[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 ein Hydrantenhauptventil, das in einem Hauptventilgehäuse eines Hydranten angeordnet ist. Dieses Hydrantenhauptventil umfasst einen im Wesentlichen gegenüber einer Ventilachse rotationssymmetrischen Ventilsitz, der als eine Innenfläche des Hauptventilgehäuses ausgebildet ist. Zudem umfasst dieses Hydrantenhauptventil einen im Wesentlichen gegenüber der Ventilachse rotationssymmetrischen Ventilkörper, der mittels einer Ventilstange gegenüber dem Ventilsitz bewegbar angeordnet ist und der ein Tragteil, ein Halteteil und eine Dichtung umfasst. Der Tragteil umfasst einen Anschlussstutzen für das Befestigen dieser Ventilstange, und die Dichtung ist zumindest teilweise zwischen dem Tragteil und dem Halteteil eingeklemmt gehalten.
[0002] Hydranten mit einem solchen Hydrantenhauptventil sind seit vielen Jahren in bzw. an Schweizer Wasserverteilungsnetzen installiert und haben sich an sich bewährt. Bei den bekannten Hydranten, seien dies nun Überflur- oder Unterflurhydranten, wurde manchmal beobachtet, dass - zum sicheren Absperren der Zuleitung zum Hydranten - mit zunehmender Betriebsdauer das Hydrantenhauptventil mit immer grösserer Schliesskraft geschlossen wurde. Dabei wurde die am Tragteil des Ventilkörpers gehaltene Dichtung des Hydranten-hauptventils mit immer grösserer Kraft gegen den Ventilsitz am Hauptventilgehäuse gedrückt. In der Folge musste festgestellt werden, dass einige Kunststoffmaterialien, die zum Herstellen dieser Dichtung verwendet wurden, mit zunehmendem Schliessdruck zu fliessen begannen.
Dies hatte oft zur Folge, dass beim nächsten Schliessvorgang eine noch grössere Kraft angewendet wurde, was im wiederholten Fall bewirkte, dass ein wesentlicher Teil des Dichtungsmaterials weggedrängt wurde. Schlimmstenfalls konnte keine genügende Abdichtung mehr erreicht werden und die Dichtung des Hydrantenhauptventils musste ersetzt werden. In besonders ausgeprägten Fällen verhinderte jedoch das weggedrängte Dichtungsmaterial ein reguläres Öffnen des Hydranten und ein routinemässiges Ersetzen des Hydrantenhauptventils unter normalem Wasserdruck (ca. 5 bis 16 bar). Dies führte in der Regel dazu, dass der betreffende Netzabschnitt von der übrigen Wasserversorgung (mittels Schiebern) abgetrennt werden und der Hydrant demontiert werden musste, damit das blockierte Hydrantenhauptventil demontiert und ersetzt werden konnte.
[0003] Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein Blockieren des Hydrantenhauptventils, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt wurde, zu verhindern.
[0004] Diese Aufgabe wird mit einem Hydrantenhauptventil gelöst, wie dies im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs 1 definiert ist. Das erfindungsgemässe Hydrantenhauptventil ist dadurch gekennzeichnet, dass der Tragteil des Ventilkörpers eine von der Richtung der Ventilachse abweichende Anschlagfläche umfasst, die im geschlossenen Zustand des Hydrantenhauptventils eine im Wesentlichen parallel zu der Anschlagfläche verlaufende Gegenfläche am Hauptventilgehäuse beaufschlägt, und dass die Dichtung derart gehalten und ausgebildet ist, dass sie im geschlossenen Zustand des Hydrantenhauptventils definiert verformt und verpresst dem Ventilsitz dichtend anliegt. Weitere erfindungsgemässe Merkmale und Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
[0005] Das erfindungsgemässe Hydrantenhauptventil umfasst folgende Vorteile:
Das Hydrantenhauptventil kann nur bis zu einem fixen Endanschlag geschlossen werden, der durch das Beaufschlagen der Gegenfläche am Hauptventilgehäuse durch die Anschlagfläche des Tragteils des Ventilkörpers permanent definiert wird.
Der definierte Endanschlag begrenzt den Anpressdruck für die Dichtung, welche damit in einem vorbestimmten Masse verformt und so verpresst wird, dass diese dem Ventilsitz sicher dichtend anliegt.
Viele bereits in Betrieb genommene Hydranten weisen bereits eine geeignete Gegenfläche auf, so dass solche Hydranten, seien dies nun Überflur-oder Unterflurhydranten,
in einer routinemässigen Wartung und ohne Umbau mit einem erfindungsgemässen Hydrantenhauptventil bestückt werden können.
Neue Hydranten können bereits standardmässig mit einem erfindungsgemässen Hydrantenhauptventil bestückt werden.
Der Ventilkörper des erfindungsgemässen Hydrantenhauptventils ist leichter und kann kostengünstiger hergestellt werden als die bereits bekannten Ventilkörper.
[0006] Das erfindungsgemässe Hydrantenhauptventil wird nun an Hand von schematischen, lediglich einige ausgewählte, beispielhafte Ausführungsformen darstellenden und den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränkenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
<tb>Fig. 1<sep>einen detaillierten Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemässen Ventilkörper;
<tb>Fig. 2<sep>vereinfachte, halbe Vertikalschnitte durch unterschiedliche Ausführungsformen des erfindungsgemässen Hydrantenhauptventils, bei welchem in der:
<tb>Fig. 2a<sep>der Ventilkörper in einem Standardhydranten mit einer einzigen konischen Innenfläche eingebaut ist;
<tb>Fig. 2b<sep>der Ventilkörper in einem neuen Hydranten oder bearbeiteten Standardhydranten eingebaut ist, der zwei durch einen Absatz voneinander getrennte konische Innenflächen aufweist;
<tb>Fig. 2c<sep>der Ventilkörper in einem neuen Hydranten oder bearbeiteten Standardhydranten eingebaut ist, bei welchem die Gegenfläche in ihrer Richtung von einer ersten konischen Innenfläche abweicht;
<tb>Fig. 2d<sep>der Ventilkörper in einem neuen Hydranten oder bearbeiteten Standardhydranten eingebaut ist, bei welchem die Gegenfläche als im Wesentlichen rechtwinklig zu der Ventilachse verlaufend ausgebildet ist.
