DE102009058978A1

DE102009058978A1 - Kugelhahn

Info

Publication number: DE102009058978A1
Application number: DE200910058978
Authority: DE
Inventors: Helmut 75228 Hiss; Markus 66709 Strupp
Original assignee: Hydac Accessories GmbH
Current assignee: Hydac Accessories GmbH
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-08-04

Abstract

1. Kugelhahn. 2. Ein Kugelhahn, insbesondere für unter hohem Druck stehende Medien, mit einem Ventilgehäuse (1), in dem eine um eine Achse im Gehäuse (1) drehbar gelagerte Kugelspindel (6) in einem axialen Abstand von der Drehlagerung einen Kugelkörper (12) als Sperrorgan zwischen einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil eines Mediendurchganges (4) des Gehäuses (1) aufweist, wobei eine im Kugelkörper (12) befindliche Durchflussbohrung (14) zum Entsperren des Kugelhahnes durch Drehen der Kugelspindel (12) auf den Mediendurchgang (4) ausrichtbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelspindel (12) an zwei Endabschnitten (8, 10), die gleich ausgebildet sind und sich beidseits an den Kugelkörper (12) anschließen, gelagert ist und dass die Lagerung an zumindest einem Endabschnitt (8, 10) durch einen integrierte Gleitlagerelemente (34, 36) aufweisenden Lagerungsdeckel (26) gebildet ist, der am Gehäuse (1) lösbar anbringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn, insbesondere für unter hohem Druck stehende Medien, mit einem Ventilgehäuse, in dem eine um eine Achse im Gehäuse drehbar gelagerte Kugelspindel in einem axialen Abstand von der Drehlagerung einen Kugelkörper als Sperrorgan zwischen einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil eines Mediendurchganges des Gehäuses aufweist, wobei eine im Kugelkörper befindliche Durchflussbohrung zum Entsperren des Kugelhahnes durch Drehen der Kugelspindel auf den Mediendurchgang ausrichtbar ist.
Kugelhähne dieser Art sind bekannt und im Handel frei erhältlich, siehe beispielsweise Prospekt D 5.501.19/06.03 der Anmelderin. Derartige Kugelhähne werden zum Absperren von Volumenströmen vorzugsweise in Hydraulikkreisläufen eingesetzt, jedoch auch für gasförmige und/oder aggressive Medien. Derartige Hähne werden hierbei nicht als Drosselventile, sondern als steuerbare Sperrorgane benutzt, die im geöffneten Zustand einen Vollstromdurchgang für ungehindertes Strömen des Mediums bilden.
Bei dem verbreiteten Einsatz derartiger Hähne in Systemen mit hohen Systemdrücken müssen die Anschlussverbindungen zwischen Ventilgehäuse und Rohrleitungssystem besonders sicher und zuverlässig gestaltet sein. Bei hohen Druckstufen, etwa in Bereichen von 500 bar, sind daher Anschlussverbindungen durch Schweißen oder formschlüssiges Klemmen üblich.
Zwar wird dadurch eine hohe Betriebssicherheit erreicht, es ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, wenn ein Austausch des Kugelhahns, beispielsweise am Ende der Standzeit der Verschleißteile, etwa der Kugelspindel, erforderlich ist. Mit anderen Worten gesagt, ist bei den nicht ohne Weiteres lösbaren Anschlussverbindungen ein zerstörungsfreier Ausbau nicht möglich.
Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Kugelhahn der betrachteten Art zur Verfügung zu stellen, der bei Bedarf einen Ausbau der Verschleißteile aus dem Ventilgehäuse ohne ein Trennen von Anschlussverbindungen am Ventilgehäuse ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Kugelhahn gelöst, der die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 die Kugelspindel an zwei Endabschnitten, die gleich ausgebildet sind und sich beidseits an den Kugelkörper anschließen, gelagert ist, wobei die Lagerung an zumindest einem Endabschnitt durch einen integrierte Gleitlagerelemente aufweisenden Lagerungsdeckel gebildet ist, der am Gehäuse lösbar anbringbar ist, ist ein zerstörungsfreier Ausbau der Kugelspindel und der zugehörigen Verschleißelemente in der Weise möglich, dass der zumindest eine Lagerungsdeckel an einem Endabschnitt der Kugelspindel abgenommen wird. Dadurch lässt sich mit bezüglich der Spindelachse axialer Bewegung die Kugelspindel aus dem Gehäuse ausfahren, wobei der zweite Endabschnitt aus seiner Gleitlagerung herausgezogen wird. Ein Lösen der Anschlussverbindungen erübrigt sich somit.
