DE2636158A1 - Kugel-absperrhahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugel-Absperrhahn mit einem von einem Gehäuse allseitig umschlossenen, kugelförmigen, eine zentrale Durchlaßbohrung aufweisenden Hahnküken, das von einem unter Belassung eines Spiels formschlüssig eingreifenden, dichtend durch das Gehäuse geführten Antriebszapfen um eine zur Achse der Durchlaßbohrung senkrechte Achse verdrehbar ist und mit zwei an gegenüberliegenden Seiten des Hahnkükens anliegenden ringförmigen Kükendichtungen, die jeweils in einer ringförmigen Gehäuseschulter mit zylindrischer Bohrungsfläche angeordnet und gegen das Gehäuse mittels einer ringförmigen Sekundärdichtung abgedichtet sind, wobei mindestens eine der KUken-

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dichtungen im wesentlichen auf der ganzen axialen Länge ihres Außen-, umfanges von einem Metallring umgeben und in Achsrichtung der zylindrischen Bohrungsfläche gegen das Hahnküken federnd vorgespannt ist.

Bei einem bekannten Kugel-Absperrhahn liegt die eine der beiden Kükendichtungen mit ihrem Außenumfang unmittelbar an der zylindrischen Bohrungsfläche der ringförmigen Gehäuseschulter an. Diese Kükendichtung weist an ihrer vom Hahnküken abgewandten Stirnfläche einen vorspringenden hohl zylindrischen Wulst auf, welcher in eine genau angepaßte Ringnut in der Bodenfläche der ringförmigen Gehäuseschulter einsteht, wobei zwischen der Stirnfläche dieses Wulstes und dem Nutboden eine Sekundärdichtung angeordnet ist. Aufgrund dieser Anordnung ist die erwähnte eine Kükendichtung bezüglich des Gehäuses in radialer und axialer Richtung praktisch unbeweglich.

Der die andere Kükendichturig umgebende Metallring ist mit seinem Außenumfang in der zylindrischen Bohrungsfläche der ringförmigen Gehäuseschulter in seiner Axialrichtung verschieblich, aber radial spielfrei geführt. Gegen die äußere Stirnseite des radial nach innen weisenden einen Schenkels des im Querschnitt im wesentlichen L-förmigen Metal 1-rings stützen sich mehrere um den Umfang verteilt angeordnete Schraubenfedern ab, welche ihrerseits in Sacklochbohrungen gelagert sind, die aus der ringförmigen Bodenfläche der Gehäuseschulter herausgearbeitet sind.

Der Metall ring umgibt mit seinem achs

parallelen Schenkel den Außenumfang der zugeordneten Kükendichtung so,

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daß sich Letztere in ihrer Axial richtung bezüglich des Metall ringes verschieben kann. Der Innenumfang der Kükendichtung ist weiterhin an einem vorspringenden zylindrischen Kragen des Gehäuses verschieblich geführt. Die von dem radial nach innen weisenden Schenkel des Metallringes gebildete Bohrung ist konisch ausgebildet und formt, zusammen mit einer zylindrischen Fläche des Gehäuses und einem rückseitig vorspringenden Wulst der Kükendichtung,einen im Querschnitt dreieckigen Raum, welcher die Sekundärdichtung aufnimmt.

Eine einwandfreie Funktion der Sekundärdichtung hat zur Voraussetzung, daß die Kraft der Federn über den Metall ring und diese Sekundärdichtung auf die Kükendichtung übertragen wird, so daß hierbei auch eine Kompression der Sekundärdichtung erfolgt. Hierbei muß unter allen Betriebsumständen, d.h. auch bei auf die Kükendichtung einwirkenden Spannungen deren relative axiale Verschiebbarkeit gegenüber dem Metallring gewährleistet bleiben. Das zu diesem Zweck vorzusehende Radialspiel' zwischen dem Außenumfang der Kükendichtung und dem Innenumfang des Metall ringes verhindert, daß Letzterer die Kükendichtung radial abstützen kann. Hieraus folgt, daß die Kükendichtung aus einem Material ausreichend großer Festigkeit gefertigt werden muß, wobei ggf. Einschränkungen hinsichtlich der Betriebseigenschaften als Dichtung hingenommen werden müssen bzw. die Einsatzgrenzen des gesamten Kugel-Absperrhahns insbesondere hinsichtlich Druck und Temperatur eingeschränkt sind. Nachteilig ist bei dem bekannten Kugel-Absperrhahn weiterhin, daß zahlreiche Hohlräume vorhanden sind, welche sich mit Ablagerungen füllen und damit die Funktion beeinträchtigen können und daß konstruktiv bedingt, erhebliche

Bearbeitungskosten bei der Herstellung erforderlich werden.

