DE2827720C2

DE2827720C2 - Kugelhahn

Info

Publication number: DE2827720C2
Application number: DE2827720A
Authority: DE
Inventors: Ernst 2000 Hamburg Hoyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-06-21
Filing date: 1978-06-21
Publication date: 1983-11-10
Also published as: GB2024376A; GB2024376B; IT7923222A0; DE2827720A1; IT1121235B; US4296913A; FR2429365A1; FR2429365B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelhahn gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Kugelhahn ist bekannt (DE-AS 70 734). Wenn sich das Küken in der Absperrstellung befindet wird dieses durch den anstehenden Druck gegen den abflußseitigen Dichtring bewegt, wobei es eine Schwenkbewegung um den Mitrehmer ausführt, da dieser nach dem Drehen linienförmig an vier Stellen der Kükenausnehmung anliegt. Beim Drehen des Mitnehmers in die Offenstellung sind die Kraftangriffspunkte in gleichem Abstand zur Drehachse.

Es hat sich herausgestellt, daß beim Einsatz von Kugelhähnen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs f auch dann schon relativ hohe Losbrechmomente überwunden werden müssen, wenn der Druck des abzusperrenden Druckmittels gering ist. Darüber hinaus sind auch bei relativ geringem Druck, aber langen Standzeiten, bei einigen Medien Verklebungen zwischen Küken und Dichtring beobachtet worden, so daß der Öffnungsvorgang dann nur durch Überwindung großer Kräfte möglich war.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelhahn gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs zu schaffen, dessen Betätigungsorgane kleiner ausgebildet sein können bzw. bei dem das Losbrechbzw. Haftmoment in jedem Betriebsfall nur unwesentlich größer als das Gleitmoment ist.

Dies wird durch einen Kugelhahn gemäß den Patentansprüchen erreicht.

Für den Kugelhahn gemäß der Erfindung in seinen unterschiedlichen Ausführungsformen ist wesentlich, daß unabhängig vom Druck, vom Druckmittel und der Standzeit, vor dem eigentlichen Drehvorgang des Kükens, diesem eine Bewegung erteilt wird, welche nicht in der Richtung der Drehbewegung zwischen der Offen-und Schließstellung stattfindet Zwar handelt es sich hierbei um eine verhältnismäßig kleine, von der eigentlichen Drehbewegung abweichende Bewegung, sie führt im Ergebnis jedoch dazu, daß bei der nachfolgenden eigentlichen Drehbewegung des Kükens wesentlich kleinere Momente erforderlich sind, als di€S bislang der Fall war. Versuche haben gezeigt, daß das dann erforderliche Drehmoment in der Größenordnung des Gleitmoments liegt, d.h. etwa um den Faktor5 kleiner ist als das sonst zu erwartende Losbrech- bzw. Haftmoment

Durch die dem Öffnungsvorgang des Kugelhahns unmittelbar vorausgehende Bewegung bzw. Drehbewegung des Kükens, wird die zum Aufbau des Haftreibmomentes erforderliche Standzeit unterbrochen, so daß danach nur noch das wesentlich geringere Gleitreibmoment zu überwinden ist

Bei einem weiteren, bekannten Kugelhahn (FR-PS 8 63 360) ist das Küken in einem Zapfen gelagert und

wird vor dem eigentlichen Öffnungsvorgang um diese Zapfenlagerung vom Dichtring weggeschwenkt was bedeutet daß erhebliche Kräfte in der Lagerung aufgenommen wurden müssen, wenn das Druckmittel unter einem hohen Druck steht Der Mitnehmer, der zur Übertragung der öffnungs- und Schließkräfte mit der Ausnehmung im Küken zusammenwirkt hat eine rechteckige Querschnittsfläche, während die Ausnehmung in ihrem Querschnitt zur Drehachse des Kugelhahns asymmetrisch ausgebildet ist, um dadurch die gewünschte Schwenkbewegung zu realisieren.

