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Absperrhahn
DieErfindung betrifft einen Absperrhahn, vorzugsweise mit anlüftbarem Küken, das mit einem Über- zug aus gummielastischem Material versehen ist.
Bei solchen Absperrhähnen bereitet die Abdichtung des zum verdrehbaren Betätigungsgriff heraus- ragenden und vom Küken ausgehenden Schaftes insbesondere bei höheren Strömungsdrücken Schwierig- keiten. Eine gewisse Besserung konnte dadurch erzielt werden, dass man dem konischen Küken eine axiale
Vorspannung oder eine beim Drehen in die AbschlLJstellung zwangsweise wirksame spiralförmige Axial- bewegung erteilt, die wenigstens bei der Abschlussstellung zu einem dichten Sitz des Kükens im Hahnge- häuse führen soll. Während jedoch die Wirksamkeit der axialen Vorspannung bei grösseren Strömungs- drücken in Frage gestellt ist, bleibt die spiralförmige Axialbewegung des Kükens in dessen Öffnungsstel- lung wirkungslos.
Der Schaft muss also auch in diesem Falle durch eine Stopfbuchse nach aussenhin ab- gedichtet werden, wenn der Hahn in seiner Öffnungsstellung an dieser Stelle nicht tropfen soll.
Zur Vermeidung der Abdichtschwierigkeiten des Hahnkükens und dessen Schaftes ist weiterhin vor- geschlagen worden, das Küken oder zugleich den daran anschliessenden Schaftteil mit einem Gummi- überzug zu versehen. Dabei ist der den Schaftteil umgebende Gummi gegenüber dem Kükenüberzug ver- stärkt und weist an seinem dortigen freien Ende einen Aussenbund auf, der durch eine Überwurfmutter am Gehäuse festgeklemmt ist. Der verstärkte, den Schaftteil umgebende zylindrische Abschnitt des
Gummiüberzugs soll dabei beim Betätigen des Hahnes die Torsionsbeanspruchungen zwischen dem un- verdrehbar eingeklemmten Aussenbund und dem Kükenüberzug aufnehmen.
Zu beachten ist jedoch, dass die axiale Länge des zylindrischen Überzugteiles zur Vermeidung unnötig grosser Hahnabmessungen nur kurz sein kann und der Drehwinkel zur Betätigung des Hahnes nach wie vor 900 betragen muss. Die Folge ist, dass der zur Aufnahme der Torsionsbeanspruchung vorgesehene Überzugteil der Drehbewegung am Hahn- griff einen beträchtlichen Widerstand entgegensetzt und ausserdem einer erheblichen Verschleissbean- spruchung ausgesetzt ist.
Bei einer andern Absperrhahnkonstruktion mit das Küken und den anschliessenden Schaftteil zugleich überdeckendem Gummiüberzug soll der Überzug beim Einsetzen des Kükens mit einer äusseren Ringschul- ter hinter eine innere Ringschulter des Hahngehäuses schnappen und das Küken von dieser Schulter her nachgiebig in eine abdichtende Anlage an der Ausnehmung des Gehäuses spannen. Abgesehen davon,. dass unter der Ausnutzung der Elastizität des Gummis nur eine verhältnismässig kleine radiale Ausdehnung der genannten Ringschulter und somit auch nur eine verhältnismässig kleine Vorspannung möglich ist, tritt auch bei jeder Hahnbetätigung an dieser Ringschulter eine beträchtliche Reibungsbeanspruchung auf, die zu einem baldigen dortigen Verschleiss des Gummiüberzuges führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel zu vermeiden und die angestrebte stopfbuchslose Abdichtung des vom Küken nach aussen führenden Hahnschaftes auf andere Weise sicher und zuverlässig sowie dauerhaft haltbar zu gewährleisten.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäss im wesentlichen dadurch gelöst, dass der den Betätigungsschaft des Kükens umgebende Raum gegenüber dem Küken mittels eines Faltenschlauches abgedichtet ist, 'dessen Falten im wesentlichen etwa in Längsrichtung des Schaftes verlaufen.
