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Hahn mit Schmiervorrichtung und Schmiermittelüberschußaustritt Die
Erfindung bezieht sich auf einen Hahn mit Schmiervorrichtung und mit einer zwischen
einer Kükenstirnfläche und einer dieser Stirnfläche gegenüberliegenden Gehäuseringfläche
gebildeten Schmiermitteldruckkammer, in der ein Polytetrafluoräthylen-Dichtungsring
mit einer größeren und einer gegenüberliegenden, durch eine Schrägfläche verbundenen
kleineren Fläche als Auflageflächen mit dem Küken und Gehäuse um den Kükenschaft
eingelegt ist, wobei das Küken unter dem Druck des Schmiermittels entgegen einer
auf die entgegengesetzte Kükenstirnfläche wirkenden Feder in Achsrichtung verschiebbar
ist und sich bei der Verschiebung von der Gehäuseringfläche entfernt und dadurch
den Schmiermittelüberschuß zwischen Kükenschaft und zugehöriger Gehäusebohrung austreten
läßt.
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Die wesentliche Schwierigkeit beim Schmieren von Hahnküken, gleichgültig
ob sie zylindrisch oder konisch sind, besteht einerseits darin, daß eine absolute
Dichtigkeit der geschmierten Dichtflächen erreicht werden muß. Dazu müssen die Dichtflächen
sehr eng aneinander anliegen, um ein Auspressen des Schmiermittels aus dem Spalt
zwischen den Dichtflächen durch das durch den Hahn zu steuernde Medium zu verhindern.
Bei sehr engen Spalten besteht andererseits die Schwierigkeit, eine ausreichende
Schmierung über die gesamte Dichtfläche zu erhalten, so daß die Gefahr besteht,
daß nicht mit Schmiermittel benetzte Flächen teils keine ausreichende Dichtwirkung
ergeben, da zu steuerndes Medium eintritt, oder daß metallische Reibung auftritt,
die zum »Fressen« des Kükens im Dichtsitz führt. Eine weitere Schwierigkeit besteht
darin, die Schmierung über eine ausreichende Betriebsdauer konstant zu halten, d.
h. einen gewissen Vorrat an Schmiermittel zu schaffen, durch den eine ständige Versorgung
der Dichtflächen mit Schmiermittel sichergestellt wird.
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Diese Schwierigkeiten werden durch bekannte Hähne mit Schmiervorrichtungen,
deren Gehäuse im Kopfteil eine ringförmige Ausnehmung um die für den Kükenschaft
vorgesehene Bohrung und deren zylindrische Küken an dem dem Schaft benachbarten
Oberflächenteil einen der ringförmigen Gehäuseausnehmung gegenüberliegenden ringförmigen
Absatz aufweisen, wobei ein in die Ausnehmung eingelegter und am Absatz anliegender,
gegen Druck und Schmiermittel beständiger Ring angeordnet ist, nicht überwunden.
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Es ist eine weitere Ausführungsform eines Hahnes mit Schmiervorrichtung
bekanntgeworden, durch die eine Verbesserung der Schmiervorrichtung erreicht werden
soll, bei der der Raum zwischen Kükenstirnfläche und gegenüberliegender Gehäuseringfläche
gleichfalls als Schmiermitteldruckkammer dient, in der sich ein Dichtring befindet,
der bei Überdruck des Schmiermittels dieses am Halmkopf austreten läßt. Bei diesen
bekannten Ventilen wird die Abdichtung durch eine besondere Ausbildungsform des
Dichtungsringes verbessert.
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Dabei ist es bereits vorgeschlagen worden, den Dichtungsring so auszubilden,
daß er eine größere und eine gegenüberliegende, durch eine Schrägfläche verbundene
kleinere Fläche als Auflage mit dem Küken und dem Gehäuse zum Einlegen um den Kükenschaft
aufweist, wobei die größere Fläche am Kükenschaft anliegt und der Dichtungsring
mit dem Küken axial wandert. Bei dieser vorgeschlagenen Anordnung ist jedoch nur
ein kleiner Schmiermittelaufnahmeraum vorhanden, wobei aber das überschüssige Schmiermittel
deutlich sichtbar am Hahnkopf austreten kann.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die vorhandenen
Schmieranordnungen für Dichtflächen an Hähnen so zu verbessern, daß eine sehr große
Schmiermittelreserve bei gleichförmigem Schmierdruck zur Verfügung steht und das
Küken sich dabei auch leicht drehen läßt.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Dichtungsring
mit seiner größeren Auflagefläche am Gehäuse anliegend einsetzbar ist und hierfür
in
seinem Bereich am oder im Kükenschaft selbst ein Schmiermittelauslaß vorgesehen
ist, wobei der Dichtungsring mit seiner Bohrung den Kükenschaft gleitend umfaßt
und ferner, daß zwischen der Feder und dem Gehäuseboden eine Polytetrafluoräthylenscheibe
eingelegt ist.
