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Absperrvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Absperrvorrichtung mit einem Gehäuse mit einer Kammer, die zwischen mit derAussenseite des Gehäuses in Verbindung stehenden Kanälen angeordnet ist und in welcher ein zwischen einer Durchlassstellung und einer Absperrstellung bewegliches Absperrorgan angeordnet ist, an dem mit seinem inneren Ende ein Sitzring anliegt, der in einem Kanal axial verschiebbar geführt ist, innerhalb dessen im Gehäuse eine dem Absperrorgan abgekehrte Schulter vorgesehen ist, an welcher ein den Sitzring umschliessender Dichtring anliegt.
Bei einer bekannten Absperrvorrichtung der vorgenannten Art greift am Sitzring eine Feder an, welche den Sitzring gegen das Absperrorgan presst. Die direkt am Sitzring angreifende Feder bewirkt nun, dass der Dichtring mit verhältnismässig grosser Kraft gegen das Absperrorgan gepresst wird. Dadurch ist zur Betätigung des Absperrorgans ein ziemlich hohes Drehmoment erforderlich.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Absperrvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass sich unter Aufrechterhaltung einer einwandfreien Abdichtung das Absperrorgan verhältnismässig leicht bewegen lässt.
Dies wird nun erfindungsgemäss durch Federmittel erreicht, durch welche der Dichtring abdichtend gegen die Gehäuseschulter und den Sitzring und der Sitzring wieder mit geringerem Druck gegen das Absperrorgan gepresst wird.
Durch diese erfindungsgemässe Ausgestaltung wird eine einwandfreie Abdichtung erreicht, da durch die Federkraft der Dichtring fest gegen die Gehäuseschulter und den Sitzring gepresst wird. Ein Teil der Federkraft wirkt auch auf den Sitzring ein, der dadurch gegen das Absperrorgan gedrückt wird. Die auf den Sitzring einwirkende Komponente der Federkraft ist jedoch so gering, dass sich das Absperrorgan noch einwandfrei betätigen lässt.
Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In den Zeichnungen sind durchwegs gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile benutzt worden. Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines nach dem bevorzugten Erfindungsmuster konstruierten Schiebers mit dem Sperrglied in offener Stellung. Fig. 2 ist ein vergrösserter Schnitt eines Teiles des Oberstromsitzes eines solchen Schiebers, jedoch mit dem Sperrglied in geschlossener Stellung. Fig. 2A ist ein weiterer vergrösserter Schnitt des Dichtringes und Teiles des Sitzes und der Vorspannmittel des Schiebers der Fig. 1 und 2 ; alle diese Teile sind jedoch aus den in gebrochenen Linien gezeichneten Lagen zum Sperrglied vorgerückt. Fig. 3 ist eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht einer abgewandelten Form des bevorzugten Erfindungsmusters.
Fig. 4 ist eine der Fig. 2A ähnliche Ansicht einer andern Abwandlung des bevorzugten Erfindungsmusters. Fige 5 ist eine den Fig. 2 und 3 ähnliche Ansicht eines andern Erfindungsmusters, bei dem die Vorspannung mit zwei getrennten Federelementen durchgeführt wird.
Im einzelnen zeigen-nun die obigen Zeichnungen zunächst in Fig. 1 den Hahn 10 ; er enthält ein Hahngehäuse 11 mit einer Kammer 12 darin zwischen Führungen 13 und 14, die mit den gegenüberliegenden Gehäuseenden Verbindung haben. Ein Hahnküken 15 mit einer Öffnung 16 darin lässt sich innerhalb der Kammer zwischen einer offenen Stellung, in der die Öffnung mit den Führungen 13 und 14 fluchtet (s. Fig. l), und einer geschlossenen Stellung, in der diese Öffnung quer zu den Führungen steht, drehen. Wie man in Fig. l sieht, hat das Hahnküken im wesentlichen Kugelgestalt und wird an seinen ge-
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genüberliegenden Enden zwecks Drehung mit Hilfe von Zapfen 17 und 18 in Lagern 19 bzw. 20 am Gehäuse aufgenommen.