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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kugel-Absperrhahn unter Berücksichtigung einer einfachen,kostensparenden Herstellung so auszubilden, daß seine Einsatzgrenzen (Temperatur, Druck, Durchflußmedium) erweitert werden und die Funktionssicherheit erhöht wird.

Ausgehend von einem Kugel-Absperrhahn der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens jede federnd vorgespannte Kükendichtung am gesamten Innenumfang des Metall ringes unbeweglich befestigt "ist, daß die zylindrische Bohrungsfläche der Gehäuseschulter den Metallring unter Belassung eines radialen Spiels umgibt und daß die Kükendichtung mittels der an der ringförmigen Bodenfläche der Gehäuseschulter abgestützten Sekundärdichtung aus elastischem Material federnd gegen das Hahnküken vorgespannt ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung bildet der Metallring für die Kükendichtung ein stützendes Element, das einerseits die Aufnahme höherer Beanspruchungen und damit eine Erhöhung der Einsatzgrenzen erlaubt, andererseits eine größere Freizügigkeit hinsichtlich der Materialauswahl für die Kükendichtung gibt, wodurch insbesondere solche Materialien höherer Temperaturbeständigkeit und chemischer Resistenz zur Anwendung gelangen können, welche bei den bekannten Dichtungen unter Berücksichtigung vorbestimmter Drücke mangels ausreichender Festigkeit nicht eingesetzt werden können. Die radiale Beweglichkeit der Kükendichtung erlaubt deren Einstellung auf die Lage des Hahnkükens und damit eine

optimale Dichtfunktion und die Vermeidung von zusätzlichen Eigenspannungen in der Kükendithtung. 4ie Ausbildung und Anordnung der Sekundärdichtung,

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welche auch die Funktion der axialen Vorspannung der Kükendichtung übernimmt, wird eine einfache Herstellbarkeit mit der Vermeidung innerer Hohlräume verbunden, wodurch eine Beeinträchtigung der Funktionssicherheit durch Ablagerungen ausgeschlossen ist.

In erfindungsgemäßer Weiterbildung ist der Metallring im Querschnitt L-förmig ausgebildet und der radial nach innen weisende Schenkel mit seiner Innenfläche an der vom Hahnküken abgewandten Seite der Kükendichtung und an seiner Außenfläche an der Sekundärdichtung jeweils abgestützt. Diese L-förmige Ausbildung des Metallringes erlaubt die Verwendung eines z.B. wenig elastischen oder weichen, aber für die Verwendung als Kükendichtung mit hervorragenden Gleiteigenschaften versehenen Materials, das durch die Metallringeinfassung sicher gehalten ist.

In vorteilhafter Weiterbildung liegt der Metall ring mit seinem Innenumfang unter Ausübung einer radial nach innen gerichteten Vorspannung an der Kükendichtung an. Diese Vorspannung kann dadurch bewirkt werden, daß der Metallring auf die Kükendichtung aufgeschrumpft ist oder daß der an der Sekundärdichtung federnd abgestützte Metallring mit seinem konisch geformten, sich zum Hahnküken erweiternden Innenumfang am komplementär geformten Außenumfang der Kükendichtung anliegt.

In vorteilhafter Weiterbildung besteht die Kükendichtung aus Elektro-

und/pder Metall graphit oder aus mit Kunststoff /imprägnierter Hartkohle. Die Verwendung dieser Materialien für die Kükendichtung gewährleistet einen geringen

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Verschleiß und erhöhte Gleitfähigkeit und begünstigt deshalb die Verstell barkeit des Hahnkükens.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in die ringförmige Bodenfläche der Gehäuseschulter eine Ringnut eingearbeitet ist, in welche die mit einem geringen Teil ihrer axialen Länge über die Bodenfläche vorstehende Sekundärdichtung aus volumenelastischem Material eingelassen ist. Hierbei besteht die Sekundärdichtung vorzugsweise aus Graphitexpandat, vorzugsweise aus einem gepreßten Wickel aus Graphitexpandat-Band.

