DE3704634A1 - Kugelhahn - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Hähne. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Kugelhähne. Insbesondere ist die Erfin­ dung bei einem neuen und verbesserten Kugelhahn anwendbar, der einen zu einem geringen Totraum führenden Ring aufweist. Die Erfindung wird unter besonderem Bezug auf diesen verbesserten Kugelhahn beschrieben. Es leuchtet jedoch ein, daß die Erfin­ dung breitere Anwendungen aufweist und auch bei anderen Typen und Bauarten von Hähnen verwendet werden kann.

In den US-PS 38 94 718 und 44 10 165 werden die Entwicklungs­ geschichte und Konstruktion von in Kugelhähnen verwandten Dichtanordnungen beschrieben. In der Frühzeit der Entwicklung von Dichtanordnungen für Kugelhähne wurde eine elementare Sitzkonstruktion mit zwei ringförmigen Kunststoffsitzen ver­ wandt, die zwischen dem Hahnküken und Wandbereichen von Paß­ stücken zusammengedrückt wurden. Diese Sitzkonstruktionen lit­ ten unter zahlreichen Schwierigkeiten. Hierzu gehörten geringe Dichtkräfte bei niedrigen Drücken oder Vakuum und Hahnleckagen infolge Abnutzung und Toleranzfehlern.

Diese frühen Sitzkonstruktionen führten zu einer Sitzkonstruk­ tion mit einer bestimmten Außenform, bei der das Kugelküken entlang seines Außenumfanges in einem schmalen Bereich oder linienförmig erfaßt bzw. berührt wurde. Auch bei diesen Sitz­ konstruktionen mit einer bestimmten Außenform stellten sich Abnutzungsschwierigkeiten ein und führten zur Entwicklung des flexiblen Sitzes. Der flexible Sitz zeigte jedoch nur während einer sehr kurzen Zeitdauer ein verbessertes Betriebsverhalten. Ein Sitzring mit einer Scheibenfeder wie auch eine auf der stromaufwärtigen Seite angeordnete Sitz-Bypass-Anordnung waren andere von der Industrie entwickelte Verbesserungen, wobei die Industrie nach und nach verschiedene mit den Kugelhahnsitzan­ ordnungen verbundene Probleme überwand. In der US-PS 44 10 165 wird eine Abdichtanordnung beschrieben, die einen Stützring, eine Scheibenfeder und einen Sitzring enthält. Bei Hahnbauar­ ten mit schwimmendem Küken, die bei hohen Drücken eingesetzt werden, führt diese Anordnung zu einer zusätzlichen Abstützung des Sitzringes. Mit einer in bezug auf andere bekannte Sitzan­ ordnungen erreichten Kostenersparnis wurde eine längere Be­ triebsdauer verwirklicht.

Insbesondere ist zu sagen, daß bei der Sitzanordnung nach der US-PS 44 10 165 zwei auf den beiden Seiten des Kükens angeord­ nete federnde Sitzringe verwendet werden. Eine Scheibenfeder liegt zwischen den Endstücken und den Sitzringen und drückt diese in dichtende Anlage an das Küken. Ein Verstärkungs- oder Stützring ist auf der vorderen Seite jedes Sitzringes angeord­ net und bewirkt eine die Lage festlegende Anlage mit einer in die Hahnkammer hinein verlaufenden Schulter.

In der US-PS ..., die auf die Patentanmeldung 5 42 399 zurück­ geht, wird eine ähnliche Sitzringanordnung beschrieben. Bei dieser Anordnung wird davon ausgegangen, daß ein Verstärkungs- oder Stützring nicht notwendigerweise in die Ventilsitzkon­ struktion eingeschlossen sein muß. Statt dessen kann mit glei­ chem Erfolg zur Anlage an dem Sitzring jegliche in der Hahn­ kammer angeordnete Lagerfläche verwendet werden.