Bei einem weiterhin bekannten Kugelhahn (US-PS 22 00 474) ist das Küken ebenfalls in einem Zapfen gelagert, so daß eine Kippbewegung des Zapfens vor dem eigentlichen Öffnungsvorgang möglich ist. Auch

••ο hier müssen erhebliche Kräfte von dem Zapfen aufgenommen werden, wenn das Druckmittel unter Druck steht Allerdings wird hier die Kippbewegung mit Hilfe eines keilförmigen Mitnehmers erreicht, der in einer trapezförmigen Ausnehmung das Kükens wirkt.

■»5 Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Teilquerschnittsansicht durch einen Kugelhahn gemäß der Erfindung.
F i g. 2 bis 7 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen von Kugelhähnen gemäß der Erfindung, wobei es sich hierbei um Teilansichten handelt, die in Richtung von ,4-Ä nach F i g. 1 erhalten werden.

In F i g. 1 ist das Gehäuse 1 eines Kugelhahns gezeigt, das eine Zulauföffnung 2 und eine Ablauföffnung 3 aufweist. Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein Küken 4, welches in Ringen 5 und 6 schwimmend gelagert ist, so daß das Küken 4 um die Achse 9 Drehbewegungen ausführen kann, so daß in der gezeigten Stellung eine Verbindung zwischen Zulauföffnung 2 und Ablauföffnung 3 vorhanden ist, wohingegen in einer um 90° veränderten Stellung das Küken 4 die Zulauföffnung 2 nicht mit der Ablauföffnung 3 in Verbindung ist.

Das Küken 4 weist eine Ausnehmung 7 auf, in welcher ein Teil 8 eines Mitnehmers 10 hineinragt. Der Mitnehmer 10 ist durch nicht gezeigte Mitte! um die Achse 9 drehbar.
In den Fig. 2 und 3 ist eine erste Ausführungsform

eines Kugelhahns gezeigt, für die wesentlich ist, daß der in die Ausnehmung 7 hineinragende Teil 8 des

, * Mitnehmers 10 im wesentlichen eine Keilform aufweist,

!' dessen Längsseiten zueinander nicht parallel sind.

F i g. 2 zeigt die Lage des Kükens 4 und des Teils bzw. ' Keils 8 unmittelbar zu Beginn eines Betätigungsvorganges. Zu diesem Zeitpunkt liegt die eine Langfläche des Keils 8 an der einen Seite der Ausnehmung 7 an und durch Drehen des Keils 8 um die Achse 9 wird auf das " Küken 4 eine Krak P_x ausgeübt Da die gegenübsrhe- - gende Räche des Keils 8 nicht an der entsprechenden Begrenzungsfläche der Ausnehmung 7 anliegt, kann

' kein Drehmoment auf das Küken 4 ausgeübt werden, welches eine Drehung des Kükens 4 um die Achse 9 bewirken könnte. Statt dessen wird durch die Kraft P₁ eine Drehung um die Achse 19 ausgeübt, so daß der linke Teil des Kükens 4 aus der Zeichensbene nach unten gedreht wird, wohingegen der rechte Teil des Kükens 4 aus der Zeichenebene nach oben gedreht wird. Die Achse 19 ist in der Fig. 1 ebenfalls dargestellt, sie steht im vorliegenden Fall senkrecht zu Achse 9.

Nach einer verhältnismäßig kurzen Drehung des Kükens 4 um die Achse 19 gelangt die eine Ursache des Keiis 8 an die Begrenzungsfläche der Ausnehmung 7. Zu diesem Zeitpunkt wird auf die Kugel an der einen Seite der Langfläche der Ausnehmung 7 eine Kraft P, und symmetrisch zu dieser eine entgegengesetzt gerichtete Kraft P₂ an der gegenüberliegenden Langfläche der Ausnehmung ausgeübt. Aufgrund dieses Kräftepaares wird eine Drehbewegung auf das Küken 4 um die Achse 9 ausgeübt, so daß das Küken 4 (F i g. 3) aus der einen in die andere Stellung (in unterbrochenen Linien gezeigt) gedreht wird.

Bei der Kraft P\ handelt es sich um eine verhältnismäßig kleine Kraft, nämlich diejenige Kraft, die erforderlich ist, um später das Gleitmoment des Kükens 4 zu erzeugen.