[0007] Die Fig. 1 zeigt einen detaillierten Vertikalschnitt durch einen erfindungsge-mässen Ventilkörper, der Bestandteil eines erfindungsgemässen Hydranten-hauptventils 1 (vgl. Fig. 2a) ist, welches in einem Hauptventilgehäuse 2 eines Hydranten 3 angeordnet ist. Dieses Hydrantenhauptventil 1 umfasst einen im Wesentlichen gegenüber einer Ventilachse 4 rotationssymmetrischen Ventilsitz 5, der als eine Innenfläche 6 des Hauptventilgehäuses 2 ausgebildet ist (vgl. Fig. 2a) und einen im Wesentlichen gegenüber der Ventilachse 4 rotationssymmetrischen Ventilkörper 7, der mittels einer Ventilstange 8 (vgl. Fig. 2a) gegenüber dem Ventilsitz 5 bewegbar (vgl. Doppelpfeil) angeordnet ist und der ein Tragteil 9, ein Halteteil 10 und eine Dichtung 11 umfasst.
Dabei umfasst der Tragteil 9 einen Anschlussstutzen 12 für das Befestigen dieser Ventilstange 8 und die Dichtung 11 ist zumindest teilweise zwischen dem Tragteil 9 und dem Halteteil 10 eingeklemmt gehalten.
[0008] Der Tragteil 9 des Ventilkörpers 7 umfasst eine von der Richtung der Ventilachse 4 abweichende Anschlagfläche 13, die im geschlossenen Zustand des Hydrantenhauptventils 1 eine im Wesentlichen parallel zu der Anschlagfläche 13 verlaufende Gegenfläche 14 am Hauptventilgehäuse 2 beaufschlägt (vgl. Fig. 2a). Die Dichtung 11 ist zudem derart gehalten und ausgebildet, dass sie im geschlossenen Zustand des Hydrantenhauptventils 1 definiert verformt und verpresst dem Ventilsitz 5 dichtend anliegt.
[0009] Der Tragteil 9 des Ventilkörpers 7 ist vorzugsweise aus einem nichtkorrodie-renden Material hergestellt, wobei ein aus einer Messinglegierung gegossener Tragteil bevorzugt wird. Optional kann vorgesehen sein, beispielsweise die Anschlagfläche 13 und/oder den Anschlussstutzen 12 spanabhebend nachzubearbeiten. Für die Herstellung des Prototypen wurde eine Messinglegierung (CuZn40Pb2) und eine spanabhebende Bearbeitung verwendet. Alternative Materialien für einen Tragteil 9 umfassen neben anderen Metalllegierungen auch hochfeste bzw. mit Füllmaterialien hochfest gemachte Kunststoffe oder Ver-bundstoffe, die mittels Spritzguss und/oder spanabhebender Bearbeitung hergestellt werden können.
[0010] Die Dichtung 11 ist vorzugsweise aus einem Duroplastmaterial, insbesondere Polyurethan (PUR) hergestellt. Speziell bevorzugt ist Polyurethan mit einer Härte von 50 bis 100 Shore, wobei eine Härte von 60 bis 90 Shore besonders bevorzugt ist. Besonders bevorzugt ist ein Duroplastmaterial, das den Leitlinien des Deutschen Umweltbundesamtes (UBA) zur hygienischen Beurteilung von organischen Materialien im Kontakt mit Trinkwasser [KTW = Kunststoffe und Trinkwasser; Empfehlungen gemäss dem ehemaligen deutschen Bundesgesundheitsamt (BGA), welche vom Umweltbundesamt (UBA) und vom Bundesinstitut für gesundheitlichen Verbraucherschutz und Veterinärmedizin (BgVV) übernommen wurden] entspricht und das die Anforderungen des Deutschen Verbandes für Wasser und Gas (DVGW) gemäss dem Arbeitsblatt W 270 erfüllt.
Für das Herstellen eines Prototypen für die Dichtung 11 wurde PUR mit der Bezeichnung 85 AU 20929 (blau) der Firma Freudenberg Simrit AG (8050 Zürich, Schweiz) verwendet. Dabei entspricht die Zahl 85 der aktuellen Shore Härte, AU weist auf das verwendete PUR hin und die Zahl 20939 bezeichnet die verwendete Mischung. Dieser Prototyp erfüllt die obigen Anforderungen gemäss KTW und DVGW und ist deshalb für die Verwendung in Trinkwasserleitungen zugelassen.
[0011] Der Halteteil 10 ist bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoff (mit o-der ohne Füllverstärkung), besonders bevorzug aus Polyoximethylen oder Po-lyacetal (POM) gebildet. Der Prototyp des Halteteils wurde aus POM-Halbzeug (POM-C) gefertigt. Die Formgebung des Halteteils 10 kann je nach Zusammensetzung mittels Spritzguss und/oder auch mittels spanabhebender Bearbeitung erfolgen.