Die beiden letzteren Anordnungen haben sich als recht zufrie­ denstellend erwiesen. Bei einer anhaltenden Verwendung in ei­ ner mit Verschmutzungen angefüllten Umgebung setzen sich je­ doch in den zwischen dem Kugelküken, den Dichtanordnungen und den Hahnkammerwänden gebildeten offenen Räumen oder Leerstel­ len jedoch schließlich Verschmutzungen ab. Diese sich abset­ zenden Verschmutzungen haben eine nachteilige Auswirkung auf die Dichteigenschaften des Kugelhahnes. Ein Ausfüllen dieser offenen Räume oder Leerstellen in den Kugelhähnen zum weiteren Begrenzen der in dem Inneren des Hahnes vorhandenen Fläche, die sonst eine Druckmittelströmung um das Küken herum aufneh­ men könnte, hat sich deshalb als wünschenswert herausgestellt. Jede solche Anordnung sollte die Wirksamkeit der Dichtanord­ nungen selbst jedoch nicht beeinträchtigen oder diese herab­ setzen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Erfüllung dieser und anderer Bedürfnisse durch Ausbilden einer neuen Ringkonstruktion mit geringem Totraum.

Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Hahn mit einem in der Hahnkammer zwischen einer Offen- und Schließstellung wählbar bewegbaren Hahnglied. Auf sich gegenüberliegenden Seiten des Hahngliedes sind Dichtanordnungen angeordnet. Jede Dichtanord­ nung besteht aus mindestens einem Dichtring und einer Schei­ benfeder. Die Scheibenfeder drückt den Dichtring ständig mit dem Hahnglied in dichtende Anlage. Mindestens ein Totraum-Ring ist vorgesehen und wird in der in der Hahnkammer zwischen dem Hahnglied, den Dichtanordnungen und den Hahnkammerwänden vor­ handenen Fläche zum Herabsetzen des Volumens der in dieser be­ findlichen Leerstellen oder des in dieser befindlichen offenen Raumes aufgenommen.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung weist der Tot­ raum-Ring eine zur allgemein dichten Anlage an dem Hahnglied geeignete erste krummlinige Oberfläche auf.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung besteht der Totraum-Ring aus einem einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisenden Werkstoff, wie zum Beispiel Polytetrafluoräthylen oder dergleichen.

Gemäß einem noch anderen Gesichtspunkt der Erfindung besteht der Totraum-Ring aus einem formhaltenden kunststoffartigen Werkstoff, um damit den Kaltfluß zu begrenzen.

Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt in dem Aus­ füllen des Totraumes in dem Hahn, um damit die sonst in der Hahnkammer vorhandene offene Fläche, die eine Druckmittelströ­ mung um das Hahnglied herum aufnehmen könnte, wirksam zu be­ grenzen oder herabzusetzen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in einer Konstruktion des Totraum-Ringes, die keine wesentliche Erhö­ hung des zum Öffnen und Schließen des Hahnes erforderlichen Drehmomentes bedingt.

Noch andere Vorteile und günstige Eigenschaften der Erfindung ergeben sich für Fachleute bei einem Lesen und Verstehen der folgenden ins einzelne gehenden Beschreibung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In bestimmten Teilen und Anordnungen von Teilen kann die Erfin­ dung eine bestimmte physikalische Gestalt annehmen. Bevorzug­ te und alternative Ausführungsformen der Erfindung werden in dieser Beschreibung in Einzelheiten beschrieben und in der beiliegenden Zeichnung, die einen Teil der Beschreibung bil­ det, dargestellt. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines erfin­ dungsgemäßen Kugelhahnes,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht des in Fig. 1 gezeigten Kugelhahnes in einem Gebiet neben einer Sitz­ anordnung,

Fig. 2A eine Ansicht ähnlich Fig. 2 mit Darstellung einer er­ findungsgemäßen alternativen Konstruktion,

Fig. 3 eine Stirnansicht eines erfindungsgemäß verwandten be­ vorzugten Totraum-Ringes,

Fig. 4 eine Aufsicht auf den Totraum-Ring von Fig. 3,

Fig. 5 ein Querschnitt entlang der Schnittlinie 5-5 in Fig. 3 und

Fig. 5A ein Schnitt ähnlich Fig. 5 mit Darstellung eines bei der Ausführungsform nach Fig. 2A verwandten alternati­ ven Totraum-Ringes.