In besonders vorteilhafter Weise kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Lagerung an beiden Endabschnitten durch Lagerungsdeckel, die beide am Gehäuse lösbar anbringbar sind, gebildet ist, wobei jeder Lagerungsdeckel in Form einer Lagerhülse ausgebildet ist, die gleich ausgebildet sind und jeweils von der Außenseite des Gehäuses her in einen Spindeldurchgang des Gehäuses einbaubar, vorzugsweise einschraubbar sind. Durch Ausbau beider Lagerungsdeckel sind sowohl die Gleitlagerelemente beider Lagerungsdeckel als Verschleißteile auswechselbar, als auch der Mediendurchgang im Gehäuse vom Spindeldurchgang her bequem zugänglich, sodass hier gegebenenfalls auch im Mediendurchgang befindliche Verschleißteile bequem ausgewechselt werden können.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist der Spindeldurchgang des Gehäuses derart gestuft, dass sein Durchmesser in dem an den Kugelkörper der im Gehäuse befindlichen Kugelspindel angrenzenden Bereich geringfügig größer als der Außendurchmesser des Kugelkörpers und in dem der Außenseite des Gehäuses näher liegenden Bereich demgegenüber größer ist. Bei solcher Gestaltung des Spindeldurchganges gestaltet sich der Einbau einschraubbarer Lagerhülsen besonders einfach und sicher, weil die dem Spindeldurchgang angepassten und daher an der Außenseite ebenfalls gestuften Lagerhülsen bis zur Anlage an den Stufen eingeschraubt werden können, wobei die Stufen die genaue axiale Positionierung der Lagerhülsen bewirken.
In besonders vorteilhafter Weise kann die Anordnung so getroffen sein, dass an der Innenseite der Lagerhülsen gestufte Lagerpasssitze für Gleitlagerbuchsen gebildet sind, die sich axial voneinander im Abstand befinden und zwischen denen ein O-Ring angeordnet ist. Bei einem gegebenenfalls erforderlichen Austausch von Verschleißteilen können somit die Gleitlagerelemente gesondert ausgetauscht werden, während die Lagerhülsen selbst weiter benutzbar sind.
In besonders vorteilhafter Weise kann im Mediendurchgang des Gehäuses in jedem an den Kugelkörper angrenzenden Abschnitt ein eine Dichtschale in Zusammenwirkung mit dem Kugelkörper bildender Hülsenkörper vorgesehen sein, der im Durchgang durch eine Federanordnung gegen den Kugelkörper hin vorgespannt ist. Eine derartige Bauweise gewährleistet nicht nur eine einwandfreie Abdichtung aufgrund federnder Anlage der Hülsenkörper am Kugelkörper der Kugelspindel, sondern die Hülsenkörper können als Verschleißteile auch vom Spindeldurchgang her gesondert ausgetauscht werden, wenn der Spindelkörper nach dem Abnehmen der Lagerungsdeckel aus dem Spindeldurchgang ausgebaut ist.
Für ein optimales Betriebsverhalten können für Kugelspindel und Dichtschalen eine Werkstoffpaarung aus einer Legierung auf Kobaltbasis bzw. einer Aluminium-Kupfer-Legierung vorgesehen und die Gleitlagerbuchsen aus einer Kupfer-Aluminium-Legierung gebildet sein.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann an beiden Enden des Mediendurchganges an der jeweiligen Außenseite des Gehäuses ein durch Schrauben befestigter Flansch mit einem integrierten Anschlussstück zur Bildung der Verbindungen mit einem Fluidsystem vorgesehen sein.
