CH635406A5

CH635406A5 - FLOW VALVE FOR LIQUIDS WITH TEMPERATURES NEAR YOUR BOILING POINT.

Info

Publication number: CH635406A5
Application number: CH1183878A
Authority: CH
Inventors: Kurt Staehle
Original assignee: Concordia Fluidtechnik Gmbh
Priority date: 1977-11-19
Filing date: 1978-11-17
Publication date: 1983-03-31
Also published as: IT1100931B; DE2751775C2; FR2409437A1; DE2751775A1; GB2008228B; JPS5478524A; IT7829516A0; GB2008228A

Description

Die Erfindung betrifft ein Durchflussventil für Flüssigkeiten mit Temperaturen in der Nähe ihres Siedepunktes, insbesondere für Heisswasser, bestehend aus einem mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Verschlusskörper, der mit dem Ventilsitz eine Drosselstelle bildet, und bei dem in Strömungsrichtung hinter dem engsten Strömungsquerschnitt an der Drosselstelle Belüftungsöffnungen in der Form eines die Drosselstelle umgehenden und über eine Ringkammer mit Umgebungsdruck beaufschlagten Ringspaltes vorgesehen sind. The invention relates to a flow valve for liquids with temperatures near their boiling point, in particular for hot water, consisting of a closure body interacting with a valve seat, which forms a throttle point with the valve seat, and in which ventilation openings in the flow direction behind the narrowest flow cross section at the throttle point the shape of an annular gap which circumvents the throttle point and is acted upon by an annular chamber.

Bei bekannten Ventilen ist als Dichtkante die Oberkante einer Einsatzdüse im Ventilgehäuse vorgesehen, die mit einer gespannten Membran zusammenwirkt. Dadurch kann zwar mechanisch die Oberkante des Ventilsitzes von Kalkabsonderungen frei gehalten werden und durch den Belüftungsspalt wird es auch möglich, Wirbel- und Unterdruckbildung unter dem Ventilsatz zu verhindern und damit Kalkabsonderungen an dieser Stelle zu vermeiden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass an der Innenseite des engsten Durchströmquerschnitts, also unmittelbar hinter dem Ventilsitz immer noch die Gefahr von örtlicher Unterdruckbildung und damit Kalkabsonderung auftreten kann und dass dann bei vorgegebenem Hub die durchströmende Menge nicht konstant bleibt. In known valves, the upper edge of an insert nozzle in the valve housing is provided as the sealing edge, which cooperates with a tensioned membrane. As a result, the upper edge of the valve seat can be mechanically kept free of lime deposits and the ventilation gap also makes it possible to prevent eddy and negative pressure build-up under the valve set and thus to prevent lime deposits at this point. However, it has been shown that on the inside of the narrowest flow cross-section, that is to say immediately behind the valve seat, there can still be a risk of local vacuum formation and thus limescale, and that the flow rate then does not remain constant at a given stroke.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art so auszubilden, dass auch an der Innenseite des Durchströmquerschnittes hinter dem Sitz jede Absonderung von Kalk ausgeschaltet wird. The present invention is therefore based on the object of designing a valve of the type mentioned at the outset in such a way that any lime deposits are also switched off on the inside of the flow cross-section behind the seat.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgesehen, dass der Verschlusskörper mit einem elastisch nachgiebigen kegelförmigen Teil versehen ist, der mit der Innenkante einer sich vom Ringspalt aus nach innen erstreckenden Sitzscheibe zusammenwirkt. Durch diese Ausgestaltung wird die Belüftung möglichst nahe an die Dichtlinie des Ventilsitzes herangelegt, so dass auch dort Kalkablagerung vermieden wird. An der Durchströmstelle wird deshalb die Innenkante vom Ventilkörper selbst mechanisch von Kalkabsonderungen freigehalten, so dass dadurch im engsten Querschnitt in jedem Fall Kalkablagerungen vermieden werden und bei vorgegebenem Hub des Ventilkörpers auch stets die gewünschte Durchflussmenge garantiert ist. To achieve this object it is provided that the closure body is provided with an elastically resilient conical part which interacts with the inner edge of a seat disk which extends inwards from the annular gap. With this configuration, the ventilation is placed as close as possible to the sealing line of the valve seat, so that limescale is also avoided there. At the flow point, the inner edge of the valve body itself is therefore mechanically kept free of limescale deposits, so that limescale deposits are avoided in the narrowest cross section and the desired flow rate is always guaranteed for a given stroke of the valve body.