Einzelbeschreibung der bevorzugten und alternativen Ausfüh­ rungsformen

Die Darstellungen in der Zeichnung dienen zum Erläutern bevor­ zugter und alternativer Ausführungsformen der Erfindung und nicht zu deren Beschränkung. Fig. 1 zeigt einen Kugelhahn A mit zwei Dichtanordnungen B. Diese sind auf den sich gegen­ überliegenden Seiten eines schwimmenden Kugelkükens oder Hahn­ gliedes C angeordnet. Das Kugelküken läßt sich, wie bekannt, wählbar zwischen einer Offen- und Schließstellung drehen.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 enthält der Kugelhahn A einen Körper oder ein Gehäuse 10 mit einer durch ihn durchtretenden und eine Hahnkammer 12 umschließenden zentralen Öffnung. Zwei Endstücke 14 und 16 sind an den beiden Enden des Gehäuses 10 angeordnet. Sie weisen Schultern 18 und 20 auf. Diese werden durch die Stirnseiten 22 und 24 der Endstücke gebildet. Die Endstücke sind mit konventionellen Mitteln, wie zum Beispiel Zugbolzen 26, am Gehäuse befestigt. Sie halten die Dichtanord­ nungen B in im allgemeinen dichter Anlage am Kugelhahn A. Fach­ leute wissen, daß in den Endstücken im allgemeinen entlang der Längsachse 1 des Hahngehäuses nicht dargestellte durchgehende Öffnungen vorgesehen sind. In bekannter Weise ermöglichen sie eine Druckmittelströmung zwischen der Hahnkammer und einer au­ ßenliegenden Druckmittelanordnung oder einem zugehörigen Rohr­ leitungssystem. Zwei Nuten 28 und 30 an den beiden Enden des Gehäuses sind axial in Richtung auf die Endstücke und radial in Richtung auf die Dichtanordnungen offen und nehmen Dicht­ glieder 32, 34, wie O-Ringe oder dergleichen, auf. Auf diese Weise werden die Endstücke und die Abdichtanordnungen in ab­ gedichteter Beziehung auf das Hahngehäuse 10 aufgesetzt.

Ein Kugelküken 36 ist so bemessen, daß es mit enger Passung in der Hahnkammer 12 aufgenommen wird und einen größeren Teil von dieser einnimmt. Es weist einen durchgehenden Axialkanal 38 auf. Das Kugelküken läßt sich wählbar um eine Schaftachse m drehen. Damit wird der Kanal 38 mit den entsprechenden, in den Endstücken ausgebildeten durchgehenden Öffnungen ausgerichtet. Wie bekannt, liegt ein spatenartiger Abschnitt eines Schaftes 40 in einem im Kugelküken ausgebildeten Schlitz oder einer entsprechenden Nute 42. Der Schaft tritt durch die Seitenwand des Gehäuses durch und weist einen radial verlaufenden Flansch 44 (Fig. 2) auf. Dieser wirkt mit einer ausgesparten oder das Gegengewicht haltenden Fläche 46 zusammen. Diese ist im Gehäu­ se ausgebildet und verhindert ein Herausziehen des Schaftes in Richtung nach außen aus dem Gehäuse entlang der Schaftachse m. Zusätzlich bildet der Flansch 44 noch eine untere Abstützung für eine Druckscheibe 48.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 sind Schaftpackungen 56, 58, 60 und 62 an axial auseinanderliegenden Stellen am Schaft an­ geordnet. Die untere Packung 56 besteht aus zwei Chevron-Packungen, die entlang von abgeflachten, unter einem Winkel aus­ gerichteten Seiten zusammenwirken. Bei Ausüben eines Axial­ druckes auf die Chevron-Packungen üben diese eine radial aus­ gerichtete Dichtkraft auf den Schaft und das Gehäuse aus. Die Packungen 56, 58 und 60 werden durch eine im Gehäuse ausgebil­ dete Schulter 64 abgestützt. Eine zylinderförmige metallische Stopfbüchse 62 überträgt Druckkräfte auf die übrigen, im Gehäu­ se abgestützten Schaft-Packungen. Der Aufbau und die Funktion einer ähnlichen Schaftpackung wird in der US-PS 45 58 874 in Einzelheiten beschrieben.