In besonders vorteilhafter Weise kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass die gleich ausgebildeten Flansche einen in den Mediendurchgang ragenden Stutzen besitzen, dessen Ende eine Abstützung für einen gewellten Federring bilden, der den jeweiligen Hülsenkörper zur Abdichtung gegen den Kugelkörper der Kugelspindel vorspannt.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 einen näherungsweise in halber natürlicher Größe gezeichneten Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Kugelhahnes;
2 eine noch stärker verkleinert gezeichnete perspektivische Schrägansicht des Ausführungsbeispieles und
3 einen gegenüber 1 vergrößerten Längsschnitt eines abgewandelten Ausführungsbeispiels.
Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele des Kugelhahns weisen ein einstückiges Ventilgehäuse 2 in Form eines rechteckigen Quaders auf. Als Strömungsweg für das zu steuernde, betreffende Medium ist ein im Gehäuse 2 zentral gelegener Durchgang in Form einer Bohrung 4 vorgesehen. Als steuerbare Sperrorgan zum Absperren und Freigeben des Strömungsweges ist im Gehäuse 2 mit zur Bohrung 4 senkrechter Achse eine Kugelspindel 6 drehbar gelagert, die zwischen zwei Endabschnitten 8 und 10 einen Kugelkörper 12 bildet, der in der bei Kugelhähnen an sich üblichen Weise den eigentlichen Sperrkörper der Kugelspindel 6 bildet. Zu diesem Zweck weist der Kugelkörper 12 eine Durchflussbohrung 14 auf, die durch Drehen der Kugelspindel 6 auf die den Mediendurchgang bildende Bohrung 4 des Gehäuses 2 ausrichtbar ist. Zum Schalten des Kugelhahnes durch Drehen der Kugelspindel 6 befindet sich an einem Absatz 16 des in 1 oben liegenden Endabschnittes 10 der Kugelspindel 6 ein zweiarmiger Schalthebel 18, der über ein Kupplungsstück 20 mit dem Fortsatz 16 verbunden ist. Mit dem Kupplungsstück 20 ist eine Begrenzungsscheibe 22 verbunden, die an ihrem Umfang mit Anschlagstiften 24 zusammenwirkt und die Drehbeweglichkeit der Kugelspindel 6 auf eine Drehung von 90° Grad begrenzt, um die Kugelspindel aus der in 1 und 3 gezeigten Offenstellung des Kugelhahnes in die um 90° Grad hierzu verdrehte Sperrstellung zu drehen.
Die Kugelspindel 6 ist an ihren beiden, jeweils gleich ausgebildeten Endabschnitten 8 und 10 drehbar gelagert. Die Lagerung ist an beiden Endabschnitten 8, 10 jeweils durch einen Lagerungsdeckel gebildet, die in Form von Lagerungshülsen 26 gestaltet sind. Diese sind als sogenannte Gleichteile jeweils gleich ausgebildet und von der einen und der anderen Seite des Gehäuses 2 her in einen Spindeldurchgang 28 eingebaut. Dieser ist derart gestuft, dass sein Durchmesser in dem inneren Endabschnitt, der dem Kugelkörper 12 der Kugelspindel 6 benachbart ist, geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Kugelkörpers 12 und in dem der Außenseite des Gehäuses 2 näherliegenden Bereich demgegenüber größer ist. Bei den gezeigten Beispielen, wo die Lagerungshülsen 26 in das Gehäuse 2 durch Verschrauben eingebaut sind, weist der Spindeldurchgang 28 indem erweiterten, äußere Bereich ein Innengewinde 30 auf, in das die betreffende Lagerhülse 26 mit Außengewinde einschraubbar ist. Wegen der gestuften Form des Spindeldurchganges 28 ist die in passender Weise gestufte Lagerungshülse 26, wenn sie in den Spindeldurchgang 28 eingeschraubt ist, an der im Durchgang befindlichen Stufe 32 in Anlage und somit im eingeschraubten Zustand axial positioniert. Die Innenseite der Lagerhülsen 26 ist ebenfalls gestuft, um Lagerpasssitze für innere Gleitlagerbuchsen 34 und äußere Gleitlagerbuchsen 36 zu bilden, zwischen denen sich ein geringer Zwischenraum befindet, in dem ein O-Ring (in der 3 mit 62 beziffert) zur Abdichtung gegenüber der Kugelspindel 6 sitzt. Die Gleitlagerbuchsen 34 und 36 sind aus einer Kupfer-Aluminiumlegierung gebildet, was bei einer Kugelspindel 6 aus einer Legierung auf Kobaltbasis, beispielsweise Stellite^® 6, eine günstige Werkstoffpaarung darstellt.
