CH658502A5

CH658502A5 - SAFETY VALVE.

Info

Publication number: CH658502A5
Application number: CH234482A
Authority: CH
Inventors: Kurt Weitzel
Original assignee: Indufer Ag
Priority date: 1982-04-19
Filing date: 1982-04-19
Publication date: 1986-11-14
Also published as: BE896229A; DE8220664U1; DE3227066A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsabsperrhahn, insbesondere für Gasleitungen, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Hahnküken, das eine quer zu seiner Drehachse angeordnete Durchgangsbohrung zur Herstellung der Verbindung zwischen Eintritt und Austritt des Gehäuses bei geöffnetem Hahn aufweist und das in Schliessstellung des Hahns mit einer Sitzfläche den Hahnaustritt über eine Dichtung absperrt. The invention relates to a safety shut-off valve, in particular for gas lines, with a valve plug rotatably mounted in a housing, which has a through hole arranged transversely to its axis of rotation for establishing the connection between the inlet and outlet of the housing when the valve is open, and which has a seat in the closed position of the valve shuts off the tap outlet via a seal.

Absperrhähne werden vorwiegend in Rohrleitungen kleiner Nennwerten eingebaut und bei niedrigen Drücken eingesetzt. Bei hohen Drücken kommen Sonderausführungen der Hähne zum Einsatz. Kennzeichnend für Hähne ist, dass der volle Leitungsquerschnitt durch eine geringe Drehung des Shut-off valves are mainly installed in pipes with small nominal values and are used at low pressures. Special versions of the valves are used at high pressures. It is characteristic of taps that the full cross-section of the line can be achieved by turning the

Kükens, meist um 90:, freigegeben und abgesperrt werden kann. Nach der Durchgangsrichtung des Mediums unterscheidet man Durchgangshähne, Winkelhähne und Schalthähne. Chickens, usually around 90 :, can be released and locked. A distinction is made between flow taps, angle taps and switch taps according to the direction of flow of the medium.

Beim einfachen Kegelhahn dreht sich das kegelförmige Küken in einem Gehäuse, wobei die Abdichtung sowohl zwischen Eintritts- und Austrittsanschluss der Leitung als auch gegen die Umgebung erfolgt. Um zu verhindern, dass das Küken aus seinem Sitz herausgehoben wird, endet es z.B. unten in einem Gewindezapfen mit Vierkantsitz für eine Scheibe, die durch eine Mutter gehalten wird. In the simple plug valve, the cone-shaped plug rotates in a housing, whereby the seal is made between the inlet and outlet connection of the line and against the environment. To prevent the chick from being lifted out of its seat, it ends e.g. below in a threaded pin with a square seat for a washer, which is held by a nut.

Beim Stopfbuchsenhahn ist das Gehäuse unten geschlossen, und der Kükenschaft ist durch eine Stopfbuchse abgedichtet, die so ausgebildet ist, dass sie gleichzeitig den erforderlichen Dichtungsdruck in der konischen Sitzfläche des Kükens erzeugt. Die Sitzfläche des Kükens dichtet nur zwischen Eintritts- und Austrittsseite des Hahns, die Dichtung gegen die Umgebung erfolgt durch die Stopfbuchse. Der Stopfbuchsenhahn wird dort eingesetzt, wo ein Austreten des Strömungsmediums aus der Leitung mit Sicherheit ausgeschlossen werden muss, z.B. bei Brandgefahr oder Gefahr für das Bedienungspersonal, z.B. durch Dampf oder ätzende Flüssigkeiten. In the stuffing box valve, the housing is closed at the bottom and the plug shaft is sealed by a stuffing box, which is designed so that it simultaneously creates the required sealing pressure in the conical seat surface of the plug. The seat of the chick only seals between the inlet and outlet side of the valve, the seal against the environment is done by the stuffing box. The gland valve is used where it is certain that the flow medium cannot escape from the line, e.g. in the event of fire or danger to the operating personnel, e.g. by steam or caustic liquids.

