DE1935957A1 - Hahnschieber - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÖNCHEN 86, DEN

SaHa Postfach S6o 820

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

MUELLER CO., 500 West Eldorado, Deoatur, Illinois,

Y.St.A.

Hahnschieber

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Hahnschieberη mit geschlossenem Schmiersystem, und zwar an Hahnschiebern, wie sie in der U.S.A.-Patentschrift 2 655 791» ausgegeben am 29.9.1953 und in der TJ.S.A.Patentschrift 2 829 667, ausgegeben am 8.4.1958, beide von Frank H. Mueller, offenbart sind.

Bei dem in der erwähnten U.S.A.Patentschrift 2 653 791 gezeigten Hahnschieber ist in einer der sich gegenüberliegenden Flächen des Hahnkükens und des Ventilsitzes nächst dessen beiden Enden je eine Umfangsnut vorgesehen. In diesen Nuten liegen Dichtringe, die an beiden Enden des Ventilsitzes eine Abdichtung zwischen dem Hahnküken und dem Ventilsitz bilden« Eine oder mehrere längslaufende Schmierrinnen in einer der sich gegenüberliegenden Flächen des Hahnkükens und des Ventilsitzes verbinden die inneren Seiten der Dichtring-ÜTuten miteinander. Auf diese Weise entsteht ein geschlossenes Schmiersystem, zu dem die längslaufende Schmierrinne (oder die -rinnen) und das Schmier«- stoffreservoir in den Dichtring-Nuten auf der Innenseite der dort angeordneten Dichtringe gehören.

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In der oben erwähnten U.S.A.-Patentschrift 2 829 667 ist ein ähnliches Schmiersystem beschrieben? jedoch sind gemäß dieser Patentschrift Mittel vorgesehen, um die. Verbindung zwischen der längsgerichteten Schmierrinne und den Dichtring-Nuten zu unterbrechen, sobald die Schmierrinne zu einer öffnung oder einer Blindöffnung freiliegt. Diese Anordnung verhindert einen Schmiermittelverlust durch ein Austreiben des Schmiermittels aus der Rinne und damit aus dem Schmierstoffreservoir in den Dichtringnuten in die öffnung oder die Blindöffnung, verursacht durch den Druck im Schmiermittel. Die Hahnschieber der beiden erwähnten Patentschriften waren zwar.für ihren beabsichtigten Zweck sehr brauchbar, doch war bei ihrer Verwendung über längere Zeitspannen ein periodisches Nachfüllen von Schmiermittel notwendig/ zumal durch den lokalisierten Verlust von Schmiermitteldruck die in den Dichtringen gespeicherte Energie bei fortgesetztem Gebrauch aufgezehrt wurde. Dies kam daher, daß die JJichtringnuten im Querschnitt etwa rechteckig waren und folglich kein genügendes Schmiermittelreservoir unter Druck darstellten und auch keine wirksame und gleichmäßige Millung des geschlossenen Schmiersystems gewährleisteten·

Die vorliegende Erfindung ist bestrebt» einen Hahnschieber mit einem verbesserten geschlossenen Schmiersystem zu schaffen, bei dem für eine gleichmäßige- Schmierstoffbeschickung rund um die Packungsringe gesorgt ist, so daß ein geringerer lokalisierter Druckverlust auftritt, und bei dem ferner ein größerer Sohmierstoffvorrat vorhanden ist, so daß der Hahnschieber einwandfrei arbeitet und seine Haltbarkeit erhöht wird·

Weiter will die Erfindung die gesamte Leistungsfähigkeit des Systems daduroh erhöhen, daß eine verbesserte Schmierrinne in Verbindung mit der verbesserten Konstruktion von Paokungsnuten vorgesehen ist, die den Sohmierstoff besser

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abstreift·

Eine weitere Aufgabe «Je? Erfindung let es, einen verbesserten Hahnsohieber mit einem geschlossenen Schmiersystem zu schaffen, bei dem sich die Paokungsringnuten und die längslaufenden Sohmierrinnen auf einfache Weise in den Teilen des Hahnsohiebers anbringen lassen, wobei die Nuten und Rinnen so ausgebildet sind« daß keine Bearbeitungespäne in der Sohmierrinne zurückbleiben« Ferner sind die Sohmierrinne und die Packungeringnuten so konstruiert, daß im Falle eines Durchbrechens von Spänen an der Verbindungsstelle der Nuten und der Rinne dieses Durchbrechen in einem nioht besonders anfälligen Teil der Paokungsringnut stattfindet, wo die Packungsringe dadurch nicht besohädigt werden.

