DE2444716A1

DE2444716A1 - Absperrhahn, insbesondere kugelhahn

Info

Publication number: DE2444716A1
Application number: DE19742444716
Authority: DE
Inventors: Ernst Hoyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-09-19
Filing date: 1974-09-19
Publication date: 1976-04-01
Also published as: DE2444716C3; DE2444716B2

Description

Dr. E. Wiegand, Dlpl.-Ing. V/. Nfemonn 17. 9. Λ

Dr. M. Kohler, D;-!.-!^.C..C3rrhardt

Hamburg 53 - Ι'.-.-ρ.ϊ^Πβ 28 . . JNACHGERrJOHT

Telefon: 33 12 33 ' —

Telex: 212979 KARP D -Jj ,| _ /| Λ

W. 26 479/74 12/Hh

Ernst Hoyer
Hamburg

Absperrhahn, insbesondere Kugelhahn,

Die Erfindung bezieht sich auf einen Absperrhahn, . insbesondere Kugelhahn mit je einem auf der Zustromseite und der Abstromseite angeordneten in Richtung gegen das Küken federbelasteten Dichtungsring, deren jeder sich am betreffenden Gehäusedeckel abstützt,

Absperriiähne der genannten Art sind bekannt, und die Pederbelastung der Dichtungsringe ist gewählt, um in allen Stellungen des Kükens und auch unter allen Betriebsbedingungen eine Abdichtung des Kükens auf beiden Seiten, d.h. auf der Zustromseite und der Abstromseite, zu gewährleisten,

Bekannte Hähne der einleitend genannten Art weisen Dichtungsringe aus Gußeisen oder Stahl auf, die sich mit ihrer Dichtfläche gegen das Küken legen und die mittels einer oder mehrerer Federn in Richtung gegen das Küken vorgespannt sind, die in dem betreffenden Gehäusedeckel

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abgestützt sind. Hierbei kann eine einzige ringförmige Wellenfeder verwendet werden, oder es können auch über den Umfang des Dichtringes verteilte Schraubenfedern vorgesehen sein. Bei dieser bekannten Ausführung ist zusätzlich eine sogenannte Weichdichtung des Dichtungsringes gegenüber dem betreffenden Gehäusedeckel erforderlich. Diese Weichdichtung weist einen oder mehrere Dichtungsringe aus zweckentsprechendem Material, beispielsweise Kautschuk oder Polytetrafluoräthylen, auf.

Gegenüber den bekannten Absperrhähnen ist ein Absperrhahn gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dichtungsring aus federungsfähigem Material besteht und eine die Federbelastung hervorbringende Gestalt hat.

Durch einen Dichtungsring gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß die Abdichtung des Kükens auf jeder Seite mittels eines einzigen einheitlichen Ringes erfolgen kann, wobei dennoch die zur sicheren Abdichtung in allen Stellungen des Kükens und unter allen Betriebsbedingungen notwendige Pederbelastung des Dichtungsringes in Richtung gegen das Küken erhalten ist, und wobei durch zweckmäßige Gestaltgebung Dichtungslippen an dem Ring derart gebildet werden können, daß zusätzliche Weichdichtungen nicht erforderlich sind.

Ein weiterer Vorteil, der durch die Erfindung erzielt wird, besteht darin, daß die Ausbildung der Gehäusedeckel einfacher wird.

Gemäß der Erfindung kann jeder Dichtungsring aus Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, oder aus Stahl, vorzugsweise Federstahl, bestehen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert:

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen

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Teile dargestellt sind.
Fig. 2 ist eine der Fig. i ähnliche Ansicht einer

abgewandelten Ausführungsfonn der Erfindung. Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Absperrhahnes, der mit Dichtungsringen gemäß Fig. 2 ausgerüstet ist, wobei das Küken in der Offenstellung dargestellt ist·

Fig. k ist eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, wobei das Küken in der Schließstellung wiederge- ' geben ist.
Fig. 5 bis 8 zeigen weitere Ausführungsformen von

Sitz- und Dichtungsringen gemäß der Erfindung. Fig. 9 zeigt einen Dichtungsring gemäß der Erfindung bei Anwendung als Wellendichtung.