Ein Betätigungsmechanismus 66 besteht gemäß der Darstellung im wesentlichen aus einem Handgriff 68 und enthält noch zwei nach abwärts verlaufende herabhängende Anschlagflächen 70 und 72. Diese gelangen in der Hahnoffen- und -schließstellung mit der Außenseite des Gehäuses 10 in Anlage. Zwei Muttern 74 und 76 sind an der Unter- und Oberseite des Handgriffes auf den Schaft aufgeschraubt. Sie versetzen die Schaftpackung in die richtige Abdichtlage und verklemmen den Handgriff auf dem Schaft. Fach­ leute werden jedoch sofort erkennen, daß auch andere Bauarten von Betätigungsmechanismen zur Zufriedenheit verwendet werden können, ohne daß man damit vom Gesamtkonzept oder Umfang der Erfindung abgeht.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 und in Weiterverfolgung der Darstellung in Fig. 1 werden nun besondere Einzelheiten der Dichtanordnungen B beschrieben. Fig. 2 zeigt einen Teil einer Dichtanordnung in zusammengebautem Zustand. Es leuchtet ein, daß die folgende Beschreibung gleichermaßen auch für die ande­ re Dichtanordnung gilt, es sei denn, daß anderes besonders vermerkt sei. Eine allgemein mit 80 bezeichnete, in Umfangs­ richtung kontinuierliche Schulter verläuft vom Gehäuse 10 nach innen in die Hahnkammer 12. Sie wird durch eine erste Axial­ fläche 82 und eine zweite Lager- oder Abstützfläche 84 be­ stimmt. Die Dichtanordnung B enthält einen Verstärkungs- oder Stützring 86 mit einer eingeschnittenen ersten Fläche 88. Die­ se liegt an einer Radialfläche 84 der Schulter an. Der Stütz­ ring weist eine durchgehende Öffnung 90 auf. Diese liegt in einem Radialabstand vom Außenumfang des Kugelkükens. Der Stütz­ ring weist weiter radial ausgerichtete Stirnseiten 92 und 94 auf. Diese liegen im wesentlichen parallel zueinander. Der Stützring weist auch noch eine die Öffnung 90 und die Stirn­ fläche 92 verbindende konische zweite Fläche 96 auf. Diese konische Fläche liegt im allgemeinen parallel zu und in einem Abstand zum Umfang des Kugelkükens 36. Weiter sei noch erwähnt, daß die Stirnseite 94 des Stützringes an einer ersten Fläche 98 eines Sitzringes 100 anliegt.

Alternativ und wie es in der US-PS ..., die aus der Patentan­ meldung 5 42 399 hervorging, beschrieben ist, muß der Verstär­ kungs- oder Stützring 86 nicht in ausgewählte Hahnkonstruktio­ nen eingebaut werden. Bei Wegfall des Stützringes wird die La­ gerfläche 84 ohne nachteilige Auswirkungen zwangsläufig die erste Fläche 98 des Sitzringes abstützen. Die verbleibende Be­ schreibung bezieht sich auf eine Hahnkonstruktion, die einen zwischen der Umfangsschulter 80 und einem Sitzring 100 einge­ legten besonderen Stützring verwendet. Fachleute werden erken­ nen, daß dieser Stützring bei bestimmten, ausgewählten Hahn­ konstruktionen weggelassen werden könnte und die verbleibende Hahnfunktion in im wesentlichen der gleichen Weise vor sich geht.

Der Sitzring 100 besteht aus einem elastischen Werkstoff, wie zum Beispiel einem Kunststoff oder einem kunststoffartigen Ma­ terial. Nach Maßgabe der besonderen Betriebsbedingungen, de­ nen der Hahn ausgesetzt ist, kann auch ein anderes Material verwendet werden. Der Sitzring weist eine durchgehende Öffnung 102 auf. Gegenüber der Öffnung 90 des Stützringes 96 ist diese radial nach innen versetzt. Eine zweite, im allgemeinen bogen­ förmige Oberfläche 104 weist im entspannnten, nicht zusammen­ gebauten Zustand einen Krümmungsradius auf, der größer als der Krümmungsradius der Außenfläche des Kugelkükens C ist. Eine dritte Fläche 106 ist dem benachbarten Endstück 16 zugekehrt. Sie ist kegelstumpfförmig und im allgemeinen parallel zu der ersten Fläche 98 des Sitzringes. Die dritte Fläche liegt an einer Scheibenfeder 114 an.

Im nicht zusammengedrückten Zustand weist die Scheibenfeder 114 eine im allgemeinen kegelstumpfförmige Gestalt auf. Bei Einbau in den Kugelhahn wird die Scheibenfeder in einen im we­ sentlichen abgeflachten Zustand gedrückt. Ein erster, radial innenliegender Abschnitt 116 liegt dann an einer dritten Flä­ che 106 am Sitzring an, während ein radial außenliegender Ab­ schnitt 118 an der Schulter 20 des Endstückes 16 anliegt. Der abgeflachte Zustand der Scheibenfeder bewirkt, daß der Sitz­ ring 100 im wesentlichen entlang der bogenförmigen Oberfläche 104 in der dargestellten Weise in dichtende Anlage an das Ku­ gelküken 36 angedrückt wird.

