DE4110080A1 - Kugelhahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn mit einem aus zwei Teilen zusammengesetzten Gehäuse, einem im Gehäuse gelager­ ten Kugelküken, einer ebenfalls im Gehäuse gelagerten An­ triebsspindel für das Kugelküken und Dichtungen zum Abdich­ ten der Antriebsspindel und des Kugelkükens.

In der Industrie, insbesondere in der chemischen Prozeßtech­ nik werden Medien in Rohrleitungen transportiert, wobei die­ se unterschiedlichen Drücken und Temperaturen ausgesetzt sind. Zum Absperren oder zum Regeln des Durchsatzes werden in Rohr­ leitungen Absperr- oder Regelorgane eingesetzt, die den Be­ triebsbedingungen und den geforderten Funktionen genügen müs­ sen, damit die Sicherheit der Umwelt gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kugelhahn zu schaf­ fen, der durch verbesserte Funktionsweise die Umwelt vor Schä­ den schützt, durch den Unfälle verhütet werden und dessen Herstellungskosten niedrig sind. Die Einzelteile des Kugel­ hahns sollen untereinander leicht und schnell austauschbar sein und die Werkstoffe, insbesondere die Werkstoffe für die Dichtungen sollen den jeweils herrschenden Betriebsverhält­ nissen angepaßt werden können, so daß bei einem Betriebs­ druck von 0 bis 450 bar und bei einer Betriebstemperatur von -200°C bis +600°C die eingebauten Kugelküken einwand­ frei funktionieren. Dies wird gemäß der Erfindung auf vor­ teilhafte Weise dadurch erreicht, daß sowohl die Dichtungen für die Antriebsspindel als auch die Dichtungen für das Ku­ gelküken unter der Vorspannung von im Gehäuse angeordneten Federelementen stehen und daß das Gehäuse, die Antriebsspin­ del und das Kugelküken derart ausgebildet sind, daß ein leich­ tes und schnelles Auswechseln der Dichtungen möglich ist.

Der erfindungsgemäße Kugelhahn hat den Vorteil, daß die un­ ter Vorspannung stehenden Dichtungen durch sichere Abdichtung einen wartungs- und emissionsfreien Betrieb gewährleisten. Die Antriebsspindel für das Kugelküken und die sie aufnehmen­ den Gehäusebohrungen sind so gestaltet, daß die Verwendung beliebig langer Antriebsspindeln möglich ist und daß ein Her­ ausschleudern (Ausblasen) der Spindel durch den im Gehäuse herrschenden Innendruck wirksam verhindert wird, und zwar auch dann, wenn die Befestigungsschrauben des Gehäuses oder andere konstruktiv erforderliche Schrauben etwas gelöst wer­ den.

Die Abdichtung des Kugelkükens erfolgt ebenfalls durch unter Vorspannung stehenden Dichtungen. Es werden zwei Ausführun­ gen von Kugelhähnen unterschieden, nämlich solche mit schwim­ mender Kugel und solche mit gelagerter Kugel. Bei Kugelhähnen mit schwimmender Kugel erfolgt die Dichtwirkung durch die Kraft P (P = F·p, F = Querschnittsfläche der Nennweite, p = Betriebsdruck), d. h. die Kugel schwimmt durch das strö­ mende Medium in dem durch die beiden Dichtungen gebildeten Sitz, sobald die Kugel geschlossen wird. Der Sitz hat also zwei Funktionen zu übernehmen, einmal das Abdichten zwischen Kugelküken und Gehäuse und zweitens die Lagerung des Kugel­ kükens. Die unterschiedliche Ausdehnung zwischen Kugelküken und dem heute am meisten verwendeten Dichtungswerkstoff PTFE oder PTFE mit Füllstoffen hat bei Temperaturwechsel des strö­ menden Mediums eine unterschiedliche Dilatation von Kugel und Dichtungswerkstoff zur Folge, was bei Kugelhähnen mit festen Sitzen zum unkontrollierten Anstieg des zur Betätigung des Kugelkükens erforderlichen Drehmomentes bis hin zum Blockie­ ren des Kugelkükens führt. Die Anfederung der Dichtungen an das Kugelküken absorbiert in vorteilhafter Weise die Dilata­ tion. Weiterhin können durch die Federvorspannung Fertigungs­ toleranzen ausgeglichen und eine genau definierte Vorspannung der auf den Kugelsitz und auf das Kugelküken wirkenden Feder­ kraft erreicht werden.