Zur lösung dieser Aufgaben geht die Erfindung von einem Hahnschieber aus, der ein Gehäuse mit einem mit Durchlaß versehenen Sitz, und ein mit Durchlas versehenes Küken aufweist, das in dem Sitz derart drehbar ist, daß die sich gegenüberliegenden Flächen (Kontaktflächen) des Sitzes und des Kükens über mindestens eine zentrale Zone dichtend aneinander liegen, die die Durchlässe des Sitzes und des Kükens umgibt, wobei eine der Kontaktflächen in ihrem Umfang nächst dem einen Ende der zentralen Zone eine Nut mit einem Boden und Seitenwänden hat, die das Küken umläuft, ferner einen durch Druck verformbaren elastischen Packungsring, der in der Nut angeordnet ist und an dem Boden der Nut und an der anderen Kontaktfläche dichtend anliegt, eine oder mehrere Sohmierrinnen, die die Kontaktflächen unterbrechen und von der Nut ausgehend über die Jtänge der zentralen Zone reichen, und endlich eine Schmierstoff Versorgung, die Schmierstoff unter Druck in die Sohmierrinne (oder Schmierrinnen) und in die Nut nachliefert.

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Gemäß der Erfindung hat die an die zentrale Zone angrenzende Seitenwand der Nut eine abgeschrägte Fläche» wobei der Schmierstoff die Schmierrinne oder die Schmierrinnen füllt und den Packungsring gleichmäßig gegen die von der zentralen Zone abgelegene Seitenwand der Nut verbiegt, und nächst dem anderen Ende der zentralen Zone ist ein . Dichtungselement angeordnet, das den Sitz gegen das Küken abdichtet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eineβ Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigen:

Fig«1 einen vertikalen Längsschnitt durch den Hahnsohieber, wobei das mit Durchlaß versehene Küken in Aufsioht dargestellt ist;

Pig.2 einen horizontalen Schnitt naoh der Linie 2-2 der Kg. 11

Fig.3 einen Detailsohnitt naoh der Linie 3-3 der Fig«1 in vergrößertem Maßstab, um die Mittel zur Füllung des geschlossenen Schmiersystems zu veransohaulich en;

Fig.4 einen horizontalen Schnitt durch ein Küken nach dem bisherigen Stand der Technik, wie er in den erwähnten Patentschriften ausgewiesen wurde;

Fig·5 einen horizontalen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Küken, der die verbesserten Schmierrinnen zeigt;

Fig.6 eine Seitenansicht des Kükens der Figo4;

Pig«7 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kükens;

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Fig.8 eine sohematisohe Abwicklung des Kükens der Fig.7, die die Packungsringnuten und die Schmierrinnen veranschaulicht %

Fig· 9 eine Skizze, die das Einfüllen von Schmierstoff in die Schmierrinne und die Paokungsringnut eines Kükens nach dem bisherigen Stand der Technik dar» stellt;

Fig.10 eine der Fig«9 entsprechende Skizze, die aber das Füllen des erfindungsgemäßen geschlossenen Schmiersystems veranschaulicht;

Figo 11 eine Skizze, die das Einführen des Kükens in den Sitz zeigt, wobei die Rollbewegung der Paokungsringe dargestellt istj

Fig.12 ein Balkendiagramm zum Vergleich der Leckage in Kubikzentimeter pro Minute für Betriebezyklen der bisher bekannten Hahnsohieber mit dem erfindungsgemäßen Hahnschieber;

Fig«13 ein Balkendiagramm zum Vergleich des mittleren Anfangs- oder Lösungs-Drehmomentes in cm.kp für Betriebszyklen der bisher bekannten Hahnschieber mit dem erfindungsgemäßen Hahnschieber·

In den Zeichnungen sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Der erfindungsgemäße Hahnschieber hat ein Gehäuse 10 und ein Küken 12. Sas Gehäuse 10 ist von einem Strömungskanal durchzogen, der duroh die öffnungen 14 dargestellt ist. Die Enden des Strömungskanals sind, wie üblich, mit Gewinden versehen, an denen andere Teile des durch den Hahnschieber gesteuerten Systems ansohließbar sind, beispielsweise die Enden P von Rohrleitungen. Natürlich können auch andere Verbin»

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düngemittel, etwa Planschverbindungen, verwendet werden..

