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Flüssigkeitshahn
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitshahn mit einer becherförmigen Membran, deren freier Rand mit dem Hahngehäuse dichtend verbunden ist und deren ebene Bodenfläche durch einen im Inneren der Membran formschlüssig gehalterten scheibenförmigen Fuss in der Schliessstellung gegen den Ventilsitz gedrückt wird, wobei der Fuss im unteren Ende der Ventilspindel gelagert ist.
Bei den bekanntenFlussigkeitshähnen dieser Art ist der Mantel der becherförmigen Membran zwischen dem oberen Rand und der unteren Fläche dehnbar und die Ventilspindel drückt gegen die innere Bodenfläche des Membrankörpers. Wenn daher die Spindel in einem Richtungssinn gedreht wird und die Wandung des Membrankörpers gedehnt wird, wird die Unterseite der Membran gegen den Ventilsitz gedrückt, wenn aber die Ventilspindel im entgegengesetzten Sinn gedreht wird, kann sich die Wandung des Membrankörpers zusammenziehen und es wird die Unterseite desselben von dem Ventilsitz abgehoben.
Ein wichtiger Gesichtspunkt einer solchen Anordnung ist, dass das Ende der Ventilspindel nicht direkt auf den Boden der becherförmigen Membran drucke. Eine kleine Metallscheibe, die auf dem becherförmigen Membrankörper aufgebracht ist, befindet sich zwischen dem Ende der Spindel und dem Membrankörper und wirkt für letzteren als Lager. Es dreht sich daher die Spindel auf der Scheibe und es wird die Rotationsbewegung nicht auf den Membrankörper übertragen. Daher wird der Boden des Membrankörpers geradlinig auf den Ventilsitz aufgepresst.
Die Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, dass die unmittelbar von der Bodenfläche zylindrisch verlaufende Seitenwand der Membran bei im wesentlichen gleichbleibender Wandstärke eine ringförmige Einschnürung aufweist, die an der Innenseite der Membran den scheibenförmigen Fuss von oben her festklemmt, wobei der Fuss in Form eines Kugelgelenkes mit der Ventilspindel verbunden ist.
Es ergeben sich hiedurch verschiedene Vorteile, wobei der wichtigste Vorteil in der erhöhten Lebensdauer des Ventilverschlusskörpers zu erblicken ist, die sich dadurch ergibt, dass sämtliche Scherkräfte, welche das Bestreben haben, die Oberfläche eines rotierenden Teiles, der mit einem nicht rotierenden Teil in Berührung gebracht wird, zu beschädigen, vermieden sind. Bei der Erfindung wirken sich die Vorteile der früher vorgeschlagenen Konstruktionsweise aus und es werden durch Anwendung bestimmter konstruktiver Merkmale zusätzliche Vorteile erreicht.
Ein erfindungsgemässer Hahn hat eine gleichmässige direkt wirkende Verschlusskraft am Umfang des Ventilverschlusskörpers, wenn sich die Unterseite des becherförmigen Membrankörpers auf dem Ventilsitz befindet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet einen Fuss in der Membran, der im Anschluss an den schmalen, zylinderförmigen Randteil in einen flachen Kegelstumpf übergeht, an dessen Mantelfläche die Membran mit der Einschnürung anliegt. Das Kugelgelenk gestattet, dass die Ventilmembran sich selbst auf die Ebene des Ventilsitzes ausrichtet und eine mangelnde Ausrichtung ausgleicht, gleichzeitig wird verhindert, dass die Spindel ein Drehmoment auf den Ventilkörper überträgt, und es wird die axiale Druckkraft der Ventilspindel auf eine breite Fläche des Bodens des Ventilkörpers verteilt. Es hat sich auch herausgestellt, dass auf diese Weise die für das Fliessen des Flüssigkeitshahnes erforderliche Druckkraft geringer ist, was nicht nur die Betätigung des Hahnes erleichtert, sondern auch die Lebensdauer desselben vergrössert.