Wie die Fig. 1 weiter zeigt, ragt der Zapfen 17 aus dem Hahngehäuse nach aussen heraus, um ein Ende 21 zur Verbindung mit einem geeigneten Werkzeug zum Drehen des Hahnkükens zwischen den offenen und geschlossenen Stellungen darzubieten ; der Zapfen wird von einem Dichtring 22 innerhalb des Lagers 19 so umgeben, dass das Entweichen von Leitungsflüssigkeit aus der Kammer 12 verhindert wird.
Ein Flansch 23 ist mit dem Ende jeder Führung 13 und 14 des Hahngehäuses verbunden und hat ein Innenrohrstück 24, das eng in diese Führung hinein passt, um einen ringförmigen Sitz 25 festzuhalten, der dort aufgenommen wird, um sich mit seinem inneren Ende an das Hahnküken 15 anzuschmiegen. Wie man in Fig. 1 sehen kann, bilden die Öffnung 16 durch das Hahnküken 15, die Bohrung durch die Sitze 25 und die inneren Durchmesser der Flanschrohrstücke 24 einen stetigen Flussdurchgang durch den Hahn in der offenen Stellung des Hahnkükens.
Wie die Fig. 1 ebenfalls zeigt, trägt das Hahnküken 15 an jeder seiner Seiten ein Paar Klauen 26 zum Eingriff mit rings um das innere Ende jedes Sitzes 25 vorhandenen Zähnen 27. Diese Klauen sind so angeordnet und geführt, dass sie jeden Sitz um einen vorbestimmten Betrag um dessen Achse herum jedesmal dann drehen, wenn das Hahnküken von der geschlossenen in die offene Lage bewegt wird. Auf diese Weise wird der Verschleiss um den Sitz herum infolge des Flüssigkeitsaufpralles während des Öffnens und Schliessens des Hahnkükens gleichmässig um den Umfang herum verteilt.
Am inneren Ende jedes Sitzkörpers befindet sich eine ringförmige Nut, die einen Verschleissring 28 aus verformbarem Dichtmaterial, z. B. aus Polytetrafluoräthylen (bekannt unter der Markenbezeichnung "Teflon") aufnimmt, das sich abdichtend an dem Hahnküken anschmiegt. Insbesondere kann, wie-weiter unten beschrieben wird, jeder Sitz abdichtend axial und drehbar mit Bezug auf die Führung, in der er sitzt, so gleiten, dass die an seinem äusseren Ende angreifende Leitungsflüssigkeit den Verschleissring 28 zum dichteren Anschmiegen an die Oberfläche des Hahnkükens drängt. Wenn also z. B. die Führung 14
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Einlassaufwärtige Flüssigkeitsdruck beim Schliessen des Hahns den Sitz und Verschleissring dicht in abdichtende Anschmiegung an das Hahnküken.
Offensichtlich gestattet die Anordnung des identischen Sitzes an der gegenüberliegenden Seite des Hahnkükens eine Strömungsumkehr, so dass dann die Führung 13 den Einlass des Hahns darstellen würde.
Wie man am besten in Fig. 2 sieht, steht der Ring 28 aus dem inneren Ende des Sitzkörpers so heraus, dass er als erster das Hahnküken berührt. Insbesondere ist das innere Ende des Ringes 28 so gestaltet, dass es eine Abdichtung mit dem Hahnküken über eine Ringfläche bildet, die durch seinen inneren und äusseren Durchmesser definiert ist. Einerlei jedoch, ob dieser Ring aus "Teflon" oder irgendeinem andern verformbaren Dichtmaterial gefertigt ist, beeinflusst immer die Kraft, mit der er anfangs gegen das Hahnküken 15 vorgespannt ist, unmittelbar das beim Bewegen des Hahnkükens zwischen offenen und geschlossenen Stellungen erforderliche Drehmoment.
