DE1650390A1

DE1650390A1 - Hahn mit drehbarem Verschlussglied

Info

Publication number: DE1650390A1
Application number: DE1967G0051647
Authority: DE
Inventors: Jean Gachot
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-11-22
Filing date: 1967-11-16
Publication date: 1970-10-15
Also published as: DE1650390B2; DE1959382C3; FR96135E; FR1508255A; DE1959382B2; DE1959382A1; DE1650390C3

Description

179 Avenue de la Division Leclerc EHGHIEF (VaI d'Oise) / Frankreich

Unser Zeichen; G- 1117

Hahn mit drehbarem Verschlussglied

Gegenstand der Erfindung ist ein Hahn mit

einem drehbaren Verschlüssglied, welches insbes. durch eine einen zentralen Kanal enthaltende Kugel gebildet wird.

Die Erfindung betrifft im besonderen die

Ausführung eines Hahns mit drehbarem Verschlüssglied,welcher bei einer sehr niedrigen Temperatur, in der Grössenordnung von -250⁰C oder bei einer verhälthismässig hohen Temperatur in der Grössenordnung von 400⁰C mit Spitzen bis zu 600⁰C oder gleichzeitig zwisohen diesen beiden Temperaturgrenzwerten befriedigend arbeitet.

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Ein derartiger Hahn bietet bes. wichtige Vorteile in den Industrien, welche z.B. Warmetragerflussigkeiten mit hoher Temperatur benutzen oder umgekehrt die Trennung von Stoffen bei sehr niedriger Temperatur (kryogene Stoffe) vornehmen.

Bekanntlich erfolgt die Abdichtung eines Hahns (oder eiiES Ventils) an der Betätigungsachse des Verschlussgliedes durch eine Stopfbuchse. Diese wird im allgemeinen durch einen aufgeschraubten Ring oder einen an dem Körper des Hahns befestigten ringförmigen Plansch gebildet, welcher eine Einlage zusammendrückt, welche sich in dem Körper des Hahns befindet und die Betätigungsachse umgibt. Die Einlage wird aus ganz verschiedenen Werkstoffen hergestellt, von denen die am häufigsten benutzten Asbest in Form von Schnüren, Flechten oder Flocken und Polytetrafluoräthylenharz in Form von Schnüren, Flechten, Lochscheiben oder Dichtungsringen sind.

Gewöhnlich arbeitet dieses Dichtungssystem

zufriedenstellend. Der Asbest und insbes. das Polytetrafluor-Ethylen, welche getrennt oder gemischt benutzt werden, sind nämlich chemisch gegen die meisten Säuren, Basen und Lösungsmittel widerstandsfähig. Ferner erfolgt die Schmierung der mit diesen Dichtungsmaterialien in Berührung stehenden Betätigungsachse bequem entweder durch das Polytetrafluorethylen selbst, oder durch Zusätze von Graphit oder anderen Schmiermitteln.

Die Betätigung des Hahns wird jedoch nach

Maßgabe einer erheblichen Zunahme oder Abnahme der Temperaturen ' immer schwieriger. Es kann sogar vorkommen, dass aa die Be-•tatigungsach.se klemmt.

Diese Schwierigkeiten können von ungleiohen

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Dehnungen oder Zusammenziehungen der Betätigungsachse und des Hahnkörpers herrühren, wenn die Metalle bei der Herstellung nicht zweckentsprechend gewählt wurden.

Eine zweckmässige Wahl dieser Metalle ermöglicht die Überwindung dieser Schwierigkeiten,

Die Schwierigkeiten bei der Betätigung rühren jedoch meistens von dem Verhalten der Einlagen der Stopfbuchse her» Die Einlagen aus Asbest üben einen nach Maßgabe der Zunahme der Temperatur gesteigerten Druck auf die Betätigungsachse aus· Ebenso ist die Dehnung oder Zusammenziehung der ä Einlagen aus Polytetrafluoräthylen grosser als die der Metalle. In der Wärme können sich diese Einlagen in ihrem Aufnahmeraum nicht entwickeln und drücken auch auf die Betätigungsachse. In der lälte üben diese Einlagen, wenn sie die Form von lochscheiben haben, eine anormale Pressung aus, da-sie sich schneller zusammenziehen als das Metall der Betätigungsachse.

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteilen

abzuhelfen und die Benutzung des Hahns ohne Gefahr eines Pestfressens seiner Betatigungsachse zu ermöglichen, insbes. für Temperaturen des Strömungsmittels, welche Werte in der Grössenordnung von etwa + 400° C und -250° C erreichen können.

