-
Technisches Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für flüssigkeitsführende
Rohrleitungen, insbesondere in der Heizungs- und Klimatechnik, enthaltend
- (a) ein Ventil mit einem Ventilsitz und einem
mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Absperrkörper, welcher
fest mit einer Ventilstange verbunden ist,
- (b) eine über eine Kupplung an die Ventilstange gekoppelte
Steuereinrichtung, zum Steuern der Lage der Ventilstange, wobei
- (c) die Kupplung von einer an der Ventilstange vorgesehenen
Nut und einem an der Steuereinrichtung vorgesehenen, vorgespannten
Rastelement zum lösbaren Einrasten in die Nut gebildet ist.
-
Stand der Technik
-
Ventilanordnungen
sind aus der Literatur in der Heizungs- und Klimatechnik bekannt.
Dort dienen sie der automatisierten Regelung von Fluidströmungen.
In der Heizungstechnik werden beispielsweise kaltes und warmes Wasser,
d. h. Wasser unterschiedlicher Temperatur gemischt.
-
Aus
der Druckschrift
DE
196 50 947 C2 ist eine Anordnung bekannt die zur Steuerung
von Armaturen bei der Prozessautomatisierung dient. Dieser Bereich
der Regelungstechnik weist einige prinzipielle Gemeinsamkeiten auf,
da sowohl bei der Heiz- und Klimatechnik, als auch bei der Prozessautomatisierung
Ventile durch Steuereinrichtungen geöffnet und geschlossen
werden. Die Verbindung zwischen der Steuereinrichtung und dem Ventil
ist in der Druckschrift durch eine Axialkupplung realisiert. Dabei weist
die Ventilstange eine Ringnut auf. Ein an der Steuereinrichtung
vorgesehenes Rastelement verbindet das Ventil formschlüssig
mit der Steuereinrichtung. Das Rastelement wird von einer Hilfsenergie gegen
die Ventilstange gedrückt. Fällt diese Hilfsenergie
weg, so löst sich die Verbindung. Daher muss permanent
ein Druck senkrecht zur Ventilstange aufrecht erhalten werden. Dies
könnte zu einem Verbiegen der Ventilstange führen.
Dieser Nachteil der Belastung der Ventilstange senkrecht zur Bewegungsrichtung
ist auch schon aus der oben genannten Druckschrift bekannt. Nachteilig
ist der erhöhte Verschleiß der Lager der Ventilstange.
Als Lösung wird in der bekannten Anordnung eine möglichst
achsensymmetrische Anordnung mehrerer Rastelemente vorgeschlagen.
Der Aufbau ist kompliziert und teuer in der Herstellung.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es
ist Aufgabe der Erfindung eine Ventilanordnung für flüssigkeitsführende
Rohrleitungen, insbesondere in der Heizungs- und Klimatechnik bereitzustellen,
die einfacher aufgebaut und kostengünstiger herstellbar
ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch
gelöst, dass
- (d) das Rastelement einen
Durchbruch aufweist, durch welchen die Ventilstange hindurch geführt ist,
wobei der Durchbruch einen ersten Bereich und einen zweiten, ohne
Verjüngung mit dem ersten verbundenen Bereich aufweist,
und wobei der erste Bereich eine Breite aufweist, welche kleiner ist
als der Durchmesser der Ventilstange und der zweite Bereich eine
Breite aufweist, welche größer ist als der Durchmesser
der Ventilstange.
-
Der
Durchbruch im Rastelement ermöglicht es das Rastelement
von oben über die Ventilstange zu fädeln, bis
das Rastelement in die Nut an der Ventilstange eingreift. Bei einer Übertragung
der Bewegung der Steuereinheit auf die Ventilstange treten Kräfte
auf das Rastelement nur noch parallel zur Achse der Ventilstange
auf. Dadurch kann die Kraft, die das Rastelement senkrecht auf die
Ventilstange ausübt, beliebig gering ausgelegt werden.
Es ist nur eine kleine Kraft vorgesehen, die das Rastelement daran hindert
sich frei zu bewegen. Dadurch wird die Achse der Ventilstange nur
wenig belastet. Einerseits kann auf eine Ausführung mit
mehreren Rastelementen verzichtet werden. Andererseits muss die
Ventilstange nicht über die Anforderung des Ventils hinaus
dimensioniert werden. Im Ergebnis lassen sich dadurch Kosten in
der Herstellung sparen und der Aufbau vereinfacht sich.