Ein wiederholtes Öffnen und Schließen des Hahnes führt insbe­ sondere bei rauhen Betriebsbedingungen zu einem Eintritt von Verschmutzungen in den zwischen dem Kugelküken, der Hahnkam­ mer und den Dichtanordnungen ausgebildeten Hohlraum 120 (Fig. 1 und 2). Der Eintritt von Verschmutzungen in diesen Hohlraum kann die richtige Funktion des Hahnes einschränken oder herab­ setzen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht einen genauen Strömungsweg des Druckmittels durch den Hahn und verhindert den Eintritt von Druckmittel in den Hohlraum 120. Dadurch wird die wirksame Betriebsdauer des Hahnes verlängert und der Hahn arbeitet einwandfrei und glatt.

Gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 ist der Hohlraum 120 durch Verwendung von zwei identischen Totraum-Ringen 122 im wesentlichen ausgefüllt. Einer der Totraum-Ringe wird in den Fig. 3 bis 5 in Einzelheiten gezeigt. Er ist allgemein mit 122 bezeichnet. Es sei darauf verwiesen, daß der andere Totraum-Ring im wesentlichen identisch ausgebildet ist. Die Totraum-Ringe bestehen aus einem Werkstoff mit niedrigem Rei­ bungskoeffizienten. Damit wird eine Erhöhung des zum Betrei­ ben des Hahnes bei Vorhandensein dieser Totraum-Ringe erfor­ derlichen Drehmomentes begrenzt. Als Beispiel sei genannt, daß bevorzugte und alternative Ausführungsformen der hier offen­ barten Totraum-Ringe Polytetrafluoräthylen, das mit Glas- oder Kohlenstoffasern verstärkt ist, verwendet. Es leuchtet jedoch ein, daß zur Anpassung an andere Betriebsbedingungen und/oder Parameter auch andere Werkstoffe verwendet werden könnten.

Insbesondere gilt, daß die Außenfläche oder der Umfang 130 des Ringes 122 so bemessen und geformt ist, daß er mit enger Pas­ sung von der Seitenwand der Hahnkammer 12 aufgenommen wird. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform weist die Außenflä­ che des Totraum-Ringes eine im allgemeinen glatte Kontur auf und verläuft von einer Innenkante 132 zu einer rückwärtigen Schulter 134. Der Ring weist weiter eine äußere, zwischen der Schulter 134 und einem äußeren Kantenabschnitt 138 verlaufen­ de abgeschrägte Fläche 136 auf. Wie insbesondere in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Schulter 134, die abgeschrägte Flä­ che 136 und der äußere Kantenabschnitt 138 an die Stirnseite 92, die gekrümmte Fläche 96 und die Öffnung 90 des Stützrin­ ges 86 angepaßt. In dem Ring wird eine zentrale, durchgehende Öffnung von einer im allgemeinen gekrümmten Oberfläche 140 be­ grenzt und liegt konzentrisch in einem Abstand von dem Außen­ umfang 130. Dadurch ergibt sich eine dichte Anlage an der Au­ ßenfläche des Kugelkükens. Die Größe der zentralen Öffnung nimmt allmählich von ihrem größten Durchmesser an der Innen­ kante 132 bis zu ihrem kleinsten Durchmesser am äußeren Kanten­ abschnitt 138 (Fig. 4) ab. Die Innenkante 132 des in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Totraum-Ringes liegt oder liegt nahezu an der entsprechenden Kante am anderen Totraum-Ring an. Auch der Außenkantenabschnitt 138 jedes Totraum-Ringes liegt an der ersten Fläche 98 des zugehörigen Sitzringes (Fig. 1 und 2) an. Ein bogenförmiger Ausschnitt 142 verläuft durch die Seiten­ wand des Totraum-Ringes. Wenn die Ausschnitte in den beiden Totraum-Ringen einander gegenübergesetzt werden, nehmen sie den Betätigungsschaft des Hahnes auf. Dies wird deutlich in Fig. 1 dargestellt. Die Ausschnitte sind so bemessen, daß sie den Flansch 44 mit enger Passung aufnehmen.

