DE4415284A1 - Kugelhahn - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelhahn nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind sogenannte TOP-ENTRY-Kugelhähne bekanntgeworden, bei denen von oben über einen Flansch oder einen Schraub­ deckel oder von unten Dichtungen und Kugelküken zu Repa­ raturzwecken entfernt und wieder eingebaut werden können. Aus der US 4 802 652 ist ein derartiger Kugelhahn bekannt­ geworden. Über eine durch einen verschraubten Deckel ver­ schließbare Einbauöffnung des Ventilgehäuses ist ein Hohlraum frei zugänglich, in den kreisförmige Einsätze eingebaut sind, die zu den Bohrungen der Anschlüsse aus­ richtbare Öffnungen aufweisen. Die Einbauebenen sind in einem Winkel zueinander. Die Einsätze nehmen Sitzringe für das Kugelküken auf. Aufgrund der winkligen Anordnung der Einsätze und der Dichtringe und der entsprechenden Ausbil­ dung des Kugelkükens können diese Teile bei entferntem Deckel aus dem Ventilgehäuse entfernt werden. Zwischen Deckel und Kugelküken wirkt eine Feder, welche das Kugel­ küken in seiner Richtung entgegengesetzt des Deckels vor­ spannt. Bei derartigen Kugelhähnen besteht die Gefahr, daß Produkt in Spalteinschlüsse von aneinanderliegenden Flä­ chen gelangt und dort verbleibt. Es kann nachfolgende Pro­ dukte gefährden, verunreinigen usw.

Aus der DE 39 14 327 ist ein Kugelhahn bekanntgeworden, bei dem das Gehäuse als Unterteil mit einem Deckel ausge­ bildet ist und in dem Unterteil zwei parallelverlaufende absperrbare Durchgänge vorhanden sind, denen ein in dem Unterteil drehbar gelagertes halbkugelförmiges Küken zuge­ ordnet ist, das mit dem zur Führung der Betätigungsorgane für das Küken ausgebildeten Deckel das Unterteil mit dem Küken dicht verschließt. Bei diesem Kugelhahn sind zwei Paar Anschlüsse erforderlich, und die Durchbohrungen im halbkugelförmigen Küken sind in einem Winkel ausgeführt und bedingen somit eine Strömungsumlenkung. In erweiterten Ausnehmungen koaxial zu dem Durchgang im Gehäuse angeord­ nete Dichtringe liegen nur unmittelbar im Bereich der Durchbohrungen an der Kugel an und bedingen mithin einen Spalt zwischen der Halbkugel und der schalenförmigen Aus­ nehmung im Ventilgehäuse. Dadurch ergibt sich ein Spalt, in den Produkt eintreten kann, ebenso wie in den Spalt zwischen den Dichtringen und dem Boden der Ausnehmung, in dem eine Feder angeordnet ist, welche die Dichtringe gegen das Küken anpressen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einschweiß­ baren Kugelhahn zu schaffen, der den Ein- und Ausbau von Küken und Dichtmittel erlaubt und zugleich keine Spalten und andere Toträume aufweist, in denen sich Produkt fest­ setzen kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Ventil weist das halbkugelför­ mige Küken eine einzige durchmesserparallele gerade Durch­ bohrung auf. Widerstand erzeugende Umlenkungen können daher vermieden werden.

Ferner ist erfindungsgemäß ein einteiliger Dichtkörper vorgesehen, der von dem Hohlraum des Ventilgehäuses pas­ send aufgenommen ist. Der Dichtkörper kann aus PTFE, einem PTFE-Compound, Graphit, Keramik, Metall sowie plastischen oder elastischen Werkstoffen hergestellt sein. Er weist entsprechende koaxiale Bohrungen auf, die mit den Bohrun­ gen der Ventilanschlüsse ausgerichtet sind.

