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Hahn mit drehbarem Küken Die Erfindung betrifft einen Hahn mit drehbarem
Küken, das von einer im Gehäuse sitzenden elastischen Dichtungsbuchse umgeben ist.
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Hähne dieser Artsind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Es ist
auch bekannt, in die Durchflußbohrungen im Gehäuse Rohrstutzen einzusetzen, die
d * ie Dichtbuchse durchdringen und deren dem Küken zugewandte Stirnflächen
der Kükenoberfläche angepaßt sind. Hierdurch soll vermieden werden, daß die unter
Druck gesetzte Dichtbuchse in die Bohrung des Gehäuses und des Kükens abwandern
kann. Weiterhin ist auch ein Hahn mit kugelförmigem, zwischen kegelförinigen, die
Durchflußkanäle umgebenden Gehäusesitzflächen sitzenden Küken bekannt, bei dem die
Gehäusesitzflächen mit in nutenartigen Ausnehmungen befindlichen elastischen Dichtungsringen
versehen sind ' die sich an das Küken anlegen.
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Die Verwendung von elastischen Dichtungsbuchsen ist bei solchen Hähnen
erforderlich, um im Gebrauch, insbesondere unter hohen Drücken, die erforderliche
Dichtung des Hahnes zu gewährleisten. Die Verwendung von elastischen Dichtungsbuchsen
zieht anderseits einen wesentlichen Nachteil nach sich, da diese Dichtungsbuchsen
gegen Zerstörungen anfällig sind. Beispielsweise kann durch Einwirkung von Hitze
in einem Feuerfall die Dichtung zerstört werden, bzw. kann das Dichtungsmaterial
ausfließen oder sich verflüchtigen. Wenn beispielsweise solche Hähne zur Steuerung
von Druckmitteln, wie Fluorwasserstoffsäure, Raketentreibstoffen und anderen hochentflammbaren
und bzw. oder gefährlichen und explosiven Stoffen verwendet werden, sind Ausfälle
der Dichtung in solchen Fällen von außerordentlicher Wichtigkeit. Diese Stoffe können
bei einem üblichen Hahn mit Auskleidung frei austreten, wenn die Buchse zerstört
oder anderweitig beseitigt wird.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile ist erfindungsgemäß ein Hahn mit drehbarem
Küken, das von einer im Gehäuse sitzenden Dichtungsbuchse aus Kunststoff umgeben
ist, die an den beiden gegenüberliegenden Gehäusedurchlässen von metallischen Gehäusesitzen
durchgriffen wird, die der Kükenforin angepaßt sind, unter Verwendung der Kombintaion
folgender an sich bekannter Merkmale gestaltet: a) Die Gehäusesitze sind als mit
dem Gehäuse einteilige Lippen ausgebildet; b) das Küken ist im Gehäuse in
Durchströmungsrichtung verschiebbar gelagert; e) die Lippen reichen bis
- dicht an die Sitzfläche des Kükens, derart, daß die Lippen bei Zerstörung
der Dichtungsbuchse mit dem sich anlegenden verschiebbaren Küken eine Notdichtung
bilden. Nach einer Ausführungsform wird zweckmäßig eine Dichtungsbuchse verwendet,
die in an sich bekannter Weise aus Polytetrafluoräthylen besteht.
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Sofern bei einem solchen Hahn durch die erwähnten besonderen Umstände
die Dichtungsbuchse zerstört wird, wird der sich dabei ergebende Zwischenraum nicht
aufrechterhalten, sondern das verschiebbare Küken legt sich unter dem Druck ausströmenden
Stoffes gegen den Rand des Auslasses mit dem in dieser Lage dem Küken angepaßter
Sitzfläche an, so daß eine wirksame Metall-auf-Metall-Dichtung für eine solche Gefahrenstelle
gebildet wird.
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An Hand der Zeichnung soll der Gegenstand der Erfindung an Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
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F i g. 1 ist die Aufsicht eines Hahngehäuses; F i
g. 2 ist ein Querschnitt nach 2-2 der F i g. 1;
F i
g. 3 ist ein waagerechter Längsschnitt 3-3 der Fig. 1;
F
i 4 ist ein senkrechter Längsschnitt nach 4-4 der F i g. 3;
F i
g. 5 ist ein Schnitt entsprechend der F i g. 3, je-
doch eines vollständigen
Rahmens mit Küken und Dichtungsbuchse; F i g. 6 ist ein senkrechter Längsschnitt
nach 6-6
der F i g. 5;
F i g. 7 ist ein senkrechter Querschnitt
nach 7-7
der F i 1-. 6;
F i g. 8 ist ein vergrößerter Ausschnitt
des mittleren Teiles der F i 5 zur Erläuterung einer Ausführungsform; F i
g. 9 ist die Aufsicht der Ausführungsform eines solchen Hahnventils, bei
welcher der Betätigungsim bolzen von dem Küken getrennt ist; F i 10 ist ein
Schnitt nach der Linie 10-10 der F ig. 9.