Der erfindungsgemässe Hahn mit einem Körper,

in welchem ein drehbares Verschlussglied und eine drehbare Betätigun^sachse für dieses Verschlussglied angeordnet sind, wobei die Betätigungsachse durch den Körper unter Zwischenschaltung einer Dichtungsvorrichtung tritt, ist dadurch gekennzeichnet, daoa die Betätigunfjoachse durch den Hahnkörper in einer einen Sitz bildenden Öffnung tritt und eine Verdickung aufweist, welche eine mit dienern Sitz in Berührung stehende

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Anlageflache mit kreisförmigem Querschnitt "besitzt, wobei eine Klemmvorrichtung vorgesehen ist, welche die Anlagefläche der, Betätigungsachse an dem Sitz hält.

Die Verdickung der Bctätigungsachse ist vorzugsweise mit einem selbstschmierenden Dichtungsstoff überzogen,· z.B. Polytetrafluoräthylen oder Polytrifluorathylen. "

Gemäss einer vorteilhaften Ausführung besitzt die Verdicfcung der Betätigungsachse eine zweite Anlagefläche, welche in Bezug auf den Körper jenseits der ersten liegt, und die IClemmvorrichtung enthält einen an dem Körper befestigten ringförmigen Flansch, welcher sich an dieser zweiten Anlagefläche abstützt, wobei die beiden Anlageflächen mit einer sehr dünnen Schicht aus einem selbstschmierenden Dichtungsstoff überzogen sind.

Die erste Anlagefläche kann konisch oder

sphärisch sein. Die konische Form ist vorzuziehen, da sie die Führung der Betätigungsachse in einer zu der Achse des Körpers senkrechten Richtung bewirkt.

Die andere Anlagefläche der Yerdickung ist

vorzugsweise sphärisch. Bei dieser Ausbildung kann der ringförmige Klemmflansch bequem und ohne besondere Vorsichtsmassnahmen auf diese Anlagefläche aufgelegt werden, ohne in irgendeiner ¥eise die Führung der Betätigungnachse zu beeinflussen.

Die Kombination dieser beiden Merkmale ist

für ;;eine gute Dichtigkeit und eine leichte Betätigung des VerschXussgliedes äusserst günstig.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise axial geschnittene

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Ansicht des Hahns.

Pig. 2 zeigt in einer schematischen schaubildlichen Ansicht die Betätigungsachse des Hahns allein.

Fig. 3 ist eine längs der Linie IH-III der Pig. 1 geschnittene leilansicht.

Pig. 4 ist eine lotrecht geschnittene Teilansicht der konischen Anlagefläche der Betätigungsachse bei einer besondere Ausfuhrungsform zur Peststellung von lecken.

Bei der in Pig. 1 dargestellten Ausführungsform

der Erfindung ist die Betätigungsachse 1 für einen Hahn 2 mit | einem drehbaren Verschlussglied bestimmt, welches durch eine abgeschnittene Kugel 5 gebildet wird.

!Die Achse 1 besteht zweckmässig aus einem

einzigen Stück und ist auf einem Teil ihrer Lange so verdickt, dass an diesem verdickten Abschnitt eine sphärische Anlagefläche 13 und eine Konische Anlagefläche 15 entstehen. Die sphärische Anlagefläche 13 wird durch einen zylindrischen Abschnitt 12 verlängert, welcher in eine mit Gewinde versehene Abflachung 11 ausläuft. Die konische Anlagefläche läuft in einen prismatischen Ansatz 16 aus. Zwischen der sphärischen Anlageflache 13 und der konischen Anlagefläche 15 trägt die Betätigungsachse eine Abflachung 14, deren beide Schenkel 17 seitlieh und auf jeder Seite ein Paar von Nuten 32 aufweisen, welche von der Aense A-A der Betätigungsachse 1 die gleiche Entfernung haben.

Die Betätigungeaöhse .1 ist aus einem Metall liergestelltf deseen Ausdehnungskoeffizient dem des deii-JCörpor 21 deD Hahns 2 bildenden Metalle sehr naheliegt. Dieses Metall Xwt vorzugsweise rostfreier Stahl, bad ORIGINAL

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Die Betätigungsachse 1 ist ferner mit einer

dünnen Schicht aus Polytetrafluoräthylen überzogen, welche auf die Anlageflächen 13 und 15 mit einer sehr geringen Dicke in der Grössenordnung von z.B. 2/100 bis 1/1O mm und vorzugsweise von 5/100 mm aufgebracht ist. Bei Verwendung von Polyte traf luoräthylen kann dieses z.B. durch Aufspritzen mittels einer elektrostatischen Spritzpistole aufgebracht werden. Diese Schicht wird einer Wärmebehandlung unterworfen. Es kann jedoch auch ein anderer die hohen Drücke und Temperaturen aushaltender Werk-

φ stoff benutzt werden, z.B. Polytrifluoräthylen.