Die oben erwähnten Einsatzbereiche (0 bis 450 bar, -200°C bis +600°C) bedingen den Einsatz verschiedener Dichtungs­ werkstoffe und daraus resultieren konstruktiv bedingt ver­ schiedene Dichtungssysteme. Die erfindungsgemäße Kugelhahn­ konstruktion ist so konzipiert, daß die verschiedenen Dich­ tungssysteme ohne Änderungen am Gehäuse austauschbar mon­ tiert werden können. Dadurch ergeben sich als Vorteile hö­ here Fertigungs-Losgrößen und eine geringere Lagerhaltung von Einzelteilen, was sich kostensparend auswirkt.

Zur Lagerung des Kugelkükens in einem Kugelhahn mit gelager­ ter Kugel ist an der Antriebsspindel für das Kugelküken ein Führungsbolzen vorgesehen, während in einer Bohrung des Ge­ häusebodens ein Gleitlager eingesetzt ist, das in eine Boh­ rung des Kugelkükens hineinragt. Zur Aufnahme des in dem Ge­ häuseboden angeordneten Gleitlagers dient ein Haltestück mit Deckel und Gewindebolzen. Durch den Gewindebolzen wird eine Vorspannung auf die Dichtung zwischen Haltestück und der Bohrung im Gehäuseboden ausgeübt, so daß eine gute Dicht­ wirkung und die genaue Positionierung des Haltestückes mög­ lich ist.

Der auf den Vierkant der Antriebsspindel aufgeklemmte Hand­ hebel zur Verstellung des Kugelkükens ist auf seiner Unter­ seite mit zwei Anschlagnocken versehen, die mit einem in den Anbauflansch des Gehäuses eingesetzten Stift zusammenwirken. Die verdeckten Anschlagnocken verhindern, daß es beim Ab­ stützen der freien Hand auf dem Vierkant beim Drehen der Spindel zu Verletzungen der Hand durch Klemmung kommen kann (Unfallverhütung).

Die erfindungsgemäße Kugelhahnkonstruktion ermöglicht auch das Anbringen einer Blende zur Durchflußdrosselung und -re­ gelung. Die Blende weist Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern auf, die durch Drehen des Kugelkükens eine de­ finierte Regelung zulassen, wenn sich die Kante der Durch­ flußbohrung des Kugelkükens in verschiedenen Stellungen in Bezug auf die Blende befindet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung können aus den Unteransprüchen sowie der Zeichnung und der zugehörigen Zeichnungsbeschreibung entnommen werden. In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dar­ gestellt, und zwar zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kugelhahn mit schwimmender Kugel, dessen Antriebsspindel für das Kugelküken in einem Gleitlager und einem Gleitring gelagert ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Kugelhahn mit schwimmender Kugel, dessen Antriebsspindel in zwei Gleitlagern gelagert ist,

Fig. 3 eine weitere Möglichkeit für die Anordnung der Dichtung für die Antriebsspindel des Ku­ gelhahns nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Kugelhahn nach Fig. 2 in Schließstellung des Kugelkükens,

Fig. 5 bis 7 verschiedene Möglichkeiten für die Ge­ staltung der Dichtungen für das Kugelküken,

Fig. 8 einen Schnitt durch einen Kugelhahn mit ge­ lagerter Kugel,

Fig. 9 eine Seitenansicht des Handhebels für die An­ triebsspindel,

Fig. 10 eine Draufsicht auf den Handhebel nach Fig. 9, Fig. 11 einen Schnitt durch einen Kugelhahn nach Fig. 2 mit einer Regelblende,

Fig. 11 eine Draufsicht auf die Regelblende nach Fig. 10 und

Fig. 13 verschiedene Stellungen des Randes der Durch­ flußbohrung des Kugelkükens in Bezug auf die Bohrungen der Regelblende.

Der Kugelhahn besteht aus dem Gehäuse, der Antriebsspindel 2 mit den beiden ineinandergesteckten, ringförmigen Keil­ dichtungen 3 und 4 sowie dem eine Durchflußbohrung 5 auf­ weisenden Kugelküken 6 mit den beiden ringförmigen Dich­ tungen 7 und 8. Das Gehäuse 1 wird von zwei Gehäuseteilen 10 und 11 gebildet, die durch Schrauben 14 und 15 zusammen­ gehalten werden und Flansche 16 und 17 zum Anschluß der Rohrleitungen aufweisen. Eine Ringdichtung 18 dient zur Ab­ dichtung der beiden Gehäuseteile 10 und 11. Die Antriebs­ spindel 2 besitzt an ihrem oberen Ende einen Vierkant 19 für ein Stellglied und ein Gewinde 20 für den Gewindering 21. Am unteren Ende der Antriebsspindel 2 befindet sich ein abgeflachter, bogenförmiger Zapfen 22, der in einen bogen­ förmigen Schlitz 23 des Kugelkükens 6 eingreift. Die Ge­ häusebohrung 24 für die Antriebsspindel 2 besitzt vier Ab­ schnitte mit unterschiedlichem Durchmesser. Den größten Durchmesser hat der erste oder obere Abschnitt, während der zweite und vierte Abschnitt gleiche Innendurchmesser aufwei­ sen. Der Durchmesser des dritten Abschnittes entspricht et­ wa dem Außendurchmesser der Antriebsspindel 2. Der dritte Abschnitt hat damit den kleinsten Innendurchmesser von den vier Abschnitten. Im ersten Abschnitt befindet sich der Ge­ windering 21, der auf eine Tellerfeder 25 einwirkt. Die Tel­ lerfeder 25 stützt sich auf einem Stahlring 26 ab, der im zweiten Abschnitt der Gehäusebohrung 24 angeordnet ist und in den ersten Abschnitt hineinragt.

