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Mehrwege- und Mischhahn Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrwege-und
Mischhahn mit zylindrischem Küken, welches mit einer in Öffnungsstellung beiderseits
an die Gehäusedurchflußbohrungen anschließenden Durchflußbohrung versehen und über
Spindelzapfen im Gehäuse drehbar gelagert ist, die beide nach außen geführt sind
und einen wesentlich kleineren Durchmesser als das Küken haben.
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Bei Mehrwege- und Mischhähnen wird angestrebt, mit kleinen Stellkräften
für die Hahnbetätigung auszukommen, was insbesondere dann auf erhebliche Schwierigkeiten
trifft, wenn es sich um Hähne für hohe Drücke und/oder Temperaturen handelt. Die
unvermeidliche Kükenreibung, welche die Größe der Stellkraft bestimmt, kann hierbei
infolge von Längskräften in Richtung der Küken- und Spindelzapfenachse und infolge
von Abdichtungsmaßnahmen für das Küken einen sehr großen Betrag annehmen, so daß
große Stellkräfte und entsprechend ausgelegte Stellantriebe erforderlich sind.
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Die Erfindung bezweckt eine Herabsetzung der Stellkräfte durch Verminderung
der Kükenreibung bei derartigen Hähnen. Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß
in einem oder in beiden Spindelzapfen Bohrungen vorgesehen sind, durch welche die
Kükendurchflußbohrung mit einem oder mehreren Anschlüssen verbunden ist. Durch diese
Maßnahme wird erreicht, daß das Küken im wesentlichen nur im Anschlußbereich an
die Gehäusedurchflußbohrungen im Reibungseingriff steht, während die durch die Spindelzapfenbohrung
geführten Anschlüsse reibungsfrei oder nahezu reibungsfrei sind. Da der erfindungsgemäße
Hahn durch das Hinausführen beider Spindelzapfen aus dem Gehäuse auch von Längskräften
völlig entlastet ist, so daß keine Stirnflächenreibung entsteht, wird für seine
Betätigung vorteilhafterweise auch bei hohen Drücken und Temperaturen nur eine kleine
Stellkraft benötigt. Die an den Spindelzapfen unvermeidbar entstehende Stopfbuchsenreibung
erfordert nur einen geringen Stellkraftanteil, zumal der Spindelzapfendurchmesser
verhältnismäßig klein ist.
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Zur Verminderung der Kükenreibung im Anschlußbereich an die Gehäusedurchflußbohrungen
ist es von Vorteil, wenn sich in den Gehäusedurchflußbohrungen in an sich bekannter
Weise kolbenartige Dichtungsringe befmden, die durch Federn an das Küken angepreßt
sind.
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Praktisch reibungsfreie Anschlüsse an die Kükendurchflußbohrung über
die Spindelzapfenbohrung ergeben sich, wenn die Spindelzapfenbohrung in einer im
Spindelzapfen befindlichen Querbohrung endet, die mit einer Anschlußbohrung im Gehäuse
zusammenarbeitet, wobei Querbohrung und Anschlußbohrung in einen den Spindelzapfen
umgebenden Ringraum einmünden. Anschlußbohrung und Querbohrung wirken bei dieser
Anordnung, bei welcher die durch die Spindelzapfen geführten Anschlüsse stets unabgesperrt
mit der Kükendurchflußbohrung verbunden sind, reibungsfrei zusammen.
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Soll die Anordnung aber so getroffen sein, daß Anschlußbohrung und
Querbohrung je nach Lage der Querbohrung und Anschlußbohrung zur Kükendurchflußbohrung
die durch die Spindelzapfen geführten Anschlüsse entweder in Übereinstimmung mit
der Stellung der Kükendurchflußbohrung zu den Gehäusedurchflußbohrungen absperren
bzw. freigeben oder zeitlich abweichend dazu absperren bzw. freigeben, so ist es
vorteilhaft, eine kolbenartige Abdichtung zu verwenden. Eine derartige Abdichtung
kann dadurch erzielt werden, daß sich in der Anschlußbohrung kolbenartige Dichtungsringe
befinden, die durch eine Feder an den Spindelzapfen angepreßt sind. Diese Abdichtungsanordnung
ist sehr reibungsarm und macht in Verbindung- mit dem verhältnismäßig kleinen Durchmesser
des Spindelzapfens nur einen geringen Stellkraftanteil 'aus.
