DE1750750B2

DE1750750B2 - Kugelhahn

Info

Publication number: DE1750750B2
Application number: DE19681750750
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-06-02
Filing date: 1968-05-31
Publication date: 1977-02-03
Also published as: DE1750750A1; FR1599678A; DE6608868U; DE1750750C3; CH485970A; US3554484A; BE715428A; GB1199656A

Description

Diese Ausbildung ergibt eine sehr gute Abdichtung auch bei sehr hohen Drücken, ohne daß der Dichtungsring aus Polytetrafluorethylen Fließerscheinungen zeigt; hinsichtlich des Einbaus des Kugelhahns besteht aber wieder das Problem, daß vier getrennte Dichtungsteile vorhanden sind.

Bei einem in der OE-PS 2 48 187 beschriebenen Kugelhahn ist es schließlich bekannt, den Außenrand einer den Sitzring tragenden Membran in gumnaiartigem Material eingebettet zwischen einem Druckring und einem Rohrkörper im Hahngehäuse einzuspannen. Hierbei handelt es, sich aber um einen Hahn, der nicht seitlich zwischen Rohrleitungsflansche einsetzbar ist, sondern mit allen Dichtungsteilen und rohrförmigen Anschlußstutzen vor dem Einbau fertig montiert wird.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines Kugelhahns der eingangs angegebenen Art, bei dem mit einfachen Mitteln ohne Beeinträchtigung des leichten Ein- und Ausbaues auch bei hohen Drücken und/oder erkennbaren Temperaturschwankungen eine sehr gute Abdichtung erzielt wird

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Außenrand der Metallmembran in die radial nach innen gerichtete Ringnut eines Dichtungsringes aus Polytetrafluoräthylen mit U-förmigem Querschnitt eingesteckt ist und daß der Dichtungsring in eine in der Stirnwand des Hahngehäuses angebrachte ringförmige Nut derart eingelegt ist, daß er geringfügig über die Stirnwand vorsteht.

Bei dem Kugelhahn nach der Erfindung ist die ruhende Dichtung durch den in die Ringnut eingelegten und geringfügig über die Stirnfläche vorstehenden Dichtungsring aus Polytetrafluoräthylen gebildet, der somit die ausgezeichnete Dichtwirkung solcher Dichtungsringe mit allen vorteilhaften Eigenschaften von Polytetrafluoräthylen ergibt, ohne daß die Abdichtung durch Fließerscheinungen beeinträchtigt wird. Dieser Dichtungsring ist aber kein getrenntes Teil, sondern er bildet mit der Metallmembran und dem Sitzring eine Baueinheit, wodurch die leichte Handhabung beim Einbau des Hahns gewährleistet ist. Im eingebauten Zustand bildet der Dichtungsring zugleich die Halterung für die Metallmembran, und er bestimmt infolge seiner Lage in der Ringnut die Lage der Metallmembran und damit auch des Sitzringes und des Hahnkükens genau und unverrückbar. Der Kugelhahn vereinigt somit in sich die Vorteile des leichten Ein- und Ausbaus mit allen Vorzügen der in Ringnuten eingelassenen Dichtungsringe aus Polytetrafluoräthylen. Experimentell wurde festgestellt, daß der den Rand der Metallmembran aufnehmende Dichtungsring sogar höhere Drücke des in der Rohrleitung fließenden Strömungsmittels aushält als ein einfach in eine Ringnut eingelassener Dichtungsring aus Poiytetrafluoräthylen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen

F i g. 1 einen diametralen Schnitt durch den Dichtungsring für sich allein,

F i g. 2 einen diametralen Schnitt durch die Metallmembran der mehrteiligen Dichtung,

F i g. 3 einen diametralen Schnitt durch den Sitzring der mehrteiligen Dichtung und

F i g. 4 eine zum Teil geschnittene Ansicht eines nach der Erfindung ausgeführten Kugelhahns.