Bei dem Kugelhahn nach Fig. 1 befinden sich unter dem Stahl­ ring 26 die beiden ineinandergesteckten, ringförmigen Keil­ dichtungen 3 und 4, die sich auf dem einen Vorsprung 27 bil­ denden dritten Abschnitt der Gehäusebohrung 24 abstützen. Der auf das Gewinde 20 der Antriebsspindel 2 aufgeschraubte Gewindering 21 ermöglicht eine Regulierung des Druckes, der von der Tellerfeder 25 über den Stahlring 26 auf die beiden Keildichtungen 3 und 4 ausgeübt wird, um eine gute Abdichtung der Antriebsspindel 2 zu gewährleisten. Die Antriebsspindel ist in einem Gleitlager 30 und einem Gleitring 31 gelagert. Das Gleitlager 30 befindet sich in einer Aussparung an der Außenseite des Gewinderinges 21 im ersten Abschnitt der Ge­ häusebohrung 24, während der Gleitring 31 zwischen dem Vor­ sprung 27 und einem an der Antriebsspindel 2 angebrachten Bund 32 angeordnet ist.

Für die ringförmigen Dichtungen 7 und 8 zum Abdichten des Kugelkükens 6 sind in die Gehäuseteile 10 und 11 passende Nuten 35 und 36 eingearbeitet. In der Nut 36 befindet sich außer der Dichtung 8 noch ein Druckring 37, eine Tellerfe­ der 38 und ein Gewindering 39 mit Außengewinde. Die Berüh­ rungsflächen zwischen Dichtung 8 und Druckring 37 sind schräg verlaufende Flächen 40, um eine Keilwirkung zu er­ zeugen, die für eine gute Abdichtung zwischen Kugelküken 6 und Gehäuse 1 sorgt. Mit Hilfe des Gewinderinges 39 kann der durch die Tellerfeder 38 auf die Dichtungen 7 und 8 ausgeübte Druck und damit die Abdichtung zwischen Kugel­ küken 6 und Gehäuse 1 einreguliert werden.

Zum Auswechseln der Dichtungen 3 und 4 und/oder der Dich­ tungen 7 und 8 wird zuerst das Kugelküken 6 des Kugel­ hahnes nach Fig. 1 in die Schließstellung gedreht, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist. Danach wird durch Heraus­ drehen des Gewinderinges 39 die Tellerfeder 38 entspannt und anschließend werden die beiden Schrauben 14 und 15 ge­ löst, so daß das Gehäuseteil 10 mit der Dichtung 7 ent­ fernt werden kann. Durch den gewölbten Schlitz 23 und die gewölbte untere Fläche des Zapfens 22 ist es möglich, das Kugelküken 6 aus dem Gehäuseteil 11 herauszuschwenken und aus diesem zu entfernen. Nach Abschrauben des Gewinderinges 21 von der Antriebsspindel 2 kann diese nach unten aus der Gehäusebohrung 24 herausgedrückt werden. Sobald die neuen Dichtungen 3 und 4 bzw. 7 und 8 in die dafür vorgesehenen Ausnehmungen des Gehäuses 1 eingesetzt sind, kann der Kugel­ hahn wieder zusammengesetzt werden, indem die Antriebsspin­ del 2 von unten in die Gehäusebohrung 24 eingeschoben und der Gewindering 21 auf die Spindel 2 aufgeschraubt wird. Jetzt wird das Kugelküken 6 nach Einschieben des flachen, bogenförmigen Zapfens 22 der Antriebsspindel 2 in den bogen­ förmigen Schlitz 23 des Kükens 6 in das Gehäuseteil 11 hin­ eingeschwenkt und dann die beiden Gehäuseteile 10 und 11 mittels der Schrauben 14 und 15 wieder fest miteinander ver­ bunden.