Die praktische Erfahrung mit einem solchen Faltenschlauch hat überraschenderweise ergeben, dass er auch bei einer verhältnismässig kleinen axialen Länge die notwendige Drehung des Kükens um 900 ohne einen nennenswerten Verdrehwiderstand zulässt und dementsprechend auch beim praktischen Betrieb keine
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Verschleissbeanspruchungen erfährt.
Insbesondere, wenn der Überzug des Kükens und der Faltenschlauch gemäss einer Ausgestaltung der
Erfindung einstückig hergestellt sind und der Faltenschlauch nach einer andern Ausgestaltung der Erfin- dung an seinem dem Küken abgekehrten Ende im Gehäuse eingeklemmt ist, ist die absolute Dichtheit an der stopfbuchslosenHerausführungsstelle des Schaftes für lange Zeit zuverlässig gewährleistet. Die ge- nannten Vorteile bleiben auch erhalten, wenn das Küken durch eine vorgenannte zwangsweise spiralför- migeAxialbewegung zugleich etwas in seineAbschlussstellung axial bewegt werden sollte, da der Falten- schlauch ohne weiteres in der Lage ist, solche Axialbewegungen ohne eine nennenswerte Beanspruchung aufzunehmen.
Gewünschtenfalls kann eine spiralförmigeAxialbewegung des Kükens noch dadurch besonders berück- sichtigt werden, dass der Faltenschlauch nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung unter Zwischen- schaltung eines mit Faltungen versehenen Teiles, welches etwa in einer Ebene senkrecht zum Schaft ver- läuft, in den Überzug des Kükens übergeht. Im übrigen kann der Faltenschlauch nach andern Ausgestal- tungen der Erfindung in Längsrichtung des Schaftes entweder einen gleichbleibenden Durchmesser auf- weisen oder inRichtung nach dem freien Schaftende hin verjüngend oder auch etwa von seiner Mitte nach beiden Enden hin verjüngt ausgebildet sein.
Zweckmässig ist es schliesslich, wenn der Faltenschlauch nach einer weiteren Ausgestaltung der Er- findung in der Betriebsstellung des Hahnes entspannt ist.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 einen
Längsschnitt durch einen Absperrhahn, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen
Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4 die perspektivische Ansicht des Kükens und der damit verbundenen Teile, Fig. 5 einen Teil des Gehäuses, Fig. 6 einen Teil des Kükens und des daran befindli- chen Schaftes, Fig. 7 die perspektivische Ansicht der an der Schaftseite des Kükens befindlichen Scheibe, Fig. 8 eine zweite Ausführungsform des Faltenbalges, wobei die linke Hälfte in Ansicht, die rechte Hälf- te im Schnitt dargestellt ist, Fig. 9 eine der Fig. 8 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform, Fig. 10 eine den Fig. 8 und 9 entsprechende Darstellung einer vierten Ausführungsform.
Nach den Fig. 1 - 4 der Zeichnung besteht der Absperrhahn gemäss der Erfindung im wesentlichen aus einem Gehäuse 11, das der Länge nach von einem Durchströmkanal 12 durchsetzt ist, einem Küken 13, das mit einer Längsbohrung 14 sowie einem quer zuf Längsrichtung des Kanales 12 sich erstreckenden Schaft 15 versehen ist sowie einem Gehäusedeckel 16. Das Küken ist aussen mit einem Überzug 17 aus gummielastischem Material versehen. Dieser Überzug 17 kann gegebenenfalls auch die Durchtritts- öffnung 14 in dem Küken 13 auskleiden. In Fig. 1 - 3 ist das Küken in seiner geöffneten Stellung dargestellt, d. h. also, dass die Durchbrechung 14 in dem Küken 13 sich in den Durchströmkanal 12 des Gehäuses 11 einfügt.
