DE3208907A1

DE3208907A1 - Kugelhahn fuer rohrleitungen grosser nennweiten

Info

Publication number: DE3208907A1
Application number: DE19823208907
Authority: DE
Inventors: Rudolf 5161 Merzenich Müller; Hermann-Joseph 5160 Düren Stolberg
Original assignee: Hermann Rappold and Co GmbH
Current assignee: Hermann Rappold and Co GmbH
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1983-09-22
Also published as: DE3208907C2; JPS58166175A

Description

- 4 - 09.03.1982

KXR/Gi/Mi. PA 3229

HERMANN RAPPOLD u. CO. GMBH ZoLLhausstrasse 121 5160 Düren

KugeLhahn für Rohrleitungen großer Nennweiten

Die Erfindung betrifft einen KugeLhahn für Rohrleitungen großer Nennweiten, durch weLche Gase unter hohem Druck und hoher Temperatur strömen, mit zwei die GehäusedichtfLachen aufweisenden Anpressdichtringen, die durch Anpress- und Lösemittel auf das KugeLküken zu bzw. vom Kugelküken weg bewegbar sind und mit einer Mittenzentrierung versehen sind, deren Führungselemente im Außenbereich der Anpressdichtringe Liegen.

KugeLhähne dieser Art werden beispielsweise in Kernreaktoran-Lagen bei Gastemperaturen von ca. 900 C und Drücken von über 40 bar eingesetzt. Dadurch sind sowohl das Kugelküken als auch die mit ihm zusammenwirkenden Anpressdichtringe einer sehr hohen thermischen und mechanischen Belastung ausgesetzt.

Bei den bisher bekanntgewordenen Kugelhähnen dieser Art sind die Anpressdichtringe einteilig ausgebildet (siehe DE-OS 30 07 284.5). Aufgrund der unterschiedlichen Wärmebelastung in radialer Richtung des Ventils - die Temperaturdifferenz zwischen dem Innen- und dem Außenbereich der Anpressdichtringe beträgt in der Praxis 200 bis 300 C - ist die wärmebedingte Beanspruchung der Anpressdichtringe so stark, daß sie gar zur Zerstörung dieser Teile führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, einen KugeLhahn der obengenannten Art zu schaffen, dessen Anpressdichtringe möglichst frei von wärmebedingten Spannungen sind und dabei stets die genaue Mittenlage reLativ zum Kugelküken beibehalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anpressdichtringe sich aus einem die GehäusedichtfLache tragenden höh IzyIindrisehen Mittelteil und einem auf ihm mit einem radialen Spiel sitzenden Ringflansch zusammensetzen, wobei letzterer durch die Führungselemente der Mittenzentrierung geführt ist und mit dem hohlzylindrischen Mittelteil durch die freie Verschiebbar kei t beider Teile zueinander in radialer Richtung, zulassende Zentrierungsbolzen verbunden ist, die paarweise in zwei senkrecht zueinander angeordneten DiaraetraLebenen des Anpressdichtringes Liegen.

Auf diese Weise wird erreicht, daß das Mittelteil und der Ringflansch sich frei ausdehnen können, wobei das vorhandene radiale Spiel die unterschiedliche Wärmedehnung kompensiert. Damit wird verhindert, daß im Anpressdichtring übermäßige wärmebedingte Spannungen auftreten können. Gleichzeitig ist eine stets einwandfreie Mittenführung des Anpressdichtringes gewähr Lei stet, weil die Führungselemente der Mittenzentrierung nicht nur die Mittenführung des Ringflansches, sondern auch die des mit ihm durch die Zentrierungsbolzen verbundenen hohlzylindrischen Mittelteils mit übernehmen.

.Die vorgeschlagene Anordnung bewirkt eine Unterbrechung des Wärmeflusses zwischen dem innenLiegenden Mittelteil und dem außen L i egenden Ri ng-f lansch, so daß letzterer einer verhältnismäßig geringeren Wärmebelastung ausgesetzt ist. Dadurch kann er aus einem gegenüber dem Mittelteil minderwertigeren Werkstoff hergestellt werden. Der Dehnungsunterschied zwischen dem Mittelteil und dem Ringflansch, der dann aus den unterschiedlichen Dehnungskoeffizienten resultiert, wird durch das vorhandene radiale Spiel zwischen beiden Teilen ausgeglichen. Andererseits dienen die Zentrierungsbolzen zur Mitnahme des jeweils nicht direkt von den Anpress- und Lösemitteln betätigten Ringteiles.