Auch wandert, wie bereits erwähnt, ein Teil der durch das Hahnküken gehenden Öffnung 16 an einem Teil des Verschleissringes 28 vorbei und legt ihn bloss, wenn sich das Hahnküken dreht. Während der Zeit, in der das innere Ende des Verschleissringes nicht unterstützt wird, wird es sich, falls es zu stark vorgespannt ist. in die Öffnung hinein so ausdehnen, dass, wenn der gegenüberliegende Teil der durch das Hahnküken gehenden Öffnung vorbeiwandert, ein Teil des Ringes abgeschert oder mindestens so weit beschädigt werden kann, dass er mit Bezug auf das Hahnküken keine wirksame Abdichtung mehr bildet.
Wie die Fig. 1. 2 und 2A zeigen, umgibt ein Ring 29 aus Dichtmaterial, z. B."Teflon"den Sitz 25 zum Abdichten zwischen ihm und der Führung 14. Wie die Fig. l und 2 ebenfalls zeigen und wie genauer im folgenden beschrieben wird, werden sowohl der Dichtring 29 als auch der Verschleissring 28 in abdichtende Einschmiegung zwischen dem Sitz und dem Gehäuse bzw. zwischen dem Sitz und dem Hahnküken mit Hilfe eines Unterlegfederringes 30 vorgespannt, der zwischen dem Rohrstück 24 und einem Ring 31 aus hartem Material tätig ist ; letzterer drückt zwischen dem Kopf des Federringes und der äusseren Seite des Dichtringes 29.
Wie ebenfalls die Fig. 1 und 2 zeigen, wird ein O-Ring 32 um den Sitz 25 innerhalb des Dichtringes 29 getragen, um ein Hindernis zu bilden, das kleine feste Teilchen am Rückfluss zwischen dem Sitz und der Führung in die Höhlung für den Dichtring 29 hindert.
Wie die Fig. 2 und 2A zeigen, befindet sich am Hahngehäuse in der Führung 14 eine Schulter 33, die sich nach aussen mit Bezug auf die Führungsachse erweitert und von der Kammer 12 zwecks Anschmiegung durch eine in ähnlicher Weise abgeschrägte, ringförmige Oberfläche 34 an der äusseren Oberfläche des Dichtringes 29 weg zeigt. Auch an dem Sitz 25 befindet sich eine Schulter 35 zwecks Anschmiegung durch eine abgeschrägte Oberfläche 36 an der inneren Fläche von 29. Die Schultern 33 und 35 bilden al-
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so eine nach aussen sich öffnende Nut, in welche die konvergierenden Oberflächen 34 und 36 des Dichtringes 29 zügig hineinpassen.
Noch spezieller schneiden sich die-inneren und äusseren ringförmigen Oberflächen 36 bzw. 34 am Dichtring 29 miteinander an dem einen Ende und mit einer Stirnfläche des Ringes an dem andern Ende ; der Schnitt der inneren Oberfläche mit der Stirnfläche liegt radial innerhalb des Schnittes der äusseren Oberfläche mit dieser Stirnfläche, der auch radial ausserhalb des Schnittes dieser Oberflächen miteinander liegt.
Der Federring 30 wird zwischen dem Flanschrohrstück 24 und dem Druckring 31 so gehalten, dass er genügend Kraft auf den Dichtring 29 überträgt, um dessen innere Spannung über die Elastizitätsgrenze des "Teflon" anzuheben. Hiedurch werden die Oberflächen 34 und 36 des Ringes veranlasst, eine gleichförmige Dichtung längs der Schultern 33 bzw. 35 zu bilden und einen Teil der Federkraft auf den Sitz und so auf den Verschleissring 28 zu übertragen. Wie zuvor angedeutet wurde, hängt der so übertragene Teil der Kraft vom Verhältnis der auf eine Ebene quer zur Führungsachse projizierten Flächen der Oberflächen 34 und 36 ab. Wie man also aus den Fig. 1 und 2 sehen kann. beträgt die den Ring 28 vorbelastende Kraft etwa ein Viertel der Kraft, mit der der Dichtring 29 vorbelastet ist.
