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Absperrhahn Die Erfindung betrifft einen Absperrhahn mit Kugelküken,
an das ein Sitzring angefedert ist, der einen auf dem Küken gleitenden Dichtring
trägt und durch eine Dichtung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist, die federnd
gegen den Sitzring gepreßt ist.
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Aus der USA: Patentschrift 2 661926 ist ein Absperrhahn mit Kugelküken
bekannt, an das ein Sitzring angefedert ist, der einen auf dem Küken gleitenden
Dichtring trägt und durch eine Dichtung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist, wobei
diese Dichtung federnd gegen den Sitzring gepreßt ist. Bei einem solcherart aufgebauten
Absperrhahn erschwert der mit Federdruck gegen das Küken angedrückte Dichtring,
welcher sich am Sitzring befindet, die Drehbewegung des Kükens beim öffnen und Schließen.
Bei der aus der USA.-Patentschrift 2 661926 bekannten Konstruktion wird eine leichte
Verstellbarkeit des Kugelkükens unter Gewährleistung einer einwandfreien Abdichtung
mit Hilfe einer Einrichtung erreicht, durch welche der am Kugelküken federnd anliegende
Dichtring vom Kugelküken wegbewegt wird, wenn dieses verdreht wird. Die zum Anheben
des am Kugelküken anliegenden Dichtringes erforderliche Einrichtung verteuert jedoch
erheblich die Herstellung eines Absperrhahnes.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Absperrhahn der vorgenannten
Art unter Verwendung von an sich bekannten Dichtringen aus Polytetrafluoräthylen
derart auszugestalten, daß das Kugelküken leicht verstellbar ist und trotzdem eine
einwandfreie Abdichtung gewährleistet wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in an sich
bekannter Weise aus Polytetrafluoräthylen bestehende und als Dichtring ausgebildete
Dichtung gegen eine dem Küken abgekehrte Gehäuseschulter mit einem Druck gepreßt
ist, der größer ist als der Druck, mit dem der am Küken anliegende Sitzring gegen
das Küken gepreßt ist.
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Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist dabei die Gehäuseschulter
in Richtung nach außen abgeschrägt und die Oberfläche des Dichtringes dieser Abschrägung
angepaßt.
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Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es zeigt F i g. 1 eine Längsschnittansicht eines Absperrhahns, F i
g. 2 eine vergrößerte Einzelansicht der Sitzring-und Dichtungsanordnung, F i g.
2 A eine weitere, vergrößerte Einzelansicht des Dichtungsringes zwischen Gehäuseschulter
und Sitzringschulter, F i g. 3 eine der F i g. 2 ähnliche Ansicht einer weiteren
Ausführungsform, F i g. 4 eine der F i g. 2 A ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform,
F i g. 5 eine den F i g. 2 und 3 ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform,
in der zwei voneinander getrennte Federelemente verwendet werden.
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Im einzelnen zeigen nun die obigen Zeichnungen zunächst in F i g.
1 den Absperrhahn 10; er enthält ein Hahngehäuse 11 mit einer Kammer 12 zwischen
Führungen 13 und 14. Ein Hahnküken 15 mit einer Öffnung 16 läßt sich innerhalb der
Kammer zwischen einer offenen Stellung, in der die Öffnung mit den Führungen 13
und 14 fluchtet (s. F i g. 1), und einer geschlossenen Stellung, in der diese Öffnung
quer zu den Führungen steht, drehen. Wie man in F i g. 1 sieht, weist das Hahnküken
Kugelgestalt auf und wird an den gegenüberliegenden Enden mit Hilfe von Schäften
17 und 18 in Lagern 19 bzw. 20 am Gehäuse drehbar gelagert. Wie F i g. 1 weiter
zeigt, ragt der Schaft 17 aus dem Hahngehäuse nach außen heraus. Der Endteil 21
des Schaftes kann an ein geeignetes Werkzeug angeschlossen werden, mit dessen Hilfe
ein Drehen zwischen offener und geschlossener Stellung möglich ist. Ein Abdichtungsring
22 im Lager 19 verhindert das Entweichen von Leitungsflüssigkeit aus der Kammer
12.
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Ein Flansch 23 ist mit dem Ende jeder Führung 13 und 14 des Hahngehäuses
verbunden und weist einen Anschlußteil24 auf, welcher eng in die Führung
eingepaßt
ist, um einen ringförmigen Sitzring 25 festzuhalten, der mit;seinem inneren Ende
am Hahnküken 15 anliegt. Wie man in F i g. 1 sehen kann, bilden die Öffnung 16 im
Halmküken 15, die Bohrung durch die Sitzringe 25 und die Innendurchmesser der Anschlußteile
24 einen kontinuierlichen Durchgang durch den Hahn bei geöffneter Stellung des Hahnkükens.