Die Antriebsspindel 45 der Kugelhähne nach Fig. 2 bis 4 ist länger als die Spindel 2 in Fig. 1, so daß eine Lagerung der Spindel 45 in zwei Gleitlagern 46 und 47 im zweiten und vier­ ten Abschnitt der Gehäusebohrung 48 möglich ist. Das Gleit­ lager 46 stützt sich auf dem einen Vorsprung 49 bildenden dritten Abschnitt der Gehäusebohrung 48 ab. Unter dem Vor­ sprung 49 befinden sich im vierten Abschnitt die beiden in­ einandergesteckten, ringförmigen Keildichtungen 50 und 51 für die Antriebsspindel 45. Die Keildichtungen sitzen auf dem Gleitlager 47, das seinerseits von einem Winkelring 55 in seiner Lage gehalten wird. In den Winkelring 55 greifen Halbringe 56 und 57 ein, die in eine Nut 58 am unteren Ende der Antriebsspindel 45 eingesetzt sind. Die Halbringe 56 und 57 verhindern, daß die Spindel 45 durch den im Kugelhahnge­ häuse 1 herrschenden Innendruck nach außen aus der Gehäuse­ bohrung 48 herausgedrückt wird und bilden das Gegenlager für den im ersten Abschnitt der Gehäusebohrung 48 auf das Gewinde 59 der Antriebsspindel 45 aufgeschraubten Gewinde­ ring 60, so daß mit dem Gewindering 60 der Druck auf die beiden Keildichtungen 50 und 51 den jeweils gestellten An­ forderungen angepaßt werden kann.

Die Spindelanordnung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der­ jenigen nach Fig. 2 dadurch, daß sich die beiden Keildich­ tungen 50 und 51 im zweiten Abschnitt der Gehäusebohrung 61 oberhalb des Vorsprunges 62 und nicht unterhalb des Vor­ sprunges befinden.

In gleicher Weise wie bei dem Kugelhahn nach Fig. 1 wird auch bei den Kugelhähnen nach Fig. 2 und 3 das Kugelküken 6 in der Schließstellung nach Fig. 4 aus dem Gehäuseteil 11 ausgebaut. Die Antriebsspindel 45 wird jedoch nach dem Entfernen des Kugelkükens 6 und des Gewinderinges 60 etwas in die Gehäusebohrung 48 bzw. 61 hineingeschoben bis die beiden Halbringe 56 und 57 aus der Nut 58 der Antriebsspin­ del 45 entfernt werden können. Anschließend läßt sich die Spindel 45 nach oben aus der Gehäusebohrung 48 bzw. 61 her­ ausziehen, so daß die Keildichtungen 50 und 51 ausgewech­ selt werden können. Der Zusammenbau des Kugelhahnes erfolgt in umgekehrter Weise wie die Demontage.

In Fig. 5 bis 7 sind verschiedene Dichtungssysteme abgebil­ det, die in die Kugelhähne nach Fig. 1 bis 4 und 8 einge­ setzt werden können. Der Einsatzbereich für das System nach Fig. 5 liegt zwischen -200°C und +250°C (Tieftemperaturbe­ reich). Es handelt sich hier um zwei Kunststoffdichtungen 7 und 8. Die Dichtungen 65 und 66 nach Fig. 6 sind Metall­ dichtungen. Auf der Metalldichtung 66 befindet sich ein Dichtungsring 67 aus Graphit (Weichdichtung), der durch ei­ nen Winkelring 68 in seiner Lage gehalten wird. Ein weiterer Dichtungsring 69 aus Graphit ist neben der Dichtung 65 ange­ ordnet. Das Dichtungssystem nach Fig. 6 ist für den Hochtem­ peraturbereich von -200°C bis +600°C bestimmt. Für den mitt­ leren Temperaturbereich von -50°C bis +250°C kommt das Dich­ tungssystem nach Fig. 7 in Betracht. Die Kunststoffdichtun­ gen 73 und 74 besitzen auf ihrer Oberseite Ringnuten 75 und 76, in die elastische Dichtungsringe 77 und 78 mit kreisför­ migem Querschnitt eingesetzt sind.