Unter Bezug auf diese bevorzugte Ausführungsform der Totraum- Ringe und bei Zusammenbau des Kugelhahnes werden die Totraum- Ringe 122 zuerst auf den Kugelhahn aufgesetzt und die Abdicht­ anordnungen B werden dann in die Hahnkammer 12 eingeschoben. Die Endstücke 14 und 16 werden dann auf das Hahngehäuse aufge­ setzt und mit den Befestigungseinrichtungen 26 im zusammenge­ bauten Zustand gehalten. Nach dem Zusammenbau wird der Hohl­ raum 120, der bei den bekannten Hähnen im allgemeinen offen ge­ lassen wurde, nun mit den beiden Totraum-Ringen gefüllt. Der einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisende Werkstoff er­ höht das Drehmoment, das der Operator zum Drehen des Kugelkü­ kens zwischen der Offen- und der Schließstellung aufwenden muß, nicht wesentlich.

Es sei bemerkt, daß die Totraum-Ringe zusätzlich aus einem formbeständigen Werkstoff bestehen. Damit wird ein Kaltfluß der Ringe in den Durchgang 38 des Kugelkükens begrenzt. Bei geschlossenem Hahn müssen die Totraum-Ringe den Druckmittel- Durchgang des Kugelkükens stetig überdecken. Beim Überdecken der Öffnung werden die Totraum-Ringe nicht abgestützt und sind damit einem Verbiegen und einem Verformen ausgesetzt. Zum Her­ absetzen der Wahrscheinlichkeit eines solchen Verformens be­ stehen die Totraum-Ringe aus einem formhaltenden Werkstoff, wie zum Beispiel dem vorstehend beschriebenen verstärkten Poly­ tetrafluoräthylen. Dies führt zu einer Verlängerung der Be­ triebsdauer des Hahnes. Gleichzeitig wird eine Beeinträchtigung des Mechanismus und der Vorteile der auf den beiden Seiten des Hahnkükens befindlichen Abdichtanordnungen vermieden. Die Ge­ samtanordnung führt zu einer Dichtwirkung mit niedrigem Druck. Dies gleicht die Abnutzung der Abdichtelemente aus und verhin­ dert ein Eindringen von Verschmutzungen in den Hahnkammerhohl­ raum.

Die Fig. 2A und 5A zeigen eine alternative Ausführungsform des zuvor beschriebenen Totraum-Ringes. Auch hier wird wieder nur eine Abdichtanordnung in ihren Einzelheiten beschrieben. Es leuchtet ein, daß die gleiche Beschreibung in gleichem Ma­ ße auch für die andere Abdichtanordnung gilt, es sei denn, daß dies besonders vermerkt sei. Zum Erleichtern der Beschreibung werden gleiche Teile zusätzlich mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Apostrophs (′) bezeichnet, und neue Tei­ le werden mit neuen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2A enthält eine Schulter 80′ ei­ ne erste und eine zweite Fläche 82′ bzw. 84′, wobei die zweite Fläche 84′ zur Anlage an den Stützring 86′ bestimmt ist. Die­ ser Stützring ist von einfacherer Konstruktion als dies in be­ zug auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde. Er enthält eine Innenöffnung 90′ und Stirnseiten 92′ und 94′. Der Sitzring 100′ und die Scheibenfeder 114′ sind von identischer Konstruktion. Dadurch wird der Sitzring ständig in dichtende Anlage an das Kugelküken 36′ gedrückt.

Der andere Totraum-Ring 122′ von Fig. 5A ist auch von einfache­ rer Konstruktion als die bevorzugte Ausführungsform. Eine glat­ te Außenfläche 130′ verläuft von einer Innenkante 132′ zu ei­ ner rückwärtigen Fläche 134′. Die rückwärtige Fläche 134′ liegt im wesentlichen entlang der Stirnseite 92′ am Stützring 86′ an. Zusätzlich ist ein bogenförmiger Ausschnitt 142′ vorgesehen. In der gleichen, zuvor beschriebenen Weise nimmt er den Flansch 44′ des Betätigungsschaftes mit enger Passung auf. Die Anwen­ dung und die Funktion dieses alternativen Totraum-Ringes ist auch ähnlich wie vorstehend beschrieben.

Die Erfindung ist unter Bezug auf bevorzugte und wechselweise zu verwendende Ausführungsformen beschrieben worden. Offen­ sichtlich werden andere bei einem Lesen und Verstehen dieser Beschreibung auf Abwandlungen und Änderungen stoßen. Es ist beabsichtigt, alle diese Änderungen und Abwandlungen einzu­ schließen, soweit sie in den Bereich der beifolgenden Patent­ ansprüche oder deren Äquivalente fallen.