Das Küken 13 ist leicht konisch ausgebildet und in einem entsprechenden Sitz 18 geführt. Wesentlich ist dabei, dass der Sitz 18 in Längsrichtung des Kükens 13 eine etwas grössere Ausdehnung aufweist als das Küken, u. zw. befindet sich bei der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Lage der Teile zueinander unterhalb der unteren Begrenzung der jeweiligen Teile des Kükens ein freier Raum 19 bzw. 20. Unterhalb des Kükens 13 sind im Gehäusesitz zwei wendelförmig ausgebildete Flächen 21 und 22 angeordnet, die über den Umfang des Sitzes verlaufen. Die Steigung beider Flächen 21 und 22 ist gleich gerichtet. Jede der beiden Flächen nimmt die Hälfte des Umfanges ein.
Bei 21a und 22a entstehen somit Übergänge von der grössten Stärke der einen Fläche in die geringste Stärke der andern Fläche, u. zw. unter Zwischenschaltung von in Längsrichtung des Kükens und radial zum Gehäuse verlaufenden Flächen 21b bzw. 22b. Diese Flächen wirken zusammen mit entsprechenden Fortsätzen 23 und 24 an der Unterseite des Kükens 13.
Diese Fortsätze 23 und 24 sind an ihrer den wendelförmigen Flächen 21 und 22 zugekehrten Seiten ebenfalls wendelförmig begrenzt. An seiner dem Schaft 15 zugekehrten Seite trägt das Küken 13 auf seinem Hals 25 (Fig. 6) ebenfalls eine wendelförmige Fläche 26, die mit einer entsprechend ausgebildeten Fläche 27 einer oberhalb des Kükens 13 im Gehäuse 11 angeordneten Scheibe 28 zusammenwirkt. Die Flä- che 2 7 der Scheibe28 erstreckt sich etwa über denhalben Umfang derselben. Die andere Hälfte des Umfanges in Verlängerung der Fläche27 wird von einer Durchbrechung29 gebildet (Fig. 7), in die eine. segmentförmigeRippe29', die ebenfalls von dem Kükenhals 25 getragen ist, eingreift. Durch den Anschlag 30 im Zusam-
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und des Ringes 28.
Umgekehrt wird bei der Drehung in entgegengesetzter Richtung, also von der Ver- schlussstellung in die in Fig. 1 dargestellte geöffnete Stellung des Kükens 13 dasselbe über die Wendel-' flächen 21, 22 am Gehäuse 23, 24 an seiner Unterseite in Richtung auf den Schaft 15 verschoben, also aus dem Sitz 18 herausgehoben. Das Ausmass der Längsverschiebung des Kükens kann ohne weiteres so gewählt i werden, dass in der geöffneten Stellung desselben zwischen dem Gummiüberzug und dem Sitz im : Gehäuse ein Luftspalt vorhanden ist, d. h., dass das Küken bzw. seine Ummantelung nicht oder doch zumindest nicht vollständig an dem Gehäusesitz anliegt.
Anderseits besteht auch die Möglichkeit, das Ausmass der
Längsverschiebung so zu wählen, dass in der geschlossenen Stellung des Kükens eine Pressung des Gummi- überzuges stattfindet, in der geöffneten Stellung dagegen der Gummiüberzug völlig unbeansprucht ist, jedoch noch an dem Sitz anliegt. D. h., dass bei der durch die Schliessbewegung ausgelöstenlängsver- schiebung des Kükens in den konischen Sitz hinein sofort einepressung desGummis gegen die Wandung des
Sitzes erfolgt. Dies ist auch ohne weiteres möglich, da der Gummi in einem erheblichen Umfang die
Möglichkeit hat, auszuweichen, so dass eine Pressung des Überzuges in den Sitz hinein erfolgen kann, ohne dass das gummielastische Material beschädigt würde.
Abweichend von der in der Zeichnung, ins- besondere Fig. 6 und 7, dargestellten Ausführungsform können die Scheibe 28 statt mit dem Schlitz 29 mit einer weiteren Wendelfläche und der Hals 25 des Kükens 13 an Stelle der kreisförmigen Rippe 29' ebenfalls mit einer weiterenWendelfläche versehen sein. In diesem Fall würde die Begrenzung der Dreh- bewegung dadurch erfolgen, dass die stirnseitigen Enden der am Küken angebrachten Leisten, die ihrer- seits die Wendelflächen tragen, vor die Flächen 21b und 22b (Fig. 5) stossen. Entsprechendes gilt dann auch für die Schaftseite des Kükens, wo den Flächen 21b und 22b entsprechende Flächen von den die
Wendel tragenden Leisten gebildet würden.