Die in Fig. 1 bis 4 abgebildeten Kugelhähne sind solche mit schwimmender Kugel, wobei der Kugelhahn nach Fig. 1 für ei­ nen Druckbereich von 0 bis etwa 16 bar geeignet ist, während die Kugelhähne nach Fig. 2 bis 4 für einen Betriebsdruck von O bis etwa 100 bar vorgesehen sind. Bei diesen Kugelhähnen schwimmt das Kugelküken 6 durch das strömende Medium in den von den beiden Dichtungen 7 und 8 gebildeten Sitzen, sobald das Kugelküken geschlossen ist. Die Sitze haben also zwei Funktionen zu erfüllen, nämlich das Abdichten zwischen Kugel­ küken und Gehäuse und ferner die Lagerung des Kugelkükens. Demgegenüber sind bei einem Kugelhahn mit gelagerter Kugel zwei Lagerstellen für das Kugelküken vorhanden, wie dies aus Fig. 8 ersichtlich ist. Kugelhähne mit gelagerter Kugel wer­ den im Hochdruckbereich von 100 bis etwa 450 bar oder bei Nennweiten über DN 200 eingesetzt. Eine Lagerstelle des Ku­ gelkükens 6 wird durch den in eine Bohrung 83 des Kükens hin­ einragenden Kopf einer in ein Innengewinde des Zapfens 22 der Antriebsspindel 45 eingeschraubten Inbusschraube 82 ge­ bildet, während die zweite Lagerstelle ein in eine Bohrung 85 des Kugelkükens 6 hineinragendes Gleitlager 84 ist, das in eine im Gehäuseboden 86 befindliche Bohrung 87 eingesetzt und auf ein Haltestück 88 aufgesetzt wird. Das Gleitlager 84 besitzt die gleichen Abmessungen wie die Gleitlager 46 und 47 für die Antriebsspindel 45, was besonders vorteilhaft ist. Das Haltestück 88 weist zwei seitliche Aussparungen 89 und 90 für einen Dichtungsring 91 und einen Stahlring 92 sowie für das Gleitlager 84 auf. Der Dichtungsring 91 stützt sich auf dem Stahlring 92 ab. Auf das Haltestück 88 ist ein Deckel 95 aufgesetzt, der über eine Schraube 96, die in eine Gewinde­ bohrung 93 eingeschraubt wird, mit dem Haltestück 88 verbun­ den ist. Der Deckel 95 besitzt an seinem Rand eine stufen­ förmige Aussparung 97, deren erste Stufe einen dreiteiligen Ring 98 und deren zweite Stufe den Rand der Bohrung 87 im Gehäuseboden 86 aufnimmt. Die drei Teilstücke des Ringes 98 sitzen in einer Ringnut 100 der Bohrung 87 und stützen den Stahlring 92 mit ihren in die Bohrung 87 hineinragenden Tei­ len ab. Der mit einer Schrägfläche 101 versehene Dichtungs­ ring 91 wird also beim Anziehen der Schraube 96 gegen die Innenfläche der Bohrung 87 gedrückt und damit die Dichtwir­ kung erhöht, wobei der dreiteilige Ring 98 das Gegenlager bildet. Bei dem Kugelhahn mit gelagerter Kugel nach Fig. 8 entfällt die zweite Dichtung für das Kugelküken 6. Es ist nur eine Dichtung 8 vorhanden, die von dem Gewindering 39 und der Tellerfeder 38 gegen das Kugelküken 6 gedrückt wird.

Das Auswechseln der Dichtungen bei dem Kugelhahn nach Fig. 8 erfolgt in ähnlicher Weise wie bei den Kugelhähnen nach Fig. 2 bis 4. Nach Trennung der beiden Gehäuseteile 10 und 11 wird in Offenstellung des Kugelkükens 6 die Tellerfeder 38 durch Lösen des Gewinderinges 39 entspannt. Dann wird die Schraube 96 herausgedreht und der Deckel 95 abgenommen. Das Haltestück 88 für das Gleitlager 84 wird jetzt ein kurzes Stück nach oben in die Durchflußbohrung 5 des Kugelkükens 6 geschoben, damit die drei Teilstücke des Ringes 98 aus der Ringnut 100 herausgenommen werden können. Wenn das Halte­ stück 88 mit dem Gleitlager 84, dem Dichtungsring 91 und dem Stahlring 92 aus dem Gehäuseboden 86 ausgebaut ist, wird die Inbusschraube 82 gelöst und dann das Kugelküken 6 um 900 in die Schließstellung nach Fig. 4 gedreht, so daß es aus dem Gehäuseteil 11 herausgeschwenkt und entfernt wer­ den kann. Anschließend wird der Gewindering 60 abgeschraubt, und die Antriebsspindel 45 soweit in die Durchflußbohrung 102 gedrückt, daß sich die die Spindel sichernden Halbringe 56 und 57 durch die Durchflußbohrung entfernen lassen, und die Spindel 45 nach oben aus der Bohrung 48 des Gehäuseteils 11 herausgezogen werden kann. Die Antriebsspindel kann aber auch nach unten gedrückt und durch die Bohrung 87 im Ge­ häuseboden 86 aus dem Gehäuseteil 11 herausgeschoben werden.