Natürlich kann die Aufweitung der Schultern und die entsprechende Schrägung der Oberflächen des Ringes 29 auf abweichende Verhältnisse eingestellt werden.
Wenn der Sitz 25 nach innen zum Hahnküken hin aus der in Fig. 2A gebrochen gezeichneten in die voll ausgezeichnete Stellung wandert, zieht sich der Dichtring 29 ein wenig am Umfang zusammen, wenn er nach innen längs der Schultern 33 und 35 wandert. Diese Schräge der Schultern erleichtert also das Aufrechterhalten einer festen Abdichtung zwischen dem Ring und den Schultern, da keine Notwendigkeit besteht, um irgendwelche scharfen Ecken oder Biegungen herumzufliessen. Diese Anschrägung der Schulter 33 sorgt auch für eine bessere Übertragung der Kraft von der Feder 30, wenn sie den Ring 29 veranlasst, fest gegen die Sitzschulter 35 abzudichten.
Da ausserdem das Material des Dichtringes 29 über seine Elastizitätsgrenze hinaus vorgespannt wird, braucht die Oberfläche der Schulter 33 zum Aufrechterhalten der abdichtenden Anschmiegung nicht glatt bearbeitet zu werden, denn das Material kann fliessen.
Weiterhin ist keine Drehung der Oberfläche 34 des Dichtringes relativ zur Oberfläche 33 nötig.
Die in Fig. 3 gezeigte Abwandlung ähnelt dem, was zuvor im Zusammenhang mit den Fig. l, 2 und 2A beschrieben ist mit der Ausnahme, dass das äussere Ende des Sitzes 25 bei 37 auf einen dem äusseren Durchmesser des Verschleissringes 28 im wesentlichen gleichen Durchmesser vermindert ist, um in einem Ringkörper 38 hin und her zu gehen, der durch das Ende der Führung 14 aufgenommen ist. Auf diese Weise ist die Flüssigkeit in der Kammer 12 frei, um sich auf gleichen und gegenüberliegenden Flächen am Sitzring zu betätigen und diese abzugleichen, soweit der Leitungsdruck im Hahn in Betracht kommt.
In diesem Fall wird der Ring 32 um den verminderten Durchmesser 37 des Sitzes zur Zusammenarbeit mit einer gegenüberliegenden Oberfläche am Ringkörper 38 für den Schutz des Dichtringes 29 getragen.
Dieser Ringkörper 38 wird durch das Ende der Führung 14 vor dem Einbau des Flanschrohrstückes 24 eingesetzt und trägt einen Dichtring 39 aus"Teflon"od. dgl., der gegen eine Schulter 39a in der Führung gehalten wird, um im Ergebnis einen Teil des Hahngehäuses zu bilden. Die Körperschulter 33 also, an die sich die Oberfläche 34 des Dichtringes 29 anschmiegt, wird auf diesem getrennten Anpassungskörper getragen und die Kraft der Feder 30 auf diesen Dichtring wird durch diese Schulter übertragen, um nachgiebig den Dichtring 39 gegen die Schulter 39a in der beschriebenen Weise zu drängen.
Es ist in dieser Hinsicht zu bemerken, dass die Schulter 39a die gleiche Stelle einnimmt wie die Schulter 33 bei dem in den Fig. l, 2 und 2A beschriebenen Erfindungsmuster, so dass die Sitzanordnung der Abwandlung der Fig. 3 mit der Sitzanordnung des vorbeschriebenen Musters austauschbar ist.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Abwandlung ist der Dichtring 29a aus einem andern verformbaren Dichtmaterial a1s "Teflon" gefertigt. z. B. aus Blei, das andere wünschenswerte Eigenschaften haben kann, die in der besonderen Umgebung erwünscht sind, in der der Hahn benutzt wird. Bei dieser Abwandlung ist, wie zuvor beschrieben wurde, die äussere Oberfläche des Sitzes 25 in der Nähe seines äusseren Endes mit einer Eindrehung 40 versehen, um einen Einsatz 41 aus"Teflon"od. dgl. aufzunehmen ; dessen freiliegende Oberfläche die Schulter 35 bildet, gegen die sich die Oberfläche 36. am Dichtring 29a abdichten lässt.