Durch das Gehäuse 10 erstreckt sich quer ein Sitz 16, der mindestens auf einem wesentlichen Teil schräg zuläuft. Das Küken 12 hat einen Hauptteil, der auf der Außenseite derart abgeschrägt ist, siehe 18, daß er in den schräg zulaufenden Teil des Sitzes 16 des Gehäuses 10 paßt. Außerdem weist das Küken, wie bei derartigen Konstruktionen üblich, einen schmäleren Ansatz 20 als Bedienungsgriff auf· Die Öffnung im Gehäuse 10, die den Sits 16 bildet, erstreckt sich durch das ganze Gehäuse und quert den Strömungskanal. Der Sitz 16 stellt also einen mit Durchlaß versehenen Ventilsitz dar. Der abgeschrägte Hauptteil des Kükens 12 ist von einem Durchlaß 22 (Fig.2) durchzogen, der gerade Seitenwände hat, welche mit den geraden Seitenwänden 24 des Kanals in dem Gehäuse 10 gefluchtet sind, wenn das Küken in seine Öffnungsstellung gedreht ist.

Am unteren Ende jenseits seines abgeschrägten Hauptteils ist das Küken 12 mit einem Fuß 26 versehen, der einen kleineren Querschnitt hat und zur Befestigung des Kükens in dem Gehäuse 10 dient, wie dies beispielsweise in der U.S.A.Patent schrift 2 653 791 beschrieben ist.

Der Durchlaß 22 ist praktisch genau so hoch wie die inneren Enden der öffnungen 14 des Strömungskanalsj die konische Außenfläche des Kükens 12 und die schräg zulaufenden Innenflächen des Sitzes 16 oberhalb und unterhalb und zu beiden Seiten des Durchlasses 22 und der öffnungen 14 sind ineinander eingeschliffen, und zwar jedes Küken in sein zugehöriges Gehäuse. Auf diese Weise entsteht eine zentrale Zone mit einander gegenüberstehenden konisohen Flächen, die die öffnungen des Sitzes 16 und den Durchlaß 22 des Kükens 12 umgibt und in der die konisohen Flächen in innigem Kontakt miteinander sind, wenn das Küken in seinem Sitz rioh-

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tig justiert und festgelegt iat. Die sich gegenüberliegenden Kontaktflächen des Kükens 12 und des Sitzes 16 im Gehäuse 10 sind an beiden Enden der Ventilanordnung etwas abgenommen, so daß sie an ihren Endzonen nicht mehr aufeinanderliegen, sondern einen kleinen Abstand voneinander haben. Biese abgenommenen Bereiche, die sich an beiden axialen Enden der zentralen Zone befinden, können je nach der Ausbildung des speziellen Hahnschiebers konisoh sein oder auch nicht, da ja Abdichtungen an jedem axialen Ende der zentralen Kontaktzone vorgesehen sind, die später noch beschrieben werden«

Das Küken 12 ist auf seiner konisohen Kontaktflache 18 zwischen seinen Durchlässen 22 mit Blinddurohlässen 28 versehen, die praktisoh die gleiche Querschnittsform haben wie die Durchlässe 22. Die Blinddurchlässe 28 kommen mit gleichgeformten Einsenkungen 30 am Sitz 16 des Gehäuses 10 auf dessen gegenüberliegenden Seiten zur Deckung, siehe Fig·2· Zweck der Blinddurchlasse 28 und der Einsenkungen 30 ist es, die Gesamtfläche des Kontaktes Metall auf Metall zwischen dem Küken 12 und dem Sitz 16 in dem Gehäuse zu verkleinern und damit den Widerstand beim Drehen des Kükens herabzusetzen. Die Einsenkungen 30 im Gehäuse 10 sind an einer solchen Stelle angeordnet, daß sie den Durchlässen 22 des Kükens gegenüberstehen, wenn der Hahnschieber ge« schlossen ist, damit keine Korrosion einer Schuf fläche durch in den Blinddurohlässen des Kükens gefangenes Glas stattfinden kann·

An beiden Enden der eich gegenüberstehenden Kontaktflächen 16 und 18 (zentrale Zone) sind in einer der Kontaktflächen Umfangsnuten 32 und 34 vorgesehen, die in den Zeichnungen in der Außenfläche des Kükens 12 dargestellt sind« Selbstverständlich können diese Umfangsnuten auch in dem Sitz des Gehäuses vorgesehen sein. In den umfangsnuten 32 bzw. 34 liegen geschlossene Packungsringe 36 und 38 aus einem

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elastischen, verformbaren flexiblen Werkstoff, die einen etwa kreisförmigen Querschnitt haben. Zum Beispiel können die Packungsringe 36 und 38 aus einem elastomeren Material, wie Gummi, Buna oder dergleichen, sein, das sehr kompakt ist und tro.tzdem eine große Haltbarkeit und Elastizität besitzt. Beide Paokungsringe 361 38 haben einen gröe· seren Durchmesser, als der Tiefe ihrer zugehörigen Umfangsnut 32 bzw. 34 entspricht, so daß, wenn dae Küken 12 in das Gehäuse 10 eingeführt ist, die Packungsringe mit dem Boden der Umfangsnut in Kontakt sind und zugleich mit den gegenüberstehenden Kontaktflächen des Sitzes; auf diese Weise kommt eine Abdichtung an jedem Ende der zentralen Zone zustande·