Bei der Erfindung wird der Hohlraum zur Aufnahme des Kükens zusammen mit diesem und dem Dichtkörper vollständig ausgekleidet, so daß das hindurchfließende Medium nicht in Spalten oder sonstigen Toträumen zurückgehalten werden kann. Mit Hilfe des Deckels wird der Dichtkörper über eine Vorspannung am Küken fest in den Hohlraum eingepreßt, so daß Produkt zum Beispiel nicht in den Hohlraum zwischen Deckel und Küken treten kann. Damit eine besonders wirk­ same Abdichtung zwischen Dichtkörper und Hohlraum geschaf­ fen ist, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Dichtkörper außen konisch oder halbkugelförmig geformt und der Hohlraum komplementär ausgebildet ist. Der Dicht­ körper ist dabei durch geeignete Mittel gegen Drehung zu sichern. Ein Mittel besteht erfindungsgemäß darin, daß der Dichtkörper auf der dem Deckel abgewandten Seite einen mit einer Abflachung versehenen zylindrischen Ansatz aufweist, der in einer entsprechenden Ausnehmung des Hohlraums auf­ genommen ist. Über diesen Ansatz kann die Schaltwelle nach außen geführt werden, die dadurch ebenfalls eine Abdich­ tung erfährt, wobei ein Ansatzabschnitt kleineren Durch­ messers durch eine entsprechende Bohrung des Ventilgehäu­ ses hindurchgeführt ist, um die Schaltwelle auch nach außen dichtend zu führen. Diese Abdichtung ist jedoch nur dann anwendbar, wenn die Schaltwelle auf der dem Deckel gegenüberliegenden Seite aus dem Gehäuse herausgeführt ist.

Alternativ kann der Ansatz am Dichtkörper exzentrisch ge­ formt sein, um eine Verdrehung zu verhindern.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der der Einbauöffnung gegenüberliegenden Seite des Dichtkör­ pers und der entsprechenden Hohlraumwandung ein kleiner Spalt vorgesehen. Dieser ermöglicht das Einpressen des Dichtkörpers auch bei Toleranzen in den Außenabmessungen. Aufgrund der Anpressung des Dichtkörpers an die Hohlraum­ wandung kann jedoch in diese Spalte Produkt nicht ein­ treten.

Zum Aufbringen einer Vorspannung auf das Kugelküken sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß zwischen Deckel und der Flachseite des Kükens eine Feder angeordnet ist, vorzugsweise eine Tellerfeder.

Um weitere Toträume zu verhindern, sieht eine Ausgestal­ tung der Erfindung vor, daß Schaltwelle und Küken eintei­ lig geformt sind. Die Schaltwelle befindet sich entweder auf der Deckelseite des Ventils und benötigt dann eine separate Dichtung zwischen der Deckeldurchbohrung und der Schaltwelle. Im anderen Fall wird es auf der dem Deckel gegenüberliegenden Seite aus dem Gehäuse herausgeführt, und zwar durch einen entsprechenden Ansatz des Dichtkör­ pers.

Das erfindungsgemäße Ventil kann auch als Mehrwegeventil gebaut sein, indem das Küken eine Winkeldurchbohrung auf­ weist, die mit einer abzweigenden Anschlußbohrung im Ge­ häuse auf der der Einbauöffnung gegenüberliegenden Seite sowie einer entsprechenden Bohrung des Dichtkörpers aus­ gerichtet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine erste Ausführungsform eines Kugelhahns nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt im Schnitt eine zweite Ausführungsform eines Kugelhahns nach der Erfindung.

Fig. 3 zeigt im Schnitt eine dritte Ausführungsform eines Kugelhahns nach der Erfindung.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig. 3 entlang der Linie 4-4.

In Fig. 1 ist ein Kugelhahn 10 dargestellt, der ein Ge­ häuse 12 aufweist, mit dem einteilig koaxiale Anschluß­ stützen 14, 16 auf gegenüberliegenden Seiten angeformt sind mit koaxialen Durchbohrungen 18, 20. Das Gehäuse 12 weist eine obere Einbauöffnung 20 auf, die zu einem Hohl­ raum 24 führt. Er nimmt einen einteiligen Dichtkörper 26 aus einem geeigneten Material, wie zum Beispiel PTFE, PTFE-Compound, Graphit, Keramik, Metall, plastischer oder elastischer Kunststoff usw., auf. Der Dichtkörper 26 weist eine halbkugelförmige Ausnehmung auf, die zur Aufnahme eines halbkugelförmigen Kükens 28 dient. Der Dichtkörper 26 weist einen außen konischen Abschnitt auf, der von den entsprechend geformten Wänden 32 des Hohlraums 24 aufge­ nommen ist. Der Dichtkörper 26 weist ferner einen zylin­ drischen Ansatz 34 auf, der von einer entsprechend geform­ ten Ausnehmung 36 im Hohlraum 24 aufgenommen ist. Der Ansatz 34 ist an gegenüberliegenden Seiten abgeflacht, wie bei 38 angedeutet, um eine Drehung zu verhindern.