Unter normalen Verhältnissen drückt das Wasser und die Elastizität der Wandung des Ventilkörpers
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den Boden des Ventilkörpers von der Sitzfläche fort, wenn die Spindel in der Schliessrichtung gedreht wird.
Es ergeben sich aber häufig Bedingungen in einem Hause oder grösseren Gebäuden, unter denen man sich zum Öffnen des Hahnes nicht auf den Wasserdruck oder die Elastizität des Membrankörpers verlassen kann.
Wenn man beispielsweise das Wasser aus irgendeinem Grunde aus den Zuflussleitungen entfernen will, so pflegt man im allgemeinen den untersten Hahn des Wasserversorgungssystems zu öffnen. Das Entfernen des Wassers aus dem Rohrsystem kann nur erfolgen, wenn sämtliche übrigen Hähne geöffnet sind, so dass Luft in die Rohrleitungen eintreten kann. Wenn beispielsweise FlüssigkeitshShne mit einem Membrankörper der vorstehend erörterten bereits vorgeschlagenen Art im dritten Stockwerk oder zweiten Stockwerk verwendet werden und alsdann ein Wasserhahn im Keller geöffnet wird, so müsste man einen solchen Hahn auseinandernehmen, um das unterhalb des Membrankörpers sich ausbildende Vakuum zu beseitigen.
Dieser Übelstand ergibt sich bei der erfindungsgemässen Konstruktion nicht, da auf den Membrankörper ein Zug ausgeübt wird, wenn die Ventilspindel in der Öffnungsrichtung gedreht wird.
Ein erfindungsgemässer Hahn hat ferner die Eigenschaft, dass die Ventilspindel und der Membrankörper ohne Schwierigkeit in einen bereits vorhandenen Hahn anderer Art eingesetzt werden können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Wasserhahn, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Ventilverschlusskörper und den Membrankörper, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil des in Fig. 1 dargestellten Wasserhahnes in geöffneter Stellung. Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Längsschnitt in geschlossener Stellung des Hahnes und Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Membrankörper in seiner entspannten Stellung.
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festigung des Wasserhahnes an der Platte 11 und mit dem Zuflussrohr 12 dient in an sich bekannter Weise eine Mutter 13, 14 ist der Zuflusskanal und 15 ist der Abflusskanal des Hahnes, wobei der Abflusskanal ein abgewinkeltes Mündungsstück hat.
In dem Hahngehäuse 24 ist der Ventilsitz 17 vorgesehen, der einen Bauteil für sich bildet und zwischen dem Zufluss 14 und dem Abfluss 15 liegt. Der Ventilsitz hat ein Aussengewinde 18 und wird damit in den Zuflusskanal 14 eingeschraubt. Der Ventilsitz hat eine Bohrung 20 und eine kreisförmige Ventilsitzfläche 21. Die Ventilsitzfläche 21 wirkt mit einem becherförmigen Membrankörper 22 zusammen, der am Ende der Ventilspindel 23 angeordnet ist.
Das obere Ende der Spindel 23 hat bei 25 Längsrillen, zu dem Zwecke, dass ein Griff 26, der eine mittlere Bohrung 27 und entsprechende komplementäre Rillen hat, aufgesetzt werden kann. Der Griff ist an der Ventilspindel mittels der Schraube 28 befestigt, wobei die Schraube 28 durch eine Verschlusskap- pe 29 abgedeckt ist.
Wenn die Ventilspindel und die damit verbundenen Teile die in Fig. 3 gezeigte Stellung haben, ist das Hahngehäuse 24 durch die Überwurfmutter 30 verschlossen, welche auf ein Aussengewinde 31 des Hahngehäuses aufgeschraubt ist. In der Überwurfmutter ist eine Öffnung 32 vorgesehen, durch die sich die Ventilspindel erstreckt.
