DE1164780B - Hahn mit kegeligem, durch das Medium in seinen Sitz gedrueckten Kueken - Google Patents

Description

• Hahn mit kegeligem, durch das Medium in seinen Sitz gedrückten Küken Die Erfindung bezieht sich auf einen Hahn mit kegeligem Küken, das drehbar und um eine begrenzte Strecke axial verschiebbar in dem Hahngehäuse angeordnet ist, wobei das schmale Ende des Kükens von einer mit einem unter Druck stehenden Schmiermittel gefüllten Kammer umgeben ist und eine Spindel trägt, die durch die Kammer und eine Bohrung des Hahngehäuses abgedichtet nach außen ragt, während auf das gegenüberliegende breite Ende des Kükens der Leitungsdruck einwirkt, wobei das Medium in eine zwischen Kükenende und Gehäuse befindliche, mit dem Durchfluß verbundene Druckkammer eintritt.
• Durch die Einwirkung des Leitungsdruckes auf das breite Kükenende soll bei diesen Hähnen erreicht werden, daß das Strömungsmittel dazu beiträgt, das Küken auf seinen Sitz zu drücken. Bei bekannten Hähnen dieser Art wirkt der Leitungsdruck im all-Pmeinen auf die gesamte Fläche des breiten Küken endes ein. Zusätzlich ist in manchen Fällen noch eine mechanische Vorrichtung zum Anpressen des Kükens auf den Sitz vorgesehen. Solche Hähne sind dann geeignet, wenn der Leitungsdruck für sich allein gerade oder nicht ganz zur Erzeugung der erforderlichen Kükenbelastung ausreicht.
• Dagegen können diese bekannten Hähne dann nicht verwendet werden, wenn der Leitungsdruck für sich allein bei Einwirkung auf die ganze Fläche des breiten Kükenendes bereits eine zu große Kükenbelastung erzeugt. In diesem Fall hat man bisher darauf verzichtet, den Leitungsdruck zur Unterstützung der Kükenbelastung heranzuziehen, und man hat es vorgezogen, ausschließlich mechanische Mittel zur Erzeugung der Kükenbelastung heranzuziehen.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei Hähnen mit kegeligem Küken, die auf der breiten Stirnfläche vom Medium beaufschlagt werden, um sie in den Sitz zu drücken, den Anpreßdruck in erträglichen Grenzen zu halten, um Hähne auch in Leitungen einbauen und zweckdienlich verwenden zu können, in denen die Medien unter höheren Drücken gefördert werden.
• Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß am breiten Ende des Kükens in an sich bekannter Weise ein Zapfen angebracht ist, der aber abgedichtet durch die Druckkammer verläuft und dessen Außenende dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist.
• Es ist bereits ein Hahn mit kegeligem Hahnküken bekannt, bei dem am breiten Ende des Kükens, ein Zapfen angebracht ist; bei diesem Hahn wird aber nicht der Druck des Mediums, sondern der Druck des Schmiermittels zum Beaufschlagen des Kükens verwendet. Der erforderliche Schmiermitteldruck wird durch eine Preßschraube erzeugt und ist somit vom Leitungsdruck unabhängig.
• Bei einem anderen bekannten Hahn geht der am Küken angebrachte Zapfen durch eine unter Schmiermitteldruck stehende Kammer hindurch und ist mit seinem Außenende dem Atmosphärendruck ausgesetzt; doch ist in diesem Fall das Küken zylindrisch, so daß der Leitungsdruck nicht dazu beitragen kann, das Küken auf seinen Sitz zu pressen.
• Demgegenüber wird es durch die Erfindung möglich, auch bei hohen Leitungsdrücken den Anpreßdruck des Kükens ausschließlich durch die Einwirkung des Leitungsdrucks auf das breite Kükenende zu erzeugen und dabei in gewünschten Grenzen zu halten. Diese Wirkung entsteht dadurch, daß der Leitungsdruck nur auf die verbleibende ringförmige Fläche des breiten Kükenendes einwirkt. Durch entsprechende Bemessung des Durchmessers des Zapfens ist es dann ohne weiteres möglich, für jeden vorkommenden Leitungsdruck den richtigen Anpreßdruck des Kükens genau zu bemessen.
• Eine bevorzugte Ausführung des Hahns nach der Erfindung besteht darin, daß die Wand des Gehäuses, die die Druckkammer begrenzt, mit einer Bohrung versehen ist, in die der am breiten Ende des Kükens angebrachte Zapfen wenigstens teilweise eintritt. In diesem Fall ist vorzugsweise zwischen dem am breiten Ende des Kükens angebrachten Zapfen und der Gehäusewand eine Packung angebracht, die aus einem O-Ring und einem L-förmigen Dichtring be-Stellt.
