DE20108667U1

DE20108667U1 - Hahn, insbesondere Kugelhahn

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Publication number: DE20108667U1
Application number: DE20108667U
Authority: DE
Original assignee: Xomox International GmbH and Co OHG
Current assignee: Xomox International GmbH and Co OHG
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2001-10-18
Anticipated expiration: 2011-05-23

Description

REBtS^KLOS¹B
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Anmelderin:

XOMOX international GmbH & Co. Von-Behring-Straße 15 D-88131 Lindau / Bodensee

Hahn, insbesondere Kugelhahn

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hahn, oder insbesondere Kugelhahn, gemäß den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

In dem nicht vorveröffentlichten Gebrauchsmuster gemäß DE 200 08 526 U1 ist ein derartiger Hahn beschrieben, welcher einen in einem Gehäuse drehbar gelagerten Drehkörper enthält. Der Drehkörper ist hierbei als eine Kugel ausgebildet und enthält eine Durchgangsbohrung, um entsprechend der jeweiligen Drehstellung den Durchfluss für ein Medium abzusperren oder freizugeben. Das Gehäuse enthält dem Drehkörper zugeordnete Sitzringe, welche an der Außenfläche des Drehkörpers anliegen und in der Schließ-Position des Drehkörpers eine Abdichtung bewirken. Es ist ferner bekannt, in einem derartigen Hahn eine Regelscheibe oder Drosselscheibe anzuordnen, um die Durchströmmenge in Abhängigkeit der Drehposition des Drehkörpers vorzugeben. Die Fertigung und der Einbau derartiger Scheiben erfordert einen zusätzlichen Aufwand und ein zusätzliches Bauvolumen. Des weiteren können Probleme hinsichtlich eines dichten und leckagefreien Verschlusses in der Schließposition auftreten.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hahn der genannten Art mit einem geringen konstruktiven Aufwand dahingehend weiterzubilden, dass in einfacher Weise «die Curdaflussrnenge^vorgegejsen und. beliebig wählbare Kennlinienfor-

men erreicht werden. Unterschiedliche Kennlinien oder k^-Werte sollen in einfacher Weise vorgebbar sein. Bei Bedarf soll in einfacher Weise eine Auswechslung oder Nachrüstung für das gewünschte Regelverhalten oder die gewünschte Kennlinie durchführbar sein.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Der vorgeschlagene Hahn zeichnet sich durch einen einfachen und funktionsgerechten Aufbau aus und ermöglicht problemlos die Vorgabe beliebig wählbarer Kennlinienformen und k^-Werte. Das Sitzelement enthält einen zentralen Teil, welcher dem Durchgang des Gehäuses bzw. der Durchgangsöffnung des Drehkörpers zugeordnet ist und ein Fenster mit einem der Regelcharakteristik oder Kennlinie angepassten Querschnitt enthält. Das Sitzelement ist als Regelsitz mit integrierter Kennlinie ausgebildet, wobei die Kennlinie linear, gleichprozentig oder sonst frei wählbar ist. Das Sitzelement und/oder der Regelsitz ist in vorteilhafter Weise an einer Seite des Drehkörpers, insbesondere auslaufseitig angeordnet. Das Sitzelement kann ohne weiteres in Standard-Hähnen eingesetzt werden, wodurch der Aufwand für Fertigung und Lagerhaltung minimiert wird. Es ist von besonderer Bedeutung, dass mittels des vorgeschlagenen Sitzelements in der Schließ-Position ein dichter, insbesondere gasdichter Verschluss sichergestellt ist. Der erfindungsgemäße Hahn beinhaltet sowohl die Auf-Zu-Funktion als auch die Regelfunktion.Je nach den Einsatzbedingungen kann der Hahn, insbesondere dessen Gehäuse, aus Metall bestehen oder zumindest im Bereich des vom Medium durchströmten Innenraumes mit Kunststoff ausgekleidet sein. Das Sitzelement bzw. der Regelsitz kann darüber hinaus problemlos weichdichtend ausgebildet sein und/oder aus Kunststoff, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehen. Ferner kann das Sitzelement bzw. der Regelsitz hartstoffdichtend ausgebildet sein, wobej zweckmäßig eine zusätzliche Weichdichtung vorgesehen wird, um einen dichten Verschluss sicherzustellen. Für die hartstoffdichtende Ausführung des Sitzelements, wobei Metalle, Steinte, Keramik oder dergleichen vorgesehen werden, wird in vorteilhafterweise eine zusätzliche Weichdichtung vorgesehen, um einen dichten Verschluss sicherzustellen. Bei Ausbildung des Hahns als Kükenhahn ist das Sitzelement als Sitzring ausgebildet, der im zentralen Teil das genannte Fenster mit den gewünschten Fensterformen und/oder Querschnitten enthält. Auch kann im Rahmen der Erfindung der Hahn beispielsweise als Kükenhahn mit einem konischen Drehkörper ausgebildet sein, wobei das Sitzelement in einer zwischen dem konischen Küken und dem Gehäuse vorgesehene Büchse integriert ist und im Bereich einer vom Medium durchströmten Öffnung des Gehäuses den zentralen Teil mit dem genannten Fenster enthält. : :·· *.·::": : :'."'. :*·.:··. .·" : :