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Da das Küken von Längskräften entlastet ist, tritt beim erfindungsgemäßen
Hahn keine dadurch verursachte Reibung an den Kükenstirnflächen auf. Um jedoch eine
großflächige Berührung zwischen den Kükenstirnflächen und dem Gehäuse zu vermeiden,
ist es zweckmäßig, daß zwischen Kükenstirnflächen und den zugekehrten Gehäuseflächen
Gleitringe oder Kugellager angeordnet sind.
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Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführüngsbeispiele
erläutert. Darin zeigt F i g. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Hahnes
und
F i g. 2 eine abgebrochen dargestellte Schnittansicht durch
einen Spindelzapfen mit einer anderen Ausbildung des durch den Spindelzapfen geführten
Anschlusses.
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Das Gehäuse 1 des Mehrwege- und Mischhahns kann, wie in den Figuren
gezeigt, aus einem Schmiedestück hergestellt sein oder auch aus einzelnen Teilen
zusammengeschweißt werden. In Erweiterungen der Gehäusedurchflußbohrungen la befindet
sich auf jeder Seite eine Feder 2, beispielsweise eine Tellerfeder, die einen metallischen
Ring 3, eine Dichtung 4 und einen weiteren metallischen Ring 5 gegen das Küken 6
anpreßt. Dadurch wird der Gehäuseinnenraum 1b auf beiden Seiten des Kükens 6 abgedichtet.
Wird der Hahn geschlossen, so wirkt der volle Betriebsdruck auf der Druckseite des
Hahns auf die Teile 2, 3, 4 und 5 ein und bewirkt ein selbstdichtendes Anpressen
dieser kolbenartigen Abdichtungsanordnung an das Küken 6. Das Küken 6 wird auf seiner
Umfangsfläche lediglich von den Ringen 5 berührt, so daß es gewissermaßen im Gehäuseinnenraum
1b schwimmt. Zwischen den Kükenstimflä chen und den zugekehrten Gehäuseflächen können
Gleitringe aus Metall angeordnet sein (nicht gezeigt), die eine großflächige Berührung
benachbarter Flächen verhindern und zugleich eine Zentrierung der Kükendurchflußbohrung
17 mit den Gehäusedurchflußbohrungen la erlauben. Die Gleitringe erfordern nur einen
geringen Stellkraftanteil an den Spindelzapfen 6a, da sie bei der Verstellung nur
geringe Reibung aufweisen. An Stelle der Gleitringe können auch ein oder mehrere
Kugellager zur Anwendung kommen. Gleitringe und Kugellager können durch eine oder
mehrere Federn, z. B. Tellerfedern, vorgespannt sein. Die beiden Spindelzapfen
6a sind aus dem Gehäuseinnenraum 1b nach außen geführt, um eine vollständige
Entlastung des Kükens von Längskräften zu erreichen.
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Die Federn 2 können in an sich bekannter Weise wirksam vor chemischen
Angriffen dadurch geschützt werden, daß sie beiderseits Metallringen anliegen, die
innerhalb einer Dichtungspackung angeordnet sind (nicht gezeigt). Um zu erreichen,
daß sich im geschlossenen Zustand des Hahns auch hierbei der volle Betriebsdruck
leicht hinter der kolbenartigen Dichtungsanordnung aufbaut um einen selbstdichtenden
Abschluß zu erzielen, kann das dem Küken abgelegene äußere Teil der Dichtungsanordnung
ein metallischer Ring sein, der mit hinterdrehten Rillen versehen ist, so daß das
strömende Medium nach dem Durchtreten durch den zwischen dem Gehäuse und dem mit
Rillen versehenen Ring bestehenden Spalt hinter dem Ring ansteht.
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Die Stopfbuchsbrillen 7 und die Packungen 8 dichten
die beiden nach außen geführten Spindelzapfen 6a ab. Auf der einen Zapfenseite ist
das Gehäuse 1 mit einem angeschraubten Verschlußdeckel9 versehen, wodurch alle Innenteile
leicht zugänglich sind. Das Küken 6 kann konisch verjüngt sein, um beim Zusammenbau
die Innenteile 2, 3, 4, 5 und 6 leicht einsetzen zu können.