In Fig. i ist ein Kugelküken 1 eines Absperrhahnes dargestellt. Zur Abdichtung des Kugelkükens ist ein Dichtungsring 2 vorgesehen. Der Dichtungsring 2 hat im Querschnitt umgekehrte -V-Gestalt, wobei am freien Ende jedes Schenkels eine axial vorragende Dichtlippe 2a bzw. 2b gebildet ist, die sich am Küken i bzw. an einer im zugehörigen Gehäusedeckel 3 gebildeten Fläche 3a einer Ausnehmung abstützen. Die Gehäuseausnehmung ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, derart gestaltet, daß axiale Bewegung von Teilen des Dichtungsringes 2 möglich ist, wobei weiterhin geringes radiales Spiel vorhanden ist.

Der Dichtungsring 2 besteht aus federungsfähigem Material, beispielsweise Kunststoff, wie Polytetrafluoräthylen, oder Stahl. Obwohl für viele Verwendungen die Herstellung des Dichtungsringes 2 aus Kunststoff ausreichend ist, wird in vielen Fällen die Herstellung des Dichtungsringes 2 aus Stahl oder Federstahl bevorzugt, weil bei Kunststoffmaterial nach einer gewissen Zeitdauer ein gewisses Setzen des Materials auftritt, wodurch das Federungsvermögen verringert wird. Bei Verwendung eines Ringes aus Kunststoffmaterial könnte ein sogenannter Stützring vorgesehen werden, um dem

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Fließen des Kunststoffmaterials bei höherer Beanspruchung zu begegnen.

Der Dichtungsring 2 kann auch aus kunststoffbeschichtetem Stahl bestehen.

Der Dichtungsring 2 ist in seinen Abmessungen derart ge\fählt, daß er bei richtiger Anbringung des Gehäusedeckels 3 in gewissem Ausmaß vorgespannt ist. Wird angenommen, daß der in Fig. 1 dargestellte Dichtungsring 2 auf der Zustromseite des Absperrhahnes angeordnet ist, so ist ersichtlich, daß der in der Zustromleitung herrschende Druck auch in der V-förmigen Öffnung, d. h. auf der Innenseite des Dichtungsringes 2 herrscht und das Bestreben hat, die Schenkel des V auseinanderzudrücken. Hierdurch wird eine dauernde sichere Anlage der Dichtlippe 2a am Küken 1, und der Dichtlippe 2b an der Gehäusedeckelfläche 3a gewährleistet. Da die bei Verwendung solcher Absperrhähne in der Zustromleitung herrschenden Drücke vergleichsweise hoch sind und bis zu 100 Atmosphären und mehr betragen können, sind die auf die Schenkel der V-Gestalt des Dichtungsringes 2 und demgemäß auf die Dichtlippen 2a und 2b ausgeübten Kräfte ausreichend groß, um in der Schließstellung des Hahnes dauernd sichere Abdichtung zwischen dem Küken 1 und der Dichtlippe 2a einerseits und zwischen der Dichtlippe 2b und der Gehäusedeckelfläche 3a andererseits zu gewährleisten. In der Offenstellung des Hahnes wird ausreichende Abdichtung zufolge des Eigenfederungsvermögens des Dichtungsringes 2 erhalten.

Falls es gewünscht wird, können in den Dichtungsflächen der Dichtlippen 2a, 2b zusätzlich Weichdichtungen in Form von Kunststoffringen od. dgl. vorgesehen sein, womit dann eine noch bessere Feinabdichtung erhalten wird.

Bei dem auf der Abstromseite angeordneten entsprechenden Dichtungsring 2 (nicht dargestellt) wird in der Offenstellung und der Schließstellung des Hahnes ausreichende Abdichtung durch die oben bereits erwähnte Vorspannung in Verbindung mit dem Eigenfederungsvermögen erzielt.

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Ein Dichtungsring gemäß der.Ausführungsform, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, ist insbesondere für Absperrhähne mit gelagertem Kugelküken geeignet.