Der Dichtkörper 26 weist Bohrungen 40, 42 auf, die zu den Durchbohrungen 18, 20 ausgerichtet sind. Sie sind ferner ausgerichtet zu einer durchmesserparallelen Durchbohrung 44 des Kugelkükens 28.

Die Wandung der Öffnung 22 weist ein Innengewinde auf zur Aufnahme eines Außengewindes eines kreisförmigen Deckels 46, der die Öffnung 22 verschließt. Mit dem Küken 28 ist einteilig eine Schaltwelle 48 geformt, die durch eine Bohrung des Deckels 46 herausgeführt ist. Zwischen der Bohrung und der Schaltwelle 28 ist eine Buchse 50 aus dichtendem Material angeordnet. Auf der Schaltwelle sitzt ein Knopf 52, an dem ein Handhebel 54 angebracht ist. Im Deckel 46 ist eine bogenförmige Nut 58 geformt, in die ein Stift 56 an der Unterseite des Knopfes 52 eingreift. Er dient zur Drehbegrenzung der Schaltwelle 48. Ein Schraub­ stift 60 im Gehäuse 12 wirkt mit einem konischen Außenab­ schnitt des Deckels 46 zusammen und sichert diesen gegen Verdrehung. Eine Tellerfeder 62 ist zwischen der Unter­ seite des Deckels 46 und einem Bund 64 der Schaltwelle 48 angeordnet und preßt das Küken 28 nach unten gegen den Dichtkörper 26 und diesen gegen die Hohlraumwandung, um eine ausreichende Dichtung bereitzustellen. Wie zu erken­ nen, ist zwischen den entsprechenden Seiten des Dichtkör­ pers 26 auf der dem Deckel 46 gegenüberliegenden Seite und den Wandungen des Hohlraums 24 jeweils ein Spalt vorge­ sehen, damit der Dichtkörper 26 auch bei Bemessungsabwei­ chungen wirksam eingepreßt werden kann.

Soweit bei der Ausführungsform nach Fig. 2 gleiche Teile wie in Fig. 1 vorkommen, werden gleiche Bezugszeichen ver­ wendet. Man erkennt, daß die gezeigte Armatur T-förmig ist, mithin einen abzweigenden Anschluß 66 aufweist mit einer Durchbohrung 68. Das halbkugelförmige Küken 28a weist eine Winkeldurchbohrung 68 auf, so daß die Durchboh­ rung 68 wahlweise mit der Durchbohrung 18a oder 20a ver­ bindbar ist je nach Stellung des Kükens 28a.

Zu Fig. 1 ist noch nachzutragen, daß an der Unterseite des Kükens 28 ein kugelsegmentartiger Spalt 11 geformt ist, um das Drehmoment für das Küken zu verringern. In diesen Spalt kann das Produkt bei geschlossenem Küken nicht ge­ langen.

Der Kugelhahn 70 nach den Fig. 3 und 4 weist ein ein­ teiliges Gehäuse 72 auf mit gegenüberliegenden koaxialen Anschlußstutzen 74, 76, die koaxiale Durchbohrungen 78, 80 aufweisen. Das Gehäuse 72 weist an seiner Unterseite eine Einbauöffnung 82 auf, die zu einem Hohlraum 84 im Gehäuse 72 führt. Der Hohlraum nimmt einen Dichtkörper 86 auf, der ähnlich ausgebildet ist wie der Dichtkörper 26 nach Fig. 1. Er nimmt in einer halbkugelförmigen Schale ein halb­ kugelförmiges Küken 88 auf, die in einen mit einer koni­ schen Außenkontur versehenen Abschnitt 90 des Dichtkörpers 26 geformt ist. Der Hohlraum 84 weist einen entsprechend geformten konischen Abschnitt 86 auf. Der Dichtkörper 86 hat einen zylindrischen Ansatz 94, der von einer entspre­ chenden Ausnehmung 96 des Hohlraums 82 aufgenommen ist. Der Ansatz 94 weist eine Abflachung, wie bei 98 darge­ stellt, auf. Ein weiterer zylindrischer Ansatz 100 er­ streckt sich in eine Bohrung 102 des Gehäuses 72. Der Ansatz 102 nimmt dichtend die Schaltwelle 106 auf, die einteilig mit dem Küken 88 geformt ist. Die Schaltwelle 106 führt in eine Buchse 108 eines Handrades 110, wobei eine Feststellschraube 112, welche durch einen Bund des Handrades 110 und durch eine entsprechende Bohrung der Buchse 108 geschraubt ist, das Handrad 110 drehfest mit der Schaltwelle 106 koppelt.