-
Vorteilhafterweise
ist die Nut an der Ventilstange als Ringnut ausgebildet. Dadurch
lässt sich die Steuereinrichtung in jeder axialen Position
an die Ventilstange ankuppeln.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Rastelement als
Platte ausgebildet. Dies vereinfacht besonders die Herstellung.
Beispielsweise kann die Form der Platte in der Fertigung gestanzt werden.
-
Vorteilhafterweise
ist der Durchbruch zumindest teilweise oval ausgebildet. Durch die
Symmetrie lässt sich das Rastelement in der Fertigung günstiger herstellen.
Weiterhin kann das Rastelement beidseitig eingesetzt werden.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Ventilstange
auf dem dem Absperrkörper abgewandten Ende eine Verjüngung
auf, mit welcher das Rastelement zur Montage bis zum Einrasten des Rastelements
hindurchsteckbar ist. Hierdurch gleitet das Rastelement bei der
Montage der Steuereinrichtung an der Ventilstange über
die Ventilstange, bis es an der vorgesehenen Nut einrastet.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Ventil als federfreies
Ventil ausgebildet ist. Als federfreies Ventil wird hier ein Ventil
bezeichnet, welches ohne Rückstellkraft arbeitet. Dadurch
ist die Steuereinrichtung ohne Änderung der Ventilstellung
austauschbar.
-
Es
ist weiterhin vorteilhaft, wenn an einer Ausführung der
Vorrichtung die Ventilstange einen dem Ventilteller zugewandten
ersten Teilbereich mit kleinerem Durchmesser aufweist und einen
dem Ventilteller abgewandten, zweiten Teilbereich mit größerem
Durchmesser, wobei die Nut in dem Teilbereich mit größerem
Durchmesser angeordnet ist. Dadurch lässt sich die Vorrichtung
auch bei Ventilen verwenden, bei denen die Ventilstange im Durchmesser zu
klein ausgelegt ist um dort die Verjüngung oder die Nut
anzubringen.
-
Es
ist weiterhin vorteilhaft, wenn der zweite Teilbereich mit größerem
Durchmesser einen auf die Ventilstange mit geringerem Durchmesser
aufgeschraubten, aufgeschrumpften, angeschweißten, mit Presspassung
verbundenen oder mit einem Sicherungsring befestigten, aufgesteckten
Verdickungskörper aufweist. Dadurch ist eine stabile und
kostengünstige Befestigung möglich.
-
In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Bedienelement
vorgesehen, mit welchem das Rastelement von außen betätigbar
ist. Das Bedienelement kann ein Taster sein. Dadurch lässt sich
die Verbindung zwischen Steuereinheit und Ventil lösen.
Dies ist zum Beispiel erforderlich, wenn die Steuereinheit defekt
ist und ausgetauscht werden muss.
-
Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn das Bedienelement als Anzeige der Ventilposition
verwendbar ist. Dadurch kann jederzeit eine optische Überprüfung
der Ventilposition vorgenommen werden. Im Falle eines Austauschs
der Steuereinheiten kann dadurch die bisherige Position schon ungefähr
optisch eingestellt werden.
-
Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist
nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
ein Längsschnitt durch eine Ventilanordnung mit einer Kupplung
für eine Steuereinrichtung, die noch nicht angekoppelt
ist
-
2 ist
ein Längsschnitt durch die Ventilanordnung aus 1 während
der Ankupplungsphase.
-
3 ist
ein Längsschnitt durch die Ventilanordnung aus 1 und 2 in
eingekoppeltem Zustand.
-
4 zeigt
die Kupplung in gekoppeltem Zustand aus den 1–3 im
Detail.
-
5 zeigt
die Kupplung aus 4 während des Ankoppelns.
-
6 zeigt
die Kupplung aus 4 und 5 in entkoppeltem
Zustand.
-
7 zeigt
ein Rastelement für eine Ventilanordnung nach 1 im
Detail
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
In 1 ist
eine allgemein mit 10 bezeichnete Ventilanordnung abgebildet.
Die Ventilanordnung weist eine Steuereinrichtung 12, ein
Ventil 14 und eine Kupplung 16 auf. Das Ventil 14 ist
als Drei-Wege-Nadelventil 14 ausgebildet. Das Ventil 14 dient
im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Mischen von Heiß-
und Kaltwasser für eine Heizungsanlage (nicht dargestellt).
Es versteht sich, dass das Ventil auch in anderen Verwendungen eingesetzt
werden kann. Das Ventil 14 umfasst ein Ventilgehäuse 18.