[0012] Das erfindungsgemässe Hydrantenhauptventil 1 kann in einem weiten Bereich eingesetzt werden und ist für eine getestete Nennweite von 100 mm für einen Wasserdruck von über 30 bar dicht. Mit den entsprechenden konstruktiven Anpassungen, insbesondere in Bezug auf dem Tragteil 9, den Halteteil 10 und die Dichtung 11, ist das erfindungsgemässe Hydrantenhauptventil 1 für eine Nennweite bzw. einen Öffnungsdurchmesser 28 von 50 bis 200 mm einsetzbar.
[0013] Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemässe Hydrantenhauptventil 1 zum Führen des Tragteils 9 in Richtung der Ventilachse 4 eine Ventilführung 25 mit Führungsrippen 26 (vgl. auch Fig. 2a). Es ist zudem bevorzugt, dass der Tragteil 9 eine an sich bekannt Entwässerungsdichtung 27 umfasst; je nach konstruktiven Erfordernissen können Verstärkungsrippen 32 vorgesehen werden. Das Anbringen oder Integrieren eines Sensors für die (permanente oder sporadische) Lecküberwachung, wie diese z.B. aus dem Patent CH 691 932 A5 bekannt ist, im oder am Tragteil 9 ist ebenfalls bevorzugt (nicht gezeigt). Dabei kann der Sensor an der Tragteiloberfläche befestigt oder auch teilweise in den Tragteil 9 eingebaut sein.
Auch kann ein solcher Vibrationssensor zum Feststellen und Messen von durch eine Leckage erzeugten Schallwellen im Wasser des Leitungsnetzes in der Betätigungsvorrichtung, insbesondere in der Betätigungsspindel angeordnet werden, wie dies in CH 691 932 A5 offenbart ist. Mittels an sich bekannter Korrelationstechniken können die Resultate der Schallmessungen an zwei oder mehreren, untereinander bis um mehrere hundert Meter beabstandete Hydranten miteinander verglichen werden, worauf der Ort des die gemessenen Schallwellen erzeugenden Lecks auf wenige Zentimeter genau bestimmt werden kann.
[0014] Die Fig. 2 zeigt vereinfachte, halbe Vertikalschnitte durch unterschiedliche Ausführungsformen des erfindungsgemässen Hydrantenhauptventils 1. Gut zu sehen in der Fig. 2ist auch die Ventilstange 8, wie diese mittels einer Sicherungsschraube 31 am Anschlussstutzen 12 befestigt ist. Die Ventilstange 8 wird dabei bevorzugt so am Tragteil 9 befestigt, dass sie am Anschlussstutzen 12 eine definierte Endlage einnimmt (vgl. Fig. 2abis 2d).
[0015] In der Fig. 2a ist der Ventiikörper 7 in einem Standardhydranten mit einer einzigen konischen Innenfläche 15 eingebaut. Diese erste, besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hydrantenhauptventils 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz 5 und die Gegenfläche 14 als eine einzige konische Innenfläche 15 des Hauptventilgehäuses 2 ausgebildet sind. Bei solchen seit einigen Jahren verwendeten Hydranten 3, kann das Hydrantenhauptventil 1 sehr einfach während einem Serviceeinsatz ausgetauscht werden. Falls der Ventilsitz 5 des gebrauchten Hydranten noch sauber (mit wenigen oder keinen Korrosionsspuren) und unverletzt (ohne Dellen oder tiefe Kratzer) ist, kann unmittelbar nach dem Herausnehmen des alten Hauptventils ein neues, erfindungsgemässes Hydrantenhauptventil 1 eingesetzt werden.
[0016] Sollte der Ventilsitz 5 stark verschmutzt oder gar beschädigt sein, so kann dieser entweder vor Ort überarbeitet (z.B. überschliffen) werden oder es kann das Hauptventilgehäuse 2 des beschädigten Hydranten ersetzt werden.
[0017] Die hier gezeigte, einzige konische Innenfläche 15 des Hauptventilgehäuses 2 ist in einem Winkel von 45[deg.] zu der Ventilachse 4 ausgebildet. Abweichend von dieser Darstellung kann der Konus auch einen beliebigen anderen Winkel zwischen 10[deg.] und 80[deg.] (z.B. 30[deg.], 40[deg.], 50[deg.] oder 60[deg.]) zu der Ventilachse 4 bilden.
[0018] Die Dichtung 11 ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet, wobei zudem bevorzugt wird, dass der Halteteil 10 einen im Wesentlichen parallel zur Ventilachse 4 verlaufenden Absatz 19 umfasst, der konstant einen inneren Radius der ringförmigen Dichtung 11 definiert. Besonders bevorzugt ist die Dichtung in ihrem Querschnitt auf ihrer Dichtseite 20 abgerundet und auf ihrer dem Absatz 19 im Wesentlichen anliegenden Innenseite 21 gerade ausgebildet (vgl. auch Fig. 1). Die Dichtung 11 kann als ein offener Ring ausgebildet sein. Beim Schliessen des Hydrantenhauptventils 1 wird dabei das Dichtungsmaterial vorteilhafterweise so verpresst und deformiert, dass sich die verbleibende, den Ring unterbrechende Spalte (nicht dargestellt) dichtend schliesst. Es wird jedoch bevorzugt, die Dichtung als geschlossenen O-Ring auszubilden, bei dem keine Spalte geschlossen werden muss.
Wahlweise kann ein geklebter oder geschweisster bzw. ein spritzgegossener oder gestanzter O-Ring verwendet werden. Die Dichtung 11 ist vorzugsweise aus einem Duroplastmaterial, insbesondere Polyurethan (PUR) hergestellt.