Fig.4 der Zeichnung zeigt «inen Kugelhahn mit einem Hahngehäuse 1 von großem Durchmesser (beispielsweise 20 bis 30 cm), das zwischen zwei Flanschen 2 einer Rohrleitung 3 mit Hilfe von Zugschrauben 4 eingespannt ist Der Verschlußkörper ist durch ein kugelförmiges Küken S gebildet, das eine diametrale Durchbohrung 6 aufweist, welche in der Offenstellung mit der Rohrleitung fluchtet und in der Schließstellung senkrecht zu der Rohrleitung steht. Die Drehung des Hahnkükens 5 wird durch eine Spindel 7 gesteuert, welche durch eine Stopfbuchse 8 im Hahngehäuse 1 hindurchgeführt ist.

Das Küken 5 wird in dem Hahngehäuse 1 von zwei

ίο mehrteiligen Dichtungen 11 gehalten, die in dem Hahngehäuse liegen und zwischen das Küken und die Flansche 2 eingefügt sind.

Jede mehrteilige Dichtung 11 enthält eine profilierte-, ringförmige Metallmembran 12, beispielsweise aus Edelstahl.

Die Metallmembran 12 weist in ihrem mittleren Abschnitt eine toroidförmige Zone 10 auf (Fig.2), deren hohle Seite dem sich anschließenden Rohrleitungsflansch 2 zugewandt ist

μ An die Zone JO schließt sich ein äußerer Rand an, der durch einen ebenen ringförmigen Abschnitt 21 gebildet ist, welcher in einer senkrecht zur Hahnachse liegenden Ebene liegt Nach innen hin schließt sich an die Zone 10 eine rechtwinklige Schulter 22 an, die von einem zweiten ringförmigen Abschnitt 23 abgeschlossen wird, der im wesentlichen in der gleichen Ebene wie der ringförmige Abschnitt 21 liegt. Die Metallmembran 12 kann somit aus einer ebenen runden Scheibe gepreßt werden.

In die Schulter 22 ist ein nachgiebiger Sitzring 15 (Fig. 3) eingepaßt, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen. Dieser Sitzring weist eine konkave toroidförmige Zone 16 auf, welche durch die Wirkung der Metallmembran 12 in elastischer Anlage an dem Kugelküken 5 gehalten wird.

Die mehrteilige Dichtung 11 weist außerdem einen Dichtungsring 17 (Fig. 1) auf, welcher einen U-förmigen Querschnitt mit scharfen Kanten hat, dessen Ringnut 24 zur Achse hin gerichtet ist. Der Dichtungsring 17 ist aus Polytetrafluoräthylen hergestellt und umfaßt den äußeren ringförmigen Abschnitt 21 der Metallmembran 12, wobei das Anbringen durch die elastische Verformbarkeit des Materials des Dichtungsrings 17 ermöglicht wird.

Der Dichtungsring 17 ist seinerseits teilweise in eine Nut 18 eingelegt welche in der Stirnfläche 19 des Hahngehäuses 1 gebildet ist. Er ist so hoch, daß er nach dem Einlegen in diese Nut geringfügig über die Stirnfläche 19 hervorsteht Mit seiner Außenseite liegt der Dichtungsring 17 an dem Rohrleitungsflansch 2 an.

Somit bilden der Sitzring 15 und der Dichtungsring 17, zusammen mit der Metallmembran 12 eine einzige mehrteilige Dichtung, deren Dichtungsteile fest an der Metallmembran angebracht sind, wodurch die Handhabung vereinfacht wird. Beim Zusammenbau genügt es, den Dichtungsring 17 in die Nut 18 einzulegen, um die mehrteilige Dichtung 11 in der richtigen Lage ohne Gefahr einer Verschiebung der Bestandteile festzuhalten, und zwar trotz der geringen Tiefe der Nut 18.