In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die insbesondere für einen Absperrhahn mit schwimmendem Kugelküken geeignet ist.

Gemäß dieser Ausführungsform ist ein Kugelküken 10 vorgesehen, dessen Abdichtung gegenüber dem Hahngehäuse mittels eines Dichtungsringes 20 erfolgt. Der Dichtungsring 20 kann wiederum, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, aus Kunststoff mit oder ohne Stützring, aus kunststoffbeschichtetem Stahl, Stahl oder Federstahl bestehen.

Im Bereich der dem Gehäusedeckel 26 zugewandten Seite ist der Dichtungsring 20 an seiner Innenwand mit einer Ringnut 21 versehen, die eine solche Tiefe hat, daß ein federnder Schenkel 22 belassen ist. Dieser federnde Schenkel 22 weist eine Dichtungsfläche 23 auf, die sich im eingebauten Zustand mit einer Fläche 2k des Gehäusedeckels in Dichtungseingriff befindet. Die Gehäusedeckelfläche 2k ist wiederum eine Fläche einer Ausnehmung des Gehäusedeckels 26, wobei auch diese Ausnehmung, wie bei der Ausführungsform der Fig. 1, so gewählt ist, daß geringes radiales Spiel vorhanden ist.

Der Dichtungsring 20 weist an seiner dem Gehäusedeckel 26 zugewandten Seite in radial äußerer Stellung eine v/eitere Dichtungsfläche 25 auf. Diese Dichtungsfläche 25 kommt, wenn das Kugelküken 10 gemäß Fig. 2 nach rechts verschoben wird, mit der Gehäusedeckelfläche 2k in Eingriff, so daß dann auch dort eine Abdichtung gebildet wird.

Auch bei dieser Ausführungsform sind die Abmessungen der entsprechenden Bauteile so bemessen, daß in der Endstellung der beiden Gehäusedeckel 26 die beiden Dichtungsringe 20 unter Vorspannung stehen.

Die Funktionsweise der Dichtungsringe 20 wird nachstehend an Hand der Fig. 3 und k erläutert.

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Pig. 3 zeigt den Absperrhahn in der Offenstellung, in welcher die Drücke auf der Zustromseite und der AbstroBiseite im wesentlichen gleich sind, so daß das Küken 10 eine im wesentlichen mittlere Stellung einnimmt. In dieser Stellung des Kükens besteht nicht nur Dichtungseingriff zwischen der gleichzeitig eine Lagerfläche darstellenden Hauptdichtungsfläche 20a der Dichtungsringe 20 und der entsprechenden Fläche des Kükens 10, sondern auch Abdichtungseingriff zwischen der Dichtlippe bzw. Dichtungsflache 23 jedes Dichtungsringes 20 und der zugehörigen Gehäusedeckelfläche 24. Dieser Abdichtungseingriff ist erhalten durch den Einbau der Dichtungsringe 20 unter Vorspannung,

Venn der Hahn in die Schließstellung gebracht wird, herrscht auf der Zustromseite der in der Zustromleitung herrschende Druck, der, wie gesagt, vergleichsweise hoch ist und bis zu etwa 100 Atmosphären und mehr betragen kann. Dies ist in Fig. k auf der rechten Seite durch "Druck" angedeutet. Dieser Druck herrscht nun auch in der Ringnut 21 und hat das Bestreben, den Schenkel 22 des Dichtungsringes 20 wegzuspreizen. Da außerdem durch diesen Druck das Küken gemäß Fig. k nach links verschoben wird, erfolgt tatsächlich ein Wegspreizen des Dichtungsringschenkels 22, so daß die an diesem Schenkel gebildete Dichtungsfläche 23 in sicherem Abdichtungseingriff mit der Gehäusedeckelfläche 2k verbleibt. Gleichzeitig bleibt natürlich auch Abdichtungseingriff zwischen der Hauptdichtungsfläche 20a des Dichtungsringes 20 und der gegenüberliegenden Fläche des Kükens 10 erhalten. Dieser Zustand ist auf der rechten Seite der Fig. k dargestellt.