Dabei ist es von Vorteil, wenn für den kegelförmigen Körper eine gespannte Membran beibehalten wird, die dadurch geschaffen wird, dass der Ventilkörper hauben-förmig ausgebildet ist, und einen kegelförmigen Endteil besitzt und bei der zwischen dem Endteil und einem mit dem Antrieb verbundenen Teller ein ringförmiger Hohlraum verbleibt, über den sich dann der elastische Teil kegelmantelförmig spannt. Bei dieser Ausgestaltung zieht sich der elastische Teil weit über die Innenkante des Ventilsitzes hinauf und sorgt somit auch mechanisch dafür, dass der Ventilsitz stets frei von Kalk bleibt. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass der Verschlusskörper auch als Rollmembran ausgebildet werden könnte, die zwischen dem Antrieb, insbesondere einem Elektromagnet, und dem eigentlichen Ventilgehäuse dicht eingespannt werden kann. Dadurch wird der Elektromagnet vollkommen von der durchströmenden Flüssigkeit abgeschlossen. Für niedrige Drücke genügt diese Ausführungsform. It is advantageous if a tensioned membrane is maintained for the conical body, which is created in that the valve body is hood-shaped and has a conical end part and in which between the end part and a plate connected to the drive annular cavity remains, over which the elastic part is then tapered. In this embodiment, the elastic part extends far beyond the inner edge of the valve seat and thus also mechanically ensures that the valve seat always remains free of lime. This embodiment has the advantage that the closure body could also be designed as a rolling membrane that can be tightly clamped between the drive, in particular an electromagnet, and the actual valve housing. This completely isolates the electromagnet from the liquid flowing through it. This embodiment is sufficient for low pressures.

Es hat sich auch noch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Sitzscheibe von einem Prallrand umgeben wird, der zur Ein- It has also proven to be advantageous if the seat disc is surrounded by a baffle edge that

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Strömöffnung hin höher ist als auf der gegenüberliegenden Seite, weil dann am Ventilsitz eine gleichmässige Durchströmung stattfindet, die nicht etwa, bedingt durch die Zuflussenergie, ein ungleichmässiges Durchströmungsprofil ergibt, das örtlich wieder zu Unterdruckbildung Anlass geben könnte. Es ist auch vorteilhaft, die Sitzscheibe selbst unter einem Winkel zu einer senkrecht zur Durchströmachse stehenden Ebene in Durchflussrichtung zu neigen, und es hat sich gezeigt, dass dann entgegen den Erwartungen, offenbar bedingt durch eine bessere Belüftung durch den Ringspalt, gute Durchströmungsbedingungen auftreten, die zu keiner unerwünschten Wirbelbildung hinter dem Ventilsatz führen. Flow opening is higher than on the opposite side, because then a uniform flow takes place at the valve seat, which does not result in an uneven flow profile due to the inflow energy, which could give rise to local vacuum again. It is also advantageous to incline the seat disc itself at an angle to a plane perpendicular to the flow axis in the flow direction, and it has been shown that contrary to expectations, apparently due to better ventilation through the annular gap, good flow conditions occur which do not lead to any undesirable eddy formation behind the valve set.

Weitere Einzelheiten und Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles zu entnehmen, das in der Zeichnung dargestellt ist. Dabei zeigen: Further details and advantages can be found in the following description of an exemplary embodiment, which is shown in the drawing. Show:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein neues Durchflussventil mit einem haubenartig ausgebildeten, mit einer Kegelspitze versehenen Verschlusskörper, 1 shows a longitudinal section through a new flow valve with a hood-like closure body provided with a conical tip,

Fig. 2 die Ansicht des Durchflussventiles der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II gesehen, 2 seen the view of the flow valve of FIG. 1 in the direction of arrow II,

Fig. 3 das in das Durchflussventil eingesetzte Abflussrohr im Querschnitt, 3 shows the discharge pipe used in the flow valve in cross section,