Das Ventilgehäuse 18 weist ein Gewinde 20 zur
Befestigung der Steuereinrichtung 12 auf. In dem Ventilgehäuse
ist eine Wandung 19 vorgesehen. Die Wandung 19 weist
eine Öffnung auf. Die Wandung 19 mit der Öffnung
bildet einen ersten Ventilsitz 26. Der Ventilsitz 26 wirkt
mit einem Absperrkörper 28 zusammen. Der Absperrkörper 28 ist
mit einer Ventilstange 22 verbunden. Die Ventilstange 22 ist
in einem Gleitlager 24 geführt.
-
Der
Absperrkörper 28 ist in der vorliegenden Ausführung
als Nadel ausgebildet. Der Absperrkörper 28 öffnet
und schließt das von dem ersten Ventilsitz 26 und
der dem Ventilsitz 26 zugewandten Seite des Absperrkörpers 28 gebildete,
erste Ventil. Damit wird der Durchfluss von einem ersten Einlass 21 zu einem
Auslass 23 in dem Gehäuse 18 geregelt.
Einlass 21 und Auslass 23 sind koaxial in dem
Gehäuse 18 und senkrecht zur Schließrichtung
des ersten Ventils angeordnet.
-
Koaxial
zur Schließrichtung des Absperrkörpers 28 ist
ein weiterer Einlass 25 in dem Gehäuse 18 vorgesehen.
Ein in einem Einlassstutzen 27 gebildeter, nach innen ragender
Rand 29 bildet einen zweiten Ventilsitz. Der zweite Ventilsitz 29 wirkt
mit der diesem Ventilsitz 29 zugewandten Seite des Absperrkörpers 28 als
ein zweites Ventil. Mit diesem zweiten Ventil wird der Durchfluss
zwischen dem zweiten Einlass 25 und dem Auslass 23 geregelt.
Je nach Lage des Absperrkörpers 28 lassen sich
das erste und das zweite Ventil wechselweise öffnen und schließen.
Dies erlaubt ein stufenloses Mischen der Durchflüsse vom
ersten Einlass 21 und zweiten Einlass 25 zum Auslass 23.
-
Auf
der dem Absperrkörper 28 abgewandten Seite weist
die Ventilstange 22 einen größeren Durchmesser
auf. An diesem Ende ist eine kegelförmige Verjüngung 30 an
der Ventilstange 22 vorgesehen. Unmittelbar unterhalb der
Verjüngung 30 ist in dem Bereich mit größerem
Durchmesser der Ventilstange 22 eine Ringnut 32 vorgesehen.
In einem nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel ist
der Absperrkörper 28 als Ventilteller ausgebildet.
-
Die
Steuereinrichtung 12 ist im Wesentlichen bekannt. Die Steuereinrichtung 12 umfasst
ein Gehäuse 34, das mit einer Überwurfmutter 36 an
dem Ventilgehäuse 18 befestigt wird. Innerhalb
des Gehäuses der Steuereinrichtung bewegt sich ein Antriebskörper 38.
Der Antriebskörper führt eine gesteuerte Bewegung
koaxial zur Bewegungsrichtung der Ventilstange 22 aus.
-
An
der dem Ventil zugewandten Seite der Steuereinrichtung ist eine
Hülse 40 in dem Antriebskörper 38 integriert.
-
Die
Kupplung 16 umfasst ein Rastelement in Form einer Platte 42 mit
einem Durchbruch 54 (7), die
quer zur Bewegungsrichtung der Ventilstange 22 in der Hülse 40 geführt
wird. Die Ventilstange 22 ragt durch den Durchbruch 50 und
die Hülse 40. Senkrecht dazu befindet sich eine
Führung 44 für das Rastelement 42.
Die Führung 44 dient als Widerlager, damit das
Rastelement 42 bei einer Krafteinwirkung parallel zur Achse
der Ventilstange 22 nicht in dieser Richtung nachgeben
kann. Der Durchbruch in dem Rastelement 42 umfasst zwei
Bereiche 52 und 54. Der erste Bereich 52 weist
eine Breite auf, die kleiner ist als der Querschnittsdurchmesser
der Ventilstange 22. Der zweite Bereich 54 weist
eine Breite auf, die größer ist, als der Querschnittsdurchmesser
der Ventilstange 22.
-
Das
Rastelement 42 ist durch eine Feder 46 mit einer
Federkraft beaufschlagt. Dadurch wird das Rastelement 42 in
einer Position gehalten, bei welcher der erste Bereich 52 des
Durchbruchs 50 für die Ventilstange 22 sichtbar
ist. An der Hülse 40 ist ein Taster 48 zur
manuellen Betätigung des Rastelements 42 vorgesehen.