Als Stellglied für die Antriebsspindel 2 bzw. 45 ist nach Fig. 9 und 10 ein Handhebel 105 vorgesehen, der an seinem einen Ende eine Klemme 106 aufweist. Die Klemme 106 besitzt eine Aussparung 107 für den Vierkant 19 der Antriebsspindel 2 bzw. 45 und zwei Schenkel 108 und 109, die durch eine Spannschraube 110 zum Festklemmen der Schenkel 108 und 109 am Vierkant 19 miteinander verbunden sind. In dem auf das Gewinde 20 bzw. 59 der Antriebsspindel 2 bzw. 45 aufge­ schraubten Gewindering 21 bzw. 60 sind mehrere Sackbohrun­ gen 114 vorgesehen, in die ein im Handhebel 105 angebrach­ ter Stift 115 eingesetzt werden kann. Durch den Stift 115 wird ein unerwünschtes Verdrehen des Gewinderinges 21 bzw. 60 relativ zur Antriebsspindel 2 bzw. 45 verhindert. Der Handhebel 105 besitzt auf seiner Unterseite zwei Anschlag­ nocken 116 und 117, die mit einem Stift oder einer Inbus­ schraube 118 zusammenwirken, um die Offen- und Schließstel­ lung des Kugelkükens 6 festzulegen. Für die Inbusschraube 118 sind in dem am Gehäuseteil 11 angebrachten Flansch 119 Ge­ windebohrungen 120 vorgesehen, vorzugsweise vier Gewinde­ bohrungen mit einem Winkelabstand von 900. Je nachdem in welche Gewindebohrung 120 die Inbusschraube 118 einge­ schraubt wird, lassen sich vier verschiedene Ausgangsstel­ lungen für den Handhebel 105 einstellen. Die vier Gewinde­ bohrungen 120 können aber auch zum Anschrauben eines Stell­ motors benutzt werden, falls die Antriebsspindel durch ei­ nen derartigen Motor verstellt werden soll.

Der die Dichtung 8 für das Kugelküken 6 aufnehmende Druck­ ring 37 kann auch gegen eine Regelblende 124 ausgetauscht werden, wie dies aus Fig 11 bis 13 hervorgeht. Mit Hilfe dieser Regelblende ist eine Durchflußregelung entsprechend einer bestimmten Funktion möglich. Die Regelblende 124 ist eine zur Kugelseite zu konkave Scheibe, die der Kugelfläche angepaßt ist und ein Spiel von etwa 0,3 mm hat. An der Regel­ blende befindet sich ein Flansch 125, der die Form des Druck­ ringes 37 hat und neben dem die Tellerfeder 38 und der Gewin­ dering 39 angeordnet sind. In der Scheibe der Regelblende 124 sind Bohrungen 126 vorgesehen, deren Durchmesser und de­ ren Anordnung so gewählt sind, daß durch kontinuierliches Drehen des Kugelkükens 6 der Durchfluß die Werte der vorgege­ benen Kennlinie annimmt. Dabei werden die Blendenbohrungen 126 durch das Kugelküken 6 geöffnet oder geschlossen, und das strömende Medium wird durch die Bohrungen 126 so geführt, daß eine laminare Strömung entsteht. Die oben beschriebene Regel­ blende kann auch in die Kugelhähne nach Fig. 1 und 8 einge­ setzt werden.

Claims (34)

1. Kugelhahn mit einem aus zwei Teilen zusammengesetzten Ge­ häuse, einem im Gehäuse gelagerten Kugelküken, einer eben­ falls im Gehäuse gelagerten Antriebsspindel für das Kugel­ küken und Dichtungen zum Abdichten der Antriebsspindel und des Kugelkükens, dadurch gekennzeich­ net, daß sowohl die Dichtungen (3, 4; 50, 51) für die Antriebsspindel (2; 45) als auch die Dichtungen (7, 8) für das Kugelküken (6) unter der Vorspannung von im Ge­ häuse (1) angeordneten Federelementen (25; 38) stehen und daß das Gehäuse (1), die Antriebsspindel (2; 45) und das Kugelküken (6) derart ausgebildet sind, daß ein leichtes und schnelles Auswechseln der Dichtungen (3, 4; 7, 8; 50, 51) möglich ist.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federelemente Tellerfedern (25; 38), Federringe oder Schraubenfedern sind.

3. Kugelhahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gehäusebohrung (24; 48) zur Aufnahme der Antriebsspindel (2; 45) aus mehre­ ren Abschnitten mit unterschiedlichem Durchmesser be­ steht.

4. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gehäusebohrung (24; 48) für die Antriebsspindel (2; 45) vier Abschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist, wobei der er­ ste oder obere Abschnitt den größten Durchmesser und der dritte Abschnitt fast den gleichen Durchmesser wie den Außendurchmesser der Antriebsspindel (2; 45) besitzt, wäh­ rend der zweite und vierte Abschnitt gleichen Innendurch­ messer haben, der größer als der Außendurchmesser der An­ triebsspindel aber kleiner als der Innendurchmesser des ersten Abschnittes ist.

5. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Antriebsspindel (2; 45) an ihrem oberen Ende mit einem Vierkant (19) oder derglei­ chen für ein Stellglied (105) und einem Gewinde (20; 59) versehen ist und an ihrem unteren Ende einen abgeflachten, bogenförmigen Zapfen (22) zum Eingriff in einen bogenför­ migen Schlitz (23) im Kugelküken (6) aufweist.

6. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf das Gewinde (20; 59) der Antriebsspindel (2; 45) ein Gewindering (21; 60) auf­ geschraubt ist, der auf eine Tellerfeder (25) einwirkt und zusammen mit der Tellerfeder (25) im ersten Abschnitt der Bohrung (24; 48) für die Antriebsspindel angeordnet ist.

7. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Ringraum des zweiten Abschnittes ein in den ersten Abschnitt hineinragender Stahlring (26) für die Auflage der Tellerfeder (25) und zwei ineinandergesteckte, ringförmige Keildichtungen (3, 4) vorgesehen sind, die sich am Vorsprung (27) des dritten Abschnittes abstützen (Fig. 1).

8. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Ringraum des vierten Abschnittes ein Gleitring (31) zwischen dem Vorsprung (27) des dritten Abschnittes und einem Bund (32) am un­ teren Ende der Antriebsspindel (2) angeordnet ist.

9. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gewindering (21) eine seitliche Aussparung zur Aufnahme eines Gleitlagers (30) besitzt, das zusammen mit dem Gleitring (31) im vierten Abschnitt die Lagerung für die Antriebsspindel (2) bildet.

10. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Antriebsspindel (45) an ihrem unteren Ende eine Ringnut (58) zum Einsetzen von zwei Halbringen (56, 57) besitzt (Fig. 2).

11. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringraum des zwei­ ten Abschnittes außer einem in den ersten Abschnitt hin­ einragenden Stahlring (26) für die Auflage der Tellerfe­ der (25) auch ein Gleitlager (46) angeordnet ist, das sich am Vorsprung (49) des dritten Abschnittes abstützt.

12. Kugelhahn nach Anspruch 10 und 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Ringraum des vierten Abschnittes zwei ineinandergesteckte, ringförmige Keil­ dichtungen (50, 51), ein Gleitlager (47) und ein Winkel­ ring (55) angeordnet sind, in dessen Aussparung die zwei in die Ringnut (58) der Antriebsspindel (45) eingesetzten Halbringe (56, 57) eingreifen, so daß sich die Antriebs­ spindel (45) über die beiden Halbringe (56, 57), den Win­ kelring (55), das Gleitlager (47) und die beiden inein­ andergesteckten Keildichtungen (50, 51) an dem Vorsprung (49) des dritten Abschnittes abstützt.

13. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringraum des zwei­ ten Abschnittes ein in den ersten Abschnitt hineinragen der Stahlring (26) für die Auflage der Tellerfeder (25), ein Gleitlager (46) und zwei ineinandergesteckte Keil­ dichtungen (50, 51) angeordnet sind, die sich an dem Vorsprung (62) des dritten Abschnittes abstützen (Fig. 3).

14. Kugelhahn nach Anspruch 10 und 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Ringraum des vierten Abschnittes ein Gleitlager (47) und ein Winkelring (55) angeordnet sind, in dessen Aussparung zwei in die Ring­ nut (58) der Antriebsspindel (45) eingesetzte Halbringe (56, 57) eingreifen, so daß sich die Antriebsspindel (45) über die beiden Halbringe (56, 57), den Winkelring (55) und das Gleitlager (47) an dem Vorsprung (62) des drit­ ten Abschnittes abstützt.

15. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelküken (6) zwi­ schen zwei ringförmigen Dichtungen (7, 8) gelagert ist, auf die eine in der Durchflußbohrung (102) des Gehäuses (1) angeordnete Tellerfeder (38) oder ein Satz Schrauben­ federn einwirkt (Fig. 1 und 2 sowie 5 bis 7).

16. Kugelhahn nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorspannung der Tellerfeder (38) durch einen auf diese einwirkenden Gewindering (39) einstellbar ist.

17. Kugelhahn nach Anspruch 15 und 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tellerfeder (38) auf einem keilförmigen Druckring (37) aufliegt, auf den die ebenfalls keilförmige Dichtung (8) für das Kugelküken (6) aufgesetzt ist (Fig. 5).

18. Kugelhahn nach Anspruch 15 und 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tellerfeder (38) auf einem Winkelring (68) aufliegt, dessen Abwinklung in ei­ ne Aussparung der Dichtung (66) für das Kugelküken (6) eingreift, in die eine zweite Dichtung (67) eingesetzt ist (Fig. 6).

19. Kugelhahn nach Anspruch 15 und 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tellerfeder (38) direkt auf die Dichtung (74) für das Kugelküken (6) einwirkt und beide Dichtungen (73, 74) für das Kugelküken an ihrer Oberseite eine Ringnut (75, 76) aufweisen, in die eine Ringdichtung (77, 78) mit kreisförmigem Querschnitt ein­ gelegt ist (Fig. 7).

20. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen für das Kugelküken (6) im Bereich der Betriebstemperatur von -200°C bis +250°C aus Kunststoff, beispielsweise PTFE oder PTFE mit Füllstoffen bestehen, während für den Bereich von -200°C bis +600°C Metalldichtungen in Verbindung mit Gra­ phitdichtungen verwendet werden.

21. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung des Kugel­ kükens (6) in den Zapfen (22) der Antriebsspindel (45) ein Führungsbolzen (82) und in eine Bohrung (87) des Ge­ häusebodens (86) ein Gleitlager (84) eingesetzt ist, das in eine Bohrung (85) des Kugelkükens (6) hineinragt (Fig. 8).

22. Kugelhahn nach Anspruch 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Führungsbolzen durch den run­ den Kopf einer Inbusschraube (82) oder durch einen Füh­ rungsstift gebildet wird, der in eine Bohrung (83) des Kugelkükens (6) hineinragt.

23. Kugelhahn nach Anspruch 21 und 22, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Aufnahme des im Gehäuse­ boden (86) angeordneten Gleitlagers (84) für das Kugelkü­ ken (6) ein Haltestück (88) mit Deckel (95) vorgesehen ist.

24. Kugelhahn nach Anspruch 21 bis 23, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Haltestück (88) zwei seitliche Aussparungen (89, 90) aufweist, von denen die eine zur Aufnahme des Gleitlagers (84) und die andere zur Aufnahme eines Dichtungsringes (91) und eines Stahlringes (92) dient.

25. Kugelhahn nach Anspruch 21 bis 24, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Haltestück (88) eine Gewindebohrung (93) und der Deckel (95) eine Bohrung zum Durchstecken einer Schraube (96) aufweist.

26. Kugelhahn nach Anspruch 21 bis 25, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich in der Bohrung (87) des Gehäusebodens (86) eine Ringnut (100) befindet, in die ein dreiteiliger Stahlring (98) eingesetzt ist, der in die erste Stufe einer stufenförmigen Aussparung (97) am Rand des Deckels (95) eingreift und auf dem der den Dichtungsring (91) für das Haltestück (88) abstützende Stahlring (92) aufliegt, so daß beim Anziehen der Schrau­ be (96) eine Vorspannung auf den Dichtungsring (91) aus­ geübt wird.

27. Kugelhahn nach Anspruch 21 bis 26, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweite Stufe der stu­ fenförmigen Aussparung (97) des Deckels (95) den Rand der Bohrung (87) im Gehäuseboden (86) aufnimmt.

28. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 27, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf den Vierkant (19) der Antriebsspindel (2; 45) als Stellglied ein Handhebel (105) aufgeklemmt ist, der verdeckt an seiner Unterseite zwei Anschlagnocken (116, 117) für die einen Winkel von 900 bildenden Endstellungen des Handhebels (105) aufweist, wobei die beiden Anschlagnocken (116, 117) mit einem in den Anbauflansch (119) des Gehäuses (1) eingesetzten Stift oder einer Inbusschraube (118) zusammenwirken (Fig. 9 und 10).

29. Kugelhahn nach Anspruch 28, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Handhebel (105) über einen Stift (115) in den auf das Gewinde (20; 59) der Antriebs­ spindel (2; 45) aufgeschraubten Gewindering (21; 60) ein­ greift, um ein unerwünschtes Verdrehen des Gewinderinges (21; 60) auf der Antriebsspindel (2; 45) zu verhindern.

30. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 29, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Durchflußdrosselung und -regelung eine Regelblende (124) im Gehäuse (1) in Strömungsrichtung vor dem Kugelküken (6) angeordnet ist.

31. Kugelhahn nach Anspruch 30, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Blende (124) aus einer zur Ku­ gelseite zu konkaven Scheibe mit Bohrungen (126) besteht, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen und so angeord­ net sind, daß die gewünschte Durchflußcharakteristik rea­ lisiert wird.

32. Kugelhahn nach Anspruch 30 und 31, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die unterschiedliche Durch­ messer aufweisenden Bohrungen (126) um eine mittlere Boh­ rung herum angeordnet sind (Fig. 12).

33. Kugelhahn nach Anspruch 30 bis 32, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die konkave Scheibe der Blende (124) einen Flansch (125) aufweist, der die glei­ che Form hat wie der Druckring (37) für die Dichtung (8) des Kugelkükens (6).

34. Kugelhahn nach Anspruch 30 bis 33, dadurch ge­ kennzeichnet, daß neben dem Flansch (125) die Tellerfeder (38) und der Gewindering (39) angeordnet sind.