Das Hahngehäuse 24 hat eine Bohrung 33, welche ein Innengewinde 34 hat, so dass ein Nippel 35 aufgeschraubt werden kann. Die Ventilspindel 23 und der Membrankörper 22 sind in der Bohrung 33 gelagert, Die obere Kante 36 des Membrankörpers 22 liegt auf einer Schulter 37 an der Aussenwandung der Bohrung 33 auf und wird durch den Druckring 38 auf die Schulter aufgedrUckt. Der Druckring 38 wird durch eine Muffe 39 gehalten, wobei die Muffe 39 unter dem Druck des Schraubnippels 35 steht.
Die Spindel 23 hat ein Trapezgewinde 41, welches mit entsprechenden Gewindegängen an der Innenseite der Muffe 39 zusammenwirkt.
Am unteren Ende der Spindel 23 ist eine Lagerpfanne 43 für den Kugelteil 44 eines Kugelgelenkbolzens 45 vorgesehen. Das untere Ende des Kugelgelenkbolzens 45 erweitert sich zu einem Fussteil 46, der in einer Scheibe 47 endet. Die Scheibe 47 ruht auf der inneren Bodenfläche 48 des Membrankörpers 22.
Die Lagerpfanne 43 hat einen nach innen gebogenen Rand 49, welcher die Kugel 44 umgreift.
Die obere Kante 36 umgibt den Innenraum des Membrankörpers 22 und ist mit dem Bodenteil des Membrankörpers über die elastischen Seitenwandungen 50 verbunden, wobei letztere eine Einengung 51 bilden. Aus den Fig. 3 und 4 erkennt man, dass die Scheibe 47 zwischen der Bodenfläche 48 und der Verengungsstelle 51, die durch die nach innen gerichteten Seitenwandungen gebildet wird, festgelegt ist.
Der Membrankörper hat ursprünglich die in Fig. 5 gezeigte Form, bei der bei Abwesenheit sonstiger Spannungen die elastischen Seitenwandungen 50 nach innen gerichtet sind und die Verengung 51 bilden, durch welche der Kugelteil des Kugelgelenkes mit dem Membrankörper verbunden wird. Die Seitenwandungen 50 bilden einen ersten Zylinderflansch 52 und einen zweiten zylindrischen Wandteil 53, dessen Durchmesser geringer ist als der des Flansches 52. Der zylindrische Abschnitt 53 hängt mit dem Boden-
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teil 48 zusammen, wobei die Verbindung mit der Verengungsstelle 51 durch die nach innen verlaufenden Wandpartien 54 bewirkt wird.
Der Zylinderflanschabschnitt 52 endigt einerseits an der oberen Kante 36, während das andere Ende radial nach innen den Absatz 55 bildet und dort mit der Verengungsstelle 51 verbunden ist. Der dickste Teil des Membrankörpers ist der Bodenteil.
Infolge der Formgebung beim Pressen hat der Membrankörper die Eigenschaft, dass seine Seitenwandungen nach innen sich bewegen, wenn der äussere Druck auf den Membrankörper entfernt wird, und aus diesem Grund besteht stets eine zuverlässige Verbindung des Kugelteiles des Kugelgelenkes mit dem Membrankörper, so dass eine zuverlässige Kupplung sichergestellt ist.
Es ist zu beachten, dass der Bodenteil ein verhältnismässig starkes Kissen bildet, so dass dieses Kissen leicht der Sitzfläche 21 sich anpasst und die Einstellung der Wasserströmung unter sehr geringem Kraftaufwand erfolgen kann.