Damit lässt sich das Rastelement 42 in der Führung 44 so
verschieben, dass der für die Ventilstange 22 der
breitere zweite Bereich 54 sichtbar ist.
-
Die
beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:
Die in 1 gezeigte
Ventilanordnung 10 befindet sich am Beginn des Ankuppelns.
Das Rastelement 42 wird von der Feder 46 in seine
Ruheposition gedrückt. Nun ist die für die Ventilstange 22 sichtbare Öffnung
des Durchbruchs 50 kleiner als der Querschnitt der Ventilstange 22.
Der Ventilstange 22 steht der erste Bereich 52 des
Rastelements 42 gegenüber. Die an der Ventilstange 22 angebrachte
Verjüngung 30 weist an der Spitze einen Durchmesser
auf, welcher kleiner als die Breite des ersten Bereichs 52 des
Durchbruchs 50. Dadurch kann das Rastelement 42 auf
die Ventilstange 22 gefädelt werden.
-
In 2 ist
die gleiche Ventilanordnung 10 gezeigt, jedoch befindet
sich das Rastelement 42 auf der Ventilstange 22.
Da das Rastelement 42 federnd gelagert ist, passt es sich
an den zunehmenden Durchmesser der Ventilstange 22 an.
Das Rastelement befindet sich gegenüber der Ventilstange 22 in einer
Position zwischen dem ersten Bereich 52 und dem zweiten
Bereich 54. Die Feder 46 wird vorgespannt. Bewegt
sich die Hülse 40 weiter über die Ventilstange 22,
wird das Rastelement 42 in der Führung 44 gegen
die Feder 46 bewegt, welche sich dadurch stärker
spannt. In 3 ist die Hülse 40 ist
soweit über die Ventilstange 22 geschoben, bis
sich das Rastelement 42 auf der Höhe der Ringnut 32 befindet.
Hier ist die Ankupplung erfolgt. Die vorher gespannte Feder 46 entspannt
sich und das Rastelement 42 rastet in der Ringnut 32 ein.
Der Durchmesser der Ventilstange 22 auf Höhe der
Ringnut 32 ist gegenüber dem Durchmesser der Ventilstange
reduziert. Die Änderung des Durchmessers erfolgt an beiden
Kanten der Ringnut 32 stufenartig.
-
Das
Rastelement 42 befindet sich in einer Position, bei der
der erste Bereich 52 des Durchbruchs 50, der kleiner
ist als der Durchmesser der Ventilstange 22 in die Ringnut 32 greift.
Daher kann sich das Rastelement 42 ohne Betätigung
der Feder 46 nicht mehr aus der Ringnut 32 lösen.
Eine Betätigung der Steuereinrichtung 12, die
sich in einer Änderung der Position der Hülse 40 auswirkt,
führt jetzt zur Betätigung der Ventilstange 22.
Die Kupplung 16 verbindet jetzt formschlüssig
die Hülse 40 mit der Ventilstange 22.
-
Durch
Kräfte entlang der Achse der Ventilstange 22 kann
dieser Formschluss nicht gelöst werden, da die Kräfte
an den stufenartigen Kanten der Ringnut 32 nicht in Kräfte
parallel zur Bewegungsrichtung des Rastelementes 42 umgelenkt
werden können. Der Formschluss wird nur durch Betätigung des
Bedienmittels 48 gelöst. Bei gelöstem
Formschluss können Steuereinheit 12 und Ventil 14 voneinander
getrennt werden. Da die Feder 46 im angekuppelten Zustand
nicht belastet wird, kann die Federkraft, die auf das Rastelement 42 wirkt,
sehr klein ausgelegt werden. Dadurch reduzieren sich die Kräfte,
welche entlang der Achse der Ventilstange 22 auftreten,
wenn sich das Rastelement 42 auf Höhe Verjüngung 30 befindet.
-
Die
beschriebene Kupplung 16 erlaubt die Montage der Steuereinrichtung 12 bei
jeder Ventilstellung. Da während der Montage nur sehr geringe Kräfte
auf die Ventilstange 22 wirken, verändert sich bei
der Montage die Stellung des Ventils 14 nicht. Das hier
beschriebene Ventil 14 arbeitet ohne Federkraft. In einem
alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst
das Ventil mindestens eine Feder, die zum Öffnen und/oder
Schließen des Ventils verwendet wird.
-
Der
Taster 48 dient in angekoppeltem Zustand auch als Anzeige
der Ventilstellung. In einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst
das Ventil ein Zwei-Wege-Ventil, welches zum Absperren und/oder
zur Durchflussregelung dient.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-