Durch die Anordnung des Sekundär-Dichtringes in einer Nut lassen sich praktisch vollständig solche Hohlräume vermeiden, die sich mit Ablagerungen auffüllen könnten und ein weitgehender Schutz der Sekundärdichtung gegen mechanische und chemische Einwirkungen des Durchflußmediums ist gewährleistet.

Dadurch, daß die Sekundärdichtung nur mit einem geringen Teil ihrer axialen Länge aus der Ringnut über die Bodenfläche der Gehäuseschulter vorsteht, muß ein volumenelastisches Material für die Sekundärdichtung gewählt werden. Graphitexpandat weist diese erforderlichen Eigenschaften auf. Eine daraus hergestellte Sekundärdichtung besitzt besonders dann hervorragende elastische Eigenschaften, wenn sie aus einem gepreßten Wickel von Graphitexpandat-Band hergestellt ist. Hinzu kommt, daß Graphitexpandat große Beständigkeit gegen extrem hohe Temperaturen und Drücke aufweist.

Der erfindungsgemäße Kugel-Absperrhahn ist deshalb insbesondere auch für höhere Temperaturen als 250° C geeignet.

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Im folgenden wird ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert, in denen zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Kugel-Absperrhahn in öffnungsstellung,

Fig. 2 die vergrößerte Darstellung eines Details des erfi ndungsgemäßen Kugel-Absperrhahnes.

Der in der Zeichnung dargestellte Kugel-Absperrhahn weist ein zweiteiliges Gehäuse 1 auf, welches mittels zweier Flansche 2 in eine nicht dargestellte Rohrleitung eingebaut werden kann.

Das zweiteilige Gehäuse 1 besteht aus einem kleineren Gehäuseteil 3 und einem den Antrieb des Kugel-Absperrhahnes enthaltenden größeren Teil 4. Die Gehäuseteile 3 und 4 sind unter Zwischenschaltung einer ringförmigen Dichtung 5 durch Flansche 6 und 7 miteinander verbunden.

Die beiden Gehäuseteile 3 und 4 umschließen allseitig ein im wesentlichen kugelförmiges, eine zentrale Durchlaßbohrung 8 aufweisendes Hahnküken 9, das von einem dichtend durch das Gehäuse 1 geführten Antriebszapfen 10 um eine zur Achse der Durchlaßbohrung 8 senkrechte Achse angetrieben wird. Die Durchführung des Antriebszapfens 10 durch

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das Gehäuse 1 ist als herkömmliche Stopfbuchse 11 mit dichtender Stopfbuchspackung 12 ausgebildet. Das das Hahnküken 9 antreibende Ende 13 des Antriebszapfens 10 greift unter Belassung eines Spiels formschlüssig in eine komplementär ausgebildete Ausnehmung 14 des Hahnkükens 9 ein.

Innerhalb des von den beiden Gehäuseteilen 3 und 4 gebildeten, im wesentlichen kugeligen Raumes wird das Hahnküken 9 von zwei Kükendichtungen 15 gehalten. Die Kükendichtungen 15 sind ringförmige,

und/oder Metall aus Elektrographit oder aus mit Kunststoff/imprägnierterHartkohle bestehende Dichtungsringe, die koaxial zur Durchflußachse des Gehäuses 1 bzw. des Hahnkükens 9 jeweils zwischen Hahnküken 9 und Gehäuse 1 angeordnet sind. Diese Kükendichtungen 15 weisen im wesentlichen einen dreieckigen Querschnitt auf, dessen dem Hahnküken 9 als Auflagefläche zugeordnete Seite 16 der kugeligen Oberfläche des Hahnkükens 9 angepaßt ist. In dieser Auflagefläche 16ist eine Nut 17 mittig umlaufend vorgesehen, die zur Aufnahme des anfallenden Abriebes dient und die Dichtung beeinträchtigende Unebenheiten auf der Auflage-

.; fläche vermeiden soll.

Die Kükendichtungen 15 sind jeweils mit ihren, der Auflagefläche

gegenüberliegenden axialen und radialen Seiten 18 bzw. 19 in einem L-förmigen Metall ring 20 unbeweglich gehalten, dessen axialer Schenkel in radialer Richtung eine Vorspannung auf die Kükendichtung 15 ausübt. Die den jeweiligen Kükendichtungen 15 zugeordneten Metallringe 20 sind in einer zur Durchflußachse koaxial in die Gehäuseteile 3 und 4 einge-

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arbeiteten ringförmigen Gehäuseschultern 21 mit zylindrischer Bohrungsfläche 22 angeordnet. Zwischen dem axialen Schenkel 23 des Metallringes 20 und der zylindrischen Bohrungsfläche 22 ist ein radiales Spiel 24 und zwischen einem radialen Schenkel 25 und der ringförmigen Bodenfläche 27 der Gehäuseschulter 21 ein axiales Spiel 26 vorgesehen.