Auf der linken Seite der Fig.* k ist der Zustand des abstromseitigen Dichtungsringes 20 dargestellt. Zufolge der Bewegung des Kükens 10 gemäß Fig. k nach links wird nicht nur die an dem federnden Schenkel 22 gebildete Dichtungsfläche 23 noch fester mit der Gehäusedeckelfläche 24

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in Eingriff gedrückt, sondern es wird zusätzlich die
radial außen am Dichtungsring 20 gebildete Dichtungsfläche 25 in Abdichtungseingriff mit der genannten Gehäusedeckelfläche 24 gebracht, so daß eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet ist.

Auch bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 2 bis
k können, falls es gewünscht wird, zusätzliche Weich—
dichtungen im Dichtungsring 20 vorgesehen werden, wenn eine noch bessere Feinabdichtung erhalten werden soll: Es ist aber zu bemerken, daß eine einwandfreie Abdichtung in allen Stellungen des Kükens 10 auch ohne zusätzliche Weichdichtungen erhalten wird.

. In Fig. 5 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher ein Sitz- und Dichtungsring 52 verwendet wird, der sich an seinen gegenüberliegenden Seiten am Gehäusedeckel 51 bzw. am Küken 50 abstützt. Der Ring 52 ist aus Blech gebildet und kann mit weichem oder hartem Kunststoff beschichtet sein. Zufolge der besonderen Formgebung und der Anordnung des
Ringes 52 unter Vorspannung, wie es in Verbindung mit . den anderen Ausführungsformen beschrieben ist, wird im Betrieb unter allen Bedingungen einwandfreie Abdichtung erhalten. Der Dichtungsring 52 ist vorzugsweise für einen Hahn mit schwimmendem Küken geeignet.

In Fig. 6 ist ein Sitz- und Dichtungsring 62 dargestellt, der ebenfalls aus Blech ausgeführt ist und doppeltwirkend insofern ist, als er auf jeder Seite zwei in verschiedene Richtungen gerichtete Dichtteile oder Dichtlippen hat, die sich auf einer Seite gegen den Gehäusedeckel 61 und auf der anderen Seite gegen das Küken 60 legen. Wie dargestellt, besteht d»er Ring 62 aus zwei Profilteilen, die auf geeignete Weise aneinander gebunden sind.

Die Wirkungsweise ist ebenso wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.

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Der Ring 62 ist vorzugsweise für einen Aljsperrhahn mit gelagertem Küken geeignet.

In Fig. 7 ist ein grundsätzlich dem Ring 20 gemäß Fig. 2 ähnlicher Ring 72 vorgesehen, der aus Kunststoff gebildet und mit einem Stützring 73 versehen ist. Der Stützring 73 ist nicht erforderlich, wenn die im Betrieb auftretenden Drücke nicht übermäßig hoch sind.

Der Ring 72 stützt sich einerseits am Gehäusedeckel 71 und andererseits am Küken 70 ab. Die Funktionsweise ist derart, wie es oben beschrieben ist. Der Ring 72 ist vorzugsweise für ein schwimmendes Küken gedacht.

In Fig. 8 ist ein dem Ring 62 gemäß Fig. 6 ähnlicher Ring 82 vorgesehen, der jedoch bei dieser Ausführungsform aus Kunststoff besteht und mit einem Stützprofilteil 83 versehen sein kann. Die Wirkungsweise braucht nicht im einzelnen erläutert zu werden. Ein solcher Ring 82 ist vorzugsweise für Absperrhähne mit gelagertem Küken geeignet.

Die Sitz- und Dichtungsringe gemäß der Erfindung sind vorstehend in Verbindung mit Kugelküken beschrieben worden. Es ist jedoch zu bemerken, daß diese Ringe grundsätzlich auch für zylinderische, kegelförmige oder ebene Dichtkörper angewendet werden können.