Wie die Fig. 1, 7, 8 und 11 erkennen lassen, hat die obere Umfangsnut 32 des Kükens 12 einen Boden 40, eine obere oder äußere Seitenwand 42 und eine untere oder inner· Sei—

tenwand 44, die an das ober« End· der konischen Kontaktflache 18 dee Kükens angrenzt. Diese untere oder innere Seitenwand 44 ist mit einer Schrägfläohe 46 versehen, die unter einem Winkel von etwa 30° zum Radius dee Kükene 12 nach außen läuft. Die ober· oder äußere Seltenwand 42 der Umfangsnut 32 erstreckt sioh unter einem Winkel von etwa 2 1/2° zum Radius des Kükene 12. Dieser kleine Anstellwinkel vereinfacht die Anbringung der Nutj für alle praktischen Zwecke wirkt die Seitenwand 42 genau so, wie wenn sie in einer radialen Ebene des Kükene 12 liegen würde. Die untere Umfangsnut 34 ist in gleicher Weise ausgebildet und hat einen Boden 48, eine obere oder innere Seitenwand 50 und eine untere oder äußere Seitenwand 52» Die obere Seitenwand 50, die an das untere Ende der Kontaktfläche 18 angrenzt, ist mit einer Schrägilache 54 versehen, die ebenfalls unter einem Winkel von etwa 30° zum Radius des Kükene 12 nach außen zur Kontaktfläche 19 läuft. Aufgabe und Punktion dieser speziellen Ausbildung der Umfange«

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nuten 32 und 34 wird epäter bei der Beschreibung des geschlossenen Sohmiersysteme de» erfindungsfemäßen Hahnsohiebers nooh genauer erläutert·

Wie die Yig· 1,7 und 8 Beigen, sind die inneren Seitenwände 44 und 50 der Umfangenuten 32 und 34 durch vier gleichmäßig beabstandete, längelaufende Sohmierrinnen 56 miteinander verbunden, die die Kontaktfläohe 18 des Kükens in der sentralen Zone des Hahnsohiebers unterbrechen· In den Hg· trägt das Küken 12 diese längslaufenden Sohmierrinnen, doch konnten die Sohmierrinnen stattdessen auoh an dem Sits 16 des Gehäuses 10 ausgebildet sein, was eeenso für die Umfangenuten 32 und 34 gilt. Auoh eine kombinierte Anordnung wäre möglioh, bei der die Umfangenuten an einer Kontaktfläohe des einen der beiden Teile und die Sohmierrinnen 56 an der gegenüberstehenden Kontaktfläohe des anderen Teiles ausgebildet sind· Sie Sohmierrinnen 56 haben vorzugsweise einen V-förmigen Querschnitt, wobei ihre Seitenwände einen Winkel von etwa 45° einsohlieien· Ferner ist au beachten, daß die Tiefe der Sehmierrinnen 56 kleiner ist als die Tiefe der Umfangenuten 32 und 34· Demzufolge beginnen die Sohrägfläohen 46 und 54 der Umfanfsnuten an einer Stelle, wo der Boden der Sohmierrinnen 56 in die Umfangenuten einschneidet.

Me längslaufenden Sohmierrinnen 56 bilden susammen mit dem Raum der Umfangenuten 32 und 34, der nicht von den Faokungsringen 36 und 38 eingenommen wird, ein gssohlossenes Schmiersystem, das die beiden Ausgänge des Durchlasses 22 im Küken 12 und die öffnungen 14 des Strömungskanale im Sitz 16 des Gehäuses 10 vollständig umgibt· Um das geschlossene Schmiersystem mit einem Schmierstoff füllen su können, ist in der Wand des Gehäuses 10 eine füllöffnung 58 vorgesehen (Fig.3), und »war an einer solchen Stellet dai sie an ihrem inneren Inde mit einer der längelaufenden Sohmierrinnen 56 in Verbindung steht, wenn der Hahnsohie-

