DE2243887C3 - Gelenkige Verbindung eines Drehzapfens mit einem schwimmend angeordneten Küken - Google Patents

Description

Plastik od. dgl. verhindert, die in Kinnen des Gehäuses hinter den Sitzringen 4 angeordnet sind. Ein elastisches Material wird gewählt, wenn der Hahn bei geringem Strömungsmitteldruck vollständig abdichten soll, wobei dann <ße Sitzringe 11 federnd am Küken mit einer Vorspannung anliegen, die auf die Sitzringe 4 einwirkt, so daß das Spiel zwischen Hahngehäuse und Sitz, das unter anderem auch wegen wirtschaftlicher Fertigung vorhanden sein muß, zum Fortfall kommt und ein spezifischer Oberflächendruck in der Grenzschicht erhalten wird.

Der Drehzapfen I ist in einem Gleitlager untergebracht, zu dem die Lagerbuchsen 12 und ein Laufring 13 gehören, um radiale bzw. axiale Belastungen oder Kräfte am Zapfen aufzunehmen. Diese Lagerteile, die vorzugsweise aus Teflon od. dgl. bestehen, werden noch ergänzt durch einen O-Ring 14 aus Gummi oder anderem Dichtmaterial, das den Drehzapfen abdichtet. Auf diese Weise entsteht ein stabiles Zapfenlager mit gutem Verschleißwiderstand und guten Dichteigenschaften, vorausgesetzt, daß der Drehzapfen an den Lagerbuchsen 12 nicht zu große Radialkräfte ausübt, was beispielsweise dadurch geschehen kann, daß das Küken 2 ein m großes Biegemoment ausübt.

Zwischen dem Drehzapfen und dem Küken befindet sich ein Verbindungselement, welches zum Küken das Drehmoment überträgt, das der Drehzapfen von dem Bedienungsorgan des Hahnes, beispielsweise einem Handrad od. dgl. empfängt. Das Verbindungselement 15, das aus einem Platttnte^:l 16 besteht, der sich im wesentlichen in Querrichtung des Drehzapfens 1 erstreckt und nicht drehbar einerseits mit dem Küken 2, beispielsweise durch die dargestellte Schweißverbindung 17 am Umfang einer Führungskante des Kükens und andererseits mit dem Drehzapfen 1 über einen mittleren Hülsenteil 18 verbunden ist, der Teil des Verbindungselementes ist. Das Ende des Drehzapfens ist im Hülsenteil formschlüssig bei 19 angeschlossen. Die Verbindung 19 soll den Teil 18 sowohl gegen eine Drehung als auch gegen eine axiale Verschiebung sichern. Wie F i g. 3 im Querschnitt zeigt, ist die Dicke des Plattenteiles 16 klein im Vergleich zur Breite, so daß das Verbindungselement flexibel wird und sich elastisch verformen kann, wenn Kräfte auftreten, die den Querschnitt verbiegen oder verzerren wollen. In der Rotationsebene traten jedoch keine Verformungen des Plattenteiles aui, vielmehr ist der Plattenteil 16 gegenüber dem Hülsenteil 18 und dem Drehzapfen 1 drehsteif.

Das auf diese Weise erzielte Ergebnis liegt darin, daß Drehzapfen und Küken bei ihren Drehbewegungen einander ohne Spiel folgen, so daß jede eingestellte Lage des Drehzapfens sehr genau der gewünschten Öffnungsstellung des Kükens 2 gegenüber den Sitzen 4 entspricht, während gleichzeitig das Küken elastisch wie ein Pendel in Querrichtung verschwenken kann, um sich durch die ermöglichte Treibbewegung mit der Strömung zum in Strömungsrichtung hinten liegenden Sitz zu bewegen, wenn der Hahn geschlossen ist. Eine Rückkehr in die Mittelstellung erfolgt, wenn die Dichtflächen entlastet, d. h. der Hahn geöffnet ist. Der Biegemittelpunkt für diese Schwingungsbcwegung liegt in der Nähe der Mitte des Verbindungselementes 15, wie es die F i g. 3 zeigt, in der cllis Küken unter dem Einfluß des Strömungsmitteldruckes, den der Pfeil 20 symbolisiert, nach rechte bewegt ist. Diese Bewegung· ben in der Zeichnung dargestellt. Pw RoU--.. ■ 10 wird dann in dip Lage 10' versetzt. Bei dem gW-eben Zustand ist das Veifcwdungselemen 15 um den """ amßsmittelpunkt herum etwa» verterrou

Das Verbindungselement ist nicht nur in der Ricötung flexibel, in der der Hahn schließt, d.h. senkiTBCht zur Axiallinie durch den Kanal 3, vielmehr ändert sich die Flexibilität mit dem Winkel gege&Bber « der Axiallinie, unter der die Seitenkräfte an dem Kugelküken angreifen. Dies wird bei der betspielsweisen Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis3 dadurch erreicht, daß der PlattenteU 16 in Draufsicht em Rechteck ist, das durch eine Verschweißung 17 nur entlang der kurzen Seiten befestigt ist So ist die!Verbindung zwischen dem Kugelküken und dem Drehzapfen entlang der Schnittebene der F i g. 2, erhebheb steifer in Offenstellung, als bei geschlossenem Hahn. Der Plattenteil 16 besteht vorzugsweise aus emem gewellten oder gesickten Blechstreifen, der im Präzisionsguß einteilig aus S'ihl mit dem Mittelteil 18 hergestellt sein kann. Die Wellungen oder Sicken 21 des Streifens sollen sich quer oder ringförmig erstrecken, wodurch das Verbindungeelement eine gewisse Flexibilität in Länsrichtung erhält, während es in der Umdrehungsebene torsionssteif bleibt.

