DE29916256U1

DE29916256U1 - Kugelhahn

Info

Publication number: DE29916256U1
Application number: DE29916256U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Krause Walter De; Lang Jun Kurt De; Nellen Ursula De; Sinkiewicz Artur De
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2009-09-18

Description

Ralf Krause

Eichenstr. 6, D-47228 Duisburg

Kugelhahn

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn zur Absperrung von flüssige, insbesondere abrasive Stoffe enthaltende Medien führenden Rohrleitungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der üblicherweise geradlinige kreisrunde Durchgang in der Kugelbohrung ermöglicht geringste Strömungswiderstände. Die Abdichtung der bekannten Kugelhähne erfolgt durch Ringkolben oder aber normalerweise durch Dichtringe aus unterschiedlichsten Materialien, wie Weichdichtungen, Keramik, Hartmetall etc..

Diese Dichtungen befinden sich im Gehäuse direkt vor und hinter der Kugel. Sie dichten die Anströmseite der Kugel gegen die Abströmseite ab, wenn die Kugel in Sperrstellung ist.

Wird der Kugelhahn jedoch geöffnet, indem mittels der Spindel die Kugel um 90° aus der Sperrstellung gedreht wird, verliert die Kugeloberfläche zeitweise den Dichtkontakt mit den Dichtringen. Da die Kugel nicht ohne Spiel im Gehäuse gelagert sein kann, befinden sich zwischen ihr und der Gehäusewand Toträume, die sich beim Schalten des Hahns mit Medium, das nun zwischen Dichtring und Öffnungsausschnitt der Bohrung hindurchfließt, zusetzen, bis schließlich ein Öffnen und Schließen des Hahns nicht mehr möglich ist.

Erschwerend kommt hinzu, daß ein starker Verschleiß auftritt, der zu Undichtigkeiten, bzw. zur Funktionslosigkeit des Kugelhahns führt, wenn der Hahn in Rohrleitungen eingesetzt wird, durch die abrasive bzw. mit abrasiven Stoffen beladene

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Flüssigkeiten und Gase geführt werden, was beispielsweise bei der Metallbearbeitung geschieht, wenn dabei anfallende, beispielsweise Späne führende Reinigungs- oder Bohrflüssigkeiten transportiert werden.

Zur Vermeidung derartiger negativer Auswirkungen versieht man den Hahn mit zusätzlichen Abstreifringen, die jedoch bei den üblichen Kugelhähnen einen fertigungstechnischen Mehraufwand bedingen, da diese Ringe getrennt von den Dichtungsringen angeordnet sind, bei Verschleiß daher schwer zugänglich sind und somit auch bei Demontage und Austausch einen erhöhten Zeit- und Arbeitsaufwand mit sich bringen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kugelhahn der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er einfach im Aufbau, trotzdem funktionssicher und wartungsfreundlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die jeweilige Dichtung in einem eine Aufnahmenut aufweisenden Supportring gelagert und mittels Federkraft gegen die Kugeloberfläche angepresst ist, wobei die Enden der die Aufnahmenut begrenzenden Seitenwände des Suppotringes als Abstreifkanten ausgebildet auf der Kugeloberfläche aufliegen und die aus der Dichtung und den Abstreifkanten gebildete Auflagefläche der Kugeloberflächenkrümmung angepasst ist.

Da somit Dichtungs- und Abstreiffunktion in einem Element kombiniert sind, daher für Dichtring und Abstreifring nur ein Einbauort vorgesehen sein muß, ist die Fertigung vereinfacht und auch der Ein- und Ausbau beim Austausch bei Verschleiß ist unkompliziert und zeitunaufwendig.

Die Abstreif-Dichtkombination sitzt in einer Ringnut im Gehäuse, wobei der Supportring mittels Federkraft gegen die Kugeloberfläche angedrückt wird. Das Federelement stützt sich dabei an der Ringnutwand ab. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Federelement aus Flachbandstahl· und ist ebenfa^s ringförmig ausgestaitet.

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Die Anfederung des Dichtungsringes erfolgt hingegen durch einen elastomeren O-Ring, der zwischen Dichtungsring und Nutboden im Supportring eingelegt ist.