Der Körper 21 des Hahns 2 ist ringförmig

ausgebildet und wird durch zwei ebene Flächen 18 abgeschlossen, welche durch Zugschrauben 33 zwischen Verbindungsstücken 23 angehörenden Flanschen 22 festgespannt werden. Bei der beschriebenen Ausführung treten die Zugschrauben 33 nicht durch den Körper 21, welcher sich nur für seine Zentrierung an gewissen von ihnen abstützt.

Der Körper 21 besitzt eine innere Kammer 26,

^ in welcher die einen diametralen Kanal 2? enthaltende Kugel 3 untergebracht ist. Die Kugel 3 ist schwebend duroh zwei metallische Dichtungen 28 aus rostfreiem Stahl eingespannt, welche vorzugsweise ein besonderes schalenförmiges Profil mit Dichtungsrandleisten haben und unter grossen Temperaturunterschieden arbeiten können. Dieser Einbau entspricht dem der deutschen Patentanmeldung G 50.548 XIl/47g vom 4. Juli 1967.

Der Körper 21 trägt erfindungsgemäss einehin die Kammer 26 mümlenden konischen Sitz 19» welcher die konische Anlagefläche 15 der Betätigungsaohse 1 aufnimmt. Vier z.T. mit Gewinde versehene Stifte 6 sind in die Grundplatte 34 des

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Körpers 21 eingeschraubt und bewirken zusammen mit Muttern 7 die Befestigung eines ringförmigen Klemmflansehs 4»welcher eine auf die Anlagefläche 13 der Achse 1 passende sphärische Schale 5 aufweist.

Die Abdichtung der Kammer 26 gegen die Betäti- ■ gungsachse 1 erfolgt durch Festziehen des Ilanschs 4 durch die Muttern 7 an der sphärischen Anlagefläche 13, wodurch die konische Anlagefläche 15 gegen ihren Sitz 19 gedrückt wird. Diese Abdichtung wird durch die geringe auf die konische Anlagefläche 15 aufgebrachte Kunststoffschicht verstärkt, wobei gleichzeitig Λ die Drehung der Betätigungsachse verbessert wird.

Die Einstellung der Winkelstellung des Kanals

27 der Kugel 3 in Bezug auf die Achse A-A des Körpers 21 erfolgt mittels 'eines Handgriffs 8, welcher an der Betätigungsachse 1 befestigt ist, deren anderes Ende drehfest mit der Kugel 3 durch den in die Hut 31 der Kugel 3 eingreifenden Ansatz 16 verbunden ist.

Die der Schliessung oder der vollständigen öffnung der Kugel 3 entsprechenden Grenzstellungen der B_etätigung werden durch die Abflachung 14 bestimmt, deren Sehenkel 17 in diesen Stellungen durch zwei diametral gegenüberliegende Nuten 32 an den Stiften 6 anschlagen.

In Pig« 3 ist vollausgezogen eine der Grenzstellungen der Abflachung 14 dargestellt, welche z. B. der öffnung des Hahns entspricht, und strichpunktiert die andere der Schliessung entsprechende Grenzsteilung, in welcher die Abflachung 14 nach einer Drehung um 90° nach 14a gekommen ist.

Pur die gute Ausführung dieser Bewegungen sind die Hüten 32 und die Stifte 6 in gleicher Entfernung von der Achse A-A angeordnet.

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Der so ausgebildete Hahn 2 besitzt die bemerkenswerte Eigenschaft, dass er keinen massiven Teil aus einem anderen Werkstoff als Metall aufweist, da der einzige zur Abdichtung benutzte Kunststoff in einer sehr dünnen Schicht auf die Achse 1 und ggfs. auf die sphärische Anlagefläche der Dichtung 28 aufgebracht ist.