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Durch diese erfindungsgemäße Anordnung kann der Schmiermittelüberschußaustritt
in wirkungsvoller Weise stattfinden, wobei sich die Schmiermitteldruckkammer vor
Austritt des Schmiermittels wesentlich mehr vergrößert als bei bekannten Vorrichtungen
und dadurch eine größere Schmiermittehnenge zum Nachschn-ieren zur Verfügung steht.
Durch das Einlegen der den Reibungswiderstand zwischen Feder und Gehäuseboden vermindernden
Scheibe wird trotz der durch die erfindungsgemäß höhere Zusammendrükkung der Feder
und damit Erhöhung des Reibungswiderstandes eine außerordentlich leichte Drehbarkeit
des Halmkükens erreicht.
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Vorzugsweise weist für den Sehmiermittelauslaß der Kükenschaft eine
von der Kükenstimfläche weg sich konisch verjüngende Form auf. Wenn der Kükenschaft
eine zylindrische Oberfläche hat, ist als Schmiermittelauslaß ein Umführungskanal
im Kükenschaft angeordnet. Der Dichtungsring weist neben der größeren äußeren Schrägfläche
eine kleinere innere Schrägfläche auf. Die größere äußere Schrägfläche endet über
der breiteren Auflagefiäche des Dichtungsringes. Der Dichtungsring ist aus einem
gepreßten und gesinterten Polytetrafluqräthylen ausgeschnitten, das mit geätzten
Glasfasern imprägniert ist.
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Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen
an Hand der Zeichnungen erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Hahn; Fig. 2 zeigt einen
Vertikalschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1; - Fig.3 zeigt eine vergrößerte
Ansicht des erfindungsgemäßen Dichtungsringes; Fig. 4 zeigt einen Vertikalschnitt
durch eine Abwandlungsform des erfindungsgemäßen Hahns, und Fig. 5 ist eine vergrößerte
Ansicht eines Teiles des selbsttätig schmierenden, in Fig. 4 dargestellten Hahns.
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Bei dem in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Hahn hat das Gehäuse 1 die
zur Hahngehäusekammer 4 führenden Öffnungen 2 und 3. Der Boden des Hahngehäuses
ist durch einen Gewindestopfen 5 verschlossen, dessen Aussparung 6 zur Aufnahme
der Lagerscheibe 7 dient, die aus Polyfluoräthylen besteht. Auf dieser Scheibe 7
liegt eine Stahlscheibe 8, auf die sich das untere Ende der Feder 6 abstützt, deren
oberes Ende gegen den Boden des Kükens 11 anliegt.
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Das hier dargestellte Küken besteht aus einem einheitlichen zylindrischen
Teil mit einer Durchgangsöffnung 12, die zu den Öffnungen 2 und 3 im Hahngehäuse
paßt. Die Öffnung 12 ist üblicherweise über einen Kanal 13 mit dem Raum über dem
Gewindestopfen 5 verbunden. Auf diese Weise wird der Leitungsdruck auf den Boden
des Kükens übertragen, wenn die beiden zu den Rohrleitungen führenden Öffnungen
2 und 3 durch die Öffnung 12 miteinander verbunden sind. Dieser Leitungsdruck unterstützt
die von der Feder ausgeübte Wirkung, da er das Küken ebenfalls nach oben drückt.
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Das Küken weist -vier vertikale, in Längsrichtung verlaufende Kanäle
auf" und zwar zwei längere Kanäle 34 und zwei kürzere Kanäle 15. Die kürzeren Kanäle
15 werden bei einer Drehung des Kükens an den Öffnungen 2 und 3 vorbeigeführt. Ein
bogenförmig verlaufender Nut 16 führt vom unteren Teil eines jeden der längeren
Kanäle rings um die Dichtflächen des Kükens. Eine ringförmige Zuführungsnut 17 mit
geringem Querschnitt verbindet die oberen Enden der Kanäle 14. Die kürzeren Kanäle
15 enden kurz vor den bogenförmig verlaufenden Nuten 16 und kurz vor der Zuführungsnut
17, stehen jedoch über Verteilernuten 18 in der Wand des Hahngehäuses miteinander
in Verbindung. Die Zuführungsnut 17 hat über die Bohrung 20 mit Radialnuten 21 Verbindung.