Um zu verhindern, daß Medium und Fremdkörper in den Raum gelangen, in dem das Federelement zum Andrücken des Supportringes angeordnet ist, ist gemäß Anspruch 6 vorgesehen, daß der Federsitz sowohl spindelseitig als auch medienseitig mittels O-Ringen abgedichtet ist.

Dabei sitzt der spindelseitige O-Ring in einer Gehäusenut oberhalb der äußeren, längeren Seitenwand des Supportringes, während der medienseitige O-Ring in einer durch sowohl im Gehäuse als auch im Supportring vorgesehene Nuten gebildeten Aufnahme gelagert ist. Die im Supportring vorgesehene Nut ist in einer die kürzere Seitenwand (Abstreifkante) nach hinten, Richtung Gehäuse verlängernden Ringschulter angeordnet.

Die innere Umfangswand des Supportringes, die aus der kürzeren Seitenwand des Supportringes und der sich daran anschließenden Ringschulter gebildet ist, bildet einen Teil des Strömungskanals und fluchtet somit in der Offenstellung der Kugel mit der Bohrungswand.

Die Kugel ist auf ober- und unterhalb des jeweiligen Supportringes in Ringnuten in der Kugeloberfläche eingelassenen Lagerringen gelagert und in dem kalottenförmig ausgedrehten, zweiteiligen Gehäuse ohne signifikante Toträume zwischen Gehäuse und Kugeloberfläche eingebettet.

Die Trennungslinie der beiden Gehäuseteile verläuft parallel zur Spindelachse, wodurch sich eine leichte Montage und Demontage und damit eine ausgezeichnete Zugänglichkeit zu allen Verschleißteilen ergibt.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung dargestellt und näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig.l: Kugelhahn im Schnitt

Fig.2: vergrößertes Detail aus Fig.l.

In der Fig. 1 ist im Schnitt ein Kugelhahn dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Er besteht aus den beiden Gehäuseteile 2 und 3, die einen kalottenförmig aus gestalteten Innenraum 4 umschließen und an ihren sich gegenüberliegenden Außenseiten Durchgangsöffnungen für das zu fördernde Medium aufweisen, die mit den nicht dargestellten Rohrleitungsstutzen fluchten.

In dem Innenraum 4 ist mittels einer Spindel 5 verdrehbar eine Kugel 6 mit einer in Öffnungsstellung mit den Öffnungen in den Gehäuseteile 2 und 3 fluchtender Bohrung 7 angeordnet.
Die Spindel 5 ist bei 8 im Gehäuse 2,3 gelagert und mittels geeigneter Dichtungen 9 nach unten und nach außen abgedichtet.
Zusammengehalten wird das Gehäuse 2,3 durch Schraubenbolzen 10, von denen jedoch lediglich der obere dargestellt ist, während das untere Teil des Gehäuses 2,3 versetzt dargestellt ist und hier nur die Schraubenbol&zgr;enaufnähme 11 dargestellt ist.

Konzentrisch zur Spindelachse 12 sind in der Kugeloberfläche Ringnuten 13 eingearbeitet, in denen jeweils ein Lagerring 14 angeordnet ist, auf denen die Kugel 4 gelagert ist.

Zur Abdichtung des Strömungskanals 15 gegen die Kugel 4, bzw die Lagerringe 14 und die Spindel 5 sind im Gehäuse 2,3 in Strömungsrichtung vor und hinter der Kugel 4 kombinierte Dicht-Abstreifelemente 16 angeordnet, die im Öffnungszustand des Hahnes 1 die Bohrung 7 in der Kugel 6 umgeben, wobei die Innenflächen der Elemente 16 mit der Bohrungsinnenwand fluchten.

Das kombinierte Dichtungs-Abstreifelement 16 wird nun anhand der Fig 2 beschrieben.

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Es besteht jeweils aus einem Supportring 17, der eine zur Kugel 6 offene Aufnahmenut 18 zur Aufnahme eines Dichtungsrings 19 aufweist. Zwischen dem Dichtungsring 19 und dem Nutboden 20 ist zur Anfederung des Dichtungsringes 19 gegen die Kugeloberfläche ein aus elastomerem Material bestehender O-Ring 21 eingelegt.

