mit Schulter 12a auf. In diese Freisparung 12 wird ein elastischer oder dauerelastischer Werkstoff wie z. B. Reingraphit eingelegt, der zweckmäßig über den Anschlußflansch 13 so weit zusammenge­ preßt wird, bis die erforderliche Abdichtung der Schaltwelle 4 erreicht ist. Hierbei wird die Ummantelung 5 auch gleichzeitig an die Oberfläche der Nuten 4a, 4b gedrückt, wodurch eine Ver­ besserung der Abdichtung erzielt wird. Die axiale Kraft, die bei der Verspannung der Stopfbuchseinlage bzw. der Einlage aus Reingraphit erforderlich ist, wird über die Schulter 12a abgefangen. Der Anschlußflansch 13 ist mittels Schrauben 13a am Flanschdeckel 7 befestigt und im Bereich der Schaltwelle 4 mit einer Lagerhülse 13b, z. B. aus einem verfestigten PTFE-Material, versehen. Die zum Vierkant 4c der Schaltwelle 4 zeigende Stirnseite des Anschlußflansches 13 dient gleichzeitig zur Aufnahme von Antrieben. Der Vierkant 4c der Schaltwelle 4 ist sowohl für Antriebe als auch für Handhebel geeignet.

Die Fig. 2 zeigt den Schnitt A-A von Fig. 1. Die linke Hälf­ te der Fig. 2 zeigt eine Versteifung 5f als Verbindung des äußeren Mantels 5c mit der Ummantelung 5 an der periphären Oberfläche der Kugel 3. Diese Versteifung ist zweckmäßig nicht ringsum, sondern nur in entsprechender Größe in etwa im recht­ en Winkel zur Durchflußrichtung vorgesehen. Dadurch können im übrigen Be­ reich die elastischen Einlagen 6 stirnseitig aneinander stoßen und der Dichtfunktion dienen. Die rechte Hälfte der Fig. 2 zeigt noch zusätzlich Stege 7b und 8a am Flanschdeckel 7 bzw. am Druckstück 8, die als Veranker­ ung formmäßig in die Versteifung 5f eingreifen oder nur bis in etwa zur Versteifung 5f heranreichen. Diese Stege können auch entsprechend versteift z. B. nach den strichlierten Linien 7b′, 8a′ in etwa parallel in einem ent­ sprechenden Abstand zur Ummantelung 5 verlaufen. Dadurch wird eine große Stabilität sowohl für die Ummantelung 5 als auch für den äußeren Mantel 5c bei der Betätigung der Kugel 3 im Bereich des Durchganges 3a erreicht, da durch die Stabilisierung der vom Durchgang 3a bei der Betätigung der Kugel 3 ausgehende Bewegungseinfluß im Bereich des Durchganges 3a auf die Umman­ telung 5 und dem äußeren Mantel 5c entsprechend unterbunden werden kann. Dies ist für die Betriebssicherheit von großer Bedeutung. Ebenso ist es möglich, ein Metallteil oder einen sonstigen geeigneten Werkstoff von ent­ sprechender Größe z. B. sinnvoll mit Löchern zu versehen und beim Unmantel­ ungsvorgang im Bereich der Versteifung 5f als Verankerung einzubetten, wobei die Ummantelung 5 von der periphären Oberfläche der Kugel 3 durch die Löcher und eventuell auch um das Metallteil herum die Verbindung zu dem äußeren Mantel 5c gewährleistet. Diese Ausführung ist leicht verständlich und daher zeichnerisch nicht dargestellt.

Die Fig. 3 zeigt den Schnitt B-B von Fig. 2 in unterschiedlicher Ausführ­ ung. Die linke Hälfte der Fig. 3 zeigt die Armatur mit einer runden Aus­ sparung 2 des Gehäuses 1 und entsprechend gestaltetem Einsatz, bestehend aus Kugel 3 mit Ummantelung 5, äußerem Mantel 5c und der im Ringraum 5a an­ geordneten Einlage 6. Die rechte Hälfte der Fig. 3 zeigt die Armatur mit einer Aussparung 2 des Gehäuses 1, die an der jeweils zur Zu- und Abgangs­ öffnung 1a, 1b gelegenen Seite abgeflacht ausgeführt ist. Korrespondierend dazu ist auch der Einsatz bzw. der äußere Mantel 5c von Ringraum 5a, in dem die elastische Einlage 6 angeordnet ist, abgeflacht ausgeführt. Das Gehäuse 1 ist hierbei zweckmäßig in kurzer Ausführung bzw. in Kompaktbauweise vor­ gesehen. Die elastischen Einlagen 6 sind den jeweiligen Einsätzen angepaßt. Ebenso kann aber auch, unabhangig von der Baulänge des Gehäuses, die Aus­ sparung 2 parallel zur Durchflußrichtung abgeflacht ausgeführt und der Ein­ satz bzw. die Ummantelung 5 und somit der Ringraum 5a mit Einlagen 6 kor­ respondierend dazu ausgeführt sein.

Die Fig. 3a zeigt den Schnitt C-C von Fig. 3 mit einer Verankerungsmög­ lichkeit. Diese Figur zeigt je einen Steg 7b, 8a vom Flanschdeckel 7 bzw. Druckstück 8, die als Verankerung formmäßig in die Versteifung 5f eingreifen. Die elastischen Einlagen 6 stoßen außerhalb der Versteifung 5f mit ihren Stirnseiten 6b in etwa in der Ebene der Durchflußachse aneinander.

