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Ventil Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere für Wasserleitungen, mit einem mit Gewinde versehe- nen Ventilschaft und einem napfförmigen, elastischen Ventilverschlusskörper, welcher einen radial abste-
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aufweist, und das VentilgehäuseÖffnung verbunden sind, in der die Leitungen durch einen ringförmigen Ventilsitz im Zusammenwirken mit dem Boden des Ventilverschlusskörpers gegenüber dem Spindelteil getrennt sind, wobei der radial abstehen- deFlanschdesVentilverschlusskörpers am Umfang mit Rippen versehen ist, die in einer ringförmigen Aus- nehmung, die die Rippen von allen Seiten ausser an der Stelle des Schlitzes, durch den der radial abstehen- de Flansch durchtritt, umgeben, eingespannt sind.
Die bekannten Ventile dieser Art zeigen entweder hinsichtlich der Einspannung der Ventilverschluss- körper oder hinsichtlich der Abdichtung am Ventilsitz wesentliche Mängel, die erfindunsgemäss dadurch vermieden werden, dass beim Einschrauben der Mutter des Ventilschaftes bis zum Berühren eineswider- lagers insbesondere in radialer Richtung zur Innenwand des Ventilgehäuses die Rippen derart zusammengedrückt und elastisch verformt werden und die Bodenwand eine abgerundete Lippe des Ventilsitzes berührt, in dem über eine kleine Fläche die gesamte Kraft auf die Stirn-oder Bodenfläche des elastischen Verschluss- körpers verteilt wird.
Es ist durch die franz. Patentschrift Nr. l. 155. 578 bereits bekanntgeworden, zur Vermeidung von Scherkräften in einem napfförmigen Ventilverschlusskörper eine steife Einlage anzuordnen, wobei eine konische Bodenfläche des Ventilverschlusskörpers mit dem Ventilsitz üblicher Bauart zusammenwirkt. Die Einspannung des radial abstehenden Flansches wird nur durch die Klemmwirkung zwischen Ventilflansch und einer Druckscheibe bewirkt.
Dieses bekannte Ventil wird durch die mangelhafte Einspannung des Ventilverschlusskörpers nach kurzemGebrauch an der Einspannstelle undicht, weil der Flansch des Ventilverschlusskörpers aus der Spannfuge herausgleitet. Ferner bewirkt die schräge Ventilsitzfläche eine keilartige Druckzone auf der Bodenfläche des elastischen Verschlusskörpers, so dass auch hier bald Oberflächenzerstörungen auftreten, da die in der Druckzone durch die schrägen Dichtflächen hervorgerufenen Reibungs- und Scherkräfte eine starke Abnutzung verursachen.
Bei der Erfindung indessen wird die Dichtungsscheibe nur auf direktes Zusammenpressen beansprucht und nicht durch Scherungskräfte. Es wird also der die Abdichtung bewirkende Teil des Ventiles zwischen dem Ventilschaft und der Ventilsitzfläche nicht auf Scherung beansprucht, sondern lediglich zwischen beiden zusammengedrückt. Aus diesem Grunde ist ein Ventil, wie es bei der Erfindung zur Anwendung gelangt, als Kompressionsventil zu bezeichnen. Der Vorteil einer solchen Konstruktion liegt darin, dassdie Abnutzung des Dichtungsmittels sich nicht nachteilig auswirkt und dass im Laufe des Gebrauches stets ein zuverlässiger Verschluss erfolgt. Es ist ferner weniger Drehmoment erforderlich, um die Wasserströmung
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abzustellen.
Insbesondere aber ist vorteilhaft, dass die Lebensdauer des Ventilverschlusses wesentlich grö- sser als bei den bisher gebräuchlichen Ventilen ist. Der leicht auswechselbare Verschlussteil kann auch in bisher benutzten Batterieventilen verwendet werden, bei welchen auf Scherungskräfte beanspruchte Dich- tungsscheiben bisher vorgesehen wurden. Es kann das Auswechseln eines Dichtungsteiles in einer Batterie i an der Benutzungsstelle durch einen Installateur ohne wesentliche kostspielige Abänderung der Batterie vor- genommen werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
In einem Ventilgehäuse 15, welches eine abgestufte Bohrung 16 aufweist, ist die Zufuhrleitung an die Bohrung 18 angeschlossen. Ein Nippel 21, der den Ventilsitz bildet, ist in die Bohrung 16 des Gehäuses in der Nähe der Eintrittsstelle der Zufuhrleitung eingeschraubt und besitzt eine zentrale Boh- rung 22 und eine Schulter 23, die am rechten äusseren Ende abgerundet ist. Eine zweite Queröff- nung 24 durchsetzt das Gehäuse 15 und verbindet die Bohrung 16 mit einem Punkt in der Nähe der Schulter 23 des Ventilsitzes. In dieser Öffnung ist die Ableitung 25 eingeschraubt.