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Die Erfindung sieht ferner vor, daß die ZentrierungsboLzen als zylindrische Bolzen ausgebildet sind, die in einer¹Durchgangsbohrung des Ringflansches geführt und an dem einen Ende in eine Sackbohrung des hohlzylindrischen Mittelteils festgepreßt sind.

Es ist dabei zweckmäßig, wenn die Zentrierungsbolzen zur axialen Arretierung derselben mit einer Ringnut versehen sind, in die eine in den Ringflansch eingeschraubte Zapfenschraube ragt, wobei die Nutbreite und die Zapfenstärke so bemessen sind, daß zwischen der Ringnut und dem Zapfen der Zapfenschraube in Längsrichtung des Bolzens ein die freie Dehnbarkeit des Ringflansches in radialer Richtung zulassendes Spiel vorhanden ist.

Es ist ferner zweckmäßig, wenn die Zentrierungsbolzen an der vom hohlzylindrischen Mittelteil abgekehrten Stirnseite mit einer Gewindebohrung für Demontagezwecke versehen sind.

Die Erfindung sieht außerdem vor, daß die Anpress- und Lösemittel zweckmäßigerweise an den Ringflansch der Anpressdichtringe angrei fen.

Bei Kugelhähnen, deren Anpressdichtringe mit sehr hohen Anpress- und Lösekräften betätigt werden, ist es von Vorteil, zusätzlich zu den Zentrierungsbolzen gleichmäßig verteilt angeordnete Mitnahmebolzen in weiteren Diametralebenen der Anpressdichtringe vorzusehen. Zweckmäßigerweise sind die Mitnahmebolzen identisch wie die Zentrierungsbolzen ausgebildet.

Nach einem weiteren Vorschlag gemäß der Erfindung ist im hohl- · zylindrischen Mittelteil eine Kühlmittelzuführungsbohrung vorgesehen, die einerseits an eine KühImitteIzuführungs Leitung angeschlossen ist und andererseits in einen Kühlkanal für die am Mittelteil angeordnete Gehäusedichtfläche mündet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Es zei gt:

Fig. 1 einen KugeLhahn mit zweiteiligen Anpressdichtringen,, teilweise im Schnitt dargestellt

Fig. 2 einen Anpressdichtring, vergrößert und im Schnitt dargestellt,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Zentrierungsbolzen entlang der Linie III-III in Fig. 2.

Der in der Fig. 1 dargestellte Kugelhahn weist ein dreiteiliges Hahngehäuse mit Gehäuseanschlußteilen 1 und 2 sowie einem mittleren Gehäuseteil 3, ferner ein Kugelküken 4 und zwei axial verschiebbare Anpressdichtringe 5 und 6 auf.

Das Kugelküken 4 ist im mittleren Gehäuseteil 3 mittels Drehzapfen 7 drehbar gelagert.

Die Anpressdichtringe 5 und 6 bestehen aus einem hohlzylindrischen Mittelteil 8 und einem auf ihm mit einem radialen Spiel 9 sitzenden Ringflansch 10, der durch im mittleren Gehäuseteil 1 befestigte Führungsbolzen 11a bis 11d geführt ist. Letztere sind paarweise in zwei senkrecht zueinander liegenden Diametralebenen des Anpressdichtringes angeordnet und weisen einen im mittleren Gehäuseteil 3. drehbar gelagerten zylindrischen Teil 2 sowie einen in U-förmige Ausnehmungen 13 des Ringflansches 10 ragenden Vierkantteil 14 auf, wobei zwischen diesem und der Ausnehmung 13 ein die freie Dehnbarkeit des Ringflansches 10 in radialer Richtung zulassendes Spiel 15 vorhanden ist.

Die Breite des Vierkantteils 14 ist im Verhältnis zur Tiefe der U-förmigen Ausnehmung 13 so bemessen, daß ein reibungsarmes Gleiten des Ringflansches 10 erfolgt und dabei ein Kippen des Vierkantteiles 14 in der Ausnehmung 13 bzw. ein Verkanten des Ringflansches 10 vermieden wird.

Das hohLzylindrische MitteLteiL 8 und der RingfLansch 10 sind miteinander durch zylindrische Zentrierungsbolzen 16a bis 16d verbunden, die in Durchgangsbohrungen 17 des RingfLansches 10 geführt sind und in Sackbohrungen 18 des höhIzylindrisehen Mitteilteils 8 festgepreßt sind. Die Bohrungen 17 und 18, und somit die Zentrierungsbolzen 16a bis 16d sind koaxial zu den Führungsbolzen 11a bis 11d und in Verlängerung derselben angeordnet .

