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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelabsperrhahn mit Entlüftung, insbesondere Kupplungsabsperrhahn für die Hauptluftleitung von Schienenfahrzeug-Druckluftbremsen, mit einem drehbaren, gegebenenfalls kugelabschnittartigen Hahnküken in einem ständig mit einer Anschlußöffnung verbundenen Kükenraum und mit einem die vom Hahnküken abdeckbare Mündung einer Entlüftungsöffnung in den Kükenraum bildenden Dichtring, der an seinem dem Kükenraum abgewandten Ende einen fest im Hahngehäuse gehaltenen, ringflanschartigen Halteabschnitt trägt und andererseits im Anschluß an eine ringnutartige Ausnehmung an seinem Außenumfang an einem sich zum Kükenraum hin kegelig erweiternden Endabschnitt eine im wesentlichen im von der Kugeloberfläche des Hahnkükens bestreichbaren Bereich befindliche, kreisförmige Dichtkante trägt, wobei der Endabschnitt im Anschluß an die Dichtkante eine diese außen umgebende, radial nach außen von der die Dichtkante aufweisenden Radialebene in Richtung zum Halteabschnitt divergierende Ringfläche aufweist.
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Ein derartiger Kugelabsperrhahn ist aus der FR-PS 12 94 875 bekannt. Bei Auflage der Dichtkante auf der geschlossenen Kugelfläche des Hahnkükens drückt der im Kükenraum herrschende Überdruck die Dichtkante verstärkt an die Kugeloberfläche an, wodurch ein dichter Abschluß der Entlüftungsöffnung bewirkt wird. Beim bekannten Kugelabsperrhahn weist der Dichtring zwischen seinem Halteabschnitt und der Dichtkante einen relativ langen, schlauchartigen und offensichtlich weichelastischen Abschnitt auf, so daß die Dichtkante sich gut an die Kugeloberfläche anpassen kann; zum Vermeiden unerwünschter Verformungen des schlauchartigen Abschnittes greift in diesen eine rohrartige, starre Verstärkung ein, wodurch der Aufbau verkompliziert und verteuert wird.
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Ein im wesentlichen den eingangs genannten Merkmalen entsprechender Kugelabsperrhahn ist mit dem Prospekt Nr. D 32 12 83 "Luftabsperrhähne", Baureihe LH, der Anmelderin bekanntgeworden. Die mehr oder weniger gerundete Dichtkante des Dichtringes befindet sich dabei zumindest nahezu am Ende des Endabschnittes; bei Auflage der Dichtkante auf der geschlossenen Kugelfläche des Hahnkükens, also bei abgedeckter Mündung der Entlüftungsöffnung, drückt ebenfalls der im Kükenraum herrschende Überdruck den Endabschnitt des Dichtringes und damit dessen Dichtkante verstärkt an die Kugeloberfläche an und gewährleistet somit den dichten Abschluß der Entlüftungsöffnung.
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Bei diesem bekannten Absperrhahn ist der Dichtring in axialer Richtung relativ steif, so daß durch enge Fertigungstoleranzen gewährleistet sein muß, daß die Dichtkante sich in richtiger Lage im von der Kugeloberfläche des Hahnkükens bestreichbaren Raumbereich befindet. Weiterhin kann beim bekannten Absperrhahn während des Umschaltens, d. h. Drehens des Hahnkükens, eine Begrenzungskante der Kugeloberfläche von radial außen gegen den erweiterten Endabschnitt des Dichtringes anlaufen und diesen, bezogen auf den Dichtring, nach radial innen umklappen, wodurch ein Aufgleiten der Dichtkante auf die Kugeloberfläche ausgeschlossen wird, die Entlüftungsöffnung also nicht dicht abgedeckt werden kann. Das im Kükenraum befindliche Druckmittel kann dann ständig durch die Entlüftungsöffnung zur Atmosphäre abströmen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelabsperrhahn der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß beim Drehen des Hahnkükens die Dichtkante des Dichtringes stets sicher auf die Kugeloberfläche des Hahnkükens aufzugleiten vermag, wobei zugleich der Bauaufwand durch Vermeiden enger Herstellungstoleranzen niedrig gehalten werden soll.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Innenraum des Dichtringes innerhalb eines axialen Abschnittes, der im axialen Bereich des Halteabschnittes beginnt und sich höchstens bis zum axialen Bereich der ringnutartigen Ausnehmung erstreckt, sich in Richtung zum Kükenraum kegelig verjüngend ausgebildet ist.