[0019] Der Halteteil 10 ist hier mittels Befestigungselementen 22 reversibel mit dem Tragteil 9 verbunden. Das Wegnehmen des Halteteils ist beim Einsetzen oder Auswechseln der Dichtung 11 von grossem Vorteil. Dabei sind solche Befestigungselemente 22 im Rahmen des Wissens und der Erfahrung eines Fachmanns auf dem technischen Gebiet des ingenieurmässigen Ventilbaus ausgewählt aus einer Gruppe, die Schrauben, Stifte und dergleichen Befestigungsmittel umfasst. Als alternatives Befestigungsmittel könnte auch ein Bajonettverschluss vorgesehen werden. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Schrauben 29, deren Kopf in den Halteteil 10 eingesenkt ist (vgl. Fig. 1).
Speziell bevorzugt ist die Verwendung von drei solchen, parallel zu der Ventilachse 4 ausgerichteten Schrauben 29, die vorteilhafterweise recht nahe des Absatzes 19 und gleichmässig auf einer zu der Ventilachse konzentrischen Ringlinie über den Halteteil 10 verteilt sind.
[0020] Der Halteteil ist bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoff (mit oder ohne Füllverstärkung), besonders bevorzug aus Polyoximethylen oder Polyace-tal (POM) gebildet. Die Formgebung des Halteteils 10 kann je nach Zusammensetzung mittels Spritzguss oder auch mittels spanabhebender Bearbeitung vollzogen werden.
[0021] Vorzugsweise umfassen der Tragteil 9 und/oder der Halteteil 10 Reliefstrukturen 18 zum besseren Halten der Dichtung 11. Solche Reliefstrukturen sind geeignet den Anpressdruck auf der Dichtungsoberfläche örtlich zu erhöhen; bevorzugte Reliefstrukturen sind deshalb ein Grat 30 oder mehrere Grate 30 (vorzugsweise um den Tragteil 9 und/oder den Halteteil 10 herum laufend), die durchgehend oder unterbrochen sein können. Bevorzugt sind zwei parallele Grate 30 im Halteteil 10 und drei parallele Grate im Tragteil 9 (vgl. Fig. 1). Der Tragteil 9 des Ventilkörpers 7 ist vorzugsweise aus einem nichtkorrodierenden Material hergestellt, wobei eine Messinglegierung besonders bevorzugt wird. Eine beispielhafte Verstärkungsrippe 32 ist hier dargestellt.
[0022] In der Fig. 2b ist der Ventilkörper 7 in einem neuen Hydranten oder bearbeiteten Standardhydranten eingebaut, der zwei durch eine Stufe 17 voneinander getrennte konische Innenflächen 16,16' aufweist. In dieser zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Hydrantenhauptventils 1 sind der Ventilsitz 5 und die Gegenfläche 14 als eine erste und zweite konische Innenfläche 16,16' des Hauptventilgehäuses 2 ausgebildet und durch eine Stufe 17 voneinander abgesetzt. Diese Stufe 17 und damit auch die erste konische Innenfläche 16 werden bevorzugt durch ein Ausdrehen des Hauptventilgehäuses 2 eines gebrauchten Hydranten 3 oder durch ein entsprechendes Herstellen (Gies-sen des Hauptventilgehäuses beispielsweise in Grauguss und Überdrehen zumindest des Ventilsitzes 5, optional auch der Gegenfläche 14) eines neuen Hauptventilgehäuses 2 erzeugt.
[0023] Besonders bevorzugt wird eine Stufe 17, die im Wesentlichen parallel zu der Ventilachse 4 verlaufend ausgebildet ist, sie kann aber auch einen Winkel von etwa 1[deg.] bis 80[deg.] zu der Ventilachse 4 bilden (nicht gezeigt). Eine solche Stufe 17 bewirkt einen zusätzlichen Raum, der beim Schliessen des erfindungsgemässen Hydrantenhauptventils 1 für die Aufnahme des deformierten Dichtungsmaterials genutzt werden kann. Durch diesen zusätzlichen Raum ergibt sich ein grösserer Wahlbereich für die auszuwählende Shore Härte und für die Dimensionen der Kunststoffdichtung 11, die ein Fachmann je nach der Nennweite und dem zu erwartenden Innendruck der Wasserleitung auswählen wird.
Es liegt auch in der Wahlfreiheit des Fachmanns, alternative Dichtungen einzusetzen, wie etwa zwei aufeinander gelegte Scheibendichtungen mit ausgestanztem Mittelteil (wie in Fig. 2b dargestellt). Die Schrauben 29 zum Befestigen des Halteteils 10 können dabei diese alternativen Dichtungen durchdringen (nicht gezeigt).
[0024] In der Fig. 2c ist der Ventilkörper 7 in einem neuen Hydranten oder bearbeiteten Standardhydranten eingebaut, bei welchem die Gegenfläche 14 in ihrer Richtung von einer ersten konischen Innenfläche 16 abweicht. In dieser dritten Ausführungsform des erfindungsgemässen Hydrantenhauptventils 1 ist somit der Ventilsitz 5 als eine erste konische Innenfläche 16 des Hauptventilgehäuses 2 ausgebildet, wobei die Gegenfläche 14 in einer von der ersten konischen Innenfläche 16 abweichenden Richtung verlaufend ausgebildet ist. Dabei können die Winkel, welche die erste konische Innenfläche 16 und die Gegenfläche 14 zu der Ventilachse 4 einnehmen praktisch beliebig in einem grossen Bereich gewählt werden, welcher jeweils bevorzugt Winkel zwischen 10[deg.] und 80[deg.], speziell bevorzugt Winkel zwischen 30[deg.] und 60[deg.] umfasst.
Besonders bevorzugt ist dabei, dass der Winkel zwischen der Gegenfläche 14 und der Ventilachse 4 grösser ist als der Winkel zwischen dem Ventilsitz 5 und der Ventilachse 4 (wie in Fig. 2c gezeigt).