Wenn das Küken aus der geschlossenen Stellung, bei der das Küken in Querrichtung um den größten Betrag verschwenkt ist, um die Dichtung zwischen Küken und Sitz zu verbessern, verdreht wird und die Kräfte am Küken bezüglich der Schnittebene der Fig.3 unter einem spitzen Winkel angreifen, wird auch dann eine ausreichende Flexibilität des Verbindungselementes erreicht und eine leichte Drehung des Kükens ermöglicht, wenn an dem Küken weiterhin noch starke Kräfte des Strömungsmittels in Richtung auf den hinteren Dichtungssitz auftreten. Auch in dem verbleibenden Winkelbereich, in dem der Druckabfall am Küken endet, ist die Flexibilität des Verbindungselementes in Querrichtung von Vorteil, weil geometrische Formfehler, die bei der Herstellung nur schwer zu vermeiden sind, oder thermische oder durch den Druckmittelstrom verursachte Dehnungen ausgeglichen werden. Das Verbindungselement verhindert also, daß radiale Kräfte, die zum Drehzapfen und zur Lagerbuchse 12 übertragen werden und sonst eine erhebliche Größe erreichen können, die Abdichtung und Spielfreiheit in der Zapfenlagerung beeinträchtigen. Es ist noch zu beachten, daß dies Ergebnis ohne eine meßbare Verformung des Kükens gegenüber dem Drehzapfen erreicht wird, und daß der Forderung nach einer torsionssteifen Bewegungsübertragung im vollen Öffnungsbereich genügt wird.

Die abgewandelte Ausführungsform gemäß Fig.4 und 5 ist für den Fall vorgesehen, daß die Wand des Kugelkükens aus einem solchen Material besteht und eine solche Wanddicke hat, daß das Verbindungselement 15 ein Teil des Wandungsmaterials des Kükens sein kann: Bei Kugelküken-Hähnen aus Blech wird die Verbindung wie folgt hergestellt. An gegenüberliegenden Seiten des Punktes, an der die Axiallinie des Drehzapfens 1 die Oberfläche 8 des Kükens 2 schneidet, werden in das Blech zwei parallele Schlitze 22 eingebracht, die ausreichend lang sind und weit genug auseinanderliegen, um dem Zwischenteil des Bleches eine ausreichende Flexibilität in Querrichtung bezüglich der Längs- und auch be-

züglich der Querachse des Bleches zu geben, wobei jMbäh das Blech noch die gewünschte Torsionssteifigkeit bezüglich dei Achse des Dfehzapfens behält. Γίι Analogie rtlit detttVorstehend beschriebenen Beiil k ¹ h hi di üh fdd

Eigenschaft der Zapfenverbindung erreichen und auch hiermit der Forderung nach einem schwimmenden Kugelküken, einer Spielfreiheit in der BeWcgungsübertragung und nach einer dauerhaften, gut bdihd Sfbh ll

g gggg

spiel kann man¹ auch hier die gewünschte federnde 5 abdichtenden Stopfbuchse erfüllen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche: ^

   euch"emWoden"desWahngehauses miuinem Zapfen

   !. Gelenkig© Verbindung eines Betätigtmgszap- β versieht, so daß das Küken an fens mit einem schwimmend angeordneten Küken wird, während man die Uia

   - ■ Hahngehäuse nachgiebig ausbildet

   struktion stellt jedoch sehr große Anforderungen an

   «.„« ««*« ^ _8F,_B«_IC. ,_{nuuiKffiUCH ewBW}„, die Genauigkeit der Abmessungen, und zwar sowohl dadurch gekennzeichnet, daß das Steg- « des Kükens und des Drehzapfens als auch der Zapteii (16, »> ABJ* fti! dem Küken (2) diebfest fentegerungen im Gehäuse und der ÄMichtungen, und spielfei VeÄtfeden .sowie in Drehricbtimg weil im Falle einer Exzentntät des Drehzapfen* und steif, sonst aber elastisch verformbar als Biegege- seiner Lager eine Klemmung auftritt mit dem Ergeblenk ausgebildet fet nis, daß das Küken sich nur schwer drehen IaDt und
2. 2. Gelenkige Verbindung nach Ansprach 1, <kr- »5 an den Lagern und Dichtungen große Kräfte angreidurch gekennzeichnet, daß der Plattenteil (16, fen. .

