DE7821934U1

DE7821934U1 - Kugel-absperrhahn

Info

Publication number: DE7821934U1
Application number: DE7821934U
Authority: DE
Original assignee: Feodor Burgmann Dichtungswerke GmbH and Co
Current assignee: Burgmann Grundstuecksverwaltungs GmbH and Co KG
Priority date: 1978-07-21
Filing date: 1978-07-21
Publication date: 1978-11-23

Description

PATENTANWÄLTE· DIPtI-ING. A..*WEDDE DIPU.-ING. K. EMPL

Deutecho Bonk 65/22 601 BLZ 7OO7OO1O 8 O O O MÖNCHEN ΘΟ

Bayer. Hypobank 172ΟΟ2ΘΟΟ6 BLZ 700 2OO O7 Schumonnetr. 2 - Tel. COBO) 47 18 47

Postecheck Mchn. 473 92-8OSBLZ 700100BO Telegramme: Patsntwedde - München

21. Juli 1978

Akte: 6m 23 551

Feodor Burgmann Dichtungswerk GmbH & Co

8190 Wolfratshausen

Kugel-Absperrhahn

#ie Neuerung betrifft einen Kugel-Absperrhahn mit einem von einem Gehäuse allseitig umschlossenen, kugelförmigen, eine zentrale Durchlaßbohrung auffeisenden Hahnküken, das von einem dichtend durch das Gehäuse geführten Intriebszapfen um eine zur Gehäuse-Längsachse senkrechte Achse verdrehbar ist und mit zwei an gegenüberliegenden Seiten des Hahnkükens anliegenden ringförmigen Kükendichtungen, die jeweils im wesentlichen auf der ganzen axialen Länge ihres Außenumfanges von einem Metallring spielfrei umgeben sind, zusammen mit diesem im Gehäuse in dessen Längsachse verschieb!ich sind und mittels einer ringförmigen Sekundärdichtung gegen eine im wesentlichen in einer zur Gehäuse-Länc^achse senkrechten Ebene gelegenen ringförmigen Auflagefläche abgedichtet, formschlüssig abgestützt und gegen das Hahnküken federn vorgespannt sind.

[ 7821934 23.1178

2 -

Bei einem bekannten Kugel-Absperrhahn ist die von einem Metallring spielfrei umgebene Kükendichtung mittels einer ringförmigen Sekundärdichtung gegen eine im wesentlichen in einer zur Gehäuse-Längsachse senkrechten Ebene gelegenen ringförmigen Auflagefläche abgedichtet. Diese ringförmige Sekundärdichtung ist in eine in die ringförmige Auflagefläche eingearbeitete Ringnut eingelassen und steht mit einem geringen Teil ihrer axialen Länge aus der Ringnut heraus.

Diese Ausbildung der Sekundärdichtung macht eine herstellungstechnisch und kostenmäßig aufwendige Ausarbeitung der Ringnut erforderlich. Schließlich muß als Material für die Sekundärdichtung ein volumenelastischer Stoff gewählt werden, da die Sekundärdichtung sonst keine ausreichende Elastizität gewährleisten würde.

Weiter ist bei diesem bekannten Kugel-Absperrhahn der die Kükendichtung umgebende Metallring L-förmig ausgebildet. Die beiden Schenkel des L-förmigen Metallringes umfassen dabei die der Auflagefläche der Kükendichtung gegenüberliegenden axialen und radialen Schenkel. Eine solche Ausbildung des Metallringes ist ebenfalls herstellungs- und kostenmäßig aufwendig und schließlich gestaltet sich auch die Einpassung der Kükendichtung in diesen L-förmigen Metallring schwierig.

Aufgabe der Neuerung ist es, einen Kugel-Absperrhahn so auszubilden, daß die vorstehend genannten Nachteile bezüglich Herstellung und Kosten vermieden werden und daß die Einheit, bestehend aus Kükendichtung,

-3-

7821934 23.1178

Metall ring und Sekundärdichtung mit Federeffekt kostengünstig zu einer Einheit ausgebildet werden und insbesondere keine gesonderten Vorkehrungen, wie zum Beispiel eine Ringnut oder andere Ausnehmungen im Kugelhahn-Gehäuse erforderlich sind.