Der Dichtkörper 86 weist koaxiale Bohrungen 114, 116 auf, die zu den Durchbohrungen 78, 80 ausgerichtet sind. Sie sind ferner ausrichtbar zur durchmesserparallelen Durch­ bohrung 118 im Küken 88.

Die Öffnung 82 weist ein Innengewinde auf, das mit einem Außengewinde eines kreisförmigen Deckels 120 zusammenwirkt. Der Deckel kann ebenso wie der Deckel 46 nach Fig. 1 gegen Drehung gesichert werden. Das Küken 88 weist einen Lager­ zapfen 122 auf, der mit einer entsprechenden Lagerausneh­ mung 124 des Deckels 120 zusammenwirkt. Zwischen Deckel 120 und zugeordneter Flachseite des Kükens 88 ist eine Tellerfeder 124 angeordnet, die das Küken 88 und damit auch den Dichtkörper 86 in den Hohlraum 84 einpreßt.

Claims (11)

1. Kugelhahn mit einem in einem Gehäuse, das quer zu gegen­ überliegenden Anschlüssen eine zu einem Hohlraum füh­ rende Einbauöffnung aufweist und einem drehbar gelager­ ten halbkugelförmigen Küken, das über die Einbauöffnung in den Hohlraum eingesetzt und von einer abgedichtet gelagerten Schaltwelle betätigbar ist, Dichtungsmittel zwischen Küken und Gehäuse und einem die Einbauöffnung abschließenden Deckel, über den eine Vorspannung zwi­ schen Küken und Dichtmittel erzeugt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein einteiliger Dichtkörper (26, 86) vorgesehen ist, der sich an Wänden des Hohlraums (24, 84) dichtend abstützt und eine das Küken (28, 88) pas­ send aufnehmende halbkugelförmige Ausnehmung sowie ko­ axiale mit koaxialen Anschlüssen (14, 16, 74, 76) aus­ gerichtete Bohrungen (40, 42, 114, 116) aufweist, die mit der durchmesserparallelen Durchbohrung (44, 118) des Kükens (24, 88) ausrichtbar sind.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (26, 86) außen konisch oder halbkugel­ förmig geformt und der Hohlraum (24, 84) komplementär ausgebildet ist.

3. Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (26, 86) auf der dem Deckel (46, 120) abgewandten Seite einen mit einer Abflachung (38, 96) versehenen zylindrischen Ansatz (34, 94) aufweist, der in einer entsprechenden Ausnehmung des Hohlraums (24, 84) aufgenommen ist.

4. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der der Einbauöffnung (22, 82) gegenüberliegenden Seite des Dichtkörpers (26, 86) und der entsprechenden Hohlraumwandung ein kleiner Spalt vorgesehen ist.

5. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen Deckel (46, 120) und der zugewandten Flachseite des Kükens (28, 88) eine Feder, vorzugsweise eine Tellerfeder (62, 82) angeordnet ist.

6. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schaltwelle (48, 106) einteilig mit dem Küken (28, 88) geformt ist.

7. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Küken (28, 88) auf der der Schalt­ welle (48, 106) gegenüberliegenden Seite einen Lager­ zapfen (11, 122) aufweist, der in einer Vertiefung der halbkugeligen Ausnehmung des Dichtkörpers (28) oder des Deckels (120) drehbar aufgenommen ist.

8. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Hindurchführung der Schalt­ welle (106) durch das Gehäuse (72) auf der dem Deckel (120) gegenüberliegenden Seite ein ringzylindrischer Ansatz (100) des Dichtkörpers (86) die Dichtung für die Schaltwelle (106) bildet.

9. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Küken (28a) eine Winkeldurch­ bohrung (68) aufweist, die mit einer abzweigenden An­ schlußbohrung (68) im Gehäuse (12a) auf der der Ein­ bauöffnung (22) gegenüberliegenden Seite sowie einer entsprechenden Bohrung des Dichtkörpers (26a) ausge­ richtet ist.

10. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (46, 120) ein Außenge­ winde aufweist, der in ein Innengewinde der Einbauöff­ nung (22, 82) einschraubbar ist.

11. Kugelhahn nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schraubstift (60) den Deckel (46) gegen Dre­ hung sichert.