Desweiteren sind Absperrhähne mit einem zylindrischen Küken bekannt, das zwischen Eintritt und Austritt des Hahngehäuses abdichtet. Shut-off valves with a cylindrical plug, which seals between the inlet and outlet of the valve housing, are also known.

Beim Kugelhahn ist der Dichtkörper als Kugel ausgebildet, die entweder die Eintritts- und die Austrittsbohrung oder nur die letztere Bohrung des Hahngehäuses abdichtet. In the ball valve, the sealing body is designed as a ball, which either seals the inlet and outlet bores or only the latter bore of the valve housing.

Die Vorteile der Absperrhähne sind einfache und robuste Bauweise, geringer Platzbedarf, rasche Schliess- und Umschaltmöglichkeiten, geringe Strömungsverluste und mögliche Ausbildung als Mehrweghahn mit mehreren Anschlussstutzen. The advantages of the shut-off valves are simple and robust construction, small space requirements, quick closing and switching options, low flow losses and possible design as a multi-way valve with several connecting pieces.

Nachteilig sind bei den bekannten Absperrhähnen die grossen aufeinander gleitenden Dichtflächen, die einen hohen Verschleiss bedingen und grosse Reibungskräfte hervorrufen, die die Gefahr einer elektrostatischen Aufladung des Hahnkükens und dadurch eine Explosionsgefahr bei explosiven Medien sowie eine schwierige Bedienbarkeit wegen der aufzubringenden grossen Betätigungskräfte mit sich bringen. Ausserdem ist die Dichtheit der Hähne bei niedrigen Betriebsdrücken im Druckbereich unter 100 mbar nicht gewährleistet. Schliesslich ist bei den bekannten Absperrhähnen die Brandsicherheit nicht gegeben, da bei hohen Temperaturen die Dichtung bzw. Dichtungen zwischen dem Hahnküken und dem Sitz am Austritt und gegebenenfalls Eintritt des Hahngehäuses verkohlen oder verbrennen und infolge der nachlassenden Dichtkraft der Hahn undicht wird. A disadvantage of the known shut-off valves is the large sliding surfaces that slide against one another, which cause high wear and cause great frictional forces, which entail the risk of electrostatic charging of the cock plug and thus an explosion risk in the case of explosive media and difficult operation due to the large actuating forces to be applied. In addition, the tightness of the valves is not guaranteed at low operating pressures in the pressure range below 100 mbar. Finally, fire safety is not provided in the known shut-off valves, since at high temperatures the seal or seals between the valve plug and the seat at the outlet and possibly the inlet of the valve housing carbonize or burn and the valve leaks due to the decreasing sealing force.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheitsabsperrhahn zu entwickeln, der für unterschiedliche Einsatzbereiche die grösstmögliche Sicherheit bietet. The object of the invention is to develop a safety shut-off valve which offers the greatest possible safety for different areas of use.

Diese Aufgabe wird durch einen Absperrhahn gelöst, wie er in dem Anspruch 1 gekennzeichnet ist. This object is achieved by a shut-off valve as characterized in claim 1.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Bauteile der beiden Ausführungsformen durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments shown in the drawing, identical or similar components of the two embodiments being identified by the same reference numerals. Show it:

Fig. I einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform des erfmdungsgemässen Sicherheitsabsperrhahns in Offenstellung, I shows a longitudinal section of a first embodiment of the safety shut-off valve according to the invention in the open position,

Fig. 2 das Hahnküken in Draufsicht, 2 the rooster chick in plan view,

Fig. 3 den Absperrhahn nach Fig. 1 in geschlossener Stellung, 3 shows the shut-off valve according to FIG. 1 in the closed position,

Fig. 4 einen Längsschnitt des Absperrhahns mit einer Zwischenstellung des Hahnkükens und Fig. 4 is a longitudinal section of the shut-off valve with an intermediate position of the cock plug and

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

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Fig. 5 einen als Eckhahn ausgebildeten Absperrhahn mit dem konstruktiven Aufbau der ersten Ausführung im Längsschnitt. Fig. 5 shows a stopcock designed as a corner tap with the structural design of the first embodiment in longitudinal section.