Ausgehend von einem Kugel-Absperrhahn der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sekundärdichtung mit einem der Kükendichtung entsprechenden Außendurchmesser ausgebildet ist und an deren vom Hahnküken abgewandten Rückseite unmittelbar anliegt und daß der Metallring über diese Rückseite vorsteht und die Sekundärdichtung über einen Teil ihrer axialen Länge radial außen umfaßt.

Durch die neuerungsgemäße Ausgestaltung umfaßt der Metall ring den axialer. Schenkel der Kükendichtung und gleichzeitig zu einem Teil ihrer axialen Länge die Sekundärdichtung. Durch diese Ausgestaltung wird eine einheitliche Ausbildung von Metallring, Kükendichtung und Sekundärdichtung erreicht.

Insbesondere ist durch diese neuerungsgemäße Ausbildung keine besondere Ringnut für die Sekundärdichtung notwendig. Diese wird vielmehr unmittelbar zwischen Gehäuse und Kükendichtung gehalten und gegen seitliches Auswandern durch den Metallring zum Teil eingeschlossen.

In vorteilhafter Weiterbildung ist der Metallring als hohlzylindrisches Rohr ausgebildet.

Hierdurch ergibt sich eine einfache Herstellungsweise des Metal 1-ringes, welche sich insbesondere kostengünstig auswirkt.

-4-

7821934 23.1178

In neuerungsgemäßer Weiterbildung liegt der Metallring mit seinem Innenumfang und der Ausübung einer radial nach innen gerichteten Vorspannung an der Kükendichtung an und umgibt die Sekundärdichtung spielfrei. Insbesondere ist der Metallring vorteilhaft auf die KUkendichtung aufgeschrumpft. Dabei ist vorteilhaft die der Auflagefläche gegenüberlieger Je, von dem radialen und dem axialen Schenkel gebildete Kante der Kükendichtung gebrochen oder verrundet auszubilden. Diese vorteilhafte Ausbildung der niederen äußeren Kante der Kükendichtung bietet Vorteile bei der Herstellung. Wenn die Kükendichtung in den Metallring eingeschrumpft wird, weist letzterer beim EinschrumpfVorgang ein nur geringes·Obermaß oder ebenfalls ein geringfügiges Untermaß, auf jeden Fall im Fertigzustand ein Untermaß auf, wobei die Kantenrundung ein leichteres Einführen der relativ empfindlichen Kükendichtung ermöglicht.

Vorteilhaft ist die Sekundärdichtung im Querschnitt rechteckig ausgebildet und weist eine radiale Breite entsprechend der eben ausgebildeten Rückseite der KUkendichtung auf.

In neuerungsgemäßer Weiterbildung weist die Kükendichtung am radial nach innen gelegenen Ende ihrer Rückseite einen Flansch auf, welcher entsprechend dem Metallring axial über die Rückseite vorsteht und mit dem Metallring eine Nut bildet, in welcher die im Querschnitt rechteckig ausgebildete Sekundärdichtung angeordnet ist.

Diese neuerungsgemäße Ausbildung weist den Vorteil auf, daß bei hohen Drücken der radial nach innen gelegene Spalt zwischen der Rückseite der Kiikendichtung und der Seitenfläche des Rohrflansches ebenso klein gehalten ist, wie der Spalt zwischen der Stirnseite des Metallringes und der Seitenfläche des Rohrflansches. Hierdurch wird vermieden, daß die Sekundärdichtung bei hoher Druckbelastung zwischen KUkendichtung und Seitenfläche des Rohr-

flansches radial nach innen herausgedrückt wird und die Gängigkeit des Hahnklikens behindert.

Weiter besteht die Sekundärdichtung aus volumen-elastischem Material. Dies kann vorzugsweise Graphitexpandat sein oder die Sekundärdichtung kann auch aus einem gepreßtem Wickel vor, Graphitexpandat-Band bestehen.

Eine so hergestellte Sekundärdichtung besitzt besonders hervorragende elastische Eigenschaften, welche sich noch erhöhen, wenn sie aus einem gepreßten Wickel von Graphitexpandat-Band hergestellt ist. Weiterhin „eist Graphitexpc,ndat eine große Beständigkeit gegen extrem hohe Temperaturen und Drücke auf.