Beim Zusammensetzen des Wasserhahnes haben die Bauteile die in Fig. 3 dargestellte Lage. Es wird der Nippel 35 eingeschraubt, so dass die Spindel nach unten gedrückt wird und der Ring 38 den Rand 36 des Membrankörpers gegen die Schulter 37 des Gehäuseteiles drückt. Durch den Druck des Ringes 38 gegen die Kante des Membrankörpers ergibt sich eine ringförmige Dichtung gegenüber der Innenwand 33 des Hahngehäuses für das zufliessende Wasser und die Spindel des Hahnes. Es bewirkt daher der Membrankörper nicht nur den Übertritt des Wassers von dem Zufluss zum Abfluss, sondern bewirkt gleichzeitig den Abschluss der Ventilspindel und der zugehörigen Teile in bezug auf das zufliessende Wasser.
Befindet sich der Ventilverschlusskörper in der in Fig. 4 dargestellten Lage, nachdem durch Drehen der Ventilspindel der Kugelteil 45 des Kugelgelenkes nach unten bewegt wurde und die Seitenwandungen 50 des Membrankörpers 22 etwas gedehnt hat, so hat die Bodenfläche 48 des Membrankörpers dichten Abschluss mit der Fläche 21 des Ventilsitzes 20 gebildet. In dieser Stellung kann kein Wasser von der Zuflussleitung in die Abflussleitung übertreten.
Wenn Wasser fliessen soll, wird der Griff 26 gedreht, wodurch die Ventilspindel nach oben bewegt wird. Bei der Aufwärtsbewegung der Ventilspindel 23 wird der Kugelteil 45 des Kugelgelenkes durch den umgebördelten Rand 49 des Pfannenlagers 43 nach oben gezogen. Die Oberseite der am Fuss des Kugelteiles vorgesehenen Scheibe 47 wirkt gegen die Einengung 51 des Membrankörpers und es wird der untere Teil des Membrankörpers nach oben gezogen, bis der untere Teil des Membrankörpers so weit abgehoben ist, dass die gewünschte Wasserströmung sich ergibt. Dies ist in Fig. 3 gezeigt. Gleichgültig nach welcher Richtung die Spindel gedreht wird, d. h. sowohl beim Öffnen des Hahnes als auch beim Schliessen, dreht sich der Kugelteil 45 nicht, da er durch Reibung mit der festen Membran 22 in Verbindung steht.
Die Kugel und das Pfannenlager übertragen von den Axialbewegungskomponenten und Rotationskomponenten der Ventilspindel nur die axiale Bewegung auf den Kugelteil 45 des Kugelgelenkes. Wenn daher der Membrankörper auf den Ventilsitz aufgedrückt oder abgehoben wird, ergibt sich keine Verdrehung des elastischen Membranmaterials in bezug auf den Ventilsitz, wobei zu beachten ist, dass solche hier vermiedenen Verdrehungen eine Abnutzung des Bodenteiles des Membrankörpers bewirken würden und daher die Lebensdauer verringern wurden.
Wenn der Membrankörper auf den Ventilsitz aufsetzt, so gestattet die Kugelgelenkverbindungein Ausgleichen einer nicht hinreichend genauen Ausrichtung des Ventilsitzes. Ist beispielsweise die Sitzfläche des Ventilsitzes nicht vollständig senkrecht zur Achse der Ventilspindel, so gestatten die Teile des Kugelgelenkes, dass der Ventilkörper sich auf die Fläche des Ventilsitzes ausrichtet und so ein gleichmässiger Druck ausgeübt wird.
Es ist ferner darauf zu verweisen, dass, wenn Wasser aus der Zuflussleitung 14 ausgelassen werden soll, durch das Gewicht des Wassers sich kein Unterdruck ausbilden kann, der das Öffnen des Ventiles verhindert. Die nach innen gerichtete Verengung der Seitenwandungen des Membrankörpers, gegen welche das Ende der Spindel 23 wirkt, bewirken bei einer Drehung der Spindel im Sinne des Anhebens des Kugelteiles des Kugelgelenkes, dass der Kugelteil 45 gegen die durch die Seitenwandungen gebildete Verengung des Membrankörpers wirkt und dadurch die Bodenfläche des Membrankörpers von dem Ventilsitz abgehoben wird.
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