Ein besonderer Aspekt der Erfindung ist die Ausbildung und/oder Bereithaltung eines Bausatzes verschiedener Sitzelemente, insbesondere Sitzringe,für unterschiedliche Kennlinien bzw. k^-Werte, und zwar für im übrigen übereinstimmend ausgebildete Hähne. Somit können die Hähne als Standard-Hähne in großen Stückzahlen kostengünstig gefertigt werden und durch Auswahl des für den jeweiligen Anwendungsfall benötigten Sitzelement bzw. des speziellen Regelsitzes des Bausatzes wird in einfacher Weise mit minimalem Aufwand die gewünschte Kennlinie vorgegeben. Der Aufwand für die Fertigung und Lagerhaltung der Standard-Hähne wird somit minimiert, wobei ohne weiteres auch ein Anwender aus dem bereitgestellten Bausatz jederzeit das erforderliche Sitzelement auswählen und problemlos einen bereits in einer Anlage eingebauten Hahn in der gewünschten Weise nachrüsten bzw. umrüsten kann. So kann beispielsweise ein Standard-Kugelhahn, welcher zunächst für die Auf-Zu-Funktion ausgelegt war, also zwei identische bzw. übereinstimmende herkömmliche Sitzelemente aufweist, einfach durch Austausch eines einzigen Sitzelementes gegen ein Sitzelement mit der gewünschten Regelcharakteristik umgerüstet werden, um somit die Funktionsweise einer Regelarmatur zu erhalten. Zweckmäßig wird nur ein einziges Sitzelement mit integrierter Kennlinie vorgesehen, vorzugsweise auslaufseitig, also in Strömungsrichtung hinter dem Drehkörper. Ferner sei an dieser Stelle ausdrücklich festgehalten, dass der Standard-Hahn in vorteilhafter Weise eine Kunststoffauskleidung enthalten kann, wobei hier nur beispielshaft auf Auskleidungen aus PTFE, FEP, PFA oder TFA hingewiesen sei.

Besondere Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen sowie in der weiteren Beschreibung angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass insoweit eine Beschränkung erfolgt. Es zeigt:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch ein als Kugelhahn ausgebildetes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2, 3 einen Schnitt bzw. eine Ansicht des Sitzringes für eine gleichprozentige Kennlinie,

Fig. 4, 5 einen Schnitt bzw. eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Sitzringes für eine lineare Kennlinie,

Fig. 6, 7 einen Schnitt bzw. eine Ansicht einer anderen Ausführungsform des Sitzringes für eine exponentiate Kennlinie,

Fig. 8 Diagramme der Kennlinien,

Fig. 9,10 einen Schnitt und eine Detailvergrößerung eines hartstoffdichtenden Sitzringes,

Fig. 11-13 eine Ansicht, einen Schnitt und eine Detailvergrößerung einer Weichdichtung für den Sitzring gemäß Fig. 9, 10.