   23) an seinem Außenumfang starr nrit dem Kü- Aufgabe der Erfindung ist dieSchaffung einer geken verbunden ist und innen in einen mittleren lenkigen Verbindung, die m Verbindung mit einem Hölsenteil (18) übergeht dauerhaften stabilen und gut dichtenden Zapfenlager
3. 3. Gelenkige Verbindung nach Anspruch 1 ao für eine exakte Übertragung der Drehbewegung zum ■ - - - - Küken, d. h. eine Spielfreiheit in Drchnchtung sorgt

   und gleichzeitig dem Küken eine Treibbewegung ermöglicht, um sanft an der Dichtung des Hahngehäuses

   oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenteil ringförmige Weilungen (21) oder Sicken aufweist
4. 4. Gelenkige Verbindung nach Anspruch 2 für .

   ein aus Blech gefertigtes Küken, dadurch gekenn- a₅ Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist die gezeichnet, daß der Plattenteil (15) aus einem lenkige Verbindung der einleitend genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß das Stegteil auch mit dem Küken drehfest und spielfrei verbunden sowie in

   beim Schließen des Hahnes zur Anlage zu kommen.

   Drehrichtung steif, sonst aber elastisch verformbar

   federnden Wandteil (23) des Kükens besteht, der
   durch zwei, in der Wand des Kükens an gegenüberliegenden Seiten der Längsachse des Betätigungszapfens sich parallel zueinander erstrek- 30 als Biepegelenk ausgebildet ist.
   kende Schlitze (22) begrenzt wird. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung erge

   ben sich aus den L'nteransprüchen.

   Nachfolgend sind Ausführungsbeispicle der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In 35 den Zeichnungen zeigt

   F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer gelenki-

   gen Verbindung eines Kugelkükens mit einem Drehzapfen,

   Fig.2 einen LängsschniU durch einen Kugelhahn 40 mit einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen Küken und Drehzapfen bei offenem Hahn,

   Die Erfindung betrifft eine gelenkige Verbindung Fig.3 einen Längsschnitt gemäß der Schnittlinie

   eines Drehzapfens mit einem schwimmend angeord- IH-IIl der Fig. 2 beigeschlossenem Hahn,
   neten Küken eines Hahns mittels einem sich quer Fig.4 eine perspektivische Ansicht einer abge-

   zum Drehzapfen erstreckenden und mit dessen unte- 45 wandelten Ausführungsform einer erfindungsgemärem Ende drehfest und spielfrei verbundenen Steg- Ben Verbindung und
   teil. Fig.5 eine Schnittdarstellung durch den oberen

   Solche gelenkigen Verbindungen erleichtern die Teil der F i g. 4.

   Abdichtung bei geschlossenem Hahn. Das Prinzip . Der Drehzapfen 1 eines Kugelhahncs dient zum des schwimmend angeordneten Kükens hat aber den 50 Drehen des Kugelkükens 2. Das Küken 2 kann bei Nachteil, daß die Drehbewegung durch ein meist entsprechender Drehung den Durchflußkanal 3 gevorhandenes Spiel zwischen Drehzapfen und Küken genüber dem Hahngehäuse absperren oder öffnen,
   nicht korrekt vom Drehzapfen übertragen werden Das Kugelküken 2 liegt normalerweise zwischen

   kann und sich Lagefehler einstellen, die zu einer Ein- . zwei Sitzflächen oder Sitzringen 4, die symmetrisch stdlungsungenauigkeit für den einzuregelnden 55 beidseitig der Rotationsachse des Drehzapfens 1 in Durchfluß durch den Hahn führen. Vor allem in Bohrungen 5 des Hahngehäuses 6 ruhen. Der Mittel-Steuersystemen, in denen der Hahn oft fernbedient teil des Hahngehäuses 6 ist in F i g. 2 und 3 gezeigt, wird und sehr genau einen Strömungsmittelfluß Die Sitzringe 4 arbeiten mit ihrer Dichtfläche oder durch den Hahn steuern soll, wird aber gefordert, einer zusätzlichen Dichtschicht 7 mit der Außendaß diese Drehbewegungsübertragung praktisch 60 fläche 8 des Kükens zusammen die bezüglich der spielfrei erfolgt. Achslinie 10 der Fi g. 3 sorgfältig gestaltet und glatt

   Es werden zwar auch schwimmende Küken bei sein muß. Die Achse 10 ist praktisch die Rotations-Hähnen verwendet, bei denen Drehzapfen und Kü- achse, die durch die Öffnungen 9 hindurchführt. Auf ken einteilig hergestellt sind. Hier wird jedoch ein diese Weise kommt das Kugelküken gleitend und fest kurzes Zapfenlager benötigt, in dem der Drehzapfen 65 an den Dichtungen des Hahngehäuses zur Anlage, der Schwindungsbewcgung des Kükens folgen kann. gleichgültig, in welche Lage das Küken gedreht ist. Erfahrungen zeigen, daß die Stopfbuchsen solcher Undichtigkeiten zwischen dem Küken und den Sitz-Hähne nur äußerst schwierig abzudichten sind. ringen 4 werden durch Dichtringe 11 aus Gummi,