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derVentilverschlusskörper ; erliegt gegenüber dem denVentilsitz bildendenNippel 21.deformierbare Seitenwandungen 28 und einen sich nach aussen erstreckenden Flansch 30 und einen nach innen gerichteten Flansch 31.
Der Flansch 30 hat an seinem Rand nach oben und nach unten gerichtete Rippen 32 und 33. Ein Metallring 34 ist innerhalb jeder Rippe 32 und 33 beiderseits des Flansches 30 vorgesehen. Der Durchmesser der Stirnfläche 27 des Verschlusskörpers ist etwas grösseralsderDurchmesserderSchulter23desdenVentilsitztragendenNippels, derDurchmesserist aber geringer als der Durchmesser der Bohrung 16 an dieser Stelle, so dass eine direkte Berührung mit der Wandung der Bohrung nicht stattfindet. Der Verschlusskörper 26 ist in der Bohrung durch den Flansch 30 zentriert, dessenDurchmesser gleich demDurchmesser der Bohrung an dieser Stelle ist.
Eine nach innen gerichtete Schulter 35, die an der Innenwandung des Gehäuses vorgesehen ist, wirkt gegen die untere Rippe 33 und den Ring 34 und verhindert, dass der Verschlusskörper an dieser Stelle nach unten gezogen wird. An der Aussenseite ist eine Mutter 36 vorgesehen, die in dem Ventilgehäuse 15 mittels der Überwurfmutter 37 befestigt ist. Wenn die Überwurfmutter 37 angezogen wird, so dass sie sich in das Ventilgehäuse hineinbewegt und ihr inneres Ende 38 gegen die Schulter 40 der Mutter 36 wirkt, so wird die Mutter zentriert und so weit nach innen bewegt, dass ihr inneres Ende 41 gegen den Ring 34 und die äussere Rippe 32 des Verschlusskörpers wirkt. Es werden die Rippen 32 und 33 des Flansches zwischen der inneren'Schulter 35 des Ventilgehäuses und dem Ende 41 der Mutter 36 zusammengepresst.
Der auf die elastische Masse ausgeübte Druck bewirkt, dass der Flansch innig gegen die Wandung der Bohrung gedrückt wird, so dass kein Wasser um den Flansch herumgelangen und aus dem Ventil nach aussen heraustreten kann.
Der längliche Ventilschaft 42 hat an seinem inneren Ende einen verstärkten Kopf 43 sowie eine schmalere Halspartie 44 sowie eine Ringnut 45 ; ferner greift der Ventilschaft mit einem Gewindeteil 46 in das Innengewinde der Mutter 36. Der sich nach aussen erstreckende Teil des Schaftes ist mit 47 bezeichnet. Der Kopf 43 des Ventilschaftes liegt zwischen der Stirnfläche 27 und dem Innenflansch 31 des Verschlusskörpers, und wenn der Schaft gedreht wird, wirkt der Kopfteil 43 ge-
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gesehen ist. Der Innenflansch 31 wirkt locker gegen den Hals 44 des Ventilschaftes. Das Gewinde 46 des Schaftes ist vorzugsweise ein Trapez-Gewinde.
Die Anwendung von steilen Gewindegängen, wie sie bei einem Trapezgewinde anwendbar sind, ist zweckmässig, weil bei einer Drehung des Ventilschaftes 42 das steile Gewinde nur eine geringe Drehbewegung in eine verhältnismässig grosse Längsbewegung umsetzt. Wenn eine Drehung im Uhrzeigersinn stattfindet, wird der Ventilschaft in die Ventilbohrung hineinbewegt. Der Kopfteil 43 drückt dann auf die Druckkappe an der inneren Seite des Verschlusskörpers und schiebt diesen nach innen, wobei die Seitenwandungen 28 gedehnt werden, da die Randpartien fest eingespannt sind. Wenn diese Bewegung fortgesetzt wird, wird die innere Fläche 27 des Verschlusskörpers gegen die Schulter 23 des Ventilsitzes gedrückt, so dass auf diese Weise ein dichter Abschluss sich ergibt.