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Am inneren Ende jedes Sitzringes befindet sich eine ringförmige Nut,
die einen Verschleißring 28 aus verformbarem Dichtmaterial, z. B. aus Polytetrafluoräthylen
aufnimmt, das sich abdichtend an das Hahnküken anlegt. Wenn die Führung 14 der Einlaß
des Hahns ist, so drängt der stromaufwärts gelegene Flüssigkeitsdruck beim Schließen
des Hahns den Sitzring und den Verschleißring dicht an das Hahnküken. Der in gleicher
Weise aufgebaute Sitzring an der gegenüberliegenden Seite des Halmkükens gestattet
eine Strömungsumkehr, so daß dann die Führung 13 den Einlaß des Hahns darstellen
würde.
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Wie man am besten in F i g. 2 sieht, steht der Verschleißring 28 aus
dem inneren Ende des Sitzkörpers so heraus, daß er mit seiner Vorderfläche auf dem
Halmküken anliegt. Das Vorderende des Verschleißringes 28 ist so gestaltet, daß
es eine Abdichtung mit dem Hahnküken über eine Ringfläche bildet, die durch den
Innen- und den Außendurchmesser bestimmt ist. Ob dieser Ring aus Polytetrafluoräthylen
oder aus einem anderen verformbaren Dichtungsmaterial gefertigt ist, sein Anpreßdruck
gegen das Halmküken beeinflußt unmittelbar das beim Öffnen oder Schließen des Kükens
erforderliche Drehmoment. Auch wandert, wie bereits erwähnt, ein Teil der durch
das Hahnküken gehenden Öffnung 16 an einem Teil des Verschleißringes 28 vorbei und
legt ihn bloß, wenn sich das Hahnküken dreht. Während der Zeit, in der das innere
Ende des Verschleißringes nicht unterstützt wird, wird es sich, falls es zu stark
vorgespannt ist, in die Öffnung hinein so ausdehnen, daß, wenn der gegenüberliegende
Teil der durch das Hahnküken gehenden Öffnung vorbeiwandert, ein Teil des Ringes
abgeschert oder mindestens so weit beschädigt werden kann, daß er mit Bezug auf
das Hahnküken keine wirksame Abdichtung mehr bildet.
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Wie die F i g.1, 2 und 2A zeigen, umgibt ein Dichtring 29, z. B. aus
Polytetrafluoräthylen, den Sitzring 25 und dichtet ihn bezüglich der Führung 14
ab. Sowohl der Dichtring 29 als auch der Verschleißring 28 werden in Richtung auf
das Küken mit Hilfe eines Federringes 30 vorgespannt, der zwischen dem Anschlußteil
24 und einem Druckring 31 aus hartem ,Material eingelegt ist. Der Druckring 31 liegt
am Kopfteil des Federringes und an der äußeren Seite des Dichtringes 29 an. Wie
ebenfalls die F i g. 1 und 2 zeigen, umgibt ein 0-Ring 32 den Sitzring 25, um ein
Rückfließen kleiner Teilchen zu verhindern.
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Wie die F i g. 2 und 2 A zeigen, befindet sich am Hahngehäuse in der
Führung 14 eine Gehäuseschulter 33, die sich in einem Winkel zur Längsachse der
Führung nach außen erstreckt. Eine in gleicher Weise abgeschrägte Oberfläche 34
des Dichtringes 29 liegt an der Gehäuseschulter 33 an. Am Sitzring 25 befindet sich
eine Sitzringschulter 35, welche an einer zweiten abgeschrägten Oberfläche 36 des
Dichtringes 29 anliegt. Die Gehäuseschulter 33 und die Sitzringschultcr 35 bilden
eine nach außen sich erweiternde Nut, in welche die konvergierenden Oberflächen
34 und 36 des Dichtringes 29 hineinpassen. Der Federring 30 wird zwischen
dem Anschiußteil 24 und dem Druckring 31 so gehalten, daß er so viel Druck auf den
Dichtring 29 übertragen kann, daß dabei die Elastizitätsgrenze des Polytetrafluoräthylens
überschritten wird. Mit Hilfe der Oberflächen 34 und 36 des Dichtringes wird dabei
eine gleichförmige Dichtung längs der Schultern 33 bzw. 35 gelegt. Ein Teil der
Federkraft wird auf den Sitzring und somit auf den Verschleißring 28 übertragen.