Zur axialen Arretierung der Zentrierungsbolzen 16a bis 16d dient je eine Zapfenschraube 19, die in den Ringflansch 10 eingeschraubt ist. Deren Zapfen 20 ragt in eine Ringnut 21 des Zentrierungsbolzens am vom Mittelteil 8 abgekehrten Bolzenende (fig. 3). Die Nutbreite ist im Verhältnis zur Zapfenstärke des Zapfens 20 so bemessen, daß zwischen diesem und der Ringnut 21 in Längsrichtung des Bolzens ein die freie Dehnbarkeit des Ringflansches 10 in radialer Richtung zulassendes Spiel vorhanden ist.

Die Zentrierungsbolzen 16a bis 16d weisen außerdem am vom Mittel· teil 8 abgekehrten Bolzenende eine Stirnseite Gewindebohrung auf, in die im Bedarfsfall ein Werkzeug zur Demontage des Führungsbolzens einschraubbar ist.

DAs höh Lzy Ii ndri sch.e Mitteilteil 8 ist an dem einen Ende über einen Kompensator 23 mit einem Befestigungsring 24 verbunden, der an eine Stirnwand 25 des Hahngehäuses angeschraubt ist.

Das hohlzylindrische Mitteilteil 8 weist am anderen Ende eine ringförmige Dichtfläche 26 auf, die mit entsprechenden Dichtflächen 27 des Kugelkükens 4 zusammenwirkt. Es ist ferner mit einer Kühlmittelzuführungsbohrung 28 versehen, die einerseits in einen Kühlkanal 29 für die Dichtfläche 26 mündet und andererseits mit einer Küh Imitte Izuführungsleitung 30 verbunden ist.

Die Anpressdichtringe 5 und 6 werden durch als Anpress- und Lösemittel wirkende' Druckdosen 31 betätigt, deren Betätigungsstangen 32 an den Ringflansch 10 der Anpressdichtringe 5 und 6 angreifen. Hierfür sind sie mit einem Mitnahmekopf 33 versehen, der in einem am Ringflansch 10 angeschraubten Gehäuse 34 gelagertist.

Zum Umschalten des Kugelhahns werden die Druckdosen 31 entsprechend beaufschlagt, wobei die Ringflansche 10 der Anpressdichtringe 5 und 6 durch die Betätigungsstangen 32 der Druckdosen in der gewünschten Richtung bewegt werden. Dabei wird das hohlzylindrische Mittelteil 8 durch die Zentrierungsbolzen 16a bis 16d mitgenommen, wobei die auf ihm sitzende Dichtfläche 26 vom Kugelküken 4 weg bzw. auf das Kugelküken 4 zu bewegt wi rd. . ■

Sind die zum Betätigen der Anpressdichtringe 5 und 6 erforderlichen Kräfte sehr hoch, .weisen dann diese zusätzlich zu den Zentrierungsbolzen 16a bis 16d mehrere gleichmäßig verteilt angeordnete Mitnahmebolzen 35 auf, welche zusammen mit den Zentrierungsbolzen die Betätigungskräfte auf das hohlzylindrische Mittelteil 8 übertragen. In der Fig. 2 sind die Mitnahmebolzen 35 strichpunktiert dargestellt. Sie sind in zwei Diame^ tralebenen angeordnet, die gegenüber den Diametralebenen der Zentrierungsbolzen ,16a bis 16d um jeweils 45 verdreht sind. Sonst sind die Mitnahmebolzen 35 identisch wie die Zentrierungsbolzen 16a bis 16d ausgebildet und werden daher nicht näher erläutert .

Durch die paarweise Anordnung der Führungsbolzen 11a bis 11 d und der Zentrierungsbolzen 16a bis 16d in zwei senkrecht zueinander liegenden Diametralebenen der Anpressdichtringe 5 und 6 werden sowohl deren Ringflansch 10 als auch deren hohlzylindrisches Mittelteil 8 in Richtung der beiden Hauptachsen XX und YY genau geführt, so daß sie stets genau mittig zum Kugelhahn

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zentriert bleiben. Gleichzeitig sind beide Teile aufgrund des dazwischen liegenden radialen Spiels 9 und der freien Verschiebbarkeit der Zentrierungsbolzen 16a bis 16d in den Durchgangsbohrungen 22 des Ringflansches relativ zueinander frei dehnbar.