Die Fig. 4 zeigt einen Kugelhahn mit besonders formgestalteten Einlagen 6. Die Wandstärke der elastischen Einlagen 6 ist hierbei gleichmäßiger gestaltet, so daß die Andrückkräfte besser zur Wirkung kommen können. Im Schnitt gesehen, verläuft die der Kugel 3 jeweils abgekehrte Seite der elastischen Einlage 6 im Bereich der Kugel 3 in etwa parallel zur Kontur der Ummantelung 5. Die äußeren Schenkel 6a der elastischen Einlage 6 sind entsprechend lang gestaltet, um die Abdichtung des äußeren Mantels 5c der Ummantelung 5 gegenüber der Aussparung 2 in einem breiteren Bereich zu ermöglichen. Die Schenkel 6a der elastischen Einlage 6 sind an ihrer Innenseite zweckmäßig etwas konisch gehalten. Könnten aber ebenso zylindrisch verlaufen. Die Hülse 5e weist in der linken Hälfte der Figur zur Seite der Kugel 3 hin einen Schenkel 51 auf.

Die Fig. 5 zeigt in der linken Hälfte der Figur einen Kugelhahn bei dem die Kugel 3 mit Schaltwelle 4 auch einen unteren Lagerzapfen 4d aufweist. Die Si­ cherung gegen Verdrehen des Einsatzes, bestehend aus Kugel 3 mit Schaltwelle 4 und Ummantelung 5 wird über Flansch 5d durch Verspannen desselben über Flanschdeckel 7 erreicht. Hierbei können in diesem Bereich auch noch Nut und Feder angeordnet sein oder z. B. eine Kerbverzahnung von geringer Tiefe in die hinein sich der Flansch 5d verformt. Die rechte Hälfte der Figur zeigt anstatt eines Flanschdeckels 7 einen Gewindeeinsatz 15. Als Sicherung gegen Verdrehen des Einsatzes sind Nut 1c im Gehäuseboden des Gehäuses 1 und dazu korrespon­ dierend Feder 5g an der Ummantelung 5 vorgesehen. Der äußere Mantel 5c ist an der zur Wandung der Aussparung 2 gelegenen Seite mit je zwei Dichtnuten 5h versehen. Für beide Hälften der Fig. 5 ist anstatt eines Anschlußflansches 13 ein Gewindering 14 zum Verspannen der Stopfbuchseinlage z. B. aus Reingraphit in der Freisparung 12 angeordnet. Zur Abstützung der Ummantelung 5 in den Teil­ bereichen 5b gegen den von den elastischen Einlagen 6 wirkenden Andrückkräften ist in der linken Hälfte der Fig. 5 ein Verstärkungsring 5e′ zwischen den el­ astischen Einlagen 6 und der Ummantelung 5 angeordnet. Sinnvoll ist, wenn der Verstärkungsring 5e′ an der zur elastischen Einlage 6 gelegenen Seite z. B. ge­ wölbt, nach der einen oder anderen Seite schräg oder dachförmig gestaltet ist, wie in der rechten Hälfte der Fig. 5 zu sehen ist, um die Andrückkräfte von der elastischen Einlage 6 sowohl gegen die Ummantelung 5 der Kugel 3 als auch gegen den äußeren Mantel 5c des Ringraumes 5a wirken zu lassen oder nach der einen oder anderen Seite verstärkt wirken zu lassen.

Die Fig. 6 zeigt einen Kugelhahn ähnlich der Fig. 1, lediglich ist bereits in dem zur Schaltwelle 4 gelegenen Bereich der Kugel 3 außerhalb des um den Durchgang 3a von der Kugel 3 gelegenen Dichtbereiches eine trapezförmige Dicht­ nut 3b angeordnet. Eine gleiche Dichtnut 3b kann auch an der der Schaltwelle 4 entgegengesetzten Kugelhälfte angeordnet werden, um eine gute Abdichtung zum unteren Lagerzapfen 4d zu erhalten. Dies kann z. B. sinnvoll sein, wenn auf­ grund eines technischen Erfordernisses der untere Lagerzapfen 4d nicht oder nur zum Teil ummantelt ausgeführt werden soll. Weiterhin ist in der linken Hälfte der Figur die Möglichkeit einer Nachstellbarkeit von außen für die elastischen Einlagen 6 über Stellschrauben 18 mit Kontermuttern 19 vorgesehen, die z. B. im Gehäuse 1 und/oder im Flanschdeckel 7 angeordnet sein können.