Der Sicherheitsabsperrhahn 1 nach den Fig. 1 —4 zum Einbau in Gas- und Flüssigkeitsleitungen weist ein Gehäuse 2 mit einem drehbar gelagerten, durch einen Schalthebel 3 betätigbaren Hahnküken 4 auf, das eine quer zu seiner Drehachse 5—5 angeordnete Durchgangsbohrung 6 zur Herstellung der Verbindung zwischen Eintrittsbohrung 7 und Austrittsbohrung 8 des Gehäuses 2 bei geöffnetem Hahn (Fig. 1) besitzt und das in Schliessstellung des Hahns (Fig. 3) die Austrittsbohrung 8 sperrt. The safety shut-off valve 1 according to FIGS. 1-4 for installation in gas and liquid lines has a housing 2 with a rotatably mounted cock plug 4 which can be actuated by a switching lever 3 and which has a through bore 6 arranged transversely to its axis of rotation 5 - 5 for producing the Has connection between the inlet bore 7 and the outlet bore 8 of the housing 2 when the valve is open (FIG. 1) and which blocks the outlet bore 8 in the closed position of the valve (FIG. 3).

Das in Fig. 2 einzeln dargestellte Hahnküken 4 ist als Kugel mit sechs ebenen Begrenzungsflächen 9 ausgebildet, die durch eine sphärische Sitzfläche 10 miteinander verbunden sind. Der Schalthebel 3 greift an dem äusseren Ende des Drehbolzens 12 an, der in der Bohrung 14 einer Lagerbuchse 13 des Hahngehäuses 2 drehbar gelagert und in dieser mittels einer O-Ringdichtung 15 abgedichtet ist und auf dessem inneren Ende das Hahnküken 4 in Schliessstellung in Richtung der Längsachse 16—16 der Austrittsbohrung 8 verschiebbar gelagert ist. The cock plug 4 shown individually in FIG. 2 is designed as a ball with six flat boundary surfaces 9, which are connected to one another by a spherical seat surface 10. The shift lever 3 engages on the outer end of the pivot pin 12, which is rotatably mounted in the bore 14 of a bearing bush 13 of the valve housing 2 and is sealed in this by means of an O-ring seal 15 and on the inner end of which the valve plug 4 in the closed position in the direction of the Longitudinal axis 16-16 of the outlet bore 8 is slidably mounted.

In der Schliessstellung des Absperrhahns 1 nach Fig. 3 ist das Hahnküken 4 durch eine Dichtkraft beaufschlagt, die zusätzlich zu der von dem Strömungsmedium ausgeübten Dichtkraft von einer mechanischen, elektrisch geerdeten Druckfeder 17 aufgebracht wird, und das Hahnküken 4 sperrt mit der sphärischen Sitzfläche 10 einen entsprechend ausgebildeten Sitz 18 im inneren Ende der Austrittsbohrung 8, in den eine elastische O-Ringdichtung 19 aus Gummi oder Kunststoff eingelassen ist. In the closed position of the shut-off valve 1 according to FIG. 3, the valve plug 4 is acted upon by a sealing force which is applied by a mechanical, electrically grounded compression spring 17 in addition to the sealing force exerted by the flow medium, and the valve plug 4 locks one with the spherical seat surface 10 suitably designed seat 18 in the inner end of the outlet bore 8, in which an elastic O-ring seal 19 made of rubber or plastic is embedded.