Der Überzug 17 aus gummielastischem Material geht an dem schaftseitigen Ende des Kükens 13 über in einen Faltenbalg 31, der mit seinem Ende zwischen der Scheibe 28 und dem Gehäuse 11 eingespannt ist. Zur Erzielung einer besonders guten Dichtwirkung ist der Faltenbalg an seinem Ende bei 32 noch ein- mal abgewinkelt und hintergreift mit dieser Abwinkelung eine entsprechend ausgebildete ringförmige
Leiste 33 des Gehäuses 11. Die Scheibe 28, die ihrerseits vom Gehäusedeckel 16 gegen die Membran 38 gepresst wird, weist zwei radiale Fortsätze 34 auf, die in entsprechende Ausnehmungen 35 der Gehäuse- wandung eingreifen und somit die Scheibe 28 gegen Verdrehung sichern. Um die bei der Verdrehung des
Kükens um seine Längsachse auftretende Beanspruchung des Faltenbalges möglichst klein zu halten, sind die Falten etwa in Längsrichtung des Kükens verlaufend angeordnet.
Ausserdem ist der Faltenschlauch derart ausgebildet und angeordnet, dass er der Längsbewegung des Kükens beim Verschliessvorgang folgen kann, ohne dass in ihm irgendwelche Zugspannungen auftreten. Bei dem in den Fig. 1 - 4 dargestellten
Ausführungsbeispielhat das Faltenteil des Balges eine zylindrische Form, wobei die Falten in der Öffnungs- stellung des Ventils etwas schräg zur Längsachse des Kükens stehen. Erfolgt die Drehbewegung in Rich- tung des Pfeiles 36, dann wird, wie bereits erwähnt, eine Torsionsbeanspruchung des Balges weitgehend durch die Falten 37 verhindert, wobei gleichzeitig, da das eigentliche Faltenteil an seinem oberen Ende der Drehbewegung auf Grund der Einspannung an der Leiste 33 nur wenig folgen kann, eine Änderung der
Winkelstellung der Falten derart, dass etwa parallel zum Schaft 15 verlaufen.
Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der eigentliche Faltenteil nach oben, also in Richtung auf den Schaft 15 sich verjüngend ausgebildet. Wesentlich ist, dass der eigentliche Falten- teil 37 unter Zwischenschaltung eines freien Bodenteiles 38 in den Überzug 39 des Kükens 13 übergeht.
Durch diese Anordnung wird bei 40 eine weitere Falte geschaffen, die insbesondere die Längsbewegung des Kükens bei der Verdrehung in die Verschlussstellung aufnehmen kann. Anderseits ist der Bodenteil 38 selbst auch mit Falten versehen, die praktisch die Fortsetzung der Falte 41 des Teiles 37 darstellen. Der Teil 38 trägt also auch mit dazu bei, dass der Faltenschlauch möglichst wenig auf Torsion beansprucht wird.
Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel verjüngt sich der eigentliche Faltenteil 44 etwa von der Mitte 43 aus nach beiden Enden, so dass bei 43 eine Falte entsteht, die ebenfalls die Längsbewegung des Kükens beim Verschliessvorgang ausgleichen kann.
Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel verjüngt sich der eigentliche Faltenteil 44 zum Schaft 15 hin, wobei die Falten schräg zur Längsachse des Kükens 13 verlaufen. Im übrigen ist auch hier ein Bodenteil45 wie bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Im wesentlichen liegt der Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 und dem gemäss Fig. 10 darin, dass, wie bereits erwähnt, die Falten bei dem letztgenannten Ausführungsbeispiel in der Öffnungsstellung des Kükens 13 schräg zu seiner Längsachse verlaufen, so dass bei dem Verdrehen des Kükens in die Verschlussstellung in Richtung des Pfeiles 46 in der bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Weise die einzelnen Falten 47 etwa parallel zur Längsachse des Kükens gestellt werden.