Die Fig. 7 zeigt in der linken Hälfte der Figur einen Kugelhahn ähnlich wie in Fig. 1, jedoch ist das Gehäuse 1 mit einer Auskleidung 16 versehen. Diese Auskleidung 16 besteht zweckmäßig aus einem Fluorkunststoff wie z. B. FFFE, PFA, FEP oder ähnlich bzw. aus einem Kunststoff der einen genügenden Korrosions­ schutz gegen das Medium bietet. Das Gehäuse kann aber auch mit einem anderen kor­ rosionsschützenden Werkstoff versehen sein. Der Einsatz, bestehend aus Kugel 3 mit Schaltwelle 4 und Ummantelung 5 ist, wie auch bei den anderen bisher be­ schriebenen Figuren, auswechselbar. Bei dem Kugelhahn nach der rechten Hälfte der Fig. 7 erfaßt die Ummantelung 5 der Kugel 3 auch das Gehäuse 1. Der äußere Mantel 5c der Ummantelung 5 kann in diesem Fall an der Wandung von Aussparung 2 des Gehäuses 1 entfallen. Auswechselbar bleiben weiterhin die elastischen Ein­ lagen 6. Diese können wahlweise z . B. ohne oder mit Schenkel 6a gestaltet sein, siehe obere und untere rechte Hälfte. Um an der Unterseite der Armatur die Aus­ wechslung der elastischen Einlage 6 zu ermöglichen, ist die Aussparung 2 ohne Boden, d. h. als durchgehende Bohrung ausgeführt und mit einem Deckel 17 ver­ sehen. An der Oberseite der Aussparung 2 ist ein Flanschdeckel 7 angeordnet. Für die Nachstellbarkeit der elastischen Einlage 6 von außen zur Erzielung ein­ er höheren Anpressung der Ummantelung 5 an die periphäre Oberfläche der Kugel 3 im Dichtbereich des Durchganges 3a sind Stellschrauben 18 jeweils mit Konter­ mutter 19 im Deckel 17 angeordnet. Gleiche Stellschrauben mit Kontermuttern können auch im Flanschdeckel 7 vorgesehen werden. In diesem Fall ist es zweck­ mäßig, noch ein Druckstück 8, ähnlich dem Druckstück 8 an der Unterseite, zwi­ schen Flanschdeckel 7 und elastischer Einlage 6 anzuordnen. Für ein gleichmäß­ iges Nachspannen ist es zweckmäßig, jeweils drei Stellschrauben, mindestens jedoch zwei Stellschrauben vorzusehen. Die Verankerung der Ummantelung 5 kann bei der Ausführung nach der rechten Hälfte der Fig. 7 zweckmäßig in Teilbereichen von schwalbenschwanzförmigen Nuten die in der Aussparung 2 von Ge­ häuse 1 in etwa im Bereich der Durchflußebene angeordnet sind erfolgen, da in diesem Bereich die Ummantelung 5 der Wandung der Aussparung 2 von Gehäuse 1 am naheliegendsten ist. Diese Nuten können in einem Teilbereich der Aussparung 2 radial oder auch senkrecht verlaufen. Wenn die Nuten senkrecht verlaufen, ist die Aussparung 2 zweckmäßig abgestuft ausgeführt bzw. sie weist einen Bund in der Breite der Länge der Nuten auf, damit diese z. B. durch Räumen oder Stoßen wirtschaftlich hergestellt werden können. Für beide Hälften der Fig. 7 kann die Verank­ erung der Auskleidung 17 bzw. der Ummantelung 5 im Gehäuse 1 an den übrigen erforderlichen Stellen über z. B. schwalbenschwanz­ förmige Nuten erfolgen. Die Ausführung, bei der die Aussparung 2 ohne Boden, d. h. als durchgehende Aussparung gestaltet ist, ist auch für eine Kompaktarmatur, siehe Fig. 3, rechte Hälfte, günstig. Kugelhähne mit oberem und unterem Deckel bzw. mit Flanschdeckel 7 und Deckel 17, wie in der rechten Hälfte der Fig. 7 zu sehen ist, können selbstverständlich auch bei allen anderen Ausführungen vorgesehen werden. Die Aussparung 2 ist dann als durchgehende Aussparung ohne Boden senkrecht oder in einem noch für die Ausführung vertretbaren Winkel zur Durch­ flußachse gestaltet.

Die Fig. 8 zeigt einen Kugelhahn, bei dem der Einsatz, be­ stehend aus Kugel 3 mit Schaltwelle 4 und Ummantelung 5 von unten in das Gehäuse 1 eingesetzt ist. Eine Sicherung gegen Verdrehen des Einsatzes ist sowohl über Nut 20a in Verbindung mit Feder 5g von Abschlußdeckel 20 bzw. Ummantelung 5 als auch über die Verspannung von Flansch 5d durch den Abschlußdeckel 20 gegeben. Im Bereich der Stopfbuchse ist die Freisparung 12 im Gehäuse 1 mit einer Schulter 12a versehen, damit bei der Ver­ spannung der Stopfbuchseinlage der axiale Druck aufgefangen wird. Die Anbringung eines Aufbauflansches für einen kraftbe­ tätigten Antrieb läßt sich bei dieser Bauart z. B. günstig an dem zylindrischen Ansatz 1d von Gehäuse 1 vorsehen. Ebenso kann hierfür im Bereich des Ansatzes 1d von Gehäuse 1 ein fest an­ geformter Flansch vorgesehen werden.