Die auf das Hahnküken 4 wirkende Druckfeder 17 ist im Bereich der Eintrittsbohrung 7 an der Innenwand 20 des Gehäuses 2 abgestützt und beaufschlagt über einen metallischen Druckring 21 mit einem der sphärischen Sitzfläche 10 des Hahnkükens 4 angepassten Sitz 22 das Hahnküken 4 in Richtung der Längsachse 16—16 der Austrittsbohrung 8 des Gehäuses 2. The compression spring 17 acting on the valve plug 4 is supported in the area of the inlet bore 7 on the inner wall 20 of the housing 2 and acts on the valve plug 4 in the direction of the longitudinal axis 16— via a metallic pressure ring 21 with a seat 22 adapted to the spherical seat surface 10 of the valve plug 4. 16 of the outlet bore 8 of the housing 2.

Der Drehbolzen 12 zur Betätigung des Hahnkükens 4 ist am inneren Ende der Lagerbuchsenbohrung 14 durch eine zwischen Gehäuseinnenwand 20 und einem Druckbund 23 des Drehbolzens angeordnete Dichtscheibe 24 abgedichtet, auf die eine axiale Dichtkraft wirkt, die durch eine Druckfeder 25 aufgebracht wird, die zwischen dem Hahngehäuse 2 und dem am Drehbolzen 12 angreifenden Schalthebel 3 eingespannt ist. The pivot pin 12 for actuating the cock plug 4 is sealed at the inner end of the bearing bush bore 14 by a sealing washer 24 arranged between the housing inner wall 20 and a pressure collar 23 of the pivot bolt, on which an axial sealing force acts, which is applied by a compression spring 25 which is located between the cock housing 2 and the shift lever 3 acting on the pivot pin 12 is clamped.

Der Absperrhahn 26 nach Fig. 5 ist als Eckhahn ausgebildet und weist den gleichen konstruktiven Aufbau wie der Hahn nach den Figuren 1—4 auf. The shut-off valve 26 according to FIG. 5 is designed as a corner valve and has the same structural design as the valve according to FIGS. 1-4.

Das in Richtung der Längsachse 16—16 der Austrittsbohrung 8 des Hahngehäuses 2 bewegliche Hahnküken 4, das durch die Druckfeder 17 über den verschiebbaren Druckring 21 beaufschlagt wird, sorgt bei niedrigen Betriebsdrücken für ein dichtes Verschliessen des Sitzes 18 mit der elastischen O-Ringdichtung 19 am inneren Ende der Austrittsbohrung 8. Bei höheren Drücken dient die Feder 17 lediglich zum Zentrieren des Hahnkükens 4. The cock plug 4, which is movable in the direction of the longitudinal axis 16-16 of the outlet bore 8 of the valve housing 2 and which is acted upon by the compression spring 17 via the displaceable pressure ring 21, ensures tight sealing of the seat 18 with the elastic O-ring seal 19 at low operating pressures inner end of the outlet bore 8. At higher pressures, the spring 17 only serves to center the valve plug 4.

Die Druckfeder 17 sorgt für eine automatische Nachstellung des Hahnkükens 4 bei Verschleiss der O-Ringdichtung 19. The compression spring 17 ensures automatic adjustment of the cock plug 4 when the O-ring seal 19 wears out.

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Im Brandfalle bewirkt die ausschmelzende bzw. verkohlende O-Ringdichtung 19, dass das Hahnküken 4 mit der sphärischen Sitzfläche 10 unter der von der Druckfeder 17 und gegebenenfalls dem Strömungsmedium aufgebrachten s Dichtkraft in dem Sitz 18 der Austrittsbohrung 8 festklebt und dass somit der Sicherheitsabsperrhahn 1 dicht schliesst und die Feuersicherheit des Hahns gewährleistet ist. In the event of a fire, the melting or charring O-ring seal 19 causes the cock plug 4 with the spherical seat surface 10 to stick in the seat 18 of the outlet bore 8 under the sealing force exerted by the compression spring 17 and, if appropriate, the flow medium, and thus that the safety shut-off valve 1 is sealed closes and the fire safety of the tap is guaranteed.