In die Bodenfläche 27 der Gehäuseschulter 21 ist eine ringförmige Dichtungsnut 28 eingearbeitet, in der eine Sekundärdichtung 29 vorgesehen ist. Die Sekundärdichtung 29 besteht aus Graphitexpandat mit volumenelastischen Eigenschaften und ist gegen die Außenseite des radialen Schenkels 25 des Metall ringes 20 vorgespannt. Die Sekundärdichtung 29 liegt in der Dichtungsnut 28 allseitig an und steht um das axiale Spiel 26 über die Bodenfläche 27 vor.

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F/H/Zi.2

L e e r s e ι \

Claims (9)

Patentansprüche.

1.) Kugel-Absperrhahn mit einem von einem Gehäuse allseitig umschlossenen, kugelförmigen, eine zentrale Durchlaßbohrung aufweisenden Hahnküken, das von einem unter Belassung eines Spiels formschlüssig eingreifenden, dichtend durch das Gehäuse geführten Antriebszapfen unreine zur Achse der Durchlaßbohrung senkrechte Achse verdrehbar ist und mit zwei an gegenüberliegenden Seiten des Hahnkükens anliegenden ringförmigen Kükendichtungen, die jeweils in einer ringförmigen Gehäuseschulter mit zylindrischer Bohrungsfläche angeordnet und gegen das Gehäuse mittels einer ringförmigen Sekundärdichtung abgedichtet sind, wobei mindestens eine der Kükendichtuηgen im wesentlichen auf der ganzen axialen Länge ihres Außenumfanges von einem Metallring umgeben und in Achsrichtung der zylindrischen Bohrungsfläche gegen das Hahriküken federnd vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens jede federnd vorgespannte Kükendichtung (15) am gesamten Innenumfang (32) des Metallringes (20) unbeweglich befestigt ist, daß die zylindrische Bohrungsfläche (22) der Gehäuseschulter (21) den Metallring unter Belassung eines radialen Spiels (24) umgibt und daß die Kükendichtung mittels der an der~ringförmigen Bodenfläche (27) der Gehäuseschulter (21) abgestützten Sekundärdichtung (29) aus elastischem Material federnd gegen das Hahnküken (9) vorgespannt ist.

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2.) Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 1, da du rch gekennzeichnet, daß der Metallring (20) im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist und daß der radial nach innen weisende Schenkel (25) mit seiner Innenfläche (30) an der vom Hahnküken abgewandten Seite der Kükendichtung (15) und an seiner Außenfläche (31) an der Sekundärdichtung (29) jeweils abgestützt ist.

3.) Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Metall ring (20) mit seinem Innenumfang (32) unter Ausübung einer radial nach innen gerichteten Vorspannung an der Kükendichtung (15) anliegt.

4.) Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 3,dadurch gekennz e i c h η e t, daß der Metallring (20) auf die Kükendichtung (15) aufgeschrumpft ist.

5.) Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß der an der Sekundärdichtung (29) federnd abgestützte Metallring (20) mit seinem konisch geformten, sich zum Hahnküken erweiternden Innenumfang am komplementär geformten Außenumfang der Kükendichtung anliegt.

6.) Kugel-Absperrhahn nach einem der vorhergehenden Ansprüc e, dadurch gekennzeichnet, daß in die ringförmige Bodenfläche (27) der Gehäuseschulter (21) eine Ringnut (28) eingearbeitet ist, in welche die mit einem geringen Teil ihrer axialen

(29)

Länge über die Bodenfläche vorstehende Sekundärdichtung/aus volumenelastischem Material eingelassen ist. 8Ö98Ö7 / Ö1 88^-I11"

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7.) Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung (29) aus Graphitexpandat besteht.

8.) Kugel-Absperrhahn nach Anspruch 7, dadurch gekennz e i c h η e t, daß die Sekundärdichtung (29) aus einem gepreßten Wickel von Graphitexpandat-Band besteht.

9.) Kugel-Absperrhahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß die Kükendichtung (15)

und/oder Metall

aus Elßktrographit oder mit Kunststoff/imprägnierter Hartkohle besteht.

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