Die Operationen beim Einbau und Ausbau des Hahns in der Rohrleitung sind wesentlich vereinfacht

Das Zusammendrücken des Dichtungsrings 17 zwischen dem Hahngehäuse 1 und dem Flansch 2 ergibt eine gute seitliche Abdichtung selbst in dem besonders

schwierigen Fall von Hähnen großer Abmessungen, die unter starken Drücken oder in einem sehr hohen Vakuum arbeitten.
Die Dichtigkeit der an dem Kugelküken anliegenden

Sitzringe 15 wird durch das Anziehen der Zugschrauben 4 verbessert. Durch das Zusammendrücken des Dichtungsrings 17 als Folge seines Einklemmens zwischen der Nut 18 und dem Flansch 2 wird nämlich die Metallmembran 12 an das Küken 5 angenähert, wodurch die elastische Druckkraft vergrößert wird, mit welcher der Sitzring 15 gegen die Oberfläche des Kükens gedrückt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Kugelhahn mit einem in seitlicher Richtung zwischen zwei Rohrleitungsflansche einführbaren und dort mittels Zugschrauben einspannbaren, das kugelküken aufnehmenden Hahngehäuse mit ringförmigen Stirnwänden und mit wenigstens einer mehrteiligen ringförmigen Dichtung, die eine ringförmige Metallmembran aufweist, die einen zwischen der Stirnwand des Hahngehäuses und dem entsprechenden Rohrleitungsflansch eingespannten ringförmigen Außenrand hat und am inneren Teil einen am Kugelküken anliegenden Sitzring trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrand (21) der Metallmembran (12) in die radial nach innen gerichtete Ringnut (24) eines Dichtungsringes (17) aus Polytetrafluorethylen mit U-förmigem Querschnitt eingesteckt ist und daß der Dichtungsring (17) in eine in der Stirnwand (T9) des Hahngehäuses (1) angebrachte ringförmige Nut (18) derart eingelegt ist, daß er geringfügig über die Stirnwand (19) vorsteht.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelhahn mit einem in seitlicher Richtung zwischen zwei Rohrieitungsflansche einführbaren und dort mittels Zugschrauben einspannbaren, das Kugelküken aufnehmenden Hahngehäuse mit ringförmigen Stirnwänden und mit wenigstens einer mehrteiligen ringförmigen Dichtung, die eine ringförmige Metallmembran aufweist, die einen zwischen der Stirnwand des Hahngehäuses und dem entsprechenden Rohrleitungsflansch eingespannten ringförmigen Außenrand hat und am inneren Teil einen am Kugelküken anliegenden Sitzring trägt

Kugelhähne mit einem in seitlicher Richtung zwischen zwei Rohrleitungsflansche einführbaren und dort mittels Zugschrauben einspannbaren Hahngehäuse ergeben den Vorteil, daß sie sehr leicht ein- und ausbaubar sind und daß im ausgebauten Zustand alle Teile zur Wartung, Reinigung oder zum Austausch abgenutzter oder beschädigter Teile ohne komplizierte Demontagearbeiten leicht zugänglich sind. Beim Zusammenbau ergeben sich dagegen Probleme: Die erforderlichen Dichtungsteile müssen an den beiden Stirnflächen des Hahngehäuses angeordnet und während des seitlichen Einfahrens dort in der richtigen Lage gehalten werden, und es muß gewährleistet sein, daß sie diese Lage beibehalten, bis die Zugschrauben wieder festgezogen sind. Zu diesen Dicfkungsteilen gehören einerseits die Sitzringe, die ihrerseits das Hahnküken in der richtigen Lage halten und nach dem Einbau eine genau bemessene Druckkraft auf das Hahnküken ausüben müssen. Außerdem ist eine ruhende Abdichtung zwischen jeder Stirnfläche des Hahngehäuses und dem zugewandten Rohrleitungsflansch erforderlich. Insgesamt müssen also wenigstens vier Dichtungsteile, die paarweise an entgegengesetzten Flächen liegen und von denen die beiden inneren das schwere Kugelküken halten, während des seitlichen Einführens in der richtigen Lage gehalten werden und diese Lage zwischen den Rohrleitungsflanschen bis zum Festziehen der Zugschrauben unverrückbar beibehalten. Die Handhabung des Hahngehäuses und der an beiden Seiten angesetzten Dichtungsteile ist daher schwierig; die Schwierigkeiten wachsen mit zunehmender Größe

des Hahns.