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ber seine öffnungsstellung oder seine Schließstellung eianimmt. An ihrem äußeren Ende erweitert aioh die Tüllöffnung 58, wie bei 60 angedeutet ist, und ist dort mit einem Innengewinde versehen, in das ein mit einem Gegengewinde versehener Füllstöpsel 62 eineohraubbar ist. Wenn «an den Füllstöpsel abnimmt,kann ein Schmierstoff, der verhältnismäßig dick und zähflüssig ist, durch die Füllöffnung 58 in eine Schmierrinne 56, die mit der Füllöffnung in Deckung ist, einströmen. Dabei fließt dann der Sohmierstoff in der Sohmierrinne nach oben und nach unten zu den Umfangenuten 32 und 34. Da beide Umfangenuten 32 und 34 je eine Sohrägflache 46 bzw· 54 haben, ist auf dem ganzen Umfang des Kükens 12 zwisohen diesem und den Paokungsringen 36 und 38 und den Sohrägflächen 46 bzw. 54 ein Zwischenraum vorhanden. Folglich kann der unter Druck stehende Schmierstoff diesen Zwischenraum rund um das Küken ganz ausfüllen und, wenn der Zwischenraum voll ist, kann der Schmierstoff in die anderen längelaufenden Schmierrinnen 56 fließen, die nicht mit der Füllöffnung 58 in Deckung sind· Venn das Schmiersystem vollständig gefüllt ist, wird ier Fülletöpeel 62 in ias ttuiere Ende 60 der Füllöffnung eingeschraubt, wobei er wie ein Kolben wirkt und auf den Schmierstoff in dem geschlossenen Schmiersystem einen Druck ausübt· Dadurch werden die Paokungsringe 36 und 38 naoh auisA gegen die äußeren Seitenwand» 42 und 52 der zugehörigen Umfangenuten 32 und 34 gepreßt. Bsi diesem Vorgang werden die Packuagsringe 36 und 38 verformt, sie werden durch den auf sie einwirkenden Druck aus ihrem natürlichen entspannten Zustand deformiert und dies hat zur Folge, daß Snergie zur Einwirkung auf den in dem geschlossenen Schmiersystem vorhandenen Schmierstoff gespeichert wird» Diese Energie hält den Schmierstoff unter konstantem Druek, so daS er aus den Schmierrinnen 56 bei Betätigung des Hahnsohiebers durch eine Abstreiffunktion zwisohen die sich gegenüberstehenden Kontaktflächen in der zentralen lone entlassen wird»

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BAD ORfGiNAL

In den Fig,4, 6 und 9 ist ein Küken 12' mit einem geschlossenen Sohmiersystem dargestellt, wie es in der erwähnten U.S.A.-Patentschrift 2 653 791 beschrieben ist. Zu beachten ist, daß die Schmierrinnen 56' einen praktisch rechteckigen Querschnitt haben, wogegen die Umfangsnuten 32' und 34' ebenfalls etwa rechteckig im Querschnitt sind. Die PackungBringe, die für ein solches, dem Stand der Technik entsprechendes Küken^verwendet wurden, hatten einen Durchmesser, der merklicH^iskl'e-tner'^A sein mußte als die Weite der Paokungsring-Nut, aber geringfügig größer als die Tiefe der Nut, um einerseits eine Abdichtung zu gewährleisten, andererseits aber nooh ein Reservoir für das Schmiermittel zu bilden. Dies hatte zur Folge, daß. beim Einführen des Kükens 12' in den Sitz im Ventilgehäuse die Packungaringe zu derjenigen Seitenwand der Umfangsnut hinrollten, die am weitesten von der Eintrittsstelle entfernt war. D.h. die unteren Dichtringpackungen in der unteren Umfangβnut 32' rollten nach oben gegen die an dit zentrale Zone angrenzende Wand; wogegen eiohdtr Dichtring in der oberen Umfangsnut 32⁵ von ö#r an die zentrale Zone angrenzenden Wand entfernte. Wenn sin solches System mit Schmierstoff .gefüllt wurde, konnte dieser in der oberen Ua fangsnut ordnungsgemäß rund um das Küken fließen und die Dichtringpackung deformieren« Dagegen blockierte die Dicht· ringpackung in der unteren Ümfatfgeniit'Mas Ende der längslaufenden Schmierrinne 56', wie in Fig.9 dargestellt, so daß diese Mentringpackung nur in einer begrenzten Zone A deformiert wurde. Dadurch wurde das Fassungsvermögen für Schmierstoff wesentlich herabgesetzt und zugleich verminderte «ich die in den Diohtringen gespeicherte Energiemenge, die für den Nachschub von Schmierstoff zu den längsge·» rioliteten üGhrciierrinnen im Betrieb des Hahnschiebers sorgen sollte. Ferner kam dadurch, daß die Schmierrinnen einen praktitjeh rechteckigen Querschnitt hattenjkein wirksames Abstreifen von Sahmiermittel auf die sich gegenüber-*