In Fig. 9 ist ein Stahldichtring dargestellt als elastische.Hochdruck-Wellendichtung. Die Arbeitsweise ist praktisch die gleiche wie bei den vorbeschriebenen Kükendichtungsringen, indem der auf der Hochdruckseite herrschende Druck in den V-förmigen Ausschnitt 93 des Dichtungsringes eintritt und entsprechend die beiden Schenkel gegen einen Gehäuse- oder Tragteil 9i bzw. die abzudichtende Welle 90 zu drücken sucht. t

Auch der Ring 92 kann gegebenenfalls aus Kunststoff mit oder ohne Stützring oder aus einem geeigneten Material gebildet sein. Ein solcher Ring 92 ist vorzugsweise für eine Armaturen-Betätigungswelle geeignet.

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Claims

Patentansprüche

1. Absperrhahn, insbesondere Kugelhahn, mit je einem auf der Zustromseite und der Abstromseite angeordneten in Richtung gegen das Küken federbelasteten Dichtungsring, deren jeder sich am betreffenden Gehäusedeckel abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dichtungsring (2 bzw. 20) aus federungsfähigem Material besteht und eine die Pederbelastung hervorbringende Gestalt hat.

2. Absperrhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dichtungsring (2 bzw. 20) aus Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, besteht.

3. Absperrhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dichtungsring aus Stahl oder Pederstahl besteht,

k. Absperrhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (2) im Querschnitt umgekehrte V-Gestalt hat, deren Inneres dem Mediumdruck ausgesetzt ist, und daß am freien Ende jedes Schenkels eine vorragende Dichtlippe (2a, 2b) gebildet ist.

5. Absperrhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (20) massiv ausgebildet ist und im Bereich seiner dem Gehäusedeckel (26) zugewandten Seite an seiner Innenwand mit einer dem Mediumdruck ausgesetzten radialen Ringnut (21) gebildet ist, die einen eine vorragende Dichtfläche (23) aufweisenden federnden Schenkel (22) beläßt.

6. Absperrhahn nach Ansprüche 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (20) an seiner dem Gehäusedeckel (26) zugewandten Seite radial außen mit einer vorragenden Dichtfläche (25) gebildet ist.

7· Absperrhahn nach einem der*Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe mittels der Gehäusedeckel (3 bzw. 26) unter Vorspannung eingebaut sind.

8. Absperrhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe (2, 20) in

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einer axiale und radiale Bewegung des Dichtungsringes zulassenden Ausnehmung des Gehäusedeckels (3 bzw. 26) angeordnet sind.

9. Absperrhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er ein aus Blech gebildeter Profilteil (52) ist, der gegebenenfalls mit Kunststoff beschichtet sein kann (Fig. 5).

10. Absperrhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (62) doppeltwirkend ausgebildet ist und zwei gegebenenfalls kunststoffbeschichtete Profilteile aufweist, die in geeigneter Weise aneinander gebunden sind und die auf jeder Seite des Dichtungsringes zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Dichtungsteile haben.

11. Absperrhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (82) doppeltwirkend ausgebildet und aus Kunststoff mit entsprechendem Profil hergestellt ist sowie auf seiner radial inneren Seite mit einer im wesentlichen V-förmigen Nut (8*t) versehen ist.

12. Absperrhahn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kunststoff des Ringes (82) ein Stützprofilteil (83) eingelagert ist.

13. Absperrhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (72) als massiver Ring mit auf seiner Innenseite gebildeten im wesentlichen V-förmigen Nut aus Kunststoffmaterial ausgebildet ist.

Ik, Absperrhahn nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (72) mit einem Stützring (73) versehen ist. _t

15. Dichtungsring insbesondere für sich drehende Wellen, wobei wenigstens auf einer Seite Arbeitsmitteldruck herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise aus Stahl gebildete Ring (92) auf seiner dem Bereich, in welchem Arbeits-

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mitteldruck herrscht, zugewandten Seite eine schräge Flächen aufweisende Ausnehmung (93) hat, die derart gebildet ist, daß durch den in sie eintretenden Arbeitsmitteldruck die durch die Ausnehmung gebildeten Schenkel des Dichtungsringes in Dichtungseingriff mit den entsprechenden Bauteilen gespreizt werden.

16. Absperrhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffdichtungsring mit einem vorzugsweise metallenen Stützring (z. B. 73» 83) versehen ist.

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