[0025] Wie schon in der Fig. 2bwurde auch hier in der Fig. 2cauf ein genaueres Abbilden der Innenoberfläche des Hauptventilgehäuses 2 verzichtet; ebenso ist hier der Einfachheit halber keine, an sich bevorzugte Ventilführung 25 gezeigt. Klar ersichtlich ist aber eine alternative Befestigungsart des Halteteils 10 am Tragteil 9: Der Halteteil 10 umfasst hier eine Schraubvorrichtung 23, die reversibel in eine Muttervorrichtung 24 im Tragteil 9 einschraubbar ist. Diese alternative, reversible Befestigung eignet sich für eine einfache O-Ringdichtung, wie diese in der Fig. 2a gezeigt ist, sie eignet sich insbesondere auch für eine alternative Dichtung aus zwei aufeinander gelegten Scheibendichtungen mit ausgestanztem Mittelteil, wie diese in der Fig. 2bgezeigt sind. Alternativ können auch mehr als zwei aufeinander gelegte Scheibendichtungen verwendet werden (nicht gezeigt).
[0026] In der Fig. 2d ist der Ventilkörper 7 in einem neuen Hydranten oder bearbeiteten Standardhydranten eingebaut, bei welchem die Gegenfläche 14 als im Wesentlichen rechtwinklig zu der Ventilachse 4 verlaufend ausgebildet ist. In dieser vierten Ausführungsform des erfindungsgemässen Hydrantenhauptventils 1 ist beispielsweise die Gegenfläche 14 vorzugsweise als im Wesentlichen in einem Winkel von 45[deg.] zu dem Ventilsitz 5 verlaufend ausgebildet. Auch hier kann der Konus eine von 45[deg.] zu der Ventilachse 4 abweichende Richtung annehmen (nicht gezeigt).
[0027] Die O-Ringdichtung 11 ist hier in einer weiteren alternativen, zweilippigen Form dargestellt. Es können aber auch drei und mehr Lippen vorgesehen werden (nicht gezeigt). Die Dichtlippen weisen entweder eine unterschiedliche Länge auf (vgl. Fig. 2d) oder sie sind gleich lang (nicht gezeigt). Wird jedoch eine einfache O-Ringdichtung verwendet, so ist diese vorzugsweise im Querschnitt auf ihrer Dichtseite 20 abgerundet und auf ihrer dem Absatz 19 im Wesentlichen anliegenden Innenseite 21 gerade ausgebildet.
[0028] Obwohl in den Fig. 2cund 2d keine Befestigungselemente 22 zum Fixieren des Halteteils 10 am Tragteil 9 gezeichnet sind, kommen auch in diesen beiden Fällen alle vorher gezeigten und beschriebenen Alternativen in Frage. In jedem Fall wird bevorzugt, dass der Tragteil 9 und der Halteteil 10 Reliefstrukturen 18 zum besseren Halten der Dichtung 11 umfassen. Solche Reliefstrukturen können als Grate 30 (vgl. Fig. 1) oder als Zapfen bzw. Noppen ausgebildet sein. Eine beispielhafte Verstärkungsrippe 32 ist auch hier dargestellt.
[0029] In allen Figuren betreffen dieselben Bezugszeichen die gleichen Elemente, auch wenn diese nicht in jedem Fall ausführlich beschrieben sind. Beliebige Kombinationen der für die unterschiedlichen Ausführungsformen gezeigten o-der beschriebenen Elemente gehören zum Umfang der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste
[0030]
<tb>1<sep>Hydrantenhauptventil
<tb>2<sep>Hauptventilgehäuse
<tb>3<sep>Hydrant
<tb>4<sep>Ventilachse
<tb>5<sep>Ventilsitz
<tb>6<sep>Innenfläche
<tb>7<sep>Ventilkörper
<tb>8<sep>Ventilstange
<tb>9<sep>Tragteil
<tb>10<sep>Halteteil
<tb>11<sep>Dichtung
<tb>12<sep>Anschlussstutzen
<tb>13<sep>Anschlagfläche
<tb>14<sep>Gegenfläche
<tb>15<sep>einzige konische Innenfläche
<tb>16,16'<sep>erste und zweite konische Innenflächen
<tb>17<sep>Stufe
<tb>18<sep>Reliefstrukturen
<tb>19<sep>Absatz
<tb>20<sep>Dichtseite
<tb>21<sep>Innenseite
<tb>22<sep>Befestigungselement
<tb>23<sep>Schraubvorrichtung
<tb>24<sep>Muttervorrichtung
<tb>25<sep>Ventilführung
<tb>26<sep>Führungsrippe
<tb>27<sep>Entwässerungsdichtung
<tb>28<sep>Öffnungsdurchmesser
<tb>29<sep>Schraube
<tb>30<sep>Grat
<tb>31<sep>Sicherungsschraube
<tb>32<sep>Verstärkungsrippe
The present invention relates according to the preamble of independent claim 1, a main hydrant valve which is arranged in a main valve housing of a hydrant. This main hydrant valve comprises a substantially symmetrical with respect to a valve axis valve seat, which is formed as an inner surface of the main valve housing. In addition, this hydrant main valve comprises a valve body substantially rotationally symmetrical with respect to the valve body, which is arranged by means of a valve rod against the valve seat movable and which comprises a support member, a holding part and a seal. The support member includes a spigot for securing this valve rod, and the seal is at least partially clamped between the support member and the support member.