Wie im Falle der vorher beschriebenen Erfindungsmuster ist also die eine abdichtende Oberfläche zwischen dem Sitz und dem Dichtring 29a aus"Teflon"gefertigt, das einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten hat, so dass der Sitz nicht nur frei ist, um leicht in axialer Richtung zu gleiten, sondern auch frei ist, um sich mit geringstmöglicher Störung mitzudrehen, wenn die Klauen 26 (Fig. l) mit den Zähnen am inneren Ende des Sitzes zusammenarbeiten.
Bei dem andern, in Fig. 5 veranschaulichten Erfindungsmuster weichen den Sitz 42 und den Dichtring 41a aus "Teflon" zum Abdichten zwischen dem Sitz und der Führung 14 von den zuvor beschriebenen
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Sitz- und Dichtringen 29 und 29a insofern ab, als sie sich aneinander längs axial verlaufender Oberflächen anschmiegen können. Es wird also keine axiale Kraft von der Feder 30 durch den Dichtring zur Vorbelastung des inneren Sitzendes gegen das Hahnküken übertragen. Im Gegenteil, diese Axialkraft in ihrer Gesamtheit wird auf den Dichtring 41a über einen länglichen Druckring 42a zwischen dem Dichtring und dem Kopf des Federringes 30 übertragen.
Der Verschleissring 28 am inneren Eide des Sitzes 42 kann dem entsprechenden Ring des andern Erfindungsmusters ähneln, obwohl er in die abdichtende Anschmiegung an das Hahnküken 15 mit Hilfe einer getrennten Feder 43 vorgespannt wird, die zwischen der Feder 30 und dem äusseren Ende des Sitzes 42 angeordnet ist. Wie man in Fig. 5 sieht, enthält die Feder 43 eine toroidförmige Wicklung, die etwas abgeflacht ist und einen geflanschten Haltering 44 umgibt, der bei 45 an der Führung 14 angeschweisst ist, um einen Teil des Hahngehäuses zu bilden. Die Feder wird zusammengedrückt, um eine Kraft auszuüben, die verhältnismässig klein im Vergleich mit der Kraft ist, die durch die Feder 30 auf das äussere Ende des Sitzes 42 ausgeübt wird.
Aus dem vorstehenden kann man erkennen, dass diese Erfindung wohl geeignet ist, um sämtliche oben auseinandergesetzten Zwecke und Ziele zusammen mit weiteren Vorteilen zu erreichen, die offensichtlich und dem Gerät eigentümlich sind.
Selbstverständlich können gewisse Merkmale und Unterkombinationen nützlich sein und ohne Bezug auf andere Merkmale und Unterkombinationen benutzt werden. Dies ist in Betracht gezogen und liegt im Rahmen der Ansprüche.
Da viele mögliche Muster von der Erfindung gefertigt werden können, ohne von ihrer Idee abzuweichen. soll natürlich die gesamte, hier vorgetragene oder in den Begleitzeichnungen dargestellte Materie nur im erläuternden, nicht im abgrenzenden Sinn ausgelegt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Absperrvorrichtung mit einem Gehäuse mit einer Kammer, die zwischen mit der Aussenseite des Gehäuses in Verbindung stehenden Kanälen angeordnet ist und in welcher ein zwischen einer Durchlassstellung und einer Absperrstellung bewegliches Absperrorgan angeordnet ist, an dem mit seinem inneren Ende ein Sitzring anliegt, der in einem Kanal axial verschiebbar geführt ist, innerhalb dessen im Gehäuse eine dem Absperrorgan abgekehrte Schulter vorgesehen ist, an welcher ein den Sitzring umschliessender Dichtring anliegt, gekennzeichnet durch Federmittel (30, 43), durch welche der Dichtring (29, 41) abdichtend gegen die Gehäuseschulter (33) und den Sitzring (25 bzw. 42) und der Sitzring wieder mit geringerem Druck gegen das Absperrorgan (15) gepresst ist.