Fig. 4 das Abflussrohr der Fig. 3 in der Draufsicht, Fig. 5 das Ventilgehäuse mit dem Ventilsitz in einem Längsschnitt gemäss Fig 1, 4 shows the drain pipe of FIG. 3 in a top view, FIG. 5 shows the valve housing with the valve seat in a longitudinal section according to FIG. 1,

Fig. 6 die Ansicht des Gehäuseteiles der Fig. 5 in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 5, 6 shows the view of the housing part of FIG. 5 in the direction of arrow VI in FIG. 5,

Fig. 7 die Draufsicht auf das Ventilgehäuse gemäss Fig. 5, Fig. 8 eine Schnittansicht gemäss der Schnittlinie VIII— VIII in Fig. 7, 7 shows a top view of the valve housing according to FIG. 5, FIG. 8 shows a sectional view along the section line VIII-VIII in FIG. 7,

Fig. 9 eine Ansicht der einströmseitigen Partie der Sitzscheibe in vergrössertem Massstab, und Fig. 10 eine Schnittansicht des Verschlusskörpers. 9 is a view of the inflow-side part of the seat disk on an enlarged scale, and FIG. 10 is a sectional view of the closure body.

Auf dem Ventilgehäuse 7, das mit einem Gehäusedeckel 24 verschlossen ist, sitzt ein Elektromagnet 1. Seitlich besitzt das Ventilgehäuse 7 eine Öffnung mit einer Anschlusshülse 42 für die Zufuhr der Flüssigkeit in Richtung des Pfeiles 9. Die Abflussöffnung in axialer Richtung befindet sich an der dem Elektromagnet 1 gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses 7. Zwischen dem Ventilgehäuse 7 und dem Gehäusedeckel 24 ist der obere freie Rand eines Verschlusskörpers 21 gemäss Fig. 10 eingespannt. Der Verschlusskörper 21 besteht aus einem oberen düsenförmigen Abschnitt 26, der in einen zylindrischen Abschnitt 26a übergeht und mit einer Aussparung 28 für einen Teller 27 versehen ist. Der untere Teil des Verschlusskörpers 21 ist kegelförmig ausgebildet und besteht aus einem kegelförmigen Teil 29 und einem kegelmantelför-migen Abschnitt 30. Der kegelmantelförmige Abschnitt 30 bildet eine gespannte Membran, wodurch zwischen dem Teller 27 und dem kegelförmigen Teil 29 ein ringförmiger Hohlraum gebildet wird. Der Teller 27 ist mittels einer Schraubenfeder 32 gegen den Gehäusedeckel 24 abgestützt und mittels eines Kerbstiftes 32 starr mit dem Anker 34 des Elektromagneten 1 verbunden. Der Anker 34 ist in einem On the valve housing 7, which is closed with a housing cover 24, there is an electromagnet 1. On the side, the valve housing 7 has an opening with a connecting sleeve 42 for supplying the liquid in the direction of the arrow 9. The drain opening in the axial direction is on the Electromagnet 1 opposite side of the valve housing 7. Between the valve housing 7 and the housing cover 24, the upper free edge of a closure body 21 according to FIG. 10 is clamped. The closure body 21 consists of an upper nozzle-shaped section 26 which merges into a cylindrical section 26a and is provided with a recess 28 for a plate 27. The lower part of the closure body 21 is conical and consists of a conical part 29 and a conical-shaped section 30. The conical-shaped section 30 forms a tensioned membrane, whereby an annular cavity is formed between the plate 27 and the conical part 29. The plate 27 is supported against the housing cover 24 by means of a helical spring 32 and rigidly connected to the armature 34 of the electromagnet 1 by means of a notch pin 32. The anchor 34 is in one

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rohrförmigen Aufsatz 23 auf dem Gehäusedeckel 24 geführt und liegt an einem Gegenpol 35 an, der seinerseits über einen Befestigungsring 38 und eine Federscheibe 37 in einer Nut 36 am Elektromagnet 1 abgestützt ist. tubular attachment 23 guided on the housing cover 24 and abuts a counter pole 35, which in turn is supported by a fastening ring 38 and a spring washer 37 in a groove 36 on the electromagnet 1.