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BAD

stehenden Kontaktflächen der zentralen Zone zustande und es blieb zu viel unbenutztes Schmiermittel in den Schmierrinnen zurück, wenn die in den Dichtringpaokungen gespeicherte Energie aufgebraucht war· Bei der maschinellen Anbringung der umfangsnuten und der längsgeriohteten Schmier·» rinnen, wenn diese einen rechteckigen Querschnitt hatten, war eine kostspielige überprüfung erforderlich, da die Nuten und Binnen durchgehend gesäubert werden mußten, um etwa zurückgebliebene Späne zu beseitigen. Dabei kam es an der Stelle, wo die längsgeriohteten Sohmierrinnen in die Umfangsnuten mündeten, öfters zu einem Ausbruch von Spänen in die Umfangenuten· Alle Späne aber, die versehentm lieh in diesem Bereich zurückblieben, waren gefährlich, weil sie infolge der engen Passung des Paokungsrings in der Umfangsnut den Paokungsring besohädigen konnten·

Wie die Pig.10 und 11 erkennen lassen, ist zwar der unter· Dichtring oder Paokungsring 38 des erfindungsgemäßen Hahnschiebers bestrebt, von der äußeren Seitenwand 52 der Umfangenut 34 weg und zur inneren Seitenwand 50 hin zu rollen, aber er blockiert den Einlaß der Sohmierrinn· 56 in die Umfangenut nicht, sondern es bleibt ein Zwischenraum zwischen dem Dichtring und der Schrägfläche 54 rund um das Küken 12 bestehen, eben weil die Seitenwand 50 mit der Schrägfläche 54 versehen ist. Wie durch die Pfeile B in P Fig.10 angedeutet, kann der Schmierstoff rund um das Küken fließen, so daß, wenn am Ende das Schmiermittel unter Druck gesetzt wird, der untere Paokungsring oder Dichtring 38 ebenso wie der obere Dichtring oder Packungering 36 gleichmäßig verformt wird. Auf diese Weise gewinnt man das volle Potential an gespeicherter Energie von dem Packungsring und zwischen den Packungeringen und ihren Umfangsnuten bildet sich ein großer Vorratsraum für den Schmierstoff·

Zu einem Vergleich der Hahnschieber nach dem bisherigen Stand der Technik, wie er beispielsweise durch die ϋ.8·Α·~

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BAD OBfGfNAC

Patentschrift 2 653 791 gegeben ist, und nach der Erfindung wird auf die Pig.12 und 13 Bezug genommen, in denen die Leckage nach bestimmten -Anzahlen von Betriebszyklen bzw. das Lösungs-Drehmoment ebenfalls nach bestimmten Anzahlen von Betriebszyklen für bisherige und'erfindungsgemäße Schieber gegenübergestellt sind. Jedem Balken der Diagramme von ]?ig_e12 und 13 liegen Versuche mit zehn Hahnschiebern der bisher bekannten Art und mit zehn erfindungsgemäßen Hahnschiebern zugrunde, wobei die Unterschiede in den Hahnschiebern in erster Linie die Unterschiede in den beiden geschlossenen Schmiersystemen waren. Jedes geprüfte Ventil, sowohl der bisherigen Art als auch in der erfindungsgemässen Konstruktion war ein 3/4-Zoll-Hahnschieber_e Das Küken des bekannten Hahnschiebers hatte Umfangsnuten für die Packungsringe, die etwa 4,3 mm (0,169 Zoll) weit .und 3f0mm

ο (0,118 Zoll) tief waren, was einen Querschnitt von 12,9mm (0,020 Quadratzoll) ergab. Die Querschnittsfläche der Umfangsnuten in der bisherigen Ausführung minus der Querschnittsfläche des Diohtringes selbst, der einen Durchmes-

ser von etwa 3»2 mm (1/8 Zoll) hatte, betrug 5»2 mm (0,008 Quadratzoll). Die Schmierrinnen bei dem geprüften Ventil bekannter Art waren 1,19 mm (3/64 Zoll) breit und 1,59 mm (1/16 Zoll) tief, so daß ihre Querschnittsfläche

etwa 1,9 mm (0,0028 Quadratzoll) betrug. Aus den genannten Werten geht hervor, daß der Querschnitt der Schmierrinnen etwa ein Drittel des Querschnittes der Umfangsnuten im Sitz betrug. Das Gesamtvolumen des Schmierstoffes in den

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Umfangsnuten ist 1,03 cnr (0,06288 Kubikzoll), wogegen das Schmierstoffvolumen in den Schmierrinnen 0,27 cm (0,01639 Kubikzoll) beträgt.