In vorteilhafter Ausbildung besteht die Kükendichtung aus Elektrographit oder mit Kunststoff und/oder Metall imprägnierter Hartkohle. Die Verwendung solcher Materialien für die Kükendichtung gewährleistet einen geringen Verschleiß bei gleichzeitig erhöhter Gleitfähigkeit und wirkt sicn deshalb günstig auf die Betätigung des Hahnkükens aus.

Schließlich sind in neuerungsgemäßer Weiterbildung die beiden Sekundärdichtungen aus Materialien mit unterschiedlichen Elastizitätskonstanten und/oder mit unterschiedlichen Querschnittsformen ausgebildet, wobei die Sekundärdichtung mit der geri.-geren Federkonstante (Belastungskraft/ Federweg) der Druckseite des Kugelhahnes zugeordnet ist. Diese Ausbildung ergibt sich aus der Tatsache, daß im Betrieb der eine j der beiden Sekundärdichtringe durch den Druck des abzusperrenden Mediums J bei geschlossenem Kugelhahn weitaus stärker als der auf der Druckseite liegende Sekundärdichtring beansprucht wird. Durch die weichere Aus-

7821934 23.11.78

legung des auf der Druckseite befindlichem Sekundärdichtringes wird ein wesentlich elastischereres Nachgeben und damit ein besseres Dichten dieses Ringes en ,icht. Andererseits wird durch die härtere Ausbildung des auf der drucklosen Seite des abgesperrten Kugelhahnes liegenden Sekundärdichtringes einer dauernden plastischen Verformung und damit einer allmählich einsetzenden Undichtigkeit vorgebeugt.

Im folgenden wird ein nicht einschränkendes Ausfuhrungsbeispiel der Neuerung anhand der Zeichnung erluutert. Es zeigen

Fig. 1 einen durch die Durchflußachse halbierten Längsschnitt durch den Kugel-Absperrhahn in Öffnungsstellung,

Fig. 2 die vergrößerte Darstellung eines Schnittes durch eine erste Ausführungsform der Dichtungsanordnung,

Fig. 3 die vergrößerte Darstellung eines Schnittes durch eine zweite Ausführungsform der Dichtungsanordnung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist im wesentlichen das zwischen den beiden Rohrflanschen 1 und I eingeschlossene Hahnküken 3 zusammen mit seinem Antrieb 4 dargestellt. Der den Antrieb des Kugel-Absperrhahnes enthaltende Gehäuseteil 5 ist zwischen den Rohrflanschen 1 und 2 unter Zwischenschaltung jeweils einer ringföimigen Dichtung 6 eingeschlossen.

7821934 23.1178

Das Gehäuseteil 5 umschließt allseitig das im wesentlichen kugelförmig, eine zentrale Durchlaßöffnung 7 aufweisende Hahnkiiken 3, welches von einem dichtend durch den Gehäuseteil 5 geführten Antriebszapfen H um eine /ur Achse der Durchlaßbohrung 7 senkrechte Achse antrieben wird. Die Durchführung des Antriebszapfens 8 durch den Gehäuseteil 5 ist in Form 3iner bekannten Stopfbuchse 9 mit dichtender Stoptbuchspackung ausgebildet. Unter Belassung eines Spiels greift das das Hahnkiiken 3 antreiebende Ende 11 des Antriebszapfens 8 formschlüssig in eine komplementär ausgebildete Ausnehmung 12 des Hahnkükens 3 ein.

Innerhalb des von dem Gehäuseteil 5 und den beiden Rohrflanschen 1 und gebildeten, im wesentlichen kugeligen Raumes wird das Hahnküh.Mi 3 von zwei Kükendichtungen 13 gehalten. Diese Kükendichtungen 13 sind kreisfürnige Dichtungsringe, die koaxial zur Achse der Durchlaßbohrung 7 jeweils zwischen Hahnküken 3 und den Rohrflanschen 1 oder 2 angeordnet sind, uie aus Elektrographit oder aus mit Kunststoff und/oder Metall imprägnierter Hartkohle bestehenden Kükendichtungen weisen einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf, dessen dem Hahnkiiken 3 als Auflagefläche 14 zugeordnete Seite der kugeligen Oberfläche des Hahn-3 angepaßt ist.