In der Bohrung 20 liegen zwei Kugelrückschlagventile 22 und 23 in einem Käfig 24,
die durch Federn 25 in Verschlußstellungen gedrückt werden. Am äußeren Ende der
Bohrung 20 ist die Schmierdruckschraube 26 angeordnet.
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Als Schmiermittel wird vorzugsweise ein homogenes, viskoses synthetisches
Schmiermittel entsprechend den Betriebsbedingungen verwendet. Das Schmiermittel
befindet sich in Form eines kleinen Zylinders in der Bohrung 20 und strömt unter
dem Druck der Schraube 26 über die beiden Rückschlagventile durch die Radialnuten
21 zu der ringförmigen Zuf'ührungsmit 17, von wo aus es in die anderen Kanäle tritt
und sich über die ganzen Dichtflächen des Kükens verteilt, die genügend Spielraum
aufweisen, daß eine Verteilung möglich ist und eine metallische Berührung zwischen
Küken und Hahngehäuse vermieden wird. Bei Hähnen von ilz bis 2 Zoll beträgt dieser
Spielraum etwa 0,5 bis 0,75 mm und bei 8-bis 14-Zoll-Hähnen liegt er etwa zwischen
0,75 und 1,25 mm.
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Wenn das Schmiermittel in die beiden gegenüberliegenden, durch die
Kanäle 14, 15 und Nuten 16 und 17 und durch die Verteilernuten 18 gebildeten geschlossenen
Kanalschleifen- eingefüllt ist, breitet es sich über das Küken aus und bedeckt dessen
ganze zylindrischen Dichtflächen. Anschließend dringt das Schmiermittel durch die
vier Dosierungsschlitze 27 in die Schmiermitteldruckkamrner 28 im Hahngehäusekopf.
Der Hahngehäusekopf 30 kann gegebenenfalls abnehmbar sein. Er weist eine Ringfläche
31 auf, die der oberen Stirnfläche 32 des Kükens gegenüberliegt. Die Anordnung der
Schmiernuten und Verteilungsvorkehrungen ist an sich bekannt.
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Der Hahnkükenschaft hat einen Absatz 33, der eine Zylinderfläche 34
bildet, auf die der Dichtungsring 35 paßt. Dieser Dichtungsring hat, wie aus Fig.
3 zu erkennen ist, eine größere Lagerfläche 36 und eine kleinere Lagerfläche 37.
Diese letztere wird durch die schrägen Seitenflächen 38 und 39 begrenzt, so daß
der Dichtungsring einen kegelstumpfförmigen Querschnitt erhält. Die innere Schrägfläche
38 ist kürzer als die äußere Schrägfläche 39. Der Dichtungsring hat eine zylindrische
Bohrung 40, die auf die Zylinderfläche 34 des Kükenschaftes paßt. Der untere Teil
dieser Bohrung ist bei 41 abgeschrägt, so daß der Dichtungsring auf dem Kükenschaft
ungehindert gleiten kann. Die äußere Fläche 42 des Ringes ist ebenfalls zylindrisch
geformt.
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Der Dichtungsring besteht aus Polytetrafluoräthylen, das mit angeätzter
oder nitrierter Glasfaser verpreßt ist. Diese Materialien werden gemischt, dann
in eine Büchse eingepreßt und erhitzt, damit das Material bei einer Temperatur von
340 bis 370° C sintert. Die Dichtungsringe werden dann zu richtiger Form und Größe
fertigbearbeitet. Die Fließgrenze des kalten
Materials liegt nicht
unter 560 kglcm=. Die geätzte Glasfaser zerbricht unter Druck unter Bildung von
feinem Mehl. Das Material hat einen geringen Reibungskoeffizienten. Durch den Dichtungsring
35 und durch die Scheibe 7 ist das Küken an beiden Seiten auf Polytetrafluoräthylen
gelagert. Die Feder 10 hält die Teile in Berührung miteinander. Der geringe Reibungskoeffizient
des Dichtungsringes und der Scheibe läßt eine leichte Drehung des Kükens und der
Feder 10 zu, wodurch die Torsionsbeanspruchung der Feder geringer und ihre Lebensdauer
höher wird. Wegen dieses Dichtungsringes. der Scheibe und wegen der Schmierschicht
wird nur ein geringes Drehmoment für eine Drehung des Hahnkükens benötigt.