Fig. 1 zeigt einen axialen Längsschnitt durch einen Kugelhahn, dessen Gehäuse zwei Gehäuseteile 2, 3 mit innenliegenden Durchgängen 4, 5 sowie mit Kunststoff-Auskleidungen 6, 7 aufweist. Die beiden Gehäuseteile 2, 3 sind mittels Schrauben 8 verbunden, wobei im Verbindungsbereich ein Dichtelement 10 vorgesehen ist. In dem zweiteiligen Gehäuse ist in bekannter Weise ferner ein als Kugel ausgebildeter Drehkörper 12 angeordnet, welcher eine Kunststoff-Auskleidung bzw. eine Kunststoffumhüllung 14 aufweist und mit welchem ein Schaft 16 gekoppelt ist. Der Drehkörper 12 ist um eine Drehachse 18 drehbar, wobei zur Einleitung einer Drehbewegung ein Hebel 20 mit dem Schaft 16 drehfest verbunden ist. Der in der Offen-Position dargestellte Drehkörper 12 enthält eine Durchgangsbohrung 22, welche koaxial zur Längsachse 24 liegt, so dass ein Strömungsmedium den Hahn, insbesondere in Richtung des Pfeils 26 durchströmen kann. In einer Ringnut 28 des Gehäuseteils 2 ist ein Dichtring 30 angeordnet, welcher an der Außenfläche des Drehkörpers 12 dichtend anliegt. Entsprechend ist im anderen Gehäuseteil 3 in einer Ringnut 32 ein Sitzring 34 angeordnet, welcher teilweise und ebenfalls dichtend an der Außenfläche des Drehkörpers 12 anliegt.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Sitzring 34 weist einen zentralen Teil 36 auf, welcher ein Fenster 38 enthält. Die Querschnittsfläche des Fensters 38 ist den Erfordernissen entsprechend vorgegeben, um eine lineare oder gleichprozentige oder sonst frei wählbare Kennlinienform bzw. k^-Wert vorzugeben. Der zentrale Teil 36 ragt zweckmäßig zumindest teilweise in den Durchgang 8 des Gehäuseteils 3. Die sphärische Innenfläche des zentralen Teils 36 befindet sich teilweise in dem zentralen Teil 36. Die dem Drehkörper 12 zugewandte Fläche des zentralen Teils 36 ist an die Außenkontur des Drehkörpers 12 angepasst. Bei der dargestellten Ausführungsform des Drehkörpers als Kugel ist somit die genannte lrine!rifleche'<je§ z^ntj-al^n ·&Ggr;>&EEgr;? 3^^k>ttepförniigjaü|gebildet. Der zentrale

Teil 36 bildet einen ringförmigen Ansatz und/oder eine Buchse integral mit den übrigen Teilen des Sitzringes 34.

Fig. 2 zeigt vergrößert den Sitzring 34 mit dem zentralen Teil 36, welcher das genannte Fenster 38 enthält. An den zentralen Teil 36 schließt radial nach außen ein ringförmiger Teil 40 an, welcher zum einen zur Festlegung im Gehäuse dient und den Sitz und die sichere Abdichtung des Drehkörpers gewährleistet. Da der zentrale Teil 36 teilweise in den genannten Durchgang des Gehäuses hineinragt, wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Baulänge des Hahns nicht vergrößert. Ferner sei festgehalten, dass der erfindungsgemäß ausgebildete Sitzring ohne weiteres in Standard-Hähne oder -Kugelhähne eingebaut werden kann, welche somit in einfacher Weise zu Regelhähnen umgerüstet werden. Im Rahmen der Erfindung wird bevorzugt nur das eine Sitzelement mit Regelcharakteristik vorgesehen, während das andere Sitzelement in bekannter Weise wie in einem Standardhahn mit einfacher Auf-Zu-Funktion ausgebildet ist. Im Übergangsbereich zwischen dem zentralen Teil 36 und dem ringförmigen Teil 40 ist radial außen eine Rippe oder Nase 42 vorgesehen. Diese dient insbesondere zur sicheren Abdichtung und zum Toleranzausgleich bezüglich des umgebenden Gehäuses.