Die Fig. 9 zeigt einen Kugelhahn im horizontalen Schnitt der Durchflußebene bei dem anstatt des äußeren Mantels Sc nur Flügel 5i vorgesehen sind. Der Ringraum 5a wird hierbei über die Flügel 5i in Verbindung mit der Aussparung 2 von Gehäuse 1 und der Ummantelung 5 gebildet. Die im Ringraum 5a angeordneten elastischen Einlagen 6 drücken die Flügel 5i an die Wand der Aussparung 2 und dichten den Einsatz gegenüber der Zu- und Ab­ gangsöffnung 1a, 1b von Gehäuse 1 rundherum ab. Aufgrund der ge­ ringeren Steifigkeit der Flügel 5i gegenüber einem geschlossenen äußeren Mantel 5c werden die Andrückkräfte der elastischen Ein­ lage 6 besser wirksam. Sofern, insbesondere bei größeren Nenn­ weiten, eine Verankerung erforderlich ist, kann diese ähnlich wie in Fig. 3a dargestellt vorgenommen werden, in dem tangen­ tial von der Ummantelung 5 mindestens eine Nase nach oben und/oder unten vorgesehen wird in die ein Steg bzw. Stege oder Gabeln z. B. von dem Flanschdeckel und/oder Druckstück eingreifen. Die­ se Nasen können z. B. im Bereich 5j auch fast über die gesamte Höhe des Einsatzes vorgesehen und mit der Ummantelung 5 im Ra­ dius verlaufend verbunden werden. Die in diesem Bereich vorge­ nommene Verankerung kann auch gleichzeitig über das Eingreifen von z. B. Stegen oder Gabeln zusätzlich als Sicherung gegen Ver­ drehen des Einsatzes dienen. Auch trägt diese Gestaltung der Nasen zur Fixierung des Einsatzes in der Aussparung 2 von Ge­ häuse 1 bei, wenn der Einsatz mit Flügeln ausgeführt ist. Eben­ so ist für die Fixierung ein unterer Lagerzapfen, ähnlich wie in Fig. 5 dargestellt, sinnvoll. Die linke Hälfte der Fig. 9 zeigt den Einsatz mit Flügel 5i in Bogenform und die rechte Hälfte der Fig. 9 zeigt den Einsatz mit Flügel 5i in gerader Ausführung. Bei der geraden Ausführung der Flügel 5i ergibt sich im Dichtbereich gegenüber der Kugel 3 eine dickere Gestaltung der elastischen Einlage 6, was die Abdichtung begünstigt. Auf Grund der schmalen und auch platzsparenden Bauweise ist diese Ausführungsform insbesondere für kleinere Nennweiten und sol­ chen mit Gewindeanschluß sehr gut geeignet.

Die Fig. 9a zeigt nochmals ein Schnittbild wie Fig. 9. Die Flügel 5i sind jedoch durch eine Wand 5k miteinander verbunden. Hierbei ist es sinnvoll, die Wand 5k in etwa im Bereich 5j mit der Ummantelung 5 zu verbinden, so daß sich eine Versteifung 5f, ähnlich wie in Fig. 2 beschrieben, ergibt.

Der Ringraum 5a ist, wie schon ähnlich in Fig. 3 gezeigt, an keine bestimmte Querschnittsform gebunden. Die Sicherung gegen Verdrehen des Einsatzes in der Aussparung 2 des Gehäuses 1 ist einerseits bereits durch die abgeflachte Form gegeben und kann zusätzlich wie in bereits beschriebener Weise vorgesehen werden. Bei der Ausführung gemäß Fig. 9, insbesondere nach der rechten Hälfte der Figur besteht eine günstige Möglichkeit z. B. über einen 4teiligen Ring, mindestens aber 2teiligen Ring, der zwischen Aussparung 2 und den elastischen Einlagen 6 im Ringraum 5a ange­ ordnet ist auch seitlich über Druckschrauben, die von außen be­ dient werden, die elastischen Einlagen 6 nicht nur von unten und oben, sondern auch von der Seite her nachzustellen. Aufgrund die­ ser Maßnahme erzielt man im Dichtbereich ringsum sehr günstige Andrückkräfte. Diese Maßnahme ist leicht verständlich und daher zeichnerisch nicht extra dargestellt.

Die Fig. 10 zeigt in der linken Hälfte der Figur einen Kugelhahn im Schnitt bei dem die elastischen Einlagen durch z. B. O-Ringe 6c gebildet werden. Der Flanschdeckel 7 und das Druckstück 8 füllen den Ring­ raum 5a aus. Im Flanschdeckel 7 und Druckstück 8 sind Nuten 7c, 8b in den abzudichtenden Bereichen vorgesehen, in denen die O-Ringe 6c angeordnet sind. Die O-Ringe 6c werden halbiert in die Nuten 7c, 8b eingelegt und bilden erst über die Montage ein­ en geschlossenen Ring. Anstatt eingelegter O-Ring-Hälften können z. B. auch die Nuten 7c, 8b mit einem geeigneten Elastomer mit einem entsprechenden über die Oberfläche von Flanschdeckel 7 und Druckstück 8 ragenden Überstand ausvulkanisiert werden. Über das Verspannen von Flanschdeckel 7 ergibt sich eine entsprechende Verspannkraft im Dichtbereich der Kugel 3. Die Abdichtung gegen­ über der Zu- und Abgangsöffnung 1a, 1b erfolgt über die Verpres­ sung der zum äußeren Mantel 5c gelegenen O-Ring-Hälften. Weiterhin zeigt die Fig. 10 in der linken Hälfte eine nachstellbare Abdichtung in dem zur Schaltwelle 4 gelegenen Bereich der Kugel 3 gegenüber der trapezförmigen Dichtnut 3b von Kugel 3. Im Flanschdeckel 7 ist ein nachstellbarer Gewindeeinsatz 7d angeordnet. Dieser Ge­ windeeinsatz 7d bildet einerseits die zur Schaltwelle 4 bzw. die zur in diesem Bereich ummantelten Schaltwelle 4 liegende koaxiale Freisparung 12 mit Schulter 12a und andererseits mit der zur Kugel 3 gerichteten Stirnseite einen Nutraum 7e, in dem ein O-Ring 6d angeordnet ist. Der Nutraum 7e ist seitlich durch Flanschdeckel 7 und Ummantelung 5 begrenzt. Selbstverständlich könnte auch eine entsprechende Nut für den O-Ring 6d in der zur Kugel 3 gerichteten Stirnseite des Gewindeeinsatzes 7d direkt vorgesehen werden. Die der Kugel 3 abgekehrte Stirnseite von Gewindeeinsatz 7d weist einen Schlitz 7f auf. Dieser Schlitz 7f dient der Nachstellbarkeit des Gewindeeinsatzes 7d mittels eines geeigneten Schlüssels. Ebenso ist eine dem gleichen Zweck dien­ ende Ausführung für die Nachstellbarkeit möglich. Der Vorteil bei diesem nachstellbaren Gewindeeinsatz 7d ist, daß im Falle einer Undichtheit zur Atmosphäre hin eine Nachstellbarkeit im Betriebszustand an der ersten, noch im Kugelbereich zur Schalt­ welle 4 gelegenen Abdichtstelle möglich ist, ohne den Flansch­ deckel 7 zu demontieren. Die der Dichtnut 3b nachgeschaltete Abdichtung an der Schaltwelle 4 kann, falls erforderlich, im Falle einer vorgenommenen Nachstellung des Gewindeeinsatzes 7d durch zusätzliches Einlegen eines Dichtringes in die Freispar­ ung 12 ebenfalls nachgedichtet werden.

