DE2647878C2 - - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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- F16K5/222—Features relating to lubrication for plugs with conical surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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Description
Bei Kükenhähnen besteht die Gefahr, daß sich das Küken
besonders bei Druckstößen in der Rohrleitung und oder
unter dem Einfluß seines Gewichtes in ganz oder teilwei
se geöffneter Stellung auf seinem Sitz festklemmt.
Ein bekannter Kükenhahn mit kegligem Hahnküken (DE-PS 8 52 795) ist mit
einer Schmierung versehen und hat eine von dem kleineren
Kükenende und dem Gehäuse gebildete obere Kammer, in die
das Schmiermittel eingeleitet wird und eine von dem Ge
häuse und dem größeren Kükenende gebildete untere Kammer
sowie einen Anschlag, der die Axialbewegung des Kükens
in Richtung auf die untere Kammer begrenzt.
Es hat sich nun gezeigt, daß die Einleitung eines unter
Druck stehenden Schmiermittels in die obere Kammer die
eingangs geschilderten Schwierigkeiten nicht vollständig
zu beseitigen vermag.
Die Aufgabe ist es, ein Festklemmen des Kükens auf seinem Sitz
zu verhindern.
Erfindungsgemäß ist dies dadurch gelungen, daß sich
zwischen den beiden Kammern und der Durchflußöffnung des
Kükens in dem Küken Verbindungsöffnungen befinden und der
mit der oberen Kammer verbundene Kanal ein Rückschlagventil
aufweist, welches das Schmiermittel am Eintritt in die
Durchflußöffnung hindert wenn der Kammerdruck denjenigen
in der Durchflußöffnung übersteigt, während zwischen dem
kleineren Kükenende und der Antriebsspindel eine Feder
unter Druckspannung gehalter ist.
Bei einem anderen Kükenhahn ähnlicher Art (FR 15 24 440) sind zwar Kanäle
vorhanden, welche die erwähnten Kammern mit dem Kükendurch
laß in Verbindung bringen, doch wird hier das Schmiermit
tel nicht in eine dem kleinen Kükenende benachbarte Kammer
sondern in eine solche eingeleitet, welche nicht mit dem
kleineren Kükenende in Verbindung steht. Infolgedessen wirkt
sich der Schmiermitteldruck nicht auf die ganze Fläche des
kleineren Kükenendes aus. Das hat zur Folge, daß die durch
das Schmiermittel übertragene Kraft, welche das Küken zur
Vermeidung von Verklemmungen von seinem Sitz abheben soll,
vermindert ist.
Eine bei noch einem anderen bekannten Kükenhahn (US 20 70 490) vorhandene
Schraubenfeder drückt nicht gegen das Küken sondern gegen
einen in dem Küken verschiebbaren Kolben, der zur Regelung
des Schmiermitteldruckes dient. Hier hat die Feder also
einen anderen Zweck als die Feder des Kükenhahnes gemäß der
Erfindung, welche das Küken von seinem Sitz drücken soll.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Aus
führungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Absperrhahn mit
Hahnküken gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt in einer
um 90° versetzten Ebene und
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Absperrhahn gemäß Fig. 1
und 2.
Der Absperrhahn 10 kann an viele Einsatzfälle und Erforder
nisse angepaßt werden, z. B. im Öl- und Gasbereich und in
Strömungssystemen sonstiger Art.
Der Absperrhahn 10 hat ein Gehäuse 12 mit einer Abdeckung 14,
welche beispielsweise durch eine Mehrzahl von Schraubenbolzen
16 am Gehäuse 12 befestigt ist. Wenn die Endabdeckung 14 abge
nommen wird, so können alle erforderlichen Einsatzteile, die
weiter unten noch näher erläutert werden, in das Gehäuse 12
eingesetzt werden. Vom Boden des Gehäuses aus kann daher ein
Ausgleichsring 20 als Kupplung für die Antriebsspindel 18 und
ein kegliges Hahnküken 22 montiert werden.