Die Druckkappe 48 zwischen dem Kopfteil des Ventilschaftes und der zugewendeten Seite der Membran nimmt alle Scherungskräfte auf, die beim Drehen des Ventilschaftes sich ergeben, und es werden solche Kräfte nicht auf die Membran selbst übertragen, da die Kappe 48 aus zähem, nicht reibendem Material besteht. Dementsprechend ist die Kraft, welche auf die Membran wirkt, eine Druckkraft. Da die Schulter 23 abgerundet ist, befindet sich nur eine kleine Fläche derselben in Berührung mit der Fläche des Verschlusskörpers 27, und die gesamte Kraft, die auf der Fläche zur
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Wirkung gelangt, wird auf die kleine Fläche der Schulter übertragen, so dass an der Schulter einhoher Druckherrscht, der die Strömung des Wassers unterbindet.
Wenn der Ventilschaft im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, bewegt er sich aus der Bohrung heraus und es wird der Kopfteil des Ventilschaftes von der Dichtfläche entfernt, so dass der hohe Druck aufgehoben wird. Dementsprechend können die Seitenwandungen 28 des Verschlusskörpers, die bisher unter Spannung gehalten wurden, sich zusammenziehen und die Stirnfläche 27 zu dem Flanschteil zurückziehen und von der Schulter 23 entfernen, so dass das Wasser um die'Schulter herum zu der Abflussleitung 25 fliessen kann. Offensichtlich hängt dieStärke der Strömung davon ab, wie stark die Stirnfläche des Verschlusskörpers von der Schulterflächezurückge- zogen wird und dies hängt wieder von der Drehung ab, um die der Ventilschaft gedreht wurde. Ein nur sehr geringes Abheben von dem Ventilsitz lässt bereits eine starke Wasserströmung zu.
In Anbetrachtder Verwendung eines Trapez-Gewindes ist die Drehung des Ventilschaftes, die zwischen der vollständigen Öffnungsstellung und der vollständigen Abschluss-Stellung erforderlich ist, nur gering und hängt von den Gewindegängen ab ; beispielsweise kann hiezu eine Drittelumdrehung ausreichend sein.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass das Vermeiden von Scherungskràíten an der Membran die innere Rei- bung in dem Ventil der Batterie so verringert, dass, wenn ein doppeltes Trapez-Gewinde von einem Ge- windewinkel von 150 verwendet wird und hoher Druck in der Zuflussleitung herrscht, der Wasserdruck, der gegen die Stirnseite der Membran wirkt, bereits dazu führen würde, die Abdichtung aufzuheben, wenn nicht eine zusätzliche Reibung hinzukommen würde. Ein Mittel, um die innere Reibung zu vergrössern und einselbsttätiges Lösen des Verschlusses zu verhindern, besteht aus einem Reibungsring 50, welcher um die Ringnut bei 42 eingesetzt wird. Dieser Ring berührt die Innenwandung der Bohrung und steht unter
Druck, so dass das erforderliche verzögernde Reibungsmoment sich ergibt.
Es kann auch eine hinreichend starke Reibung dadurch erzielt werden, dass ein eingängiges Trapez-Gewinde verwendet wird, welches etwa die halbe Steighöhe des doppelten Trapez-Gewindes, welches dargestellt ist, hat.
Versuche mit dem erfindungsgemässen Ventil haben ergeben, dass voraussichtlich mit einer Betriebs- dauer von 20 Jahren gerechnet werden kann. Diese hohe Lebensdauer ist auf die erfindungsgemässen
Merkmale zurückzuführen, welche das Ventil den bekannten Ventilen überlegen macht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ventil, insbesondere für Wasserleitungen, mit einem mit Gewinde versehenen Ventilschaft und einem napfförmigen, elastischen Ventilverschlusskörper, welcher einen radial abstehenden Flansch auf- weist und das Ventilgehäuse in zwei Räume unterteilt, wobei in einem Raum der Spindelteil des Ventiles untergebracht ist, der mit seinem unteren Ende mit der Bodenfläche des napfförmigen Ventilverschluss- körpers zusammenwirkt, und in dem andern Raum die Zufluss- und Abflussleitung durch eine Öffnung ver- bunden sind, in der die Leitungen durch einen ringförmigen Ventilsitz im Zusammenwirken mit dem Bo- den des Ventilverschlusskörpers gegenüber dem Spindelteil getrennt sind, wobei der radial abstehende FlanschdesVentilverschlusskörpersamUmfang mit Rippen versehen ist, die in einer ringförmigen Ausneh- mung,
die die Rippen von allen Seiten ausser an der Stelle des Schlitzes, durch den der radial abstehende Flansch durchtritt, umgeben, eingespannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (32,
33) beim Einschrauben der Mutter (36) des Ventilschaftes (47) bis zum Berühren eines Widerlagers, ins- besondere in radialer Richtung zur Innenwand des Ventilgehäuses zusammengedrückt und elastisch ver- formt werden, und die Bodenwand (27) eine abgerundete Schulter (23) des Ventilsitzes berührt, in dem über eine kleine Fläche die gesamte Kraft auf die Stirn- oder Bodenfläche (27) des elastischen Verschluss- körpers verteilt wird.