In dem erfindungsgemäßen Hahnschieber waren die Umfangsnuten für die Packungsringe 3|9 mm (0,154 Zoll) breit und 5,02 mm (0,118 Zoll) tieff aber sie waren mit der unter etwa 30° abgeschrägten Fläche versehen und demzufolge betrug das Gesamtvolumen der Umfangsnut, abzüglich des Vo-

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lumens für den Packungsring von 3».2 mm (1/8-ZpIl) ,Durch:- ο-■.-: messer 0,89 cm³ (0,05411* Kubikzoll). Die Sehmierrinnefür, = .., den erfindungsgemäßen Hahnschieber hatte· V«-.F,orm und war an ihrer breitesten Stelle 1,1 mm (0,045 Zoll) breit .und. 3,0 mm tiefe Ihre Wände schlossen einen Winkel von 45° ein· Das Volumen der Schmierrinnen betrug bei dem erfindungsgemäßen Hahnschieber 0,118 cm⁵ (0,00718 Kubikzoll).

Die nutzbare Kapazität des geschlossenen Schmiersystems bei beiden Hahntypen kann man als das Verhältnis des Gesamtvolumens der Umfangsnut, abgerechnet das Volumen des Packungsringes, zu dem Gesamtvolumen der Schmierrinne de-P finieren. Das geschlossene Schmiersystem gemäß der Erfindung hatte zwar ein etwas kleineres Volumen sowohl für die Schmierrinnen als auch für die Packungsringnuten, doch war das resultierende Verhältnis der nutzbaren Kapazität etwa doppelt so groß, Genauer betrug das Verhältnis für den Hahnschieber bisher bekannter Art 0,06288 s 0,01639 = 3,84, wogegen das Verhältnis bei der erfindungsgemäßen Konstruktion 0,05411 : 0,00718 = 7,55 war.

Fig.12 zeigt für jeden Test mit bestimmter Periodenzahldrei Balken; jeder Balken stellt die Prüfergebnisse für zehnlfehnschieber des speziellen geprüften Typs dar. Bei allen Versuchen mit den Hahnschiebern wurde kein Hahn ge-™ schmiert, d.h. das Schmierstoffreservoir wurde nicht nachgefüllt. Die gesamte Leckage für zehn Hahnschieber mit dem geschlossenen Schmiersystem bisher bekannter Art betrug nach 100 Betriebszyklen 320 cnr pro Minute. Bei 300 Betriebszyklen zeigten die gleichen zehn Hahnschieber eine

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Leckage von annähernd 430 Gm pro Minute und nach 500 Betriebezyklen eine solche von 520 cm pro Minute.

In gleicher Weise wurden zehn "Zwitter"-Hahnschieber mit erfindungsgemäßen, abgeschrägten Packungsringnuten und

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BAD ORIGiNAL

Sohmierrinnen der bisherigen Art, d.h. mit rechteckigem Querschnitt, hei 100, 300 und 500 Betriebszyklen getestet· Aus dem Diagramm ist eine merkliche Verbesserung der Leistungsfähigkeit dieser ^MZlwitter^ll-Hahnschieber ersieht-Iioh: Die Geeamtleokage betrug bei den 100, bzw. 300 bzw· 500 Betriebszyklen 165 bzw. 300 bzwt 435 oar pro Minute·

KIn dritter Satz von zehn Hahnschiebern wurde geprüft, die alle erfindungsgemäße Paokungsringnuten mit Sohrägfläohen und im Querschnitt V-förmige Schmierrinnen mit einer Breite von 1,14 mm (0,045 Zoll) und einem eingeschlossenen Winkel von 45° hatten. Aus dem Balkendiagramm der Pig·12 geht deutlich hervor, daß diese letzte Gruppe von Hahneohiebern eine markante Verbesserung gegenüber beiden vorher erwähnten Gruppen zeigte· Die Verauohe bei 100, 300 und 500 Betriebezyklen ergaben eine Gesamtleckage von 55, 220 und 280 onr pro Minute.

Das Balkendiagramm -der Fig· 13 stellt einen Vergleiohstest des bisher bekannten Hahnschiebers mit dem erfindungsgemäßen dar und veranschaulicht für beide den Schmierstoffvorrat dadurch, daß das zum anfänglichen Lösen erforderliche Drehmoment in inch-poundβ zu der Zahl der Betriebszyklen in Beziehung gesetzt ist. Wieder wurden zehn Hahnsohieber der früheren Konstruktion bei 100, 300 und 500 Betriebszyklen getestet, wobei sich ein durchschnittliches Lösungsdrehmoment von 115 bzw· 108 bzw. 108 inch-pounds ergab (» bzw· 124 bzw· 124 kp cm). Die zehn erfindungsgemäßen Hahnsohieber mit den verbesserten Packungsringnuten und den V-förmigen, 1,14 mm breiten Sohmierrinnen wurden in gleicher Weise bei 100, 300 und 500 Betriebszyklen geprüft| die Ergebnisse waren 98 bzw. 85 bzw. 82 inch pounds (112 bzw. 98 bzw. 94 kp cm) für die Lösungsdrehkraft. Diese bedeutende Verbesserung in der Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Hahnsohieber wird als die erhöhte Leistung