Die Antriebsspindel 18 ist im Gehäuse 12 drehbar gelagert
und mechanisch mit dem Ausgleichsring 20 verbunden. Der
Ausgleichsring 20 ist wiederum mechanisch mit dem Hahnküken
22 verbunden, das drehbar auf einem konischen Sitz 24 im
Gehäuse gelagert ist. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, kann
das Hahnküken 22 über den Ausgleichsring 20 von der Antriebs
spindel 18 aus gedreht werden. Die kappenartige Endabdeckung
14 weist weiterhin eine Gewindebohrung 28 auf, in der eine
Einstellschraube 30 für das Hahnküken und eine Schutzkappe 32
gelagert sind. Die Einstellschraube 30 dient zur Einstellung
der axialen Position des Hahnkükens 22 im Gehäuse 12. Diese
Einstellung erfolgt über eine Druckkugel 34, die am unteren
Ende des Hahnkükens 22 in einer Ausnehmung 36 sitzt und an
einer Kugelsitzfläche 38 abgestützt ist. Über die Kugelsitz
fläche 38 wird bei axialer Bewegung der Einstellschraube 30
das Hahnküken 22 beispielsweise nach oben verschoben. Gleich
zeitig wird dabei die Abwärtsbewegung des Hahnkükens begrenzt.
Eine Banddichtung 40 kann an der Verbindungsstelle oder dem
Spalt zwischen dem Gehäuse 12 und der Endabdeckung 14 vor
gesehen sein, um einen Hohlraum 42 zwischen diesen beiden
Teilen gegen ein Eindringen von Fremdkörpern von außen zu
schützen. Die Abdichtung dieses Hohlraumes oder Spaltes wird
weiter verbessert durch einen Schmiernippel 44, der in der
Bohrung 46 in der Endabdeckung 14 vorgesehen ist und mittels
dessen Fett unter Druck in den Hohlraum 42 eingeführt werden
kann. Dabei füllt das Fett den Hohlraum 42 vollständig an und
es umgibt die Gewindebolzen 16, so daß diese gegen Angriff von
Schadstoffen völlig gesichert sind.
Zwischen der Endabdeckung 14 und dem Gehäuse 12 ist weiterhin
eine ringförmige Flachdichtung 43 vorgesehen.
Die Antriebsspindel 18 hat einen Bund 48, der an einem Stütz-
und Dichtring 50 anliegt. Der Dichtring 50 ist in einer Nut 52
des Gehäuses gelagert. Der Stütz- oder Dichtring 50 wird an
der Antriebsspindel 18 montiert, wenn diese durch das untere
Ende des Gehäuses 12 hindurch eingesetzt wird.
Die Hauptabdichtung der Antriebsspindel 18 erfolgt durch eine
Reihe von Dichtgliedern, die im Gehäuse oberhalb einer Ring
rippe 54 angeordnet sind. Eine typische Dichtung ist beispiels
weise eine Stopfbuchse, bei der eine Reihe von normalen Ringen
und solchen mit flachen Unterseiten vorgesehen ist. Die Dich
tungen 56 können durch Halteringe 58 und 60 lagegesichert wer
den. Der obere Haltering 60 liegt vorzugsweise an einer Abdeckung
62 an, die beispielsweise durch eine Reihe von Gewindebolzen 64
am Gehäuse 12 festgelegt sein kann. Die Abdeckung 62 hat ver
schiedene Aufgaben, so die axiale Lagesicherung der Halterin
ge 58 und 60 mit der zugeordneten Dichtung 56, die Abdichtung
der Antriebsspindel gegen die Umgebung durch eine wetterfeste
Dichtung 66 und sie dient schließlich als Anschlag für eine
Endstellung des Absperrhahnes, wozu ein Anschlagglied 68 vor
gesehen ist. Das Anschlagglied 68 arbeitet mit einem Anschlag
kragen 70 zusammen, der an der Antriebsspindel 18 drehfest an
gebracht ist. Der Anschlagkragen 70 ist mit einem sektorförmi
gen Ausschnitt 72 mit radialen Begrenzungen 74 an beiden Seiten
versehen, welche die Drehbewegung der Antriebsspindel 18 auf
einen vorbestimmten Winkelbereich begrenzen. Die Begrenzung
der Bewegung der Antriebsspindel 18 erfolgt durch Anschlag
des Anschlagkragens 70 am Anschlagglied 68 mit einer der Be
grenzungsflächen 74.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, bilden das Gehäuse 12 und
das Hahnküken 22 eine obere Kammer 76 und eine untere Kammer 78.
Für die Druckzuführung eines dichtenden Schmiermittels in die
obere Kammer 76 ist ein Rückschlagventil 80 vorgesehen. Das
dichtende Schmiermittel fließt bei seiner Einfüllung in die
obere Kammer 76 auch in Axialnuten 82 und eine Umfangsnut 84
des Hahnkükens. Das dichtende Schmiermittel dient auch dazu,
auf das Hahnküken eine in seine Abheberichtung wirkende Axial
kraft zu übertragen.