Hydrants with such a hydrant main valve have been installed in or on Swiss water distribution networks for many years and have proven themselves. In the known hydrants, be it now above ground or underground hydrants, it was sometimes observed that - to safely shut off the supply line to the hydrant - the hydrant main valve was closed with increasing closing time with increasing operating time. The seal of the hydrant main valve held on the supporting part of the valve body was pressed against the valve seat on the main valve housing with increasing force. As a result, it was found that some of the plastic materials used to make this seal began to flow with increasing closure pressure.
This often meant that an even greater force was applied at the next closure, which in the repeated case caused a substantial portion of the sealing material to be forced away. In the worst case, a sufficient seal could no longer be achieved and the seal of the hydrant main valve had to be replaced. However, in particularly severe cases, the crowded sealing material prevented regular opening of the hydrant and routine replacement of the hydrant main valve under normal water pressure (about 5 to 16 bar). As a rule, this meant that the network section in question had to be disconnected from the rest of the water supply (by means of gate valves) and the hydrant had to be dismantled so that the blocked hydrant main valve could be dismantled and replaced.
The present invention has for its object to prevent blocking of the main hydrant valve, as has been known from the prior art.
This object is achieved with a hydrant main valve, as defined in the characterizing part of the independent claim 1. The hydrant main valve according to the invention is characterized in that the supporting part of the valve body comprises a deviating from the direction of the valve axis stop surface which acts in the closed state of the main hydrant main valve substantially parallel to the stop surface extending counter surface on the main valve housing, and that the seal is held and formed in that, in the closed state of the hydrant main valve, it deforms in a defined manner and compresses the valve seat in a sealing manner. Further inventive features and embodiments will be apparent from the dependent claims.
The hydrant main valve according to the invention comprises the following advantages:
The hydrant main valve can only be closed to a fixed end stop, which is permanently defined by the impact of the counter surface on the main valve housing by the abutment surface of the support member of the valve body.
The defined end stop limits the contact pressure for the seal, which is thus deformed in a predetermined mass and pressed so that it rests sealingly against the valve seat.
Many hydrants already in operation already have a suitable mating surface so that such hydrants, whether overground or underground hydrants,
can be fitted in a routine maintenance and without modification with a hydrant main valve according to the invention.
New hydrants can already be equipped as standard with a hydrant main valve according to the invention.
The valve body of the hydrant main valve according to the invention is lighter and can be produced more cost-effectively than the already known valve body.
The hydrant main valve according to the invention will now be explained in more detail with reference to schematic, only a few selected, exemplary embodiments representing and not limiting the scope of the present invention drawings. Showing:
<Tb> FIG. 1 <sep> a detailed vertical section through a valve body according to the invention;
<Tb> FIG. 2 <sep> simplified, half vertical sections through different embodiments of the hydrant main valve according to the invention, in which:
<Tb> FIG. 2a <sep> the valve body is installed in a standard hydrant with a single conical inner surface;
<Tb> FIG. 2b the valve body is installed in a new hydrant or standard hydrant, having two conical inner surfaces separated by a shoulder;
<Tb> FIG. 2c <sep> the valve body is installed in a new hydrant or standard hydrant, in which the mating surface deviates in its direction from a first conical inner surface;
<Tb> FIG. 2d <sep> the valve body is installed in a new hydrant or standard hydrant, in which the mating surface is designed to be substantially perpendicular to the valve axis.
1 shows a detailed vertical section through a valve body according to the invention, which is a component of a main hydrant main valve 1 according to the invention (see Fig. 2a), which is arranged in a main valve housing 2 of a hydrant 3. This hydrant main valve 1 comprises a valve seat 5 that is essentially rotationally symmetrical with respect to a valve axis 4 and that is designed as an inner surface 6 of the main valve housing 2 (see FIG. 2 a) and a valve body 7 that is essentially rotationally symmetrical with respect to the valve axis 4. see Fig. 2a) relative to the valve seat 5 movable (see double arrow) is arranged and comprising a support member 9, a holding part 10 and a seal 11.
In this case, the support member 9 comprises a connecting piece 12 for securing this valve rod 8 and the seal 11 is at least partially clamped between the support member 9 and the holding part 10.
The support member 9 of the valve body 7 comprises a deviating from the direction of the valve axis 4 abutment surface 13 which acts in the closed state of the hydrant main valve 1 a substantially parallel to the abutment surface 13 extending counter surface 14 on the main valve housing 2 (see Fig. 2a). , The seal 11 is also held and formed in such a way that it deforms in the closed state of the hydrant main valve 1 and compresses the valve seat 5 in a sealing manner.
The support member 9 of the valve body 7 is preferably made of a non-corrosive material, with a casting member cast from a brass alloy being preferred. Optionally, it can be provided, for example, to rework the stop surface 13 and / or the connecting piece 12 by machining. For the production of the prototype a brass alloy (CuZn40Pb2) and a machining was used. Alternative materials for a support member 9 include, among other metal alloys and high-strength or high-strength with fillers made plastics or composites that can be made by injection molding and / or machining.
The seal 11 is preferably made of a thermoset material, in particular polyurethane (PUR). Polyurethane with a hardness of 50 to 100 Shore is particularly preferred, with a hardness of 60 to 90 Shore being particularly preferred. Particularly preferred is a thermoset material, the guidelines of the German Federal Environmental Agency (UBA) for the hygienic assessment of organic materials in contact with drinking water [KTW = plastics and drinking water; Recommendations according to the former German Federal Health Office (BGA), which were taken over by the Federal Environmental Agency (UBA) and the Federal Institute for Health Protection and Veterinary Medicine (BgVV)] and that meets the requirements of the German Association for Water and Gas (DVGW) according to Worksheet W 270 Fulfills.