Da ausserdem die Achse 1 und der Körper 21

zweckmässig entweder aus dem gleichen Metall oder aus Metallen mit vergleichbaren Ausdehnungskoeffizienten hergestellt werden, können erhebliche Ausdehnungsänderungen unter der Wirkung von ebenfalls erheblichen Temperaturschwankungen (in dem einen oder dem anderen Sinn) auftreten, ohne die Abdichtung des Durchtritts der Betätigungsachse 1 durch den Körper 21 zu beeinträchtigen. Ferner wird der Widerstand gegen die Betätigung der Kugel 3 durch Temperaturechwankungen nicht wesentlich verändert, und es ist kein Pestfressen zu befürchten. Ein derartig ausgeführter Hahn konnte sowohl bei etwa -250° 0 durch Entspannung von flüssigem Stickstoff als auch bei +400° C mit Spitzen bis zu 600° C arbeiten.

Ferner ist au bemerken, dass die sphärische Anlagefläche 13 und die ebenfalls sphärische Schale 5 des Flansche 4 eine selbst kräftige Zentrierung der Anlagefläche 15 an dem Sitz 19 ermöglichen, ohne dass hierfür ein genauer Parallelismus zwischen dem Flansch 4 und der Grundplatte 34 erforderlich ist.

Die Ausführung der Fig. 4 betrifft eine besondere Ausbildung zur Feststellung der Lecke,welche durch den erfindungar;eiaäsßen Aufbau der Betätigungsachse 1 möglich wird. Die konische AnIa;;eflache 15 der Betätigungsachse 1 v/eist in

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ihrem mittleren Abschnitt eine kleine Hut 9 auf. Die Hut 9 liegt einem Kanal 29 gegenüber,."welcher in dem Körper 21 ausgebildet ist und ins Freie mündet. Unter diesen Bedingungen wird das ggfs. zwischen der Anlagefläche 15 und ihrem Sitz 19 durchtretende Strömungsmittel durch die !Tut 9 aufgefangen und dann durch den Kanal 29 abgeführt« Durch eine leichte Überwachung können schnell Lecke der Betätigungsachse festgestellt werden, welche leicht beseitigt werden können.

Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So können insbes» zahlreiche Abänderungen an der Ausbildung f des drehbaren Verschlussgliedes vorgenommen werden, welches ggfs. als Hahnküken ausgebildet sein kann.

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Claims

Patentansprüche

1·) Hahn mit einem Körper mit einem drehbaren

Verschlussglied und einer drehbaren Betätigungsachse für dieses Verschlussglied, welche durch den Körper unter Zwischenschaltung einer !Dichtungsvorrichtung tritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsachse (1) durch den Körper (21) des Hahns in einer einen Sitz bildenden öffnung (19) tritt und eine Verdikkung aufweist, welche eine mit diesem Sitz (19) in Berührung stehendb Anlagefläche (15) mit kreisförmigem Querschnitt besitzt, wobei eine Klemmvorrichtung die Anlagefläche (15) der Betätigun^rsachse (1) andern Sitz (19) hält.
2.) Haiin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung der Betätigungsachse mit einem selbstschmierenden Dichtungsstoff überzogen ist, z.B. Polytetrafluoräthylen oder Polytrifluorethylen.
3.) Hahn. nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung der Betätigungsachse (1) eine zweite in Bezug auf den Körper (21) jenseits der ersten Anlagefläche (15) liegende Anlagefläche (13) aufweist, und dass die Klemmvorrichtung einen an dem Körper (21) befestigten, sich an dieser zweiten Anlagefläche (13) abstützenden ringförmigen Plansch (4) aufweist.. ·
4·) Hahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich an dem in dem Körper (21) ausgebildeten Sitz (19) abstützende Anlagefläche (15) der Verdickung eine konische Oberfläche besitzt.
5.) Hahn nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daa,a--die. _;aich an dem Klemraflansch (4) abstützende Anlage-

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fläche (13) der Verdickung eine sphärische Oberfläche besitzt.
6.) Hahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anlageflächen (13» 15) durch einen, abgeflachten Teil (14) getrennt sind, welcher zwischen dem Körper (21) und dem ringförmigen Klemmflansch (4) frei drehbar ist und dessen Winkelhub durch Anschläge (6) begrenzt wird.
7.) Hahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (6) des abgeflachten Teil (14) durch in den Körper (21) des Hahns geschraubte Stifte gebildet werden, welche den ringförmigen Klemmflansch (4) an der sphärischen Anlagefläche (13) halten,

8·) Hahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich an dem in dem Körper (21) ausgebildeten Sitz (t9) abstützende Anlagefläche (15) der Verdickung eine mit dem Aussenraum in Verbindung stehende Ringnut zur Feststellung von Lecken aufweist.

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