DE112015003838B4 - Sicherheitsventil für Warmwasserbereiter - Google Patents
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Abstract
Ein Sicherheitsventil miteinem Ventilgehäuse (8) mit einem Einlass und einem Auslass und einer Membran-Dichtung (7) zum Versiegeln der Fluidverbindung zwischen dem Einlass und dem Auslass,wobei die Membran-Dichtung (7) verstellbar eingerichtet ist zum gedämpften Schließen der Verbindung gegen eine Aufnahme (21) im Einlass, wo ein oberer Teil (20) mit einem Federgehäuse (4), das einen mit der Membran-Dichtung (7) verbundenen Schaft (1) und eine auf den Schaft wirkende Feder (2) aufweist, und mit einem zum Abheben des Schaftes von der Aufnahme (21) eingerichtetes Rad (5) mit dem Ventilgehäuse (8) verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, dassdas Federgehäuse (4) einen integrierten Puffer (3) aufweist, dessen innerer Durchmesser dem des Federgehäuses (4) gleicht,und dass der Puffer (3) und das Federgehäuse (4) eine kontinuierliche Führung der Feder (2) und des Schafts (1) bilden, wobei der Puffer (3) eine Unterseite aufweist, die zur Ausbildung einer Kontaktfläche für die Membran-Dichtung (7) eingerichtet ist, wenn das Sicherheitsventil sich in der vollständig geöffneten Stellung befindet.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für Warmwasserbereiter und Heizungsanlagen für Häuser und insbesondere ein verbessertes Sicherheitsventil, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 spezifiziert wird.
- Wie der Name schon sagt, soll das Sicherheitsventil bei einem vorgegebenen Druck Öffnen um den Aufbau eines Überdrucks in dem Tank zu verhindern und Wasser abzugeben. Wenn der Druck wieder unter den Ventilöffnungsdruck sinkt, wird sich das Sicherheitsventil wieder von selbst schließen.
- Wie in dem früheren norwegischen Patent
NO 161281 B - Die
EP 0 679 822 A1 offenbart ein Sicherheitsventil mit einer Membran-Dichtung, einem Federgehäuse und einem Schaft, auf den eine Feder wirkt. Zum Abheben des Schaftes vom Ventilsitz ist ein Bedienrad vorgesehen, das eine innere Trennwand mit einer zentralen Bohrung aufweist. Durch diese Bohrung kann das geschlitzte distale Ende des Schaftes durchgeführt und hinter die Bohrung eingeschnappt werden. - Andere Bespiele des Standes der Technik sind:
-
GB 1 321 147 A -
EP 1 816 378 A2 , die ein Sicherheitsventil mit einem Ventilkörper aus Kunststoff offenbart. Eine rohrförmige Metallverbindung ist an der Eingangsöffnung des Ventilkörpers bereitgestellt. Ein nach innen gewandtes Rohrende bildet eine Aufnahme für einen Ventilstecker. - NZ 328798 A, die einen Griff und eine Spindel für einen Wasserhahn mit einer Drehmomentkupplung offenbart. Sobald ein vorgegebenes Drehmoment überschritten wird, wird der widerstandsfähige Zahn der Drehmomentkupplung nachgeben und die Kupplung rutscht durch.
- Gemäß den kürzlich in Kraft getretenen Vorschriften wurde beispielsweise eine Anforderung für einen Dampftest bei einem Öffnungsdruck von 10 bar, der 180° Dampf ausstößt, eingestellt. Zusätzlich wurden sehr viele Details der vorliegenden Lösung offenbart, die besser funktionieren könnte.
- Der Anmelder ist außerdem Inhaber des norwegischen Patents
NO 310 988 B1 - Die vorliegende Erfindung strebt daher Verbesserungen der eigenen Lösung des Anmelders an, wie sie in den norwegischen Patenten
NO 161281 B NO 310 988 B1 - Obwohl die in den Patenten des Anmelders beschriebenen und oben erwähnten Sicherheitsventile im Allgemeinen gut funktionieren, können die Dinge leichter gemacht werden, die Montage schneller durchgeführt werden und das Sicherheitsventil kann sogar besser arbeiten.
- Bevor das Verbesserungspotential der derzeitigen Lösung beschrieben wird, werden anhand von
1 die Konstruktion und Montage des Sicherheitsventils nachNO 161281 B -
1 zeigt die derzeitige Lösung mit einem Schaft 1 aus Messing, einer Feder 2 aus Stahl und einem Puffer 3. Diese sind ihrer Reihenfolge nach durch Aufreihen der Feder 2 und des Puffers 3 auf den Schaft 1 montiert. Der Schaft 1 wird dann durch ein Loch in dem Federgehäuse 4 aufgereiht und ein Rad 5 wird auf den Schaft 1 aufgereiht. Der Schaft 1 stützt sich gegen eine feste Oberfläche ab und das Rad 5 wird nach unten gedrückt, sodass die Feder 2 gestaucht wird. Weil der Schaft 1 sich nun aus dem Federgehäuse 4 hinauserstreckt, wird es möglich das obere Ende des Schaftes 1 zu nieten. Das obere Ende des Schaftes1 wird dadurch ausgeweitet und der Schaft 1 wird fest mit dem Rad 5 verbunden. Eine Membran 7 mit ihrem Stift wird dann in ein Gewindeloch des Schaftes 1 eingeschraubt. Nach all diesen Vorgängen kann ein komplettes oberes Teil mit seinen sechs Sektionen in ein Messinggehäuse 8 eingebracht werden. GemäßNO 310988 B1 - Messing, welches heutzutage nahezu den gesamten Markt für diese Art von Sicherheitsventilen einnimmt, weist trotz dessen einige erhebliche Nachteile auf. Messing ist für kalkhaltige Ablagerungen/Kalkablagerungen sehr anfällig. Kalk kann in praktisch jedem Wasser gefunden werden und wird sich mit der Zeit in den Ventilteilen ansammeln. Messing und andere Metalle sind hier im Besonderen anfällig für diese Ansammlungen.
- Die Erfahrung hat gezeigt, dass das Vernieten des Messingschaftes an das Rad (wie im Folgenden näher erläutert wird) Metallspäne erzeugen kann. Diese können zur Membran gelangen und diese beschädigen, sodass das Sicherheitsventil undicht wird.
- Die Erfahrung hat weiterhin gezeigt, dass die notwendigen externen und internen Freiräume des Puffers 3 zu einer schlechten Steuerung des Schaftes 1 führen, sodass sich die Membran 7 nur über einen Teil des Durchmessers der Aufnahme 21 des Gehäuses 8 öffnet. Bei kontaminiertem Wasser, welches Sandkörner oder andere Partikel enthält, können dadurch Kerben in die Aufnahme 21 eingebracht werden. Dadurch kann das Sicherheitsventil undicht werden.
- Ein weiteres Problem, dass die vorliegende Erfindung zu lösen beabsichtigt ist, dass wenn das Sicherheitsventil sich in einer Position befindet, in der es vollständig geöffnet ist und über einen anhaltenden Öffnungsdruck verfügt (ein Dampfdruck von 50 bar), was nahezu gleich dem Ventilausgangsdruck ist, die Membran dazu tendieren wird, kontinuierlich zu klopfen. Dies wird die Membran