Durch das vorhandene radiale Spiel 9 ist außerdem der Wärmefluß von dem stärker wärmebeanspruchten Mittelteil 8 zum weniger stark wärmebeanspruchten Ringflansch 10 unterbrochen, so daß letzterer einerverhäLtnismäßig geringeren Wärmebeanspruchung dusgesetzt ist. Es besteht somit die Möglichkeit, ihn aus einem gegenüber dem Mittelteil 8 minderwertigeren und somit billigeren Werkstoff herzustellen. Die vorgeschlagene Konstuktion ermöglicht aber nicht nur eine billigere Bauweise, sondern auch, was noch wichtiger ist, eine größere Funktionssicherheit als bei den herkömmlichen Kugelhähnen, deren Anpressdichtringe einteilig sind, da durch die zweiteilige Ausbildung dieser Teile vermieden wird, daß dort übermäßig hohe wärmebedingte Beanspruchungen des Materials entstehen können.

Leerseite

Claims

09.03.1982 KXR/Gi/Mi. PA 3229

HERMANN RAPPOLD u. CO. GMBH ZoLLhausstrasse 121
5160 Düren

Kugelhahn für Rohrleitungen großer Nennweiten Patentansprüche :

1 .'Kugelhahn für Rohrleitungen großer Nennweiten, durch welche Gase unter hohem Druck und hoher Temperatur strömen, mit zwei die Gehäusedichtflächen aufweisenden Anpressdichtringen, die durch Anpress- und Lösemittel auf das Kugelküken zu bzw. vom Kugelküken weg bewegbar sind und mit einer Mittenzentrierung versehen sind, deren Führungselemente im Außenbereich der Anpressdichtringe liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpressdichtringe (5, 6) sich aus einem die Gehäusedichtfläche (26) tragenden hohlzylindrischen Mittelteil (8) und einem auf ihm mit einem radialen Spiel (9) sitzenden Ringflansch (10) zusammensetzen, wobei letzterer durch die Führungselemente (11a bis 11d) der Mittenzentrierung geführt ist und mit dem hohlzylindrischen Mittelteil (8) durch die freie Verschiebbarkeit beider Teile zueinander in radialer Richtung zulassende Zentrierungsbolzen (16a bis 1 6 d) verbunden ist, die paarweise in zwe.i senkrecht zueinander angeordneten Diametralebenen des Anpressdichtringes liegen.
2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierungsbolzen (16a bis 16d) als zylindrische Bolzen ausgebildet sind, die in einer Durchgangsbohrung (17) des Ringflansches (10) geführt und an dem einen Ende in eine Sackbohrung (18) des hohlzylindrischen Mittelteils (8) festgepreßt s i nd .
3. KugeLhahn nach Anspruch 2/ dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierungsbolzen (16a bis 16d) zur axialen Arretierung derselben mit einer Ringnut (21) versehen sind, in die eine in den Ringflansch (10) eingeschraubte Zapfenschraube (19) ragt, wobei die Nutbreite und die Zapfenstärke so bemessen sind, daß zwischen der Ringnut und dem Zapfen (20) der Zapfenschraube in Längsrichtung des Bolzens ein die freie Dehnbarkeit des Ringflansches (10) in radialer Richtung zulassendes Spiel vorhanden ist.
4. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierungsbolzen (16a bis 16d) an der vom hohlzylindrischen Mittelteil (8) abgekehrten Stirnseite mit einer Gewindebohrung (22) für Demontagezwecke versehen sind.
5. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpress- und Lösemittel (31) zweckmäßigerweise an den Ringflansch (10) der Anpressdichtringe (5, 6) angreifen.
6. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Zentrierungsbolzen (16a bis 16d) gleichmäßig verteilt angeordnete Mitnahmebolzen (35) in weiteren Diametralebenen der Anpressdichtringe (5, 6) vorgesehen sind.
7. Kugelhahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmebolzen (35) identisch wie die Zentrierungsbolzen (16a bis 16d) ausgebildet sind.
8. Kugelhahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im hohlzylindrischen Mittelteil (8) eine KühImitte Izuführungsbohrung (28) vorgesehen ist, die einerseits an eine Kühlmittelzuführungsleitung (30) angeschlossen ist und andererseits in einem Kühlkanal (29) für

α * * e

die am Mittelteil angeordnete Gehäusedichtf lache (26) mündet