Fig. 3 zeigt den Sitzring 34 in einem axialen Schnitt. Das im zentralen Teil 36 vorgesehene Fenster 38, weicherauf der einen Seite relativ schmal ausgebildet ist und auf der anderen Seite sich etwa pilzartig erweitert. Die Symmetrieebene 39 liegt in zweckmäßiger Weise im wesentlichen orthogonal zur Drehachse 18. Wie ersichtlich, sind die Übergangsbereiche in geeigneterweise abgerundet, um unter Berücksichtigung und/oder Anpassung an die Querschnittsfläche der Durchgangsbohrung des Drehkörpers die gewünschte gleichprozentige Kennlinie bzw. das gleichprozentige Regelverhalten vorzugeben.

Die in Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsform des Sitzringes 34 enthält ein Fenster 36, welches für eine lineare Kennlinie vorgegeben ist. Die dem als Kugel ausgebildeten Drehkörper zugeordnete Innenfläche 44 weist einen Radius auf, der im wesentlichen gleichgroß ist wie der Kugelradius. Die der Kugel abgewandt liegende Seite oder Außenfläche ist bevorzugt eben ausgebildet und liegt im eingebauten Zustand orthogonal zur Längsachse des Gehäuses. Es sei an dieser Stelle festgehalten, dass die Vorgabe der Geometrie des Fensters in Abstimmung mit der Geometrie und insbesondere der Querschnittsfläche der Durchgangsbohrung des Drehkörpers vorgegeben ist.

Die in Fig. 6 und 7 dargestellte Ausführungsform des Sitzringes 34 enthält ein für eine exponentiate Kehnäiole ausgebildetes* "I:en3ter!$8:jh dem zentralen Teil 36. Hierbei ist

gemäß Zeichnung rechts ein etwa dreieckförmiger Bereich vorgesehen, an welchen gemäß Zeichnung links ein halbkreisförmiger Bereich anschließt. Auch hierbei liegt die Symmetrieebene 39 im wesentlichen orthogonal zur Drehachse 18. Aus Fig. 7 ist ohne weiteres die im wesentlichen kalottenartige Ausbildung des Sitzringes 34 zu erkennen.

Aus den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wird ersichtlich, dass durch entsprechende Vorgabe der Geometrie des Fensters problemlos beliebig wählbare Kennlinienformen und k^-Werte vorgegeben werden können. Auch sei ausdrücklich festgehalten, dass bei Bedarf Sitzringe leicht auswechselbar bzw. nachrüstbar sind, um die gewünschte Kennlinie zu erhalten. Die vorstehend erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sitzringes waren in bevorzugter Weise weichdichtend ausgebildet, und zwar unter Einsatz geeigneter Kunststoffe wie PTFE oder dergleichen.

Fig. 8 zeigt ein Diagramm, in welchem über dem prozentual angegebenen Stellwinkel die gleichfalls prozentual angegebenen Werte Kv bezogen auf KvIOO angegeben sind. Die gleichprozentige Kennlinie I wird mit Sitzringen gemäß Fig. 2 und Fig. 3 vorgegeben. Die lineare Kennlinie 11 wird mit Sitzringen gemäß Fig. 4 und Fig. 5 vorgegeben, während die exponentiale Kennlinie III mit Sitzringen gemäß Fig. 6 und Fig. 7 vorgegeben wird. Beliebige andere Kennlinien werden erfindungsgemäß durch abweichende Fensterformen der Sitzelemente vorgegeben, welche erfindungsgemäß als Bausatz für die gewünschten Anwendungsfälle bereitgehalten werden.

Fig. 9 und 10 zeigen eine Ausführungsform des Sitzringes 34 aus einem hartstoffdichtenden Werkstoff wie Metall, Steint, Keramik oder dergleichen. Der ringförmige Teil 40 weist hierbei einen L-förmigen Querschnitt auf. Auf der dem insbesondere als Kugel ausgebildeten Drehkörper zugewandten Seite ist eine im Querschnitt etwa dreieckförmige Ausnehmung 46 vorgesehen. In dieser Ausnehmung 46 kann in vorteilhafter Weise in weichdichtender Dichtring angeordnet werden, welcher nachfolgend erläutert wird.