In der den Mediendurchgang bildenden Bohrung 4 befindet sich an jedem an den Kugelkörper 12 angrenzenden Abschnitt eine hülsenartige Dichtschale in Form eines Hülsenkörpers 38 mit an die Außenwölbung des Kugelkörpers 12 angepasstem Dichtrand 40 und einem auf halber Hülsenlänge befindlichen O-Ring 42 zur Abdichtung gegen die Gehäusebohrung 4. Die Hülsenkörper 38 sind gegen die Kugelkörper 12 jeweils federnd vorgespannt. Ein hierfür vorgesehener, gewellter Federring 44 stützt sich an einem Rohrstutzen 46 ab, der sich jeweils von einem durch Schrauben 48 am Gehäuse 2 befestigten Flansch 50 in die Gehäusebohrung 4 erstreckt, gegen die er mit einem O-Ring 52 abgedichtet ist. Die gleich ausgebildeten Flansche 50 weisen jeweils ein Anschlussstück 54 zur Bildung der Verbindung mit einem nicht dargestellten Fluidsystem auf. Für Lagerung und Versand sind die Anschlussstücke 54 durch eine aufgeklipste Schutzhaube 56 abdeckbar.
Bei einem gegebenenfalls erforderlichen Austausch der Kugelspindel 6 und weiterer Verschleißteile, wie der Lagerbuchsen 34 und 36, kann dies vorgenommen werden, ohne Anschlussverbindungen an den Anschlussstücken 54 zu trennen oder die Flansche 50 durch Lösen der Schrauben 48 abzunehmen. Um die Kugelspindel 6 auszubauen ist es ausreichend, eine der als Lagerdeckel dienenden Lagerungshülsen 26 aus dem Gehäuse 2 herauszuschrauben, um die Kugelspindel 6 aus dem Gehäuse 2 herauszuziehen, wobei die Hülsenkörper 38 gegen die Federwirkung durch Zusammenwirkung mit den schrägen Dichträndern 40 verschoben werden. Wenn die Lagerungshülsen 26 an beiden Lagerungsendabschnitten 8 und 10 ausgebaut werden, können sämtliche Lagerbuchsen 34 und 36 als Verschleißteile ausgewechselt werden. Bei beidseits abgenommen Lagerhülsen 26 steht auch innerhalb des Spindeldurchganges 28 ausreichend Freiraum zur Verfügung, um die Hülsenkörper 38 als Verschleißteile vom Innenraum des Spindeldurchganges 28 her auszuwechseln. Zu diesen Vorteilen kommt der Vorteil hinzu, dass der Kugelhahn rationell und kostengünstig herstellbar ist, weil er aus identisch gestalteten, sogenannten Gleichteilen aufgebaut ist, nämlich zwei gleichen Flanschen 50, gleichen Lagerungsdeckeln in Form der Lagerungshülsen 26, gleichen Lagerbuchsen 34 und 36 sowie gleichen, mit je gleich ausgebildeter Federanordnung vorgespannten Hülsenkörpern 38.
Während bei dem Beispiel von 1 die Kugelspindel 6 in den beiden sich an den Kugelkörper 12 anschließenden Lagerungsabschnitten 8, 10 absatzlos kreiszylindrisch ist, unterscheidet sich das Beispiel von 3 demgegenüber dadurch, dass die Kugelspindel 6 am Übergang zwischen den Lagerbuchsen 34 und 36 derart abgesetzt ist, dass eine Ringschulter 64 gebildet ist, an der die Kugelspindel 6 jeweils in einen Lagerungsabschnitt geringeren Durchmessers übergeht.