Elektrostatische Aufladungen des Hahnkükens 4, die durch die Molekularreibung infolge der Strömungsge-10 schwindigkeit des Betriebsmediums hervorgerufen werden, werden über den Druckring 21, die Druckfeder 17 und das an Masse angeschlossene Hahngehäuse 2 abgeleitet, so dass eine Explosion von hochexplosiven Medien bei Eintritt kleinster Sauerstoffmengen in das Hahngehäuse durch eine 15 Funkenentladung des Hahnkükens, wie sie bei den isolierten Hahnküken bekannter Absperrhähne auftreten kann, ausgeschlossen ist. Electrostatic charges on the cock plug 4, which are caused by the molecular friction as a result of the speed of the operating medium, are dissipated via the pressure ring 21, the compression spring 17 and the valve housing 2 connected to ground, so that an explosion of highly explosive media occurs when the smallest amounts of oxygen enter into the valve housing by a 15 spark discharge of the valve plug, as can occur with the isolated valve plug of known stopcocks, is excluded.

Fig. 4 verdeutlicht, dass, bedingt durch die Kugelform 20 mit den ebenen Begrenzungsflächen 9, das Hahnküken 4 bei Betätigung des Hahns nur beim Herausschwenken und Einschwenken aus dem bzw. in den Sitz 18 der Austrittsbohrung 8 in Reibverbindung mit der O-Ringdichtung 19 tritt, so dass das am Schalthebel 3 aufzubringende Drehmoment we-25 gen des stark verminderten Reibungswiderstandes und der Verschleiss der Hahndichtung 19 wesentlich niedriger sind als bei den bekannten Kegel- und Kugelhähnen. Bei der in Fig. 4 dargestellten Zwischenstellung des Hahnkükens 4 strömt das gasförmige oder flüssige Medium in drei Teilströ-30 men durch den Absperrhahn 1, so dass aufgrund der Kugelform mit ebenen Begrenzungsflächen 9 des Hahnkükens 4 eine intensive Spülung des Hahninnenraumes 27 beim Schalten des Hahns erreicht wird. Fig. 4 illustrates that, due to the spherical shape 20 with the flat boundary surfaces 9, the cock plug 4 only comes into frictional engagement with the O-ring seal 19 when the cock is actuated when pivoting out and pivoting out of or into the seat 18 of the outlet bore 8 , so that the torque to be applied to the shift lever 3 due to the greatly reduced frictional resistance and the wear of the valve seal 19 are considerably lower than in the known plug and ball valves. In the intermediate position of the cock plug 4 shown in FIG. 4, the gaseous or liquid medium flows in three partial flows through the shut-off valve 1, so that due to the spherical shape with flat boundary surfaces 9 of the cock plug 4, an intensive flushing of the cock interior 27 when the valve is switched on is achieved.

Schliesslich bringt die Kugelform mit Abflachungen des 35 Hahnkükens 4 noch zwei weitere wesentliche Vorteile: Finally, the spherical shape with flattening of the 35 cock plug 4 brings two further essential advantages:

Auf den ebenen Begrenzungsflächen 9 des Hahnkükens 4 können sich Rückstände aus dem flüssigen oder gasförmigen Medium so lange ohne Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Hahns ablagern, wie sie innerhalb des von der 40 sphärischen Sitzfläche 10 des Kükens bei Betätigung desselben beschriebenen Kugelraumes liegen und somit ein mechanischer Verschleiss der Hahndichtung durch Ablagerungen vermieden wird. Bei auskristallisierenden Medien, wie sie häufig in der chemischen Industrie verwendet werden, be-45 steht bei den bekannten Absperrhähnen die Gefahr, dass die Austrittsbohrung des Hahngehäuses durch eine Kristallschicht verschlossen und infolgedessen der Absperrhahn nicht mehr betriebsfähig ist. Diese Gefahr ist bei dem vorbeschriebenen Absperrhahn 1 nicht gegeben, da beim Schalten 50 des Hahns eine im Bereich des Sitzes 18 der Austrittsbohrung 8 des Hahngehäuses 2 gegebenenfalls abgelagerte Kristallschicht durch die in den Sitz 18 ein- bzw. aus diesem herausschwenkende sphärische Kugelfläche 10 des Hahnkükens 4 zerstört wird, wie dies Fig. 4 verdeutlicht. Residues from the liquid or gaseous medium can be deposited on the flat boundary surfaces 9 of the cock plug 4 without impairing the functionality of the cock as long as they lie within the spherical seat surface 10 of the plug when actuating the same spherical space and thus cause mechanical wear the valve seal is avoided by deposits. In the case of media which crystallize out, as are frequently used in the chemical industry, there is a risk in the known stopcocks that the outlet bore of the tap housing is closed by a crystal layer and, as a result, the stopcock is no longer operational. This risk does not exist in the above-described shut-off valve 1, because when the valve 50 is switched, a crystal layer possibly deposited in the area of the seat 18 of the outlet bore 8 of the valve housing 2 is caused by the spherical spherical surface 10 of the valve plug swiveling into and out of the seat 18 4 is destroyed, as shown in FIG. 4.

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Die Sicherheitsabsperrhähne 1,26 können besonders vorteilhaft mit einem Brandschutz-Schalthebel ausgerüstet werden, der den Hahn bei Eintritt einer vorgegebenen Umgebungstemperatur im Brandfalle selbsttätig schliesst oder 60 gegebenenfalls öffnet. The safety shut-off valves 1, 26 can be equipped particularly advantageously with a fire protection switching lever which automatically closes the valve in the event of a predetermined ambient temperature in the event of a fire or opens 60 if necessary.

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3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

658 502 PATENT CLAIMS

1. Safety shut-off valve, in particular for gas lines, with a cock plug (4) which is rotatably mounted in a housing (2) and which has a through bore (6) arranged transversely to its axis of rotation (5-5) for establishing the connection between inlet (7) and outlet (8) of the housing (2) when the tap is open and that in the closed position of the tap with a seat (10) has the tap outlet (8)

Shuts off via a seal (19), characterized in that the cock plug (4) is designed as a ball with lateral flats (9) which is mounted on the free end of a pivot pin (12) with limited movement transversely to the plug axis of rotation (5-5) and is acted upon in the closed position by a sealing force which is applied in addition to the pressure force exerted by the flow medium by a mechanical, electrically grounded pressure spring (17).

2. Shut-off valve according to claim 1, characterized in that the cock plug (4) has a spherical seat surface (10) with six flat boundary surfaces (9) and that the seat surface (10) in the closed position of the valve has a suitably designed seat (18) inside Shuts off the end of the housing outlet bore (8) into which an elastic ring seal (19) is inserted.

3. Shut-off valve according to claim 2, characterized in that the compression spring (17) acting on the valve plug (4) is supported in the valve housing (2) and via a metallic pressure ring (21) with one of the spherical seat surfaces (10) of the valve plug (4 ) adapted seat (22) acts on the cock plug (4) in the direction of the longitudinal axis (16-16) of the housing outlet bore (8).

4. Shut-off valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cock plug (4) on the inner end of the pivot pin (12) in the direction of the longitudinal axis of exit (16-16) of the valve housing (2) is slidably mounted.

5. Shut-off valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pivot pin (12) in a bearing bush (13) of the valve housing (2) and at the inner end of the bearing bush bore (14) is sealed, the latter seal a between the inner wall of the housing (20) and a pressure collar (23) of the pivot pin (12) arranged sealing washer (24) and the axial sealing force acting thereon (24) is applied by a compression spring (25) which is located between the valve housing (2) and that on the pivot pin (12) attacking shift lever (3) is clamped.

6. Shut-off valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is designed as a corner valve (26).