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Wie aus den Figuren zu entnehmen ist, mündet in die Kükendurchflußbohrung
17 ein weiterer Anschluß e=n, der durch einen der Spindelzapfen 6 a über eine Bohrung
12 geführt ist. Im gezeigten Beispiel ist dieser Anschluß für die Zuführung von
Einspritzwasser zur Kühlung von 1-leißdarrpf voresehen. Hierzu endet de Bohrung
12 auf ihrer einen 2
Seite in e'ner Nat der Durcl:flußbohrung, in die ein
Verteilerring 14 eingelegt ist. der von einem eingeschraubten oder ciweschwei ßten
Teil 13 gehalten wird.
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Zur Verbindung der Zapfenbohrung 12 mit einer nach außen geführten
Leitung ist das Gehäuse 1 nach oben hin verlängert. Beim Ausführungsbeispiel gemäß
F i g. 1 ist die zugehörige Stopfbuchsenpakkung 8 ebenfalls vergrößert und geteilt,
um durch Einfügung eines Metallrings 10 einen den Spindelzapfen 6a umgebenden Ringraum
zu erhalten. Im Falle der Dampfkühlung tritt das Einspritzwasser durch eine Anschlußbohrung
11 in den Hahn ein, strömt durch die Öffnungen des Metallrings
10, durch eine Querbohrung 12a im Spindelzapfen, durch die Bohrung
12 und gelangt über den Verteilerring 14
in den Dampfstrom. Entsprechend
dem beschriebenen Anschluß durch den oberen Spindelzapfen kann auch die unters Spindelzapfenanordnung
mit einem derartigen Anschluß versehen sein. Bei der Einrichtung des erfindungsgemäßen
Hahns zur Dampfkühlung werden vorteilhafterweise die Packungen 8 der Spindelzapfenstopfbuchse
durch das Einspritzwasser gekühlt.
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Bei der Anschlußausführung entsprechend F i g. 1 ist die Kükendurchflußbohrung
17 stets mit dem durch den Spindelzapfen geführten Anschluß verbunden. Soll aber
der Anschluß durch Drehung des Kükens ebenfalls absperrbar sein, so kann die in
F i g. 2 gezeigte Ausführungsform zum Einsatz kommen. Diese Ausführungsform erlaubt
beispielsweise bei der Dampfkühlung, daß Dampfleitung und Kühlwasserleitung durch
Betätigung des Kükens gleichzeitig geöffnet oder geschlossen werden. Wie aus F i
g. 2 zu entnehmen ist, weist die Anschlußbohrung 11 eine Erweiterung auf,
in der eine kolbenartige Abdichtungsanordnung ähnlich der mit Bezug auf die Kükenabdichtung
beschriebenen angeordnet ist. Eine Tellerfeder 18 preßt einen Metallring 19, eine
Dichtung 20 und einen Metallkörper 21 im Bereich der Querbohrung an den Spindelzapfen
6a, wodurch an dieser Stelle mit Hilfe des Druckmediums in diesem Anschluß ein selbstdichtender
Abschluß erhalten wird. Im gezeigten Beispiel ist die Kükendurchflußbohrung 17 gegenüber
der Querbohrung 12a räumlich versetzt angeordnet, so daß das Öffnen oder Schließen
der Durchgangsleitung la, 17, la und des Anschlusses 11, 12a,
12 zeitlich nacheinander und nicht zu gleicher Zeit erfolgt. Für diese Ausführungsart
ist eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten gegeben. Beispielsweise kann die Druckleitung
nach dem Schließen des Hahnes über den Spindelzapfenanschluß entlüftet werden, wie
das z. B. für die Blasluftleitung bei Konverteranlagen nach dem Blasen gewünscht
wird. Auch für Gemischregelungen mit unterschiedlichen Durchflußmengen und Medien
unter Verwendung einer oder mehrerer der beschriebenen Anschlüsse läßt sich ein
derart ausgebildeter erfindungsgemäßer Hahn verwenden. Zur Beeinflussung der Mischwirkung
kann die Kükenbohrung in an sich bekannter Weise venturirohrartig ausgebildet sein.