Die der Auflagefläche 14 der Kükendichtunq 13 gegenüberliegenden Außenseite 15 ist in einem zylindrischen Metallring 16 unbeweglich gehalten. Der Metall ring 16 übt mit seinem Innenumfang eine radial nach innen gerichtete Vorspannung auf die Kükendichtung aus. Diese Vorspannung kann dadurch erreicht werden, daß der Metal!ring 16 auf die Kükendichtung aufgeschrumpft ist.

7821934 23.1178

Da lit bei dem Aufschrumpfvorgang die relativ empfindliche Kükendichtung nicht durch den Metall ring 16 beschädigt wird, bzw. ein leichteres Aufschrumpfen oder Einsetzen möglich ist, ist die der Auflagefläche 14 gegenüberliegende, von den radialen und axialen Seiten 15; 17 gebildete Kante 18 der Kükendichtung 13 gebrochen oder verrundet ausgebildet.

Oie axiale Seitenlange des Metallringes 16 ist etwas größer ausgebildet als die Länge der Außenseite 15 der Kükendichtung 13, so daß der Metal 1-ring 16 mit seiner, den Rohrflanschen 1 oder 2 zugewandten Stirnseite 19 die Rückseite 17 der Kükendichtung 13 überragt.

Zwischen dieser Rückseite 17 der Kükendichtuig 13 und der Seitenfläche 20 der Rohrflansche 1 oder 2 ist eine rechteckförmige Sekundärdichtung 21 aus Graphitexpandat mit volumen-elastischen Eigenschaften eingespannt.

Diese Sekundärdichtung 21 wird zu einem Teil 23 ihrer axialen Länge *uf ihrem Außenumfang von dem überstehenden Teil des Metall ringes 16 tiit umfaßt. Hierdurch ist die ringförmig ausgebildete Sekundärdichtung 21 gegen Verschiebung in radialer Richtung zwischen Kükendichtung und Rohrflanschen 1 oder 2 gesichert.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausfuhrungsform der Dichtungsanordnung dargestellt, bei der die Kükendichtung 13 am radial nach innen gelegenen Ende ihrer Rückseite 17 einen Flansch 13' aufweist. Dieser steht mit

demselben Maß wie der Metall ring 16 über die Rückseite 17 der Kükendich-

-9-

7821934 23.1178

tung 13 in axialer Richtung vor, so daß dieser Flansch zusammen mit dem Metall ring und der Rückseite 17 eine Nut bilden, in welcher die Sekundärdichtung 21 angeordnet ist und damit von drei Seiten gehalten wird.

Zwischen dem Metallring 16 und dem Gehäuseteil 5 ist ein Spielraum vorgesehen, so daß die von dem Metallring 16 umgebene Einheit von Kükendichtung 13 und Sekundärdichtung 21 in axialer Richtung längsverschieblich ist.

Die Sekundärdichtung 21 wird durch kraftschlüssiges Umfassen durch den Metallring 16 gehalten. Eine Befestigung der Sekundärdichtung 21 ist jedoch auch durch eine Klebeverbindung möglich. Auch ist eine Ausführungsform möglich, bei der die radiale Seitenlänge der Sekundärdichtung 21 größer ist als lie Länge der Rückseite 17 der Kükendichtung 13. Die Sekundärdichtung 21 würde dann in Richtung zur Durchlaßbohrung 7 über die Kükendichtung hinausstehen.

Im Falle, daß ein solcher erfindungsgemäßer Kugel-Absperrhahn in eine Leitung eingebaut wird, welche nicht in wechselseitiger Richtung durchflossen wird, oder in der nicht beidseitig des Hahnkükens ein gleichgroße Druck herrscht, wird das Hahnküken 3, wenn es durch die Antriebsvorrichtung 4 in Absperrstellung gebracht wurde, durch den Druck des abgesperrten Mediums voll beaufschlagt und die der Druckseite des Hahnkükens

7821934 23.1178

gegenüberliegende Sekundärdichtung wird dann wesentlich stärker ils die Sekundärdichtung auf der Druckseite beansprucht. Es kann dann bei relativ weicher Auslegung der mit dem Druck beaufschlagten Sekundärdichtung zu einer dauernden plastischen Verformung dieser Dichtung und damit zu Undichtigkeiten kommen. Aus diesem Grunde kann dann im Gegensatz zu der Sekundärdichtung, welche auf der Druckseite liegt, die dieser Dichtung gegenüberliegende Sekundärdichtung in ihrer elastischen Eigenschaft unterschiedlich ausgebildet sein. Die der Druckseite des Hahnkükens zugekehrte Sekundärdichtung sollte dann elastischer gehalten sein, als die dieser Dichtung gegenüberliegende zweite Sekundärdichtung.