In Fig. 11 bis 13 ist der erwähnte weichdichtende Dichtring 48 dargestellt. Der Dichtring 48 besteht vorteilhaft aus Kunststoff wie PTFE oder dergleichen. Der Dichtring 48 enthält eine dem Drehkörper zugewandte Innenfläche 50, welche bei Ausbildung des Drehkörpers als Kugel im wesentlichen auf dem gleichen Radius liegt wie der Kugelradius. Des weiteren weist der Dichtring 48 bevorzugt radial außen eine Nase oder Rippe 52 auf, welche zum Toleranzausgleich und/oder zur sicheren Abdichtung bzgl. der radial innenliegenden zugeordneten Fläche des oben erwähnten Ansatzes des Sitzringes vorgesehen ist.

	• ··· · »··· '. \ **	Gehäuseteil
	·_· ^* _··· ····· ·· «*	Durchgang in 2, 4
	Bezugszeichen	Kunststoff-Auskleidung von 2, 3
2,3	Schraube
4,5	Dichtelement
6,7	Drehkörper / Kugel
8	Kunststoff-Auskleidung von 12
10	Schaft
12	Drehachse
14	Hebel
16	Durchgangsbohrung in 12
18	Längsachse von 2, 3
20	Pfeil
22	Ringnut in 2
24	Dichtring / Sitzring
26	Ringnut in 3
28	Sitzring / Sitzelement
30	zentraler Teil von 34
32	Fenster in 36
34	Symmetrieebene
36	ringförmiger Teil von 34
38	Rippe / Nase
39	Innenfläche von 34
40	Ausnehmung
42	Dichtring
44	Innenfläche von 48
46	Nase / Rippe
48
50
52

Claims

1. Hahn, insbesondere Kugelhahn, enthaltend ein Gehäuse (2, 3) und ein in diesem drehbar gelagerten Drehkörper (12) mit einer Durchgangsbohrung (22), wobei wenigstens ein am Drehkörper (12) zumindest teilweise anliegendes und insbesondere als Sitzring ausgebildetes Sitzelement (34) im Gehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzelement (34) einen zentralen Teil (36) mit einem Fenster (38) enthält, dessen Querschnitt entsprechend einer Regelcharakteristik oder Kennlinie vorgegeben ist.

2. Hahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Teil (36) einem Durchgang (5) des Gehäuses oder Gehäuseteils (3) zugeordnet ist und/oder zumindest teilweise in den Durchgang (8) hineinragt.

3. Hahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Teil (36) eine dem Drehkörper (12) zugeordnete Innenfläche (44) aufweist, deren Kontur an die Außenfläche des Drehkörpers (12) angepasst ist.

4. Hahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzelement (34) im wesentlichen kalottenförmig ausgebildet ist.

5. Hahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Drehkörper (12) abgewandte Seite des zentralen Teils (36) im wesentlichen eben ausgebildet ist und/oder in einer zur Längsachse (24) im wesentlichen orthogonalen Ebene liegt.

6. Hahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzelement (34) einen ringförmigen, bezüglich des zentralen Teils (36) radial nach außen gerichteten Teil (40) aufweist und/oder dass der ringförmige Teil (40) in einer Ringnut (32) des Gehäuses bzw. des Gehäuseteils (3) angeordnet ist.

7. Hahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich zwischen dem zentralen Teil (36) und dem ringförmigen Teil (49) radial außen eine Rippe oder Nase (42) angeordnet ist.

8. Hahn nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bausatz aus einer Anzahl von Sitzelementen (34) mit unterschiedlich ausgebildeten Fenstern (38) vorgesehen ist.

9. Hahn nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Drehkörper (12) auf der einen Seite das Sitzelement (34) mit einem Fenster (38) zugeordnet ist und auf der anderen Seite des Drehkörpers (12) ein an sich bekanntes Dicht- oder Sitzelement (10) vorgesehen ist.