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an nutzbarer Kapazität des Sohmierstoffreservoir erklärt. Dabei muß bedacht werden, daß, wie oben erwähnt, die Hahnschieber während der Prüfung nicht geschmiert wurden und folglich diese Testergebnisse kennzeichnend für die Nachfüllkapazität des Reservoirs zur Herabsetzung der Lösungsdrehkraft waren·

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   / 1.)Hahnschieber mit einem Gehäuse, das einen mit Durchlaß versehenen Sitz bildet, in dem ein mit einem Durchlaß versehenes Küken derart drehbar eingefügt ist, daß die sich gegenüberstehenden Kontaktflächen des Sitzes und des Kükens sich an mindestens einer zentralen Zone, welche die Öffnungen des Sitzes und des Kü- ' kens umgibt, dichtend aneinanderschmiegen, wobei an einer der Kontaktflächen nächst einem Ende der zentralen Zone eine Umfangsnut mit einem Boden und Seitenwänden vorgesehen ist, in welcher ein durch Druck verform- i barer elastischer Paokungsring derart eingelegt ist, daß er mit dem Boden der Umfangsnut einerseits und mit der anderen Kontaktfläche andererseits in dichtendem Kontakt ist, und wobei eine Sohmierrinnenans::dnung vorgesehen ist, die die Kontaktflächen unterbricht und sich von der Umfangsnut durch die ganze Länge der zentralen Zone erstreckt und die zusammen mit der Umfangsnut von einer Schmierstoffversorgung mit unter Druck stehendem Schmierstoff beliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die der zentralen Zone (16-18) benachbarte Seitenwand (50) der Umfangsnut eine Sohrägflache (54) hat, die im Betrieb dem Schmierstoff den Weg freigibt, um die Schmierrinne (56) zu füllen und den Packungsring ' (58) gleichmäßig gegen diejenige Seitenwand der Umfangsnut (34) zu deformieren, die von der zentralen Zone abgelegen ist, wobei an dem anderen Ende der zentralen Zone eine Abdichtung (56) zwisohen dem Sitz (16) und dem Küken (12) vorgesehen ist·

   2, Hahnschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierrinnenanordnung aus mindestens einer Schmierrinne (56) besteht, die sieh in Längsrichtung der zentralen Zone an einer der beiden Kontaktflächen (18) erstreckt·

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   3. Hahnschieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierrinne oder die Schmierrinnen V-förmigen Querschnitt hat bzw. haben.

   4. Hahnschieber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Schmierrinne oder der Schmierrinnen (56) einen Winkel von etwa 45° einschließen«

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   5. Hahnschieber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (18, 16) des Sitzes und des Kükens mindestens in der zentralen Zone in Achsrichtung konisch verlaufen und daß die Umfangsnut (34) an dem schmäleren Ende der zentralen Zone angeordnet ist·

   6· Hahnschieber nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägfläche (54) der Umfangsnut sich unter einem Winkel von etwa 30° zum Radius der Umfangsnut (34) erstreckt·

   7· Hahnschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Schmierrinhe (56) zur Umfangsnut hin offen ist und eine geringere Tiefe hat als die Umfangsnut, wobei die Schrägfläche (54) der Umfangsnut an einer Stelle beginnt, wo der Boden der Schmierrinne oder der Schmierrinnen (56) in die Umfangsnut einschneidet, und sich von dort unter einem Winkel von 30° zum Radius der Umfangsnut erstreckt·

   8. Hahnschieber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung am anderen Ende der zentralen Zone aus einer Umfangsnut (32) mit Packungsring in der einen der genannten Kontaktflächen von Sitz und Küken besteht, die einen Boden und Seitenwände hat, von denen die an die zentrale Zone angren-

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   zende eine Schrägflache (46) aufweist, sowie aus einem durch Druck deformierbaren elastischen Paokungsring (36), der in der Urafangsnut (32) derart angeordnet ist, daß er deren Boden einerseits und die andere Kontaktfläche andererseits berührt, und daß die Schmierrinnenanordnung (56) auch von. dieser Umfangsnut (32) ausgeht.

   9· Hahnschieber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangenuten (32, 34) und die Schmierrinnenanordnung (36, 38) an dem Küken (12) angebracht sind.

   10. Hahnschieber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem Durchlaß versehene Küken (12) in den Sitz (16) nur in einer Richtung einführbar ist«

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