Der übertragene Druckanteil hängt vom Verhältnis der auf eine Ebene quer zur Längsachse
projizierten Flächen der Oberflächen 34 und 36 ab. Wie aus F i g. 1 und 2 hervorgeht,
beträgt die den Verschleißring 28 belastende Kraft etwa ein Viertel der Kraft, mit
der gegen den Dichtring 29 gedrückt wird. Das Öffnungsmaß der Schultern und die
entsprechende Winkelverstellung .der Oberflächen des Dichtringes 29 kann auf verschiedene
Verhältnisse eingestellt werden, Wenn der Sitzring nach innen zum Hahnküken hin
aus der in F i g. 2A gebrochen gezeichneten in die voll gezeichnete Stellung wandert,
zieht sich der Dichtring 29 ein wenig am Umfang zusammen, wenn er nach innen längs
der Schultern 33 und 35 wandert. Die Schräge der Schultern erleichtert das Aufrechterhalten
einer festen Abdichtung zwischen dem Sitzring und den Schultern, da dabei keine
scharfen Kanten und Übergänge entstehen. Die Schrägstellung der Gehäuseschalter
33 sorgt auch für eine bessere übertragung der Druckkraft des Federrringes 30, wenn
der Dichtring 29 die Sitzringschulter 35 abdichtet. Da außerdem das Material des
Dichtringes 29 über seine Elastizitätsgrenze hinaus belastet wird, braucht die Oberfläche
der Gehäuseschulter 33 zum Aufrechterhalten der Abdichtung nicht glatt bearbeitet
zu werden, denn das Material kann fließen. Außerdem ist keine Drehung der Oberfläche
34 des Dichtringes bezüglich der Gehäuseschulter 33 nötig.
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Die in Fi g. 3 dargestellte, weitere Ausführungsform ähnelt der im
Zusammenhang mit den F i g.1, 2 und 2A beschriebenen mit der Ausnahme, daß das äußere
Ende des Sitzringes 25 bei 37 auf einen dem Außendurchmesser des Verschleißrings
28 im wesentlichen gleichen Durchmesser reduziert ist, um in einem Ringkörper 38
beweglich zu sein, der im Endteil der Führung 14 lagert.
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Ein 0-Ring 32 liegt zwischen dem Ringkörper 38 und dem Sitzring 25.
Der Ringkörper 38 wird durch das Ende der Führung 14 vor dem Einbau des Anschlußstückes
24 eingesetzt und trägt einen Dichtring 39 aus Polytetrafluoräthylen od. dgl., der
gegen eine Schulter 39 a in der Führung gehalten wird.
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Bei der in F i g. 4 gezeigten Abwandlung ist der Dichtring 29a aus
einem anderen verformbaren Dichtmaterial als Polytetrafluoräthylen hergestellt,
z. B. aus Blei, das bestimmte Eigenschaften aufweist, welche jeweils bei verschiedenen
Einsatzzwecken erwünscht sind. Bei dieser Abwandlung ist, wie zuvor beschrieben
wurde, die äußere Oberfläche des Sitzringes 25 in der Nähe des Außenendes mit einer
Eindrehung 40 versehen, in welche ein Einsatz 41 aus Polytetrafluoräthylen od. dgl.
eingelegt wird. Dessen frei liegende Oberfläche bildet die Schulter 35, gegen die
sich die Oberfläche 36 am Dichtring 29a abdichten läßt. Wie im Fall der vorher beschriebenen
Ausführungsform besteht also die eine abdichtende Oberfläche zwischen dem Sitzring
und dem Dichtring 29a aus Polytetrafluoräthylen, das einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten
hat, so daß sich der Sitz
nicht nur in axialer Richtung bewegen,
sondern auch mit geringstmöglicher Reibung mitdrehen kann, wenn die Klauen 26 (F
i g. 1) in die Zähne 27 am inneren Ende des Sitzringes bei einer Drehbewegung des
Kükens eingreifen.
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In F i g. 5 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei
diesem wird keine axiale Kraft vom Federring 30 über den Dichtring 41 auf das Halmküken
übertragen. Die gesamte Axialkraft wird auf den Dichtring 41 über einen länglichen
Druckring 42a zwischen dem Dichtring und dem Kopf des Federringes 30 übertragen.
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Der Verschleißring 28 am Innenende des Sitzringes 42 wird mit Hilfe
einer zweiten Feder 43, die zwischen dem Federring 30 und dem äußeren Ende des Sitzringes
42 angeordnet ist, belastet. Wie man in F i g. 5 sieht, besteht die Feder 43 aus
einer ringförmigen Wicklung, die etwas abgeflacht ist und einen angeflanschten Halteteil
44 umgibt, der bei 45 an der Führung 14 angeschweißt ist. Die Feder 43 übt, verglichen
mit der durch den Federring 30 ausgeübten Kraft, eine vergleichsweise geringe Andruckkraft
auf den Verschleißring 28 aus.