Dieses Problem besteht nicht bei Kugelhähnen, die vor dem Einbau in die Rohrleitung zusammen mit allen Dichtungsteilen zwischen Anschlußstutzen fertig montiert werden. In diesem Fall kann eine sorgfältige Justierung der Dichtungsteile vor dem Einbau erfolgen; dafür sind aber die Wartungsarbeiten erschwert

Bei einem aus der GB-PS 9 78 601 bekannten Kugelhahn der eingangs angegebenen Art sind die

ίο Schwierigkeiten beim Zusammenbau dadurch beseitigt, daß der eingespannte Außenrand der den Sitzring aus Polytetrafluoräthylen tragenden Metallmembran selbst als ruhende Dichtung zwischen Hahngehäuse und Rohrleitungsflansch verwendet .vird. Zu diesem Zweck

ist der eingespannte Außenrand der Metallmembran mit ringförmigen Rippen oder Wellungen versehen, die beim Einspannen zwischen der Stirnwand des Hahngehäuses und dem Rohrleitungsflansch zusammengepreßt werden. Es ist dann auf jeder Seite des Hahns nur ein zusammengesetztes Dichtungsteil vorhanden, das beim Einsetzen des Hahns leicht in der richtigen Lage gehalten werden kann und infolge seiner Form diese Lag; auch beibehält bis die Zugschrauben festgezogen sind. Dieser Vorteil wird aber dadurch erkauft, daß die durch die zusammengepreßten Wellungen der Metallmembran erzielte ruhende Abdichtung zwischen Hahngehäuse und Rohrleitungsflansch bei hohen Drücken oder veränderlichen Temperaturen des durch den Hahn fließenden Strömungsmittels völlig unzureichend ist.

Aus der FR-PS 14 11205 ist ein seitlich zwischen Rohrleitungsflansche einsetzbarer Kugelhahn bekannt, bei dem jeder Sitzring an einem einstückigen Teil aus Polytetrafluoräthylen angeformt ist, das zugleich für die ruhende Abdichtung zwischen Hahngehäuse und Rohrleitungsflansch verwendet wird. Polytetrafluoräthylen hat für Dichtungen sehr vorteilhafte Eigenschaften, insbesondere eine hohe Temperaturfestigkeit und eine große Beständigkeit gegen chemische Einwirkungen; es hat auf der anderen Seite den Nachteil, daß es nicht elastisch ist sondern bei größeren Drücken zu fließen Deginnt. Es eignet sich daher zwar hervorragend für Bewegungsdichtungen, wie die Sitzringe von Kugelküken, bei denen nur geringe Druckbelastungen auftreten. Wenn dagegen Polytetrafluoräthylen als ruhende Dichtung zwischen zwei Flächen zusammengepreßt wird, fließt es allmählich in die vorhandenen Zwischenräume weg, so daß die Dichtwirkung im Lauf der Zeit verlorengeht. Zur Abschwächung dieses Nachteils ist bei dem zuvor erwähnten Kugelhahn das einteilige Dichtungsstück aus Polytetrafluoräthylen mit einer Umfangsrille versehen, so daß zwei ringförmige Zungen bestehen bleiben, die durch einen in die Rille eingelegten elastischen Ring gespreizt weiden. Die Zungen liegen in einer durch eine Schulter gebildeten ringförmigen Ausnehmung an der Stirnfläche des Hahngehäuses. Diese Art der Abdichtung ist aber nicht für hohe Drücke ausreichend, und die Erfahrung hat gezeigt, daß das einteilige Dichtungsstück aus Polytetrafluoräthylen trotz der gewählten Form Fließerscheinungen zeigte.

Zur Beseitigung dieser Nachteile ist bei einem in der französischen Zusatzpatentschrift 87 979 — Zusatz zur FR-PS 14 11 205 - beschriebenen Kugelhahn der Sitz ring aus Polytetrafluoräthylen von der ruhenden Dichtung getrennt; diese ist durch einen Ring aus Polytetrafluoräthylen gebildet, der in eine an der Stirnfläche des Hahngehäuses gebildete Ringnut eingelassen ist und geringfügig über die Stirnfläche vorsteht.