Wie insbesondere aus Fig. 5 bis 9 hervorgeht, befindet sich im Ventilgehäuse 7 ein Ventilsitz 5. Dieser Ventilsitz 5 ist an einer sich von einem ringförmigen Ansatz aus nach innen erstreckenden Sitzscheibe 40 gebildet. Diese Sitzscheibe 40 ist ringförmig ausgebildet und weist eine Sitzkante 40a auf (Fig. 9). Diese Sitzkante 40a wirkt mit dem kegelmantelförmigen Abschnitt 30 des Verschlusskörpers 21 zusammen und bildet den Verschluss des Ventils. Die Sitzscheibe 40 ist mit einem Prallrand 41 versehen, der gegen die Seite des Zustromes hin höher ausgebildet ist als auf der Gegenseite. Die Neigung des Prallrandes ist derart gewählt, dass der Winkel a, den die Oberkante des Prallrandes 41 mit der Horizontalen ein-schliesst, 9° bis 10° beträgt. Auch ist die Ebene der Sitzscheibe 40 gegenüber der Horizontalen geneigt und zwar um einen Winkel ß von etwa 7°. Die Sitzkante 40a der Sitzscheibe 40 selbst ist gerundet, so dass neben der eigentlichen Dichtung zwischen dem kegelmantelförmigen Abschnitt 30 und der Sitzscheibe 40 infolge einer reibenden Bewegung beim Schliessen des Ventils eine mechanische Reinigung bewirkt wird. As can be seen in particular from FIGS. 5 to 9, there is a valve seat 5 in the valve housing 7. This valve seat 5 is formed on a seat disk 40 which extends inwards from an annular extension. This seat disk 40 is annular and has a seat edge 40a (FIG. 9). This seat edge 40a interacts with the cone-shaped section 30 of the closure body 21 and forms the closure of the valve. The seat disk 40 is provided with a baffle edge 41 which is higher towards the side of the inflow than on the opposite side. The inclination of the impact edge is selected such that the angle a, which the upper edge of the impact edge 41 forms with the horizontal, is 9 ° to 10 °. The plane of the seat disk 40 is also inclined with respect to the horizontal, specifically by an angle β of approximately 7 °. The seat edge 40a of the seat disk 40 itself is rounded, so that in addition to the actual seal between the cone-shaped section 30 and the seat disk 40, mechanical cleaning is brought about as a result of a rubbing movement when the valve closes.

Unten am Ventilgehäuse 7 befinden sich vorstehende Nasen 42a, in die Gewindelöcher 43 für Schrauben gebohrt sind. Diese Nasen sind zwischen Ausnehmungen für Stege 44, mit denen das Abflussrohr 11 in das Ventilgehäuse 7 eingesetzt ist, angeordnet. Das Abflussrohr 11 selbst läuft von seiner Oberkante konisch nach innen zu und ist am Ausgangsende des Ventilgehäuses zylindrisch. Dieses Abflussrohr 11 wird von aussen in das Ventilgehäuse 7 eingesetzt und mittels der genannten Schrauben befestigt. Zwischen dem Abflussrohr 11 und dem dieses umgebende Teil des Ventilgehäuses 7 ist ein Ringraum 14 ausgebildet, über den der Ringspalt 22 mit der Umgebung verbunden ist. Wird das Ventil geöffnet, so zieht die durchströmende Flüssigkeit infolge des hinter dem Ventilsitz 5 entstehenden Unterdruckes Luft aus der Umgebung durch den Ringspalt 22 , an und auf diese Weise kann eine örtliche Unterdruckbildung mit Kavitation hinter dem Ventilsitz verhindert werden. At the bottom of the valve housing 7 there are protruding lugs 42a into which threaded holes 43 for screws are drilled. These lugs are arranged between recesses for webs 44 with which the drain pipe 11 is inserted into the valve housing 7. The drain pipe 11 itself tapers inwards from its upper edge and is cylindrical at the outlet end of the valve housing. This drain pipe 11 is inserted from the outside into the valve housing 7 and fastened by means of the screws mentioned. An annular space 14 is formed between the drain pipe 11 and the part of the valve housing 7 surrounding it, via which the annular gap 22 is connected to the surroundings. If the valve is opened, the liquid flowing through draws air from the environment through the annular gap 22 as a result of the negative pressure created behind the valve seat 5, and in this way local vacuum formation with cavitation behind the valve seat can be prevented.