In den F i g. 4 und 5 ist eine weitere Ausfuhrungsform eines Kugelhahns gezeigt. In diesem Fall weist der Mitnehmer 10 einen plattenförmigen Teil 11 auf.

welcher im wesentlichen eine längliche Form hat, wobei symmetrisch zur Achse 9 der Teile 11 Bohrungen 12 und 13 mit gleich großem Durchmesser vorgesehen sind.
Von dem Küicen 4 stehen zwei Stifte 14 und 15 hervor, welche im wesentlichen zu den Lagen der Bohrungen 12 und 13 ausgerichtet sind.

Der Stift 14 ist in die Bohrung 12 eingepaßt, wohingegen der Stift 15 kleiner als die Bohrung 13 ist Dementsprechend wird bei Drehung des Teils 11 um die

κ» Achse 9 zunächst eine Kraft auf das Küken 4 ausgeübt, so daß dieses sich Um₁ die Achse 19 dreht Erreicht der Stift 15 die Begrenzung der Bohrung 13 (F i g. 5) wird ein Drehmoment auf das Küken 4 ausgeübt so daß sich dieses um die Achse 9 dreht

is Die Fig.6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Kugelhahns. In der Ausnehmung 7 befindet sich in diesem Fall ein Keil 8 des Mitnehmers 10, welcher wesentlich kleiner als die Ausnehmung 7 ist. Der verbleibende Raum ist durch eine plattenförmige Feder 16 ausgefüllt Die Feder 16 ist dabei so ausgelegt, daß beim Schalten der Armatur nach dpm Losbrechen ein Zusammendrücken der Feder «ii nicht mehr stattfindet Beim Auftreten eines wesentlicti über dem Laufmoment liegenden Losbrechmoments, muß die Feder 16 jedoch nachgeben. Dies wird dadurch erreicht, daß sich die Kugel um die Achse 19 dreht, bis das Losbrechmoment überwunden ist, dann jedoch bei dem niedrigen Drehmoment durch die Feder 16 in eine um die Achse 9 drehende Bewegung gebracht wird, bis die Anlage am Mitnehmer wieder hergestellt worden ist, um dann der normalen Bewegung des Mitnehmers zu folgen.

Anstelle des keilförmigen Teiles 8 kann irgendein Exzenter verwendet werden, welcher in der Lage ist, auf das Küken 4 eine Drehbewegung in einer ersten Richtung zu erzeugen und bei weiterer Drehung dieses Teiles eine Drehung in einer zweiten Richtung erzeugt, wobei diese Drehrichtungen vorzugsweise zueinander senkrecht stehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kugelhahn mit einem in Ringen schwimmend gelagerten Küken, einer Ausnehmung und einem Mitnehmer, der zur Übertragung eines Kräftepaares für die öffnungs- bzw. Schließbewegung des Kükens mit Spiel in die Ausnehmung hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (8, 14, 15) oder die Ausnehmung (7,12,13) in seinem oder ihrem Querschnitt zur Drehachse (9) des Kugelhahns zur Erzeugung eines zur Drehachse (9) asymmetrischen Krafteingriffs vor der eigentlichen Öffnungsbzw. Schließbewegung des Kükens asymmetrisch ausgebildet ist.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer oder die Ausnehmung mit Keilflächen ausgebildet ist, die insbesondere in einem Verhältnis 1 :100 zueinander geneigt sind.

3. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem in die Ausnehmung (7) des Kükens (4) hineinragenden Mitnehmer (8) eine pSattenfönnige Feder (16) in der Ausnehmung zur Übertragung der einen Kraft des Kräftepaares angeordnet ist.

4. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung durch zwei Bohrungen (12, 13) in einem plattenförmigen Teil (11) und der Mitnehmer durch zwei Stifte (14,15) im Küken ausgebildet sind.

5. Kugelhahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung durch zwei zur Drehachs«' symmetrisch angeordnete Bohrungen (12, 13) gebildet ist. und daß ein Stift (14) in seinen Abmessungen der Bohrung (12) entspricht.