Zwischen der Dichtnut 3b und der trapezförmigen Nut 4a oder auch anders gestalteten Abdichtstelle an der Schaltwelle 4 kann in bekannter Weise eine Kontrollbohrung für die Dichtheitsprüfung nach der Atmosphäre hin angeordnet werden. Auf diese Weise ist ein Nachdichten bereits möglich, wenn sich eine Undichtheit an der ersten, noch im Kugelbereich zur Schaltwelle 4 gelegenen Abdichtstelle zeigt. Dies ist insbesondere für die immer streng­ eren Umweltbestimmungen von Bedeutung. Der nachstellbare Ge­ windeeinsatz 7d kann selbstverständlich auch vorgesehen werden, wenn keine Dichtnut 3b an der Kugel 3 angeordnet ist.

Auch ist es möglich, den nachstellbaren Gewindeeinsatz 7d mit der zur Kugel 3 gerichteten Stirnseite direkt auf die elastische Einlage 6 wirken zu lassen, wenn diese im Bereich der Kugel 3 bis nahezu zur Schaltwelle 4 reicht. In diesem Fall kann der O-Ring 6d entfallen.

Der äußere Mantel 5c der Ummantelung 5 weist in Fig. 10, wie auch meist in den übrigen Darstellungen, an der zur Schaltwelle 4 gelegenen Seite einen Flansch 5d auf, der nochmals abgewinkelt in eine Nut des Gehäuses 1 greift. Der an dieser Seite gelegene Ringraum 5a kann somit durch Verspannen des Flanschdeckels 7 ge­ gen Flansch 5d den bereits über O-Ringe 6c, oder sofern elastische Einlagen 6 vorhanden sind, über diese, abgedichteten Ringraum 5a gegenüber der Aussparung 2 zusätzlich abgedichtet werden. Der Ringraum 5a und die nachgeschalteten Teile sind somit an dieser Seite durch eine doppelte Abdichtung gegenüber dem eventuellen Eindringen des Mediums geschützt. Ebenso ist zur Atmosphäre hin eine doppelte Abdichtung hierdurch gegeben. Um auch für die der Schaltwelle 4 bzw. der von Flansch 5d entgegengesetzten Seite des Ringraumes 5a eine doppelte Abdichtung vorzusehen und die nach­ geschalteten Teile, insbesondere die O-Ringe 6c bzw. die elast­ ischen Einlagen 6, wie bei den übrigen Ausführungen vorhanden, gegenüber dem Medium zu schützen, kann ein Membrandeckel 5m, ähn­ lich wie in Fig. 10 gezeigt, der an der dem Flansch 5d entge­ gengesetzten Stirnseite des äußeren Mantels 5c angeschweißt ist, vorgesehen werden. Die membranartige Gestaltung des Membran­ deckels 5m gewährleistet die erforderliche axiale Verspannung des Einsatzes, damit die Abdichtung gegenüber der Aussparung 2 er­ zielt wird. Der Membrandeckel 5m besteht zweckmäßig aus dem gleichen oder ähnlich chemisch beständigen Werkstoff wie die Ummantelung 5. Ein Membrandeckel kann selbstverständlich auch an beiden Seiten des Ringraumes 5a, je einer an der oberen und unte­ ren Seite des Ringraumes 5a entsprechend angeordnet werden.

Abgesehen davon, daß der Einsatz über die Lagerung der Kugel 3 mit Schaltwelle 4 im Anschlußflansch 13 und sofern vorhanden, der Lagerung des unteren Lagerzapfens 4d über die Ummantelung 5 im Gehäuse 1 oder im Druckstück 8, das im Gehäuse 1 angeordnet ist, gegen Verschieben in Druckrichtung bei Druckbeaufschlagung im ge­ schlossenen Zustand der Armatur gesichert ist, ist bei der Aus­ führung nach Fig. 10 über Flanschdeckel 7 und Druckstück 8, die meist aus einem metallischen Werkstoff bestehen und den Ringraum 5a zusammen mit den O-Ringen 6c entsprechend ausfüllen und somit den Einsatz eine große Steifigkeit verleihen, eine zusätzliche Sicherung gegen Verschieben des Einsatzes in Druckrichtung gegeben.