H/Zi/RE.l

7821934 23.1178

Claims

21. Juli 197° Akte: Gm 23 551 SCHUTZANSPROCHE.

1. Kugel-Absperrhahn mit einem von einem Gehäuse allseitig umschlossenen, kugelförmigen, eine zentrale Durchlaßbohrung aufweisenden Hahnküken, das von einem dichtend durch das Gehäuse geführten Antriebszapfen um eine zur Gehäuse-Längsachse senkrechte Achse verdrehbar ist und mit zwei an gegenüberliegenden Seiten des Hahnküker-s anliegenden ringförmigen Kükendichtungen, die jeweils im wesentlichen auf der ganzen axialen Länge ihres Außenumfanges von einem Metallring spielfrei umgeben sind, zu^mmen mit diesem im Gehäuse in dessen Längsachse verschieblich sind und mittels einer ringförmigen Sekundärdichtung gegen eine im wesentlichen in einer zur Gehäuse-Längsachse senkrechten Ebene gelegenen ringförmigen Auflagefläche abgedichtet, formschlüssig abgestützt und gegen das Hahnküken federnd vorgespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung

bzw.
(21 22) mit einem der Kükendichtung ( 13) entsprechenden Aussendurchmesser ausgebildet ist und an deren vom Hahnküken ( 3 ) abgewandten Rückseite (17 ) unmittelbar anliegt und daß der Metallring (16 ) über diese Rückseite vorsteht und die Sekundärdichtung über einen Teil (23 ) ihrer axialen Länge radial aussen umfasst.

-II-

7821934 23.1178

• t * ν «ι

- II -

2. Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall ring ( 16 ) als hohl zylindrisches Rohr ausgebildet ist.

3. Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metal!ring ( 16 ) mit seinem Innenumfang unter Ausübung einer radial nach innen gerichteten Vorspannung an der Kükendichtung (13) anliegt und die Sekundärdichtung (21 bzw.22) spielfrei umgibt.

4. Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring ( 16 ) auf die Kükendichtung ( 13 ) aufgeschrumpft ist.

5. Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 3 oder 4, dadurch q e κ e η η zeichnet, daß die der Auflagefläche (14) gegenüberliegende, von der radiall und axialen Seite (17; 15) gebildete Kante (18) der Kükendichtung (13) gebrochen" oder verrundet ausgebildet ist.

6. Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

bzw.

zeichnet, daß die Sekundärdichtung (21 22) im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist und eine radiale BreHe entsprechend der eben ausgebildeten Rückseite der Kükendichtung ( 13) aufweist.

-III-

7821934 23.1178

III

7. Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kükendichtung (13) am radial nach innen gelegenen Ende ihrer Rückseite (J) einen Flansch (13') aufweist, welcher entsprechend dem Metallring (16) axial über die Rückseite (17; vorsteht und mit dem Metallring (16) eine Nut bildet, in welcher die im Querschnitt rechteckig ausgebildete Sekundärdichtung (21 bzw. 22) angeordnet ist.

8. Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung '21 bzw. 22) dus voluirenelastischem Material besteht.

9. Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundä'rdich*ung (2i bzw. 22) aus Graphitexpandat besteht.

10. Kuqel-Absperrhahn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung (21 bzw. 22) aus einem gepreßten Wickel von Graphitexpandat-Band besteht.

11. Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kükendichtung (13) aus Elektrographit oder mit Kunststoff und/oder Metall imprägnierter Hartkohle besteht.

-IV-

7821934 23.1178

IV -

12. <ugel-Absperrhahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch (jekennzeichnet, daß die beiden Sekundärdichtungen (21 bzw. 22) aus Materialien mit unterschiedlichen Elastizitätskonstanten und/oder mit unterschiedlichen Querschnittsformen ausgebildet sind, wobei die Sekundärcchtung mit der geringeren Federkonstante {Belastungskraft/ Federweg) der Druckseite des Kugelhahnes zugeordnet ist.

H/Zi.1

7821934 23.1178