Der Absperrhahn 10 ist weiterhin mit einer Entlastungsvor
richtung 86 versehen, welche eine Kugel 88 aufweist, die in
einer teilweise mit Gewinde versehenen Ausnehmung 90 des
Gehäuses 12 liegt. Die Kugel 88 wird durch eine Klemmschrau
be 92 in ihrer dichtenden Stellung auf einem Sitz gehalten.
Mit der vorliegenden Erfindung wird zur Verhinderung eines
Festsitzens des Hahnkükens 22 ein Druckausgleich an dem Hahn
küken 22 im Gehäuse 12 herbeigeführt, wenn der Hahn teilweise
oder ganz geöffnet ist, wenn also die Durchlaßöffnung 94 mit
den Anschlußstutzen 96 in Verbindung steht. Die Druckkompen
sation des Absperrhahnes 10 wird dadurch erzielt, daß eine
erste, sich in Achsrichtung erstreckende Verbindungsöffnung 98
im Hahnküken 22 vorgesehen ist, welche die Durchlaßöffnung 94
mit der unteren Kammer 78 verbindet, und sich eine zweite,
sich in Achsrichtung erstreckende Verbindungsöffnung 100 im
Hahnküken 22 befindet, welche die Durchlaßöffnung 94 mit der
oberen Kammer 76 verbindet. Die Verbindungsöffnung 98 kann
gegenüber der Längsachse des Hahnkükens 22 versetzt sein,
während die Verbindungsöffnung 100 sich in der Längsachse
des Hahnkükens 22 befindet.
Auf diese Weise wird der Druck in der Durchlaßöffnung 94 bei
ganz oder teilweise geöffnetem Hahnküken 22 gleichzeitig in
die obere Kammer 76 und die unter Kammer 78 übertragen.
Damit wirkt der Druck in den Kammern 76 und 78 auch auf das
Ende 102 mit geringem Durchmesser und das Ende 104 mit größe
rem Durchmesser des Hahnkükens 22 ein. Der auf das kleinere
Ende 102 und auf das größere Ende 104 des Hahkükens 22 wirken
de Druck führt zu einer dauernden axialen Lagesicherung des
Hahnkükens 22 gegenüber der konischen Anlagefläche 24 des Ge
häuses 12, selbst bei sich ändernden Temperaturen und Drücken.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein geringfügig ungleicher
Druck infolge sekundärer Kräfte zur Spitze des Hahnkükens hin
wirken kann. Diese sekundären Kräfte können durch eine Anzahl
unterschiedlicher Faktoren bedingt sein. So kann beispielsweise
die Schwerkraft im Sinne eines Zuges des Hahnkükens 22 in Rich
tung auf seine Spitze wirken, wenn das Hahnküken 22 im Gehäuse
12 ungünstig ausgerichtet ist. Eine sekundäre Kraft kann auch
dann auftreten, wenn der Absperrhahn 10 Druckänderungen unter
liegt, insbesondere wenn der Druck in der Durchlaßöffnung 94
ansteigt. Während eines solchen Druckanstieges steigt der
Druck im Anlagebereich zwischen dem Hahnküken 22 und dem Ge
häuse 12 gegenüber dem Druck in der Durchlaßöffnung 94 und
den Kammern 96 und 98 verzögert an, woraus eine Kraft mit
einer Komponente in Richtung auf das kleinere Ende des Hahnkükens
22 resultiert, die auf das Hahnküken 22 wirkt. Dieses Zurück
bleiben des Druckes im Bereich der Anlagefläche und die verla
gernde Kraft erreichen ihr Maximum, wenn der Absperrhahn 10 in
seiner vollen Offenstellung ist. Zum Ausgleich dieser sekun
dären Kräfte drückt eine Feder 106, die in der Längsachse des
Hahnkükens 22 angeordnet sein kann und im Beispielsfalle als
Schraubenfeder ausgebildet ist, das Hahnküken 22 auf seiner
Längsachse in Richtung nach dem großen Ende hin. Die Feder 106
ist an einer Verlängerung 108 der Antriebsspindel gelagert und
liegt anderenendes in der erwähnten Weise unter Druckspannung
am Hahnküken 22 an. Daher erhält das Hahnküken 22 bei Druck
und/oder Temperaturänderungen in seiner teilweise oder ganz
geöffneten Stellung tatsächlich so gut wie keine axialen Ver
lagerungskräfte. Die Vermeidung einer solchen axialen Verla
gerung oder Einpressung des Hahnkükens trägt auch dazu bei,
ein Festsitzen des Hahnkükens 22 zu verhindern, da das Hahn
küken 22 in seiner axialen Lage im Gehäuse 12 gehalten ist
und nicht in die konische Verjüngung eingedrückt und so in
dem Gehäuse festgeklemmt wird, wenn wieder ein gleichblei
bender Druck und eine gleichbleibende Temperatur herrschen.