Um, falls erforderlich, bei den Ausführungen mit elastischen Ein­ lagen 6 ebenfalls die Sicherung gegen Verschieben in Druckrichtung zu er­ höhen, kann an entsprechenden Stellen im Ringraum 5a zwischen den elastischen Einlagen 6 und der inneren Wand des äußeren Mantels 5c z. B. mindestens ein metallischer Versteifungsring 6e angeordnet werden, wie es in der rechten Hälfte der Fig. 10 ausschnitts­ weise zu sehen ist. Ein Druckstück ist in dieser Darstellung entfallen. Die elastische Einlage 6 wirkt direkt gegen den Bo­ den von Gehäuse 1. Weiterhin zeigt die rechte Hälfte der Fig. 10 eine konische Nut 1f am Boden des Gehäuses 1 in die der äußere Mantel 5c des Ringraumes 5a dichtend eingreift. Auf diese Weise ist auch eine zusätzliche Abdichtung zu der über die elastischen Einlagen 6 erzielten Abdichtung gegenüber der Aus­ sparung 2 von Gehäuse 1 gegeben. Das gleiche Ergebnis kann auch anstatt der konischen Nut 1f über ein konisch gestaltetes Druck­ stück erzielt werden, das mit einem konisch gestalteten Bund ge­ gen den äußeren Mantel 5c entsprechend wirkt. Auch kann der äußere Mantel 5c des Einsatzes in der Wandstärke etwas schwächer als die Wandstärke der Ummantelung 5 gehalten werden, um einer­ seits eine bessere Anpressung und somit Dichtheit gegenüber der Wandung der Aussparung 2 von Gehäuse 1 zu erzielen und um anderer­ seits das Drehmoment von Kugel 3 bei entsprechender Dichtheit zwischen Ummantelung 5 und Kugel 3 nicht zu stark zu erhöhen.

In Fig. 10 sind weiterhin zwei unterschiedliche Sicherungen gegen Verdrehen des Einsatzes durch die strichlierten Linien 1e und 1f angedeutet. Durch Nuten in diesen Bereichen und entsprech­ ende korrespondierende Gestaltung des Einsatzes ergibt sich die Sicherung gegen Verdrehen.

Zur Erreichung eines für die Armatur günstigen Betätigungsmomen­ tes für den Öffnungs- und Schließvorgang ist es bei den jeweilig­ en Ausführungen von 1 bis 9a sinnvoll, im dynamisch beansprucht­ en Dichtbereich zwischen Kugel 3 und Ummantelung 5, die elastische Einlage 6 nur für die erforderlichen Dichtzonen zwischen Kugel 3 und Ummantelung 5 entsprechend vorzusehen oder mit unterschied­ lichen Andrückkräften zu versehen. Dies kann z. B. dadurch er­ reicht werden, daß durch besondere Gestaltung des Druckstückes 8 und/oder der elastischen Einlagen 6 über z. B. einen Wulst im er­ forderlichen Dichtbereich eine stärkere Anpressung erzielt wird als im übrigen Bereich. Einen gleichen Effekt erzielt man, wenn die elastischen Einlagen 6 außerhalb des Dichtbereiches z. B. mit Freisparungen versehen sind, so daß in diesem Bereich eine nicht so starke Anpressung der Ummantelung 5 an die periphäre Ober­ fläche der Kugel 3 erfolgt.

Sofern keine Versteifung 5f zwischen Ummantelung 5 und äußerem Mantel 5c vorhanden ist, kann es sich als günstig erweisen, wenn anstatt der Versteifung 5f in diesem Bereich, ähnlich wie in Fig. 9 bei der Ausführung mit Flügel beschrieben, eine Verankerungsmöglichkeit an der Ummantelung 5 über Nasen 5n die tangen­ tial an der Ummantelung 5 angeordnet sind, gegeben ist, in die Stege oder Gabeln vom Druckstücken 8 oder Flanschdeckel 7 form­ mäßig eingreifen, siehe Fig. 11.

Um eine Fire-safe-Ausführung zu erreichen, kann z. B. die metal­ lische Hülse 5e mit oder ohne Schenkel 51 zur Kugel 3 und die entgegengesetzte Stirnseite der Hülse 5e zur Aussparung 2 passend gestaltet werden, wobei an der zur Kugel 3 gelegenen Stirnseite der Hülse 5e ein geringes Spiel gegenüber der Kugel 3 verbleibt. Weiterhin sind an der Seite des Deckels 7 und eventuell auch am Anschlußflansch 13 sowie an der Schaltwelle 4 hochtemperaturbe­ ständige Dichtungen, wie z. B. solche aus Reingraphit oder ähnlich anzuordnen. Im Falle eines Brandes tritt durch das Wegschmelzen der Kunststoffummantelung 5 ein leichtes Kippen der Achse von der Kugel 3 mit Schaltwelle 4 ein. Hierbei drückt dann die Kugel 3 gegen die Hülse 5e und diese somit gegen die Wandung der Ausspar­ ung 2 und führt eine begrenzte Abdichtung im abgesperrten Zustand der Armatur herbei. Im Bereich der Zu- und/oder Abgangsöffnung 1a/1b kann, möglichst gekammert, eine hochtemperaturbeständige Dichtung angeordnet werden, um bei Eintritt des Ereignisses eine bessere Abdichtung gegenüber der an der Aussparung 2 gelegenen Stirnseite der Hülse 5e zu ermöglichen.

Um auf die elastische Einlage 6 unterschiedliche Andrückkräfte zur Abdichtung an der Kugel 3 und an der Aussparung 2 wirken zu lassen, kann es sinnvoll sein, wenn z. B. zwei Druckstücke koaxial zueinander und auch koaxial zur Schaltwelle 4 sowie an der der Schaltwelle 4 entgegengesetzten Kugelhälfte angeordnet sind, um z. B. den äußeren Mantel 5c der Ummantelung 5 stärker gegen die Wandung der Ausspar­ ung 2 pressen zu können. Das zum Kugelbereich gelegene Druckstück kann wiederum geringer angepreßt werden, um das Drehmoment für die Betätigung der Armatur für den Öffnungs- und Schließvorgang nicht zu stark zu erhöhen. Um eine gegenseitige Beeinflussung der Andrückkräfte zu vermeiden, kann es dabei sinnvoll sein, wenn die elastischen Einlagen 6 auch koaxial zueinander zwei­ teilig mit oder ohne dazwischen angeordneter Trennwand ausge­ führt werden.