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In den Figuren bezeichnet allgemein der Buchstabe B das Hahngehäuses,
V das Küken und S die elastische Auskleidung oder Dichtungsbuchse. Das Gehäuse
B hat einen Einlaßkanal 10, einen Auslaßkanal 12 und dazwischen die Kükenkammer
14. Die in diese Kammer mündenden inneren Enden der Kanäle 14 und 12 sind etwa rechteckig
ausgebildet und verlaufen als obere, untere und seitliche Innenwände 16, 18
und 20, in die mit dem Gehäuse einstückige Lippe 30 mit oberen, unteren
und seitlichen Kanten 32, 34 und 36 (F i g. 2).
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Wie aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich ist, ragen diese Lippen
radial in die Kükenkammer 14 auf das Küken zu (F i g. 5, 6, 8 und
10). Diese Lippen sind als Sitze Q des davor befindlichen, in Strömungsrichtung
verschiebbaren Kükens in Anlagestellung ausgebildet. Die Dichtungsbuchse
S sitzt in der Kükenkammer 14 mit Durchtrittsöffnungen in Anpassung und zur
Aufnahme der äußeren Umfangsflanken der Lippen 30, wie in F i g. 5
und 6 dargelegt ist. Die Lippen durchgreifen so die Dichtungsbuchse und um-Creben
und verstärken die Randflächen ihrer öffnungen.
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In F i g. 2 und 6 bezeichnen 38 und 40 vertiefte
Flächen in der Gehäusewand oberhalb des oberen Lippenrandes 22 und unterhalb des
unteren Lippenrandes 34 zum besseren Halten der eingesetzten Dichtungsbuchse.
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In- F! g. 6 und 7 ist ein Küken V mit einem einstückig
angeformten Betätigungszapfen 61 dargestellt, welches drehbeweglich im Gehäuse
zur wahlweisen Betätigung des Hahnes angeordnet ist. Eine elastische Dichtungsscheibe
63 mit einer mittleren öffnung 66
zum Durchtritt des Zapfens
61 ist fest, jedoch lösbar mit ihrem Umfangsrand in einer ringartigen Ausnehmung
67 des Gehäuses sitzend durch die Ringfläche 69 einer Halteplatte
71 mittels der Schrauben 73 auf den Stehbolzen 75 aufgeklemmt.
Zur Abdichtung des Zapfens sitzt eine Verschraubung 77 in der Innenbohrung
79 der Halteplatte 71. Die axiale Abwärtsbewegung der Verschraubung
bewirkt somit einen druckdichten Abschluß zwischen der Oberseite des Kükens und
dem Gehäuse, während der Zapfen freibeweglich in der Mittelbohrung der Verschraubung
durchgeführt ist und somit keine weitere Abdichtung benötigt. Bei Entfall der Dichtungsbuchse
S ist somit das Küken in der Strömungsrichtung verschiebbar, bis es auf einer
angepaßten Sitzfläche zur Anlage kommt.
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Aus den F i g. 5, 6 und 8 ist zu erkennen, daß die Dichtungsbuchse
S das Küken V in dem Hahn-C gehäuse B zentriert und so also seine Berührung
zwischen diesen und den Sitzflächen Q der Lippen 30
verhindert.
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Die Breiten der oberen, unteren und seitlichen Stirnkanten der Lippen
können gleichmäßig sein, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist.
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In F i g. 8 ist die Breite der seitlichen Stirnkante
70 der Lippe des Einlasses 10 breiter, als die der seitlichen Kante
36. Auf diese Weise ist ein einfaches, jedoch höchst wirksames Mittel vorgesehen,
daß der Hahn zunächst an dem Auslaß oder der Abflußseite 80 abschließt, bevor
bei 82 der Einlaß bei der Drehung des Kükens zur Verlagerung der Durchlaßöffnung
15 aus der Deckung mit den von den Lippen begrenzten Kanälen für den Ein-
und Auslaß vollständig geschlossen ist.
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Durch das Schließen des Hahnes zunächst an der Abflußseite bei
80 vor dem Schließen an der Zuflußseite 82 bleibt die Dichtungsbuchse
S an der Abflußseite unter Druck und dabei frei von Kräften, welche sie von
ihrem Sitz verlagern wollen.
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Wenn der Hahn der Wirkung von Hitze, welche ausreichend hoch zur Verflüchtigung
oder zum Ausfließen des Dichtungsmaterials B ist, unterliegt, bewirkt der Druck
des fließenden Mittels gegen die am Zufluß liegende Seite R des Kükens, daß dieses
in dem Ventilgehäuse seitlich verlagert wird, und zwar nach rechts in den F i
g. 5 und 8. Hierbei kommt die Kükenfläche J zur Anlage auf
die Sitzfläche Q der Lippe an der Auslaßseite bzw. der Auslaßöffnung 12 und
schließt somit das Entweichen oder den Durchtritt des Druckmittels durch den Hahn
aus.