Die zweite axiale Verbindungsöffung 100 ist ebenfalls mit
einer Kugel 110 versehen, die an der Öffnung 100 anliegt.
Die Kugel, die durch die Feder 106 nicht beaufschlagt wird,
liegt frei in der zweiten axialen Verbindungsöffnung und
wirkt als Rückschlagventil, welches die Strömung des dich
tenden Schmiermittels in die Durchlaßöffnung 94 des Hahn
kükens 22 unterbindet, wenn das dichtende Schmiermittel in
die obere Kammer 76 unter Druck eingeführt wird.
Wie weiter oben erläutert ist, können die verschiedenen
Betriebsteile des Absperrhahns 10, also die Antriebsspin
del 18, der Stütz- und Dichtring 50, der Ausgleichsring 20,
die Feder 106, die Kugel 110, das Hahnküken 22, die Druck
kugel 34 usw. durch das Ende des Gehäuses 12 hindurch mon
tiert werden, wenn die Endabdeckung 14 abgenommen ist.
Diese Anordnung und Ausbildung der verschiedenen Teile
gestattet eine Wartung der Stopfbuchse 56 an der Antriebs
spindel 18, während der Absperrhahn 10 dem Leitungsdruck
ausgesetzt ist. Somit kann also die Stopfbuchse 56 entfernt
werden, selbst wenn der Absperrhahn 10 in einer unter Druck
stehenden Leitung angeordnet ist. Dies erfolgt in der Weise,
daß zunächst der Anschlagkragen 70 von der Antriebsspindel 18
und danach die Abdeckplatte 62 durch Lösung der Schraubenbolzen
64 vom Gehäuse 12 abgenommen wird. Nach der Entfernung dieser
Teile liegen die Stopfbuchse 56 und die Halteringe zur Demon
tage frei. Während einer solchen Demontage oder Wartung dichtet
die durch den Stütz- und Dichtring 50 gebildete Primärdichtung
ab. Um sicherzustellen, daß der Stütz- und Dichtring 50 richtig
arbeitet und so eine Entfernung der anliegenden Teile, also
der Stopfbuchse 56 und der Halteringe 58 und 60 gestattet,
kann die Klemmschraube 92 teilweise herausgeschraubt werden,
so daß die Kugel 88 von ihrem Sitz abheben kann. Die Bedienungs
person kann dadurch sofort feststellen, ob eine einwandfreie
Dichtung des Stütz- und Dichtringes 50 an der Aufnahmenut 52
vorliegt. Wenn im Bereich des Stütz- und Dichtringes 50 eine
ausreichende Abdichtung erfolgt, so kann mit der Demontage der
Stopfbuchse 56 begonnen werden.
Claims (3)
1. Geschmierter druckkompensierter Kükenhahn mit einem
Gehäuse mit Durchflußkanal und einer diesen schneidenden
kegeligen Bohrung mit darin drehbarem kegligen Hahnküken,
das eine Durchflußöffnung enthält, einer von dem kleineren
Kükenende und dem Gehäuse gebildeten oberen Kammer, einer
Druckzuführung für ein Schmiermittel in diese Kammer, einer
von dem Gehäuse und dem größeren Kükenende gebildeten
unteren Kammer, einer gesonderten, mit dem kleineren Küken
ende gekuppelten Antriebsspindel und mit einer Anschlag
vorrichtung, welche die Axialbewegung des Kükens in Richtung
auf die untere Kammer begrenzt, gekennzeichnet durch in dem
Küken befindliche Verbindungsöffnungen (98, 100) zwischen
den beiden Kammern (76, 78) und der Durchflußöffnung (94)
des Kükens, durch ein Rückschlagventil (110) in der Verbin
dungsöffnung (100) und durch eine Feder (106), die zwischen
dem kleineren Kükenende und der Antriebsspindel (18) unter
Druckspannung gehalter ist.
2. Kükenhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Verbindung (100) in dem Küken zentral auf dessen
Längsachse befindet.
3. Kükenhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Feder (106) zentral in Richtung der Kükenlängsachse
angeordnet ist.
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