Claims (15)

1. Kugelhahn mit:

• einem Gehäuse mit einem zentralen Durchgang; einem Kugelküken mit einem durch es durchtretenden Druckmittel-Strömungskanal, wobei das Kugelküken in dem Durchgang angeordnet ist und zum Steuern des Druckmittel­ durchflusses durch den Hahn wählbar zwischen einer Hahn­ offen- und -schließstellung verdrehbar ist und weiter auf einer Außenwandfläche einen Krümmungsradius aufweist;
  einer in dem Durchgang radial nach innen verlaufenden Schulter, die in dem Durchgang an einer von dessen Seiten an dessen Umfang angeordnet und dem Kugelküken im allge­ meinen zugekehrt ist;
  einer in dem Durchgang radial nach innen verlaufenden Lagerfläche, die an einer Seite des Kugelkükens am Umfang des Durchganges angeordnet und der Schulter im allgemeinen zugekehrt ist;
  einer in dem Durchgang auf einer Seite des Kugelkükens zwischen der Schulter und der Lagerfläche angeordneten zu­ sammengesetzten Sitzgliedanordnung zum Bewirken einer druckmitteldichten Anlage an dem Kugelküken, wobei die Sitzgliedanordnung die folgenden Merkmale aufweist:
  einen Dichtring zur elastischen Durchbiegung im allgemeinen in Richtung auf die zugehörige Lagerflä­ che und von dieser weg und mit einer zentralen Öffnung, eine der Schulter im allgemeinen zugekehrte erste Ober­ fläche, eine an der Lagerfläche anliegende zweite Ober­ fläche, eine dem Kugelküken zur dichtenden Anlage an der Außenwandfläche des Kugelkükens zugekehrte dritte Oberfläche, wobei die dritte Oberfläche des Sitzringes eine Kontur und im unbelasteten, nicht zusammengebauten Zustand einen Krümmungsradius aufweist, der größer als der Radius des Kugelkükens ist;
  eine zwischen dem Sitzring und der Schulter ange­ ordnete Scheibenfeder mit einer zentralen Öffnung und einer im unbelasteten Zustand im wesentlichen kegel­ stumpfförmigen Gestalt;
  einem Totraum-Ring mit einer ersten krummlinigen Ober­ fläche, die eng am Kugelküken anliegt, und mit einer allge­ mein der Schulter zugekehrten zweiten Oberfläche, wobei der Totraum-Ring den zentralen Durchgang im wesentlichen aus­ füllt; und
  wobei das Kugelküken und die zusammengesetzte Sitzglied­ anordnung so bemessen sind, daß der Sitzring im zusammenge­ bauten Zustand von der Lagerfläche weggebogen und gespannt wird, so daß er an der dritten Oberfläche des Sitzringes einen Krümmungsradius erhält, der dem Krümmungsradius des Kugelkükens im allgemeinen äquivalent ist und über der Flä­ che der dritten Oberfläche des Sitzringes mit dem Kugelkü­ ken in dichtender Anlage steht, wobei die Scheibenfeder in Richtung auf einen abgeflachten Zustand gespannt wird, um die dritte Oberfläche des Sitzringes stetig mit dem Kugel­ küken in Anlage zu drücken.

2. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Totraum-Ring aus Polytetrafluoräthylen besteht.

3. Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polytetrafluoräthylen mit Fasern verstärkt ist.

4. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Totraum-Ring zum Verhindern eines Kaltflusses in den Druck­ mittel-Strömungskanal eine formhaltende Konstruktion auf­ weist.

5. Kugelhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzgliedanordnung einen zwischen der Lagerfläche und dem Sitzring angeordneten Stützring aufweist.

6. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 5, mit den folgenden Merkma­ len:

• einem Hahngehäuse mit einer in diesem ausgebildeten Hahnkammer,
  einem in der Hahnkammer angeordneten und zwischen ei­ ner Offen- und Schließstellung verdrehbaren Kugelküken;
  einem mit dem Kugelküken zusammenwirkenden Betätigungs­ schaft zum Übertragen einer angelegten Kraft zum Drehen des Kugelkükens;
  einer Abdichtanordnung mit den folgenden Merkmalen: einer auf einer Seite des Kugelkükens angeordneten, radial nach innen verlaufenden Lagerfläche;
  einem Sitzring mit einer ersten Oberfläche zur An­ lage an der Lagerfläche, einer zweiten, im allgemeinen krummlinigen Oberfläche zur dichtenden Anlage an dem Kugelküken, wobei die krummlinige Oberfläche im ent­ spannten, nicht zusammengebauten Zustand einen Krüm­ mungsradius aufweist, der größer als der Krümmungsra­ dius des Kugelkükens ist, wobei der Sitzring weiter ei­ ne durch ihn durchtretende Öffnung aufweist;
  einer zwischen dem Sitzring und der Hahnkammer an­ geordneten Scheibenfeder, die den Sitzring mit dem Ku­ gelküken in Anlage drückt, wobei die Scheibenfeder im unbelasteten Zustand eine im allgemeinen kegelstumpf­ förmige Gestalt aufweist;
  einem Totraum-Ring mit einer an dem Kugelküken eng an­ liegenden ersten krummlinigen Oberfläche und mit einer zwei­ ten Oberfläche, die eng am Hahngehäuse anliegt, wobei der Totraum-Ring die Hahnkammer im wesentlichen ausfüllt.

7. Kugelhahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Totraum-Ring aus einem Werkstoff mit einem niedrigen Rei­ bungskoeffizienten besteht.

8. Kugelhahn nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisende Werkstoff Polytetrafluoräthylen ist.

9. Kugelhahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Totraum-Ring zum Begrenzen eines Kaltflusses seines Werk­ stoffes aus einem formhaltenden Werkstoff besteht.

10. Kugelhahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche einen Stützring enthält.

11. Kugelhahn nach Anspruch 1 bis 10 mit den folgenden Merkma­ len:

• einem Hahngehäuse mit einem im allgemeinen zylinderför­ migen Druckmittel-Strömungsdurchgang, mit einem Kugelküken mit einer durch es durchtretenden Öffnung, wobei das Kugel­ küken einen größeren Teil des Durchganges ausfüllt und in diesem zwecks Drehung zwischen einer Offen- und einer Schließstellung aufgenommen ist, wobei das Kugelküken in Abhängigkeit von den Druckmittel-Druckbedingungen axial verschiebbar ist;
  zwei Stützringen, die auf den beiden Seiten des Kugel­ kükens angeordnet und an einer inneren Axialstelle in einem bestimmten Abstand zu dem Kugelküken festgelegt sind;
  zwei Sitzringen, die auf den beiden Seiten des Kugelkü­ kens angeordnet sind und an den Stützringen zum Begrenzen ihrer axialen Einwärtsbewegung anliegen und eine zur dich­ tenden Anlage an dem Kugelküken bestimmte, krummlinige Oberfläche aufweisen;
  zwei Scheibenfedern, die auf den beiden Seiten des Ku­ gelkükens angeordnet sind, wobei die Scheibenfedern weiter in der Hahnkammer zwischen den Sitzringen und den Wänden des Durchganges an einer axial weit außen liegenden Stelle angeordnet sind, und die Scheibenfedern die Sitzringe stän­ dig in Richtung auf das Kugelküken drücken;
  wobei der Stützring, der Sitzring und die Scheibenring­ paare primäre Abdichtanordnungen auf der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite bilden;
  wobei weiter ein erster und ein zweiter Totraum-Ring auf den beiden Seiten des Kugelkükens angeordnet sind und einen kleineren Abschnitt des Durchganges ausfüllen, und wobei die Totraum-Ringe zwischen dem Kugelküken entlang einer krummlinigen Oberfläche und einem Stützring entlang einer zweiten Oberfläche angeordnet sind.

12. Kugelhahn nach Anspruch 11, wobei die Totraum-Ringe zum Vermeiden eines Kaltflusses in die Kugelkükenöffnung aus einem formhaltenden Werkstoff hergestellt sind.

13. Kugelhahn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Totraum-Ringe aus einem Werkstoff mit einem niedrigen Rei­ bungskoeffizienten bestehen, so daß eine Drehung des Hahn­ kükens ohne eine wesentliche Erhöhung des Drehmomentes im Vergleich mit einem Hahn ohne diese Totraum-Ringe erfolgen kann.

14. Kugelhahn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Totraum-Ringe aus Polytetrafluoräthylen bestehen.

15. Kugelhahn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Totraum-Ringe mit Fasern verstärkt sind.