Die Aufnahmenut 18 wird durch Seitenwände 22 und 23 begrenzt, deren vordere Kanten 24 und 25 auf der Kugeloberfläche aufliegen, und die Abstreiffunktion übernehmen. Sie sind- so ausgeformt, daß ihre Auflageflächen zusammen mit der Dichtungsfläche des Dichtringes 19 einen sphärischen der Kugeloberflächenkrümmung angepassten Verlauf aufweisen.

Die innere Seitenwand 23 des Supportringes 17 ist nach hinten ringschulterartig verlängert, so daß diese Verlängerung 2 6 zusammen mit der Seitenwand 23 einen an die Bohrung 7 anschließenden und mit dieser im Öffnungszustand fluchtenden Teil des Strömungskanals umschliessen.

In dem durch die Ringschulter 26 und der Gehäusewand gebildeten Raum 2 7 ist eine ringförmige Feder 28 angeordnet, die den Supportring 17 gegen die Kugeloberfläche andrückt.

Zur Abdichtung des Raums 27 in Richtung Spindel sowie zur Medienseite sind jeweils O-Ring-Dichtungen vorgesehen.

Spindelseitig ist oberhalb der längeren Seitenwand 22 des Supportringes 17 in dem Gehäuse 2,3 eine Ringnut mit darin gelagertem O-Ring 29 angeordnet.

Medienseitig ist sowohl in der Ringschulterkante 26 als auch in der Gehäusewand eine Ringnut 30 eingeformt, die zusammen einen Ringraum zur Aufnahme einer weiteren O-Ring-Dichtung 31 bilden.

Claims

1. Kugelhahn zur Absperrung von flüssige, insbesondere abrasive Stoffe enthaltende Medien führenden Rohrleitungen, bestehend aus einem zweiteiligen, kalottenförmig ausgedrehten Gehäuse, in dem die mit mindestens einer Bohrung versehene, mittels Spindel im Gehäuse verdrehbar gelagerte Kugel angeordnet ist und in Strömungsrichtung vor und hinter der Kugel im Gehäuse ringförmig den Strömungsquerschnitt umgebende Dichtungen angeordnet sind, oberhalb und unterhalb derer konzentrisch zur Spindelachse in die Kugeloberfläche eingelassene Lagerringe vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Dichtung (19) in einem eine Aufnahmenut (18) aufweisenden Supportring (17) gelagert und mittels Federkraft gegen die Kugeloberfläche angepresst ist, wobei die Enden (24, 25) der die Aufnahmenut (18) begrenzenden Seitenwände (22, 23) des Supportringes (17) als Abstreifkanten ausgebildet auf der Kugeloberfläche aufliegen und die aus der Dichtung (19) und den Abstreifkanten (24, 25) gebildete Auflagefläche der Kugeloberflächenkrümmung angepaßt ist.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Supportring (17) mittels Federkraft gegen die Kugeloberfläche andrückbar ist.

3. Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Außenseite der Nutbodenwand (20) des Supportrings (17) und dem Gehäuse (2, 3) ein Federelement (28) angeordnet ist.

4. Kugelhahn nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (28) aus Flachbandstahl besteht.

5. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufnahmenut (18) des Supportrings (17) zwischen der Dichtung (19) und dem Nutboden (20) ein elastomerer O- Ring (21) angeordnet ist.

6. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Federsitz (27) sowohl spindelseitig als auch medienseitig mittels O-Ringen (29, 31) abgedichtet ist.

7. Kugelhahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der spindelseitige O-Ring (29) in einer Gehäusenut gelagert ist.

8. Kugelhahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der medienseitige O-Ring (31) in einer durch sowohl im Gehäuse (2, 3) als auch im Supportring (17) vorgesehene Nuten (30) gebildeten Aufnahme gelagert ist.

9. Kugelhahn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Supportring (17) vorgesehene Nut (18) in einer die kürzere Abstreifkante (23) nach hinten verlängernden Ringschulter (26) angeordnet ist.

10. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangswand des Supportringes (17) einen Teil der Strömungskanalwand bildet und somit in der Offenstellung der Kugel (6) mit der Bohrungswand (7) fluchtet.