• Derartige Dichtungen sind zwar an sich bekannt, ermöglichen aber eine besonderers günstige Abdichtung zwischen dem Zapfen und der Druckkammer.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Hahn, F i g. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 vonFig. 1 und F i g. 3 eine vergrößerte Teilansicbt der Abdichtung des in F i g. 1 gezeigten Hahns.
• Der in F i g. 1 gezeigte Hahn 10 hat ein Gehäuse 1.1 mit einem Durchfluß 13 für das Medium und ein kegeliges Küken 19. Im Gehäuse 11 sind ein oberer kegeliger Kükensitz 15 und ein unterer kegeliger Kükensitz 17 angebracht. Der Durchfluß 21 des Kükens ist in F i g. 1 mit gestrichelten Linien 22 angedeutet. Am Küken 19 sind eine obere und eine untere kegelige Lagerfläche 23 bzw. 24 angebracht, welche im oberen bzw. unteren Kükensitz 15 bzw. 17 des Hahngehäuses sitzen. Am oberen Ende des Kükens 19 ist eine zylindrische Spindel 25 angebracht, die nach oben aus dem Hahngehäuse 11 herausragt und mit einem Kopf 27 von rechteckigem Querschnitt versehen ist, an dem ein Werkzeug zur Betätigung des Kükens angesetzt werden kann.
• Die Spindel 25 weist im Innern eine axiale Gewindebohrung 35 auf, welche über Querbohrungen 37 und 38 an ihrem unteren Ende mit einer im Hahngehäuse gebildeten Schmiermittelkammer 39 in Verbindung steht, welche das untere Ende der Spindel 25 und den oberen Teil der Lagerfläche 23 des Kükens umgibt. Mittels einer Schmiermittelschraube 43, welche einen über die Spindel 25 hinausragenden Betätigungskopf 45 hat, kann in an sich bekannter Weise das Schmiermittel in der Kammer 39 unter Druck gesetzt werden. In der Oberfläche des Kükens 19 sind vier Längsnuten 46, 47, 48 und 49 angebracht, welche um 90' gegeneinander versetzt sind. Die Sitzfläche 15 des Hahngehäuses 11 ist mit vier in gleichem Abstand voneinander angeordneten kurzen Längsnuten 52, 53, 54 und 55 versehen, welche von der Schmiermittelkammer39 nach unten gehen. In der Sitzfläche 17 sind in gleichem Abstand voneinander vier kurze Längsnuten 52', 53', 54' und 55' angebracht. Die Nuten52 bis 55 und die Nuten 52' bis 55' sind so angeordnet, daß sie in jeder Grenzstellung des Kükens 19 jeweils einer der Nuten 46 bis 49 im Küken gegenüberstehen (Fig. 2). Durch das Zusammenwirken dieser Nuten wird Schmiermittel aus der Kammer 39 einerseits über den ganzen oberen Kükensitz 15 verteilt und andererseits zu dem unteren Kükensitz 17 und einer in der Lagerfläche24 angebrachten Ringnut50 gefördert.
• Zur Abdichtung der Schmiermittelkammer 39 nach oben ist eine Packung 57 vorgesehen, die aus einem Uförmigen Dichtring 59 und einem im Winkel des Dichtrings 59 angeordneten O-Ring 61 besteht. Der eine Schenkel des L-förmigen Dichtungsrings 59 liegt an der Spindel 25 rrtit solcher Passung an, daß eine relative Dreh- und Längsbewegung zwischen diesen Teilen möglich ist, während sich der andere Schenkel an die obere Wand der Kammer 39 anschmiegt, die durch eine Schulter 62 im Hahngehäuse 11 gebildet ist. Der O-Ring 61 füllt den verbleibenden Querschnitt zwischen dem Uförmigen Dichtring 59 und der gegenüberliegenden Wand der Kammer 39 aus (F i g. 3).
• # Der L-förrnige Dichtring 59 ist vorzugsweise aus einem ziemlich steifen, aber biegsamen Material von beschränkter Elastizität hergestellt, welches einen niedrigen Reibungskoeffizenten gegenüber dem Metall der Spindel 25 aufweist. Hierfür eignen sich beispielsweise der Kunststoff Polytetrafluoräthylen. aber auch Leder, Neopren und ähnliche Stoffe.
• Der O-Ring 61 kann in üblicher Weise aus natürlichem oder künstlichem Kautschuk oder aus einem anderen geeigneten elastischen Material hergestellt sein. Seine Innen- und Außendurchmesser sind so gewählt, daß er nach Einsetzen zu einem ovalen Querschnitt verformt wird (F i g. 3).