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Die Dosierungsschlitze 27 können bei Bedarf an der Oberfläche des
Hahnkükens angeordnet sein, und sie lassen nur dann Schmiermittel in den Kopfteil
eintreten, wenn die gesamten Dichtflächen mit Schmiermittel überzogen sind. Die
Wirkungsweise der Dosierungsschlitze 27 ist durch ihre Größe festgelegt.
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Wenn das Schmiermittel schließlich in die im Hahngehäusekopf liegende
Schmiermitteldruckkammer 28 tritt und sie ausfüllt, wirkt diese Kammer als Dichtung
und unterbricht den Schmiermittelfluß vom Küken zum Kükenschaft. Auf diese Weise
ist der obere Rand des Kükens abgedichtet. Die ringförmige Zuführungsnut 17 wirkt
zusammen mit der durch das Schmiermittel in der Kammer 28 gebildeten Dichtung als
Ringdichtung. Diese beiden Schmiermitteldichtungen sind durch einen Ringsteg 43
am Küken und durch einen unterhalb der Nut 17 liegenden Steg, der ebenfalls mit
Schmiermitteln überzogen ist, voneinander getrennt. Der Auslaß am Kükenschaft ist
also durch vier aufeinanderfolgende Dichtungen gut abgedichtet.
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Der Dichtungsring 35, wie er in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist,
zeigt mit der schmalen Lagerfläche 37 zum Hahngehäusekopf und berührt diesen infolge
des Druckes der Feder 10 und des auf den Boden des Kükens bei geöffnetem Hahn wirkenden
Leitungsdruckes. Sowie das Schmiermittel die Kammer 28 unter Druck ausfüllt, wirkt
dieser Druck ebenso auf die obere Stirnseite des. Kükens als auch auf die Schrägfläche
39 des Dichtungsringes. Wenn der Schmiermitteldruck die Summe von Leitungsdruck
und Federdruck übersteigt, gehen der Dichtungsring 35 und das Küken 11 nach unten,
drücken die Feder zusammen, und das Schmiermittel tritt über den Dichtungsring 35
und rund um den Kükenschaft aus, so daß es von außen zu sehen ist. Dies ist eine
visuelle Anzeige dafür, daß der Hahn ausreichend geschmiert ist, und entspricht
auch der Wirkungsweise des im Oberbegriff angegebenen Hahnes.
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Wenn das Schmiersystem des Hahns automatisch arbeiten soll, dreht
man den Dichtungsring 35 um, so daß, wie in Fig. 5 dargestellt, seine schmale Fläche
37 am Küken und die breite Lagerfläche an der Ringfläche 31 des Hahngehäusekopfes
32 anliegt. Der Schmierdruck läßt den Dichtungsring am Hahngehäusekopf anliegen,
wenn das Küken sich nach unten bewegt. Das obere Ende der Zylinderfläche 34 des
Kükenschaftes verjüngt sich zu einem kleineren Durchmesser, so daß das Schmiermittel,
wie bei 44 in Fig. 4 und 5 gezeigt, durch den Kanal 50 austreten kann. Wenn sich
das Küken 11 nach unten bewegt, gleitet, wenn die Kammer 28 mit Schmiermittel gefüllt
ist, der Dichtungsring 35 auf der Zylinderfläche 34. Das Volumen der Kammer 28 hängt
also von der Länge der Zylinderfläche ab. Wenn die Schrägfläche 44 oder der Kanal
50 den Dichtungsring 35 erreichen, tritt das Schmiermittel sichtbar rund um den
Kükenschaft aus, bis das Küken 11 sich wieder nach oben bewegt und der Dichtungsring
wieder an der Zylinderfläche 34 aufliegt. Dadurch wird ein weiteres Ausströmen des
Schmiermittels aus der Kammer 28 unterbrochen, und das Schmiermittel in dieser Kammer
wird wieder unter dem Druck der Feder 10 und dem Leitungsdruck die Kanäle füllen
und an die Dichtflächen des Kükens gelangen, bis das Küken neuerlich angehoben wird
und am Dichtungsring 35 anliegt. Auf diese Weise wird die gesamte Kükenfläche automatisch
geschmiert und das für die Verteilung zur Verfügung stehende Schmiermittel dosiert.