For the production of a prototype for the seal 11, PUR with the designation 85 AU 20929 (blue) from Freudenberg Simrit AG (8050 Zurich, Switzerland) was used. The number 85 corresponds to the current Shore hardness, AU indicates the PUR used and the number 20939 indicates the mixture used. This prototype fulfills the above requirements according to KTW and DVGW and is therefore approved for use in drinking water pipes.
The holding part 10 is preferably made of a thermoplastic material (with o-the without Füllverstärkung), particularly preferably of polyoxymethylene or Po-lyacetal (POM) formed. The prototype of the holding part was made of POM semi-finished products (POM-C). The shape of the holding part 10 can be done depending on the composition by injection molding and / or by means of machining.
The inventive hydrant main valve 1 can be used in a wide range and is tight for a tested nominal diameter of 100 mm for a water pressure of over 30 bar. With the appropriate structural adjustments, in particular with respect to the support member 9, the holding member 10 and the seal 11, the hydrant main valve 1 according to the invention for a nominal diameter or opening diameter 28 of 50 to 200 mm can be used.
Preferably, the hydrant main valve 1 according to the invention for guiding the support member 9 in the direction of the valve axis 4 comprises a valve guide 25 with guide ribs 26 (see also Fig. 2a). It is also preferred that the support member 9 comprises a per se known drainage seal 27; Depending on the design requirements reinforcing ribs 32 may be provided. Attaching or integrating a sensor for (permanent or sporadic) leak monitoring, such as this e.g. is known from the patent CH 691 932 A5, in or on the support member 9 is also preferred (not shown). In this case, the sensor may be attached to the support member surface or partially incorporated in the support member 9.
Also, such a vibration sensor for detecting and measuring sound waves generated by leakage in the water of the piping network can be disposed in the actuator, particularly in the actuator spindle, as disclosed in CH 691 932 A5. By means of known correlation techniques, the results of the sound measurements at two or more hydrants spaced apart by several hundred meters can be compared with one another, whereupon the location of the leaks producing the measured sound waves can be determined accurately to a few centimeters.
Fig. 2 shows simplified, half vertical sections through different embodiments of the hydrant main valve according to the invention 1. Good to see in Fig. 2is also the valve rod 8, as this is secured by a locking screw 31 on the connecting piece 12. The valve rod 8 is preferably attached to the support member 9 so that it occupies a defined end position on the connecting piece 12 (see Fig. 2abis 2d).
In Fig. 2a, the Ventiikörper 7 is installed in a standard hydrant with a single conical inner surface 15. This first, particularly preferred embodiment of the hydrant main valve 1 according to the invention is characterized in that the valve seat 5 and the mating surface 14 are formed as a single conical inner surface 15 of the main valve housing 2. In such used for some years hydrant 3, the main hydrant valve 1 can be easily replaced during service. If the valve seat 5 of the used hydrant is still clean (with little or no signs of corrosion) and unhurt (without dents or deep scratches), a new hydrant main valve 1 according to the invention can be used immediately after removal of the old main valve.
If the valve seat 5 is heavily soiled or even damaged, then this can either be revised on site (for example, ground) or the main valve housing 2 of the damaged hydrant can be replaced.
The only conical inner surface 15 of the main valve housing 2 shown here is formed at an angle of 45 [deg.] To the valve axis 4. Contrary to this illustration, the cone can also have any other angle between 10 [deg.] And 80 [deg.] (Eg 30 [deg.], 40 [deg.], 50 [deg.] Or 60 [deg.]) form to the valve axis 4.
The seal 11 is preferably annular, wherein it is also preferred that the holding part 10 comprises a substantially parallel to the valve axis 4 extending paragraph 19 which defines an inner radius of the annular seal 11 is constant. Particularly preferably, the seal is rounded in its cross section on its sealing side 20 and straight on its side 19 substantially adjacent to the inside 21 formed (see also Fig. 1). The seal 11 may be formed as an open ring. When closing the hydrant main valve 1 while the sealing material is advantageously so pressed and deformed that the remaining, the ring interrupting column (not shown) sealingly closes. However, it is preferred to form the seal as a closed O-ring in which no gap has to be closed.
Optionally, a glued or welded or an injection molded or stamped O-ring can be used. The seal 11 is preferably made of a thermoset material, in particular polyurethane (PUR).
The holding part 10 is reversibly connected by means of fastening elements 22 to the support member 9 here. The removal of the holding part is when inserting or replacing the seal 11 of great advantage. Such fasteners 22 are, within the knowledge and experience of those skilled in the art of engineering valve construction, selected from a group including screws, pins, and like fasteners. As an alternative attachment means and a bayonet closure could be provided. Particularly preferred is the use of screws 29, whose head is sunk into the holding part 10 (see Fig. 1).
Particularly preferred is the use of three such, parallel to the valve axis 4 aligned screws 29, which are advantageously distributed quite close to the shoulder 19 and uniformly on a concentric with the valve axis ring line on the holding part 10.
The holding part is preferably made of a thermoplastic material (with or without Füllverstärkung), particularly Favor of polyoxymethylene or polyacetal (POM) formed. The shape of the holding part 10 can be accomplished depending on the composition by injection molding or by means of machining.
Preferably, the support part 9 and / or the holding part 10 comprise relief structures 18 for better holding the seal 11. Such relief structures are suitable to locally increase the contact pressure on the sealing surface; preferred relief structures are therefore a ridge 30 or more ridges 30 (preferably running around the support member 9 and / or the support member 10) which may be continuous or interrupted. Two parallel ridges 30 in the holding part 10 and three parallel ridges in the carrying part 9 are preferred (see FIG. The support member 9 of the valve body 7 is preferably made of a non-corrosive material, with a brass alloy being particularly preferred. An exemplary reinforcing rib 32 is shown here.