• Am unteren Ende des Kükens 19 ist ein zylindrischer Zapfen 26 angebracht, der abgedichtet durch eine abgestufte Bohrung 66 in eine Verschlußplatte 67 reicht. Die Verschlußplatte 67 ist mittels Schrauben 69 abnehmbar am Hahngehäuse 11 befestigt und verschließt das untere Ende des im Hahngehäuse gebildeten kegeligen Kükensitzes 17. Eine Dichtungsscheibe 71 in der Verbindungsstelle zwischen dem Hahngehäuse und der Verschlußplatte gewährleistet eine dichte Verbindung der beiden Teile.
• Zwischen der Oberseite der Verschlußplatte 67 und der unteren, breiten Stirnfläche des Kükens 19 befindet sich eine ringförmige Druckkammer 78, welche den Zapfen 26 umgibt und über eine Bohrung 70 im Küken mit dem Durchfluß 21 verbunden ist. In der Druckkaminer 78 herrscht somit im Betrieb stets der Leitungsdruck.
• Nach unten ist die Druckkammer 78 durch eine Packung 65 abgedichtet, die zwischen dem Zapfen 26 und dem oberen, weiteren Teil der Bohrung 66 eingesetzt ist. Diese Packung 65 hat den gleichen Aufbau wie die zuvor beschriebene und in F i g. 3 genauer dargestellte Packung 57 an der Spindel 25.
• Der untere, engere Teil der Bohrung 66 ist so bemessen, daß er den Zapfen 26 im Gleitsitz aufnimmt Zwischen dem unteren Ende des Zapfens 26 und dem Boden der Bohrung 66 ist ein Federtellerring 73 eingefügt, der das Küken nach oben auf seinen Sitz drückt. Dieser Federtellerring hält das Küken auch dann in der richtigen Lage, wenn der Hahn außer Betrieb ist. Außerdem läßt er eine begrenzte Axialbewegung des Kükens zu, wenn dieses durch Erhöhung des Schmiermitteldrucks geläftet wird. Zu diesem Zweck hat der Federtellerring vorzugsweise eine annähernd konstante Kraftwegkennlinie, so daß die Bewegung des Kükens beim Lüften schlagartig bis zum Anschlag erfolgt.
• Schließlich ist das untere Ende der Bohrung 66 durch eine weitere Bohrung 79 kleineren Durchmessers mit der Atmosphäre verbunden, so daß das untere Ende des Zapfens 26 dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist. Dies hat zur Folge, daß der in der Druckkammer 78 herrschende Leitungsdruck nur auf die den Zapfen 26 umgebende ringförmige Fläche der Kükenstirnfläche einwirkt. Dieser Druck bestimmt den Anpreßdruck, mit dem das Küken auf seinen Sitz gedrückt wird.
• Je nach Bemessung der beaufschlagbaren Flächen und je nach dem Verhältnis zwischen Schmiermitteldruck und Leitungsdruck kann der Anpreßdruck des C Kükens unabhängig vom Leitungsdruck gemacht oder ein überwiegen des Leitungsdruckes erreicht werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Hahn mit kegeligem Küken, das drehbar und um eine begrenzte Strecke axial verschiebbar in dem Hahngehäuse angeordnet ist, wobei das schmale Ende des Kükens von einer mit einem unter Druck stehenden Schmiermittel gefüllten Kammer umgeben ist und eine Spindel trägt, die durch die Kammer und eine Bohrung des Hahngehäuses abgedichtet nach außen ragt, während auf das gegenüberliegende breite Ende des Kükens der Leitungsdruck einwirkt, wobei das Medium in eine zwischen Kükenende und Gehäuse befindliche, mit dem Durchfluß verbundene Druckkammer eintritt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß am breiten Ende des Kükens in an sich bekannter Weise ein Zapfen (26) angebracht ist, der aber abgedichtet durch die Druckkammer (78) verläuft und dessen Außenende dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist.
2. 2. Hahn gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Gehäuses, die die Druckkammer begrenzt, mit einer Bohrung (66) versehen ist, in die der am breiten Ende des Kükens angebrachte Zapfen(26) wenigstens teilweise eintritt. 3. Kükenhahn gemäß Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem am breiten Ende des Kükens angebrachten Zapfen (26) und der Gehäusewand (67) eine Packung angebracht ist, die aus einem O-Ring und einem Uförmigen Dichtring besteht.
3. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 507 098, 4917433' 408 835; schweizerische Patentschrift Nr. 296 103; französische Patentschriften Nr. 828 875, 569 794; britische Patentschriften Nr. 579 008, 476 854, 421400; USA.-Patentschriften Nr. 2 651490, 2 628 808, 2 319 943, 2 255 182, 2 147 851.