Für die Herstellung der Ummantelung 5 eignet sich je nach Aus­ führung und Werkstoff für die Ummantelung 5 das Preß- und Sinterverfahren bzw. das isostatische Verfahren, das Transfer­ mouldingverfahren und das Spritzverfahren bzw. Kunststoffspritz­ verfahren. Der äußere Durchmesser des äußeren Mantels 5c von der Ummantelung 5 kann bei Bedarf überdreht werden. Ebenfalls kann bei Bedarf der Durchmesser der Ummantelung 5 am unteren Lager­ zapfen 4d überdreht werden. Anstatt eines Lagerzapfens 4d kann selbstverständlich auch z. B. ein Lagerzapfen im Gehäuse 1 ange­ ordnet sein, der in eine dazu passende Lagerbohrung innerhalb des Kugelkörpers eingreift.

Claims (35)

1. Kugelhahn in einem einteiligen metallischen oder aus einem sonstigen geeigneten Werkstoff bestehenden Ge­ häuse, in dem als Absperrelement eine mit einer Schalt­ welle verbundene Kugel vorgesehen ist, die Kugel und zum Teil auch die Schaltwelle mit Kunststoff ummantelt sind, wobei die Kunststoffummantelung die periphäre Oberfläche der Kugel und zum Teil auch die Schaltwelle anliegend umschließt, die Kugel mit Schaltwelle in der Kunststoffummantelung drehbar ist und die Kunststoff­ ummantelung, die gleichzeitig als Dichtung gegenüber der Kugel dient, federkraftunterstützt im Dichtbereich der Ein- und Ausgangsseite an die Kugel angedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß je eine elastische Einlage (6) an der zur Schaltwelle (4) gelegenen Seite und an der der Schaltwelle (4) entgegengesetzt gelegenen Seite an der Ummantelung (5) der Kugel (3) in einem Ringraum (5a) angeordnet ist und die Ummantelung (5) in etwa bzw. im überwiegenden Bereich eine gleichmäßige Wanddicke zwischen der elastischen Einlage (6) und der periphären Oberfläche der Kugel (3) aufweist.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einlage (6) sich in jeder Schaltstellung der Armatur ringsum bzw. annähernd ringsum um den Dicht­ bereich des Durchganges (3a) der Kugel (3) erstreckt.

3. Kugelhahn nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch Verspannen ein Flanschdeckel (7), Ge­ windeeinsatz (15), Druckstück (8) oder ähnlich an der zur Schaltwelle (4) gelegenen Seite und an der der Schaltwelle (4) entgegengesetzt gelegenen Seite ein Druckstück (8) oder direkt der entsprechend formgestaltete Gehäuseboden von Gehäuse (1) druckmäßig gegen die elastischen Ein­ lagen (6), die an der oberen und unteren Hälfte der Kugel (3) angeordnet sind, wirken.

4. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Einlagen (6) gleichzeitig gegen die Ummantelung (5) an der periphären Oberfläche der Kugel (3) und gegen den äußeren Mantel (5c) der Ummantelung (5) oder gegen die Wandung der Aussparung (2) von Gehäuse (1) wirken, oder nur gegen die Ummantelung (5) an der periphären Oberfläche der Kugel (3) wirken.

5. Kugelbahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einlage (6) in etwa in gleicher Wanddicke vorgesehen und derart formge­ staltet ausgeführt ist, daß sie in Teilbereichen in etwa der Kontur des Ringraumes (5a) entspricht, insbesondere, daß die der Kugel (3) jeweils abgekehrte Seite der elast­ ischen Einlage (6) im Bereich der Kugel (3) in etwa parallel zur Kontur der Ummantelung (5) verläuft.

6. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einlage (6) auswechselbar angeordnet ist.

7. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ringraum (5a) zwischen der ummantelten Kugel (3) mit Schaltwelle (4) und äußerem Mantel (5c) oder der Wandung der Aussparung (2) von Gehäuse (1), sowohl im Bereich der oberen als auch der unteren Kugelhälfte befindet.

8. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel (5c) über die Teilbereiche (5b) der Ummantelung (5) mit der Ummant­ elung (5) an der periphären Oberfläche der Kugel (3) verbunden ist.

9. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel (5c) über die Teilbereiche (5b) der Ummantelung (5) und der Ver­ steifung (5f) der Ummantelung (5) mit der Ummantelung (5) an der periphären Oberfläche der Kugel (3) verbunden ist.

10. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (3) mit Schaltwelle (4) und Ummantelung (5) eine Einheit bilden die als Einsatz auswechselbar in der Aussparung (2) von Gehäuse (1) ange­ ordnet ist.

11. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (2) mit Einsatz, bestehend aus Kugel (3) mit Schaltwelle (4) und Ummantel­ ung (5), senkrecht zur Durchflußrichtung oder in einem für die Erfindung noch vertretbaren Winkel zur Durchflußricht­ ung im Gehäuse (1) zwischen Zu- und Abgangsöffnung (1a, 1b) angeordnet ist.

12. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (2) im Gehäuse (1) und der Einsatz bzw. der äußere Mantel (5c) von der Ummantelung (5) entweder zylindrisch oder konisch, jeweils korrespondierend zueinander ausgeführt sind.

13. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (2) im Gehäuse (1) und der Einsatz bzw. der äußere Mantel (5c) von der Ummantelung (5) rund, abgeflacht, bogenförmig oder oval und jeweils zueinander korrespondierend ausgeführt sind.

14. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (5) z. B. über Stege (7a, 8a) die in die Versteifung (5f) oder in Nasen (5n) an der Ummantelung (5) eingreifen, über ein gelochtes Metall­ teil oder in Nuten innerhalb der Wandung der Aussparung (2) von Gehäuse (1) verankert ist.

15. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an den Teilbereichen (5b) der Ummantelung (5) an der zum Medium gerichteten Seite je eine Hülse (5e) mit oder ohne Schenkel (51) und/oder an der zur elastischen Einlage (6) gelegenen Seite je ein Verstärkungsring (5e) angeordnet ist.

16. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Nut (3b, 4a, 4b) an der Kugel (3) und/oder an der Schaltwelle (4) als Dicht­ nut bzw. Dichtrille angeordnet ist.

17. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (5) des Ein­ satzes in der Aussparung (2) des Gehäuses (1) gegen Ver­ drehen gesichert angeordnet ist.

18. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (5) auch das Gehäuse (1) erfaßt und dieses auskleidet.

19. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine durchge­ hende Aussparung (2) bzw. Bohrung aufweist und an der Ober­ seite z. B. mit einem Flanschdeckel (7), Gewindeeinsatz (15) oder ähnlich und an der Unterseite z. B. mit einem Deckel (17) oder ähnlich versehen ist und die elastische Einlage (6) sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite ausgewechselt werden kann.

20. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit einem Kunst­ stoff, insbesondere mit einem Fluorkunststoff ausgekleidet und mit einem auswechselbaren Einsatz, bestehend aus Kugel (3) mit Schaltwelle (4) und Ummantelung (5) versehen ist.

21. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelhahn mit einer Nach­ stellbarkeit der Anpreßkraft für die Abdichtung von außen über z. B. Stellschrauben (18) mit Kontermuttern (19) ver­ sehen ist.

22. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus Kugel (3) mit Schaltwelle (4) und Ummantelung (5) besteht, wobei die Kugel (3) mit oder ohne unteren Lagerzapfen (4d) ausgeführt sein kann.

23. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (3) am unteren Lager­ zapfen (4d) und/oder an der Schaltwelle (4) gelagert ist.

24. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbüchse in einer ko­ axial zur Schaltwelle (4) liegenden Freisparung (12) mit Schulter (12a) im Flanschdeckel (7), im Gewindeeinsatz (15) oder im Gehäuse (1) angeordnet ist.

25. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbuchseinlage aus z. B. Reingraphit besteht und z. B. mittels Anschlußflansch (13), Gewindering (14) oder ähnlicher Einrichtung verpreßt wird.

26. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (5) aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Fluorkunststoff wie z. B. PTFE, PFA, FEP PVDF oder ähnlich besteht.

27. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (3) mit Schaltwelle (4) und sofern vorhanden, der untere Lagerzapfen (4d) aus einem geeigneten metallischen Werkstoff, aus Keramik, aus Kunststoff, aus Kunststoff mit metallischem Kern oder aus Metall mit geeigneter Ummantelung aus z. B. Kunststoff oder aus einem anderen korrosionsschützenden Werkstoff besteht.

28. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einlage (6) aus Reingraphit, Elastomer oder aus einem sonstigen geeigneten federnden Werkstoff besteht.

29. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt des äußeren Mantels (5c) Flügel (5i) vorgesehen sind.

30. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelhahn eine nachstell­ bare Abdichtung in dem zur Schaltwelle (4) gelegenen Be­ reich der Kugel (3) und eine Schaltwellenabdichtung, die koaxial zur Schaltwelle (4) in einer Freisparung (12) mit Schulter (12a) an der Schaltwelle (4) angeordnet ist, auf­ weist.

31. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der untere und/oder obere Ringraum (5a) mit einem Membrandeckel (5m) versehen ist, der zumindest mit dem äußeren Mantel (5c) dicht verbunden ist.

32. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel (5c) in eine konische Nut (1f) am Boden des Gehäuses (1) oder in eine solche an dem zur Schaltwelle (4) gelegenen Bereich von Gehäuse (1) eingreift oder der äußere Mantel (5c) über ein konisches Teil im oberen und/oder unteren Bereich der Aus­ sparung (2) gegen die Wandung der Aussparung (2) dichtend gedrückt wird.

33. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einlage (6) ein- oder mehrteilig ausgeführt ist.

34. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß eine metallische Hülse (5e) mit oder ohne Schenkel (51) mit ihrer Stirnseite passend zur Kugel (3) und die entgegengesetzte Stirnseite der Hülse (5e) passend zur Aussparung (2) gestaltet ist, wobei an der zur Kugel (3) gelegenen Stirnseite der Hülse (5e) ein geringes Spiel gegenüber der Kugel (3) verbleibt und an der Seite des Deckels (7), am Anschlußflansch (13), sowie an der Schalt­ welle (4) und, sofern erforderlich auch im Bereich der Zu-und/oder Abgangsöffnung (1a, 1b) an der zur Hülse (5e) ge­ legenen Seite hochtemperaturbeständige Dichtungen angeord­ net sind.

35. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Druckstücke koaxial zu­ einander und koaxial zur Schaltwelle (4) und/oder an der der Schaltwelle (4) entgegengesetzten Kugelhälfte angeord­ net sind die gegen die elastischen Einlagen (6) wirken, wobei die elastischen Einlagen (6) auch koaxial zueinander zweiteilig mit oder ohne dazwischen angeordneter Trennwand ausgeführt sein können.