Als Material für das Ventilgehäuse 7 und für das Abfluss-rohr 11 ist Kunststoff vorgesehen. Der Verschlusskörper 21 ist einstückig ausgebildet. Als Material hierfür wird ein gummielastisches Material vorgesehen. Ein zweckmässiges Material ist beispielsweise Silikonkautschuk. Die Materialstärke zwischen dem kegelförmigen Teil 29 und dem zylindrischen Abschnitt 26a, d. h. also die Dicke des gespannten kegelmantelförmigen Abschnittes 30 beträgt etwa 0,7 bis 0,8 mm. Dadurch ist der Verschlusskörper an der Dichtlinie weich, dichtet gut ab und legt sich andererseits auch gut um die aus Fig. 9 ersichtliche abgerundete Sitzkante 40a der Sitzscheibe 40 herum. Beim Öffnen und Schliessen des Ventils reibt dieser kegelmantelförmige Abschnitt 30 an der Sitzkante 40a, so dass allfällige Kalkablagerungen an dieser Stelle abgetragen werden. Plastic is provided as the material for the valve housing 7 and for the drain pipe 11. The closure body 21 is formed in one piece. A rubber-elastic material is provided as the material for this. A suitable material is, for example, silicone rubber. The material thickness between the conical part 29 and the cylindrical portion 26a, i.e. H. thus the thickness of the stretched conical section 30 is approximately 0.7 to 0.8 mm. As a result, the closure body is soft on the sealing line, seals well and, on the other hand, also lies well around the rounded seat edge 40a of the seat disk 40 which can be seen in FIG. 9. When opening and closing the valve, this conical section 30 rubs against the seat edge 40a, so that any limescale deposits are removed at this point.

3 3rd

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

635 406 PATENT CLAIMS

1.Flow valve for liquids with temperatures near their boiling point, in particular for hot water, consisting of a closure body (21) which interacts with a valve seat (40), which forms a throttle point with the valve seat and at which the narrowest flow cross-section at the flow direction Throttle point Ventilation openings are provided in the form of an annular gap (22) surrounding the throttle point and subjected to ambient pressure via an annular chamber, characterized in that the closure body (21) is provided with an elastic, flexible, conical part (29, 30) that has the inner edge (40a) a seat disc (40) which extends inwards from the annular gap (22) cooperates.

2. Flow valve according to claim 1, characterized in that the conical part (29,30) is a rubber-elastic section (30) which is stretched conically and is formed from a conical end part (29).

3. Flow valve according to claim 1 or 2, characterized in that the conical part (29,30) bears against a plate (27) connected to the armature (34) of an electromagnet (1), and the rubber-elastic section (30) one between delimits the conical end part (29) and the plate (27) remaining annular cavity (31).

4. Flow valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the plate (27) in a to the rubber-elastic section (30) adjoining cylindrical section (26a) is clamped with an extension (28) of the closure body (21).

5. Flow valve according to claim 4, characterized in that the plate (27) has a slightly larger diameter than the inner diameter of the recess (28).

6. Flow valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cylindrical section (26a) merges into a nozzle-shaped section (26) which is clamped in the valve housing (7).

7. Flow valve according to claim 1, characterized in that the seat disc (40) in the flow direction has an angle of inclination (β) with respect to a plane perpendicular to the outflow axis.

8. Flow valve according to claim 7, characterized in that the seat disc (40) has a circumferential impact edge (41) which is higher towards the inflow opening of the valve housing (7) than on the other side.

9. Flow valve according to claim 7 or 8, characterized in that the seat disc (40) is higher than the bottom of an inflow space (25) in the valve housing (7).

10. Flow valve according to one of claims 1 to 9, characterized in that the annular gap (22) between the seat disc (40) and an insert tube (11) which tapers inwards from the annular gap.

11. Flow valve according to claim 10, characterized in that the insert tube (11) consists of plastic and is inserted into the valve housing (7) by means of webs (44) projecting radially outwards.

12. Flow valve according to claim 3, characterized in that the plate (27) is supported by means of a helical spring (32) on the valve housing (7) and is connected to the armature (34) of the electromagnet (1) with a notch pin (33).

13. Flow valve according to one of claims 1 to 12, characterized in that the electromagnet (1) is attached to a component (24) placed on the valve housing (7), which component (24) at the same time also for clamping the nozzle-shaped section (26 ) of the closure body (21) is used.