In Fig. 2b, the valve body 7 is installed in a new hydrant or standard hydrant processed, the two separated by a step 17 conical inner surfaces 16,16 '. In this second embodiment of the inventive hydrant main valve 1, the valve seat 5 and the mating surface 14 are formed as a first and second conical inner surface 16,16 'of the main valve housing 2 and offset from each other by a step 17. This step 17 and thus also the first conical inner surface 16 are preferably by turning out the main valve housing 2 of a used hydrant 3 or by a corresponding manufacturing (casting of the main valve housing, for example in gray cast iron and over-turning at least the valve seat 5, optionally also the counter surface 14) a new main valve housing 2 generates.
Particularly preferred is a step 17, which is designed to extend substantially parallel to the valve axis 4, but it can also form an angle of approximately 1 [deg.] To 80 [deg.] To the valve axis 4 (not shown). , Such a step 17 causes an additional space that can be used when closing the hydrant main valve 1 according to the invention for receiving the deformed sealing material. This additional space results in a larger selection range for the Shore hardness to be selected and for the dimensions of the plastic seal 11, which will be selected by a person skilled in the art, depending on the nominal diameter and the expected internal pressure of the water pipe.
There is also the freedom of choice of those skilled in the art to use alternative seals, such as two superimposed disc seals with punched center portion (as shown in Figure 2b). The screws 29 for securing the holding part 10 can thereby penetrate these alternative seals (not shown).
In Fig. 2c, the valve body 7 is installed in a new hydrant or standard hydrant treated, in which the counter surface 14 deviates in their direction from a first conical inner surface 16. In this third embodiment of the hydrant main valve 1 according to the invention, the valve seat 5 is thus designed as a first conical inner surface 16 of the main valve housing 2, wherein the counter surface 14 is designed to extend in a direction deviating from the first conical inner surface 16. In this case, the angles which occupy the first conical inner surface 16 and the counter surface 14 to the valve axis 4 can be chosen virtually arbitrarily in a wide range, which in each case preferably angle between 10 ° and 80 °, especially preferably between 30 [deg.] And 60 [deg.].
It is particularly preferred that the angle between the mating surface 14 and the valve axis 4 is greater than the angle between the valve seat 5 and the valve axis 4 (as shown in Fig. 2c).
As already shown in FIG. 2b, a more accurate mapping of the inner surface of the main valve housing 2 has also been omitted here in FIG. 2c; likewise, for the sake of simplicity, no preferred valve guide 25 is shown here. Clearly, however, is an alternative method of attachment of the holding part 10 on the support member 9: The holding member 10 here includes a screw 23, which is reversible in a nut device 24 in the support member 9 can be screwed. This alternative, reversible attachment is suitable for a simple O-ring seal, as shown in Fig. 2a, it is particularly suitable for an alternative seal of two superposed disc seals with punched middle part, as shown in Fig. 2b are shown , Alternatively, more than two superimposed disc seals can be used (not shown).
In Fig. 2d, the valve body 7 is installed in a new hydrant or standard hydrant treated, in which the counter surface 14 is formed as substantially perpendicular to the valve axis 4 extending. In this fourth embodiment of the hydrant main valve 1 according to the invention, for example, the mating surface 14 is preferably designed to extend essentially at an angle of 45 ° to the valve seat 5. Again, the cone may assume a direction deviating from 45 [deg.] To the valve axis 4 (not shown).
The O-ring seal 11 is shown here in a further alternative, two-lipped form. However, three or more lips may be provided (not shown). The sealing lips either have a different length (compare Fig. 2d) or they are the same length (not shown). However, if a simple O-ring seal is used, it is preferably rounded off in its cross-section on its sealing side 20 and is straight on its inner side 21, which lies substantially against the shoulder 19.
Although in Fig. 2c and 2d no fasteners 22 are shown for fixing the holding part 10 on the support member 9, all previously shown and described alternatives come into question in these two cases. In any case, it is preferred that the support part 9 and the holding part 10 comprise relief structures 18 for better holding the seal 11. Such relief structures may be formed as ridges 30 (see Fig. 1) or as pins or nubs. An exemplary reinforcing rib 32 is also shown here.
In all figures, the same reference numerals refer to the same elements, even if they are not described in detail in each case. Any combinations of the elements described for the different embodiments are within the scope of the present invention.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0030]
<Tb> 1 <sep> hydrant main valve
<Tb> 2 <sep> main valve housing
<Tb> 3 <sep> hydrant
<Tb> 4 <sep> valve axis
<Tb> 5 <sep> valve seat
<Tb> 6 <sep> inner surface
<Tb> 7 <sep> valve body
<Tb> 8 <sep> valve rod
<Tb> 9 <sep> support part
<Tb> 10 <sep> holding part
<Tb> 11 <sep> seal
<Tb> 12 <sep> spigot
<Tb> 13 <sep> stop surface
<Tb> 14 <sep> counter surface
<tb> 15 <sep> only conical inner surface
<tb> 16,16 '<sep> first and second conical inner surfaces
<Tb> 17 <sep> Level
<Tb> 18 <sep> relief structures
<Tb> 19 <sep> Paragraph
<Tb> 20 <sep> sealing side
<Tb> 21 <sep> inside
<Tb> 22 <sep> fastener
<Tb> 23 <sep> screwing
<Tb> 24 <sep> Mother device
<Tb> 25 <sep> valve guide
<Tb> 26 <sep> guide rib
<Tb> 27 <sep> Drainage seal
<Tb> 28 <sep> opening diameter
<Tb> 29 <sep> Bolt
<Tb> 30 <sep> ridge
<Tb> 31 <sep> locking screw
<Tb> 32 <sep> ledge