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Die F i g. 9 und 10 zeigen eine Ausführungsform, bei
welchen Küken und sein Betätigungsteil zweiteilig ausgeführt sind, wobei das Küken
gegenüber der festgeführten Betätigungsspindel verschiebbar ist und letztere eine
weitere Notdichtung aufweist.
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Das obere Ende des Kükens V hat einen nicht kreisförmigen Ausschnitt
100, in welchen ein entsprechender Ansatz 112, der Betätigungsspindel 114
zur drehschlüssigen Verbindung eingreift.
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Das Küken Y ist unten in das Hahngehäuse, welches zum unteren
Abschluß in den Ringsitzen 192
und 194 eine Metallmembran 186 und den
Deckel 182 trägt, eingesetzt. Die Metallmembran wird durch axialen Andruck
der Fläche 196 des Deckels 182 ein-Crespannt. Durch den Deckel
182 drückt eine Stellschraube 180 axial über die Druckscheibe 184
gegen die Membran 186, welche eine Dichtscheibe 188 auf die untere
Fläche 190 des Kükens preßt.
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In dem nach oben offenen Hohlzylinder 118 des oberhalb des
Kükens sich verjüngenden Teiles 116
des Hahngehäuses sitzt die Betätigungsspindel
114 mit ihrem Schaft 124 in der zentralen Bohrung 122 des Ringbundes 120, welcher
eine obere Abstufung 130 und eine untere Abstufung mit Ringrillenfläche 134
aufweist. Gegen letztere legt sich ein Bundansatz 139 der Spindel mit seiner
oberen Abstufung 140 unter Zwischenschaltung des Dichtringes 142 an. In dem Hohlraum
zwischen dem Schaft 124 und dem Hohlzylinder 118 ist die Dichtungspackung
144 zwischen der oberen Abstufung 130 und der Unterfläche 154 eines Druckringes
146 angeordnet. Auf diesem Druckring sitzt mit einer unteren Fläche 154' die auf
dem verjüngten Zylinderschaft 152 verschiebbare Betätigungskappe
150 auf und wird über die Druckhülse 160, die auf die Ringfläche
162 wirkt, durch die in das Innengewinde 172 der Spindel eingreifende
Stellschraube
170 angedrückt, wodurch gleichzeitig die Spindel angezogen wird.
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Falls der Hahn nach F i g. 10 Hitze ausgesetzt wird, die zur
Entfernung des Dichtungselementes 142 und der Dichtun-Sbuchse S ausreichend
ist, bewirkt der Druck auf die Fläche R an der Zuflußseite des Kükens eine Verlagerung
in seitlicher Richtung, wobei die den Strömungseinlaß begrenzende Lippe mit der
angepaßten Sitzfläche zur Anlage kommt. Diese Bewe-Ung des Kükens V ermöglicht den
Eintritt des fließenden Mittels in den Raum X und seine Ausfüllung, wobei sich dann
ein Aufwärtsdruck auf die Spindel ergibt. Diese wird axial verschoben, wobei eine
Metall-auf-Metall-Berührung zwischen den Flächen 134 und 140 hergestellt wird, -so
daß dadurch wirksam das Entweichen des fließenden Mittels auch auswärts entlang
dem Betätigungszapfen verhindert wird.
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Eine Beseitigung der Dichtungsscheibe 188 wird da-e-en kein
Entweichen des Druckmittels aus dem C t3
Hahngehäuse zur Folge
haben, da ein druckmitteldichter Metall-zu-Metall-Kontakt an der Umfangsfläche der
Metallmembran 186 zwischen dem Gehäusesitz 192 und dem Deckel
182 gegeben ist.
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Besonders günstige Ergebnisse werden erzielt, falls die Dichtungsbuchse
S, der Dichtungsring 142, die Dichtungsscheibe 188 und die Packung
144 aus Material der Polyäthylengrappe, insbesondere halogenierten Äthylenen hergestellt
werden. Letztere sind besonders durch eine hervorstehende Widerstandsfähigkeit gegenüber
korrodierenden und lösbaren Einwirkungen ausgezeichnet und haben auch einen besonders
niedrigen Reibungskoeffizienten. Polytetrafluoräthylen, welches handelsüblich verfügbar
ist, ist ein solcher Stoff, aus welchem mit besten Erfolg die verschiedenen Dichtungsteile
hergestellt werden können. Diese Dichtungsstoffe werden unter Hitzeeinwirkung, wie
dies beispielsweise bei Feuereinwirkung auf Absperrhähne der Fall ist, vollständig
verflüchtigt.