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Durch diese Ausbildung erfährt der Dichtring im Bereich seines Halteabschnittes und im an diesen anschließenden Abschnitt eine Schwächung seiner Wandstärke, wodurch er eine hohe, axiale Elastizität erhält, und zugleich wird gewährleistet, daß beim Drehen des Hahnkükens der Rand der Kugelfläche durch Anlaufen an die Ringfläche die Dichtkante sicher auf die Kugeloberfläche aufführt, ein Umklappen des Endabschnittes des Dichtringes also ausgeschlossen ist.
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Die nach weiteren Merkmalen der Erfindung zweckmäßige Ausgestaltung des Kugelabsperrhahnes ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Diese Ausbildung gewährleistet einerseits durch im Mittel im wesentlichen gleichbleibende Wandstärke des Dichtringes eine hohe axiale Elastizität dieses Dichtringes, so daß auch ohne Einhalten enger Fertigungstoleranzen über die Ringfläche stets ein sicheres Aufgleiten der Dichtkante auf die Kugeloberfläche des Hahnkükens ohne übermäßige Verspannungen irgendwelcher Teile sowie der dichte Abschluß der Entlüftungsöffnung bei entsprechender Stellung des Hahnkükens gewährleistet ist.
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In der Zeichnung Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines nach der Erfindung ausgebildeten Kugelabsperrhahnes im Schnitt dargestellt.
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Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch den Dichtring dieses Kugelabsperrhahnes.
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Gemäß Fig. 1 weist das Hahngehäuse 1 einen Leitungsanschluß 2 zum Anschluß der abzusperrenden Rohrleitung, einen Leitungsanschluß 3 zum Anschluß der abführenden Rohrleitung und einen Kükenraum 4 zur Aufnahme eines mittels eines Handhebels 5 um eine Achse 6 drehbaren Hahnkükens 7 auf. Das Hahnküken 7 ist mit einer kugelabschnittartigen Kugelfläche 8 versehen, welche im dargestellten, geschlossenen Zustand des Kugelabsperrhahnes an einem im Hahngehäuse 1 gehaltenen, die Einmündung des Leitungsanschlusses 2 in den Kükenraum 4 umgebenden Dichtring 9 anliegt und so den Leitungsanschluß 2 vom Kükenraum 4 und dem Leitungsanschluß 3 abtrennt. Das Hahngehäuse 1 ist mit einer Entlüftungsöffnung 10 für den Kükenraum 4 versehen; nach außen ist die Entlüftungsöffnung 10 durch eine mit dem Hahngehäuse 1 verschraubte Entlüftunskappe 11 abgedeckt, und die Einmündung der Entlüftungsöffnung 10 in den Kükenraum 4 ist durch einen Dichtring 12 gebildet. Der in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab dargestellte Dichtring 12 weist an seinem dem Kükenraum 4 abgewandten Ende einen Halteabschnitt 13 auf, der im wesentlichen ringflanschartig ausgebildet ist. Mittels dieses Halteabschnittes 13 ist der Dichtring 12 in einen zwischen dem Hahngehäuse 1 und der Entlüftungskappe 11 gebildeten Ringspalt fest eingespannt. Der Innenraum des Dichtringes 12 beginnt auf der dem Kükenraum 4 abgewandten Seite mit einem zylindrischen Abschnitt 14&min; welcher sich etwa über die Hälfte der axialen Erstreckung des Halteabschnittes 13 erstreckt. Hieran schließt ein sich kegelig in Richtung zum Kükenraum 4 hin verjüngender Abschnitt 15 an, dessen Wände unter einem Winkel α von etwa 30° zur Radialebene geneigt verlaufen. Auf den sich verjüngenden Abschnitt 15 folgt ein zylindrischer Abschnitt 16, an welchen sich ein unter einem Winkel β von etwa 45° in Richtung zum Kükenraum 4 erweiternder Abschnitt 17 anschließt. Der Abschnitt 17 endet mit einer Dichtkante 18, welche leicht gerundet sein kann und an welche sich nach radial außen eine Ringfläche 19 anschließt, die von der die Dichtkante 18 aufweisenden Radialebene in Richtung zum Halteabschnitt 13 unter einem Winkel γ von etwa 20° divergierend verläuft. Der Außenumfang des Dichtringes 12 ist anschließend an den Halteabschnitt durch eine zu diesem zurückversetzte Zylinderfläche 20 gebildet, welche sich axial bis in den Bereich des Abschnittes 16 erstreckt. An die Zylinderfläche 20 schließt sich eine ringnutartige Ausnehmung 21 an, an deren Grund eine kegelmantelringartige Außenfläche 22 ansetzt, die entgegengesetzt zur die Dichtkante 18 umgebenden Ringfläche 19 unter einem Winkel δ von etwa 25° geneigt verläuft. An ihren radial äußeren Rändern gehen die Ringfläche 19 und die Außenfläche 22 mittels eines gerundeten Flächenabschnittes ineinander über.