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Valve The invention relates to a valve, in particular for water pipes, with a threaded valve stem and a cup-shaped, elastic valve closure body which has a radially spaced
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and the valve housing opening are connected, in which the lines are separated by an annular valve seat in cooperation with the bottom of the valve closure body opposite the spindle part, the radially protruding flange of the valve closure body being provided on the circumference with ribs which are in an annular recess, which surround the ribs on all sides except at the point of the slot through which the radially protruding flange passes, are clamped.
The known valves of this type show significant deficiencies either with regard to the clamping of the valve closure body or with regard to the sealing on the valve seat, which according to the invention are avoided by the fact that when screwing in the nut of the valve stem until it touches an abutment, especially in the radial direction to the inner wall of the valve housing the ribs are compressed and elastically deformed in this way and the bottom wall touches a rounded lip of the valve seat, in which the entire force is distributed over a small area on the front or bottom surface of the elastic closure body.
It is through the franz. Patent No. l. 155,578 has already become known to arrange a stiff insert in a cup-shaped valve closure body in order to avoid shear forces, a conical bottom surface of the valve closure body cooperating with the valve seat of the usual design. The clamping of the radially protruding flange is only effected by the clamping effect between the valve flange and a pressure disc.
This known valve becomes leaky at the clamping point due to the inadequate clamping of the valve closure body after a short period of use, because the flange of the valve closure body slides out of the clamping joint. Furthermore, the inclined valve seat surface causes a wedge-like pressure zone on the bottom surface of the elastic closure body, so that surface destruction soon occurs here too, since the friction and shear forces caused by the inclined sealing surfaces in the pressure zone cause severe wear.
In the case of the invention, however, the sealing washer is only subjected to direct compression and not to shear forces. The part of the valve that causes the seal between the valve stem and the valve seat surface is not subjected to shear stress, but is merely compressed between the two. For this reason, a valve as used in the invention is to be referred to as a compression valve. The advantage of such a construction is that the wear and tear of the sealing means is not detrimental and that a reliable seal always takes place in the course of use. Also, less torque is required to keep the water flowing
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turn off.
In particular, however, it is advantageous that the service life of the valve closure is significantly longer than that of the valves that have been used up to now. The easily replaceable closure part can also be used in previously used battery valves in which sealing washers subjected to shear forces were previously provided. The replacement of a sealing part in a battery i at the point of use can be carried out by an installer without any significant costly modification of the battery.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail in the drawing.
In a valve housing 15, which has a stepped bore 16, the supply line is connected to the bore 18. A nipple 21, which forms the valve seat, is screwed into the bore 16 of the housing near the entry point of the supply line and has a central bore 22 and a shoulder 23, which is rounded at the right outer end. A second transverse opening 24 penetrates the housing 15 and connects the bore 16 to a point in the vicinity of the shoulder 23 of the valve seat. The discharge line 25 is screwed into this opening.
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the valve closure body; succumbs to deformable side walls 28 and an outwardly extending flange 30 and an inwardly directed flange 31 opposite the nipple 21 forming the valve seat.
The flange 30 has upwardly and downwardly directed ribs 32 and 33 on its edge. A metal ring 34 is provided within each rib 32 and 33 on either side of the flange 30. The diameter of the end face 27 of the closure body is somewhat larger than the diameter of the shoulder 23 of the nipple carrying the valve seat, but the diameter is smaller than the diameter of the bore 16 at this point, so that there is no direct contact with the wall of the bore. The closure body 26 is centered in the bore through the flange 30, the diameter of which is equal to the diameter of the bore at that point.
An inwardly directed shoulder 35, which is provided on the inner wall of the housing, acts against the lower rib 33 and the ring 34 and prevents the closure body from being pulled down at this point. A nut 36, which is fastened in the valve housing 15 by means of the union nut 37, is provided on the outside. When the union nut 37 is tightened so that it moves into the valve housing and its inner end 38 acts against the shoulder 40 of the nut 36, the nut is centered and moved inward so far that its inner end 41 against the ring 34 and the outer rib 32 of the closure body acts. The ribs 32 and 33 of the flange are pressed together between the inner shoulder 35 of the valve housing and the end 41 of the nut 36.