Claims

Kugelhahn, insbesondere für unter hohem Druck stehende Medien, mit einem Ventilgehäuse (1), in dem eine um eine Achse im Gehäuse (1) drehbar gelagerte Kugelspindel (6) in einem axialen Abstand von der Drehlagerung einen Kugelkörper (12) als Sperrorgan zwischen einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil eines Mediendurchganges (4) des Gehäuses (1) aufweist, wobei eine im Kugelkörper (12) befindliche Durchflussbohrung (14) zum Entsperren des Kugelhahnes durch Drehen der Kugelspindel (12) auf den Mediendurchgang (4) ausrichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelspindel (12) an zwei Endabschnitten (8, 10), die gleich ausgebildet sind und sich beidseits an den Kugelkörper (12) anschließen, gelagert ist und dass die Lagerung an zumindest einem Endabschnitt (8, 10) durch einen integrierte Gleitlagerelemente (34, 36) aufweisenden Lagerungsdeckel (26) gebildet ist, der am Gehäuse (1) lösbar anbringbar ist.
Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung an beiden Endabschnitten (8 und 10) durch Lagerungsdeckel, die beide am Gehäuse (1) lösbar anbringbar sind, gebildet ist, wobei jeder Lagerungsdeckel in Form einer Lagerhülse (26) ausgebildet ist, die gleich ausgebildet sind und jeweils von der Außenseite des Gehäuses (1) her in einen Spindeldurchgang (28) des Gehäuses (1) einbaubar, vorzugsweise einschraubbar sind.
Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeldurchgang (28) des Gehäuses (1) derart gestuft ist, dass sein Durchmesser in dem an den Kugelkörper (12) der im Gehäuse (1) befindlichen Kugelspindel (12) angrenzenden Bereich geringfügig größer als der Außendurchmesser des Kugelkörpers (12) und in dem der Außenseite des Gehäuses (1) näher liegenden Bereich demgegenüber größer ist.
Kugelhahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite der Lagerhülsen (26) gestufte Lagerpasssitze für Gleitlagerbuchsen (34, 36) gebildet sind, die sich axial voneinander im Abstand befinden und zwischen denen ein O-Ring (62) angeordnet ist.
Kugelhahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelspindel (6) in ihren Lagerungsabschnitten (8, 10) zwischen den den Lagerbuchsen (34 und 36) zugeordneten Bereichen einen Absatz aufweist, der eine Ringschulter (64) bildet, an der die Kugelspindel (6) in Endabschnitte (8, 10) geringeren Durchmessers übergeht.
Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Mediendurchgang (4) des Gehäuses (1) an jedem an den Kugelkörper (12) angrenzenden Abschnitt ein eine Dichtschale in Zusammenwirkung mit dem Kugelkörper (12) bildender Hülsenkörper (38) vorgesehen ist, der im Durchgang (4) durch eine Federanordnung (44) gegen den Kugelkörper (12) hin vorgespannt ist.
Kugelhahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für Kugelspindel (6) und Hülsenkörper (38) eine Werkstoffpaarung aus einer Legierung auf Kobaltbasis bzw. einer Aluminium-Kupferlegierung vorgesehen ist.
Kugelhahn nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchsen (34, 36) aus einer Kupfer-Aluminiumlegierung gebildet sind.
Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden des Mediendurchganges (4) an der jeweiligen Außenseite des Gehäuses (1) ein durch Schrauben (48) befestigter Flansch (50) mit einem integrierten Anschlussstück (54) zur Bildung der Verbindungen mit einem Fluidsystem vorgesehen ist.
Kugelhahn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gleich ausgebildeten Flansche (50) einen in den Mediendurchgang (4) ragenden Stutzen (46) besitzen, dessen Ende eine Abstützung für einen gewellten Federring (44) bilden, der den jeweiligen Hülsenkörper (38) zur Abdichtung gegen den Kugelkörper (12) der Kugelspindel (6) vorspannt.