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Der aus elastischem Werkstoff bestehende Dichtring 12 weist über seine ganze Länge im Mittel etwa gleiche Wandstärke auf, wodurch er im Zusammenwirken mit seinem in axialer Richtung wechselnden Durchmesser eine hohe Elastizität in axialer Richtung erhält. Der Dichtring 12 ist derart im Hahngehäuse 1 gehalten, daß sich seine Dichtkante 18 etwas innerhalb des vom Hahnküken 7 bei dessen Drehung bestreichbaren Raumes befindet. Wird das Hahnküken 7 daher aus der in Fig. 1 dargestellten Lage entgegen dem Uhrzeigersinn um 90° um die Achse 6 gedreht, so gelangt das Hahnküken 7 mit einem Randbereich seiner Kugelfläche 8 zur Anlage an der Ringfläche 19, drückt beim Weiterdrehen den Dichtring 12 axial etwas zusammen, und die Dichtkante 18 gleitet zwangsfrei und unter Vermeiden eines Umklappens des die Dichtkante 18 aufweisenden, dichtlippenartigen Abschnittes des Dichtringes 12 auf die Kugelfläche 8 auf. Das aus dem Leitungsanschluß 2 in den Kükenraum 4 einströmende Druckmittel bewirkt über die Ausnehmung 21 ein verstärktes Andrücken der Dichtkante 18 an die Kugeloberfläche 8, so daß eine dichte Anlage des Dichtringes 12 am Hahnküken 7 gewährleistet ist und kein Druckmittel aus dem Kükenraum 4 durch den Innenraum des Dichtringes 12 und die Entlüftungsöffnung 10 zur Atmosphäre entweichen kann.
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Infolge der großen, axialen Elastizität des Dichtringes 12 kann sowohl dieser Dichtring 12 selbst wie auch dessen Halterung im Hahngehäuse 1 mit relativ großen Herstellungstoleranzen gefertigt werden, wobei lediglich sicherzustellen ist, daß die Dichtkante 18 in dem Schwenkbereich des Hahnkükens 7 zu liegen kommt. Je nach den vorliegenden Toleranzmaßen greift der Dichtring 12 dabei mehr oder weniger in den Schwenkbereich des Hahnkükens 7 ein; durch die hohe, axiale Elastizität des Dichtringes 12 in Verbindung mit der Ringfläche 19 wird dabei aber immer ein sicheres Aufgleiten der Dichtkante 18 auf die Kugelfläche 8 des Hahnkükens 7 gewährleistet.
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Die Ringfläche 19 muß nicht, wie vorstehend beschrieben, kegelmantelringartig ausgebildet sein, sie kann auch durch einen Ringausschnitt aus einer Kugelfläche mit großem Kugelradius gebildet werden. Weiterhin muß das Hahnküken nicht kugelabschnittartig, sondern kann vollkugelig mit Durchbohrungen für den Druckmitteldurchgang ausgebildet sein; die besondere Ausbildung des Dichtringes 12 gewährleistet dann ein sicheres Aufgleiten der Dichtkante aus den Durchbohrungen auf die Kugeloberfläche des Hahnkükens.