The pressure exerted on the elastic mass causes the flange to be pressed intimately against the wall of the bore so that no water can get around the flange and exit the valve to the outside.
The elongated valve stem 42 has at its inner end a reinforced head 43 and a narrower neck portion 44 and an annular groove 45; Furthermore, the valve stem engages with a threaded part 46 in the internal thread of the nut 36. The part of the stem extending outward is denoted by 47. The head 43 of the valve stem lies between the end face 27 and the inner flange 31 of the closure body, and when the stem is rotated, the head part 43 acts
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is seen. The inner flange 31 acts loosely against the neck 44 of the valve stem. The thread 46 of the shaft is preferably a trapezoidal thread.
The use of steep threads, as they can be used with a trapezoidal thread, is expedient because when the valve stem 42 is rotated, the steep thread converts only a small rotary movement into a relatively large longitudinal movement. When clockwise rotation occurs, the valve stem is moved into the valve bore. The head part 43 then presses on the pressure cap on the inner side of the closure body and pushes it inwards, the side walls 28 being stretched because the edge portions are firmly clamped. If this movement is continued, the inner surface 27 of the closure body is pressed against the shoulder 23 of the valve seat, so that in this way a tight seal results.
The pressure cap 48 between the head part of the valve stem and the facing side of the diaphragm absorbs all shear forces that arise when the valve stem is rotated, and such forces are not transmitted to the diaphragm itself, since the cap 48 is made of tough, non-abrasive material . Accordingly, the force acting on the diaphragm is a compressive force. Since the shoulder 23 is rounded, only a small area of the same is in contact with the surface of the closure body 27, and all of the force exerted on the surface
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Effect is transmitted to the small area of the shoulder, so that there is a high pressure on the shoulder, which prevents the flow of water.
When the valve stem is rotated counterclockwise, it moves out of the bore and the head portion of the valve stem is removed from the sealing surface so that the high pressure is released. Accordingly, the side walls 28 of the closure body, which were previously kept under tension, can contract and withdraw the end face 27 to the flange part and remove it from the shoulder 23, so that the water can flow around the shoulder to the drainage line 25. Obviously, the strength of the flow depends on how much the end face of the closure body is withdrawn from the shoulder surface and this again depends on the rotation through which the valve stem was rotated. Even a very slight lifting from the valve seat allows a strong flow of water.
In view of the use of a trapezoidal thread, the rotation of the valve stem which is required between the fully open position and the fully closed position is only small and depends on the threads; for example, a third of a turn may be sufficient for this purpose.
Experience has shown that the avoidance of shear forces on the membrane reduces the internal friction in the valve of the battery so that if a double trapezoidal thread with a thread angle of 150 is used and there is high pressure in the supply line , the water pressure acting against the face of the membrane would already cause the seal to break if additional friction were not added. A means to increase the internal friction and prevent an automatic release of the closure consists of a friction ring 50 which is inserted around the annular groove at 42. This ring touches the inner wall of the bore and is below
Pressure, so that the required decelerating friction torque results.
Sufficiently strong friction can also be achieved in that a single-start trapezoidal thread is used which has approximately half the rise height of the double trapezoidal thread which is shown.
Tests with the valve according to the invention have shown that an operating life of 20 years can be expected. This long service life is due to the inventive
Attributable to features which make the valve superior to the known valves.
PATENT CLAIMS:
1. Valve, in particular for water pipes, with a threaded valve stem and a cup-shaped, elastic valve closure body, which has a radially protruding flange and divides the valve housing into two spaces, the spindle part of the valve being housed in one space, which is connected to its lower end cooperates with the bottom surface of the cup-shaped valve closure body, and in the other space the inflow and outflow lines are connected by an opening in which the lines through an annular valve seat in cooperation with the base of the valve closure body opposite Spindle part are separated, the radially protruding flange of the valve closure body is provided with ribs on the circumference, which in an annular recess,
which surround the ribs on all sides except at the point of the slot through which the radially protruding flange passes, characterized in that the ribs (32,
33) when screwing in the nut (36) of the valve stem (47) until it touches an abutment, in particular in the radial direction to the inner wall of the valve housing and are elastically deformed, and the bottom wall (27) has a rounded shoulder (23) of the valve seat, in which the entire force on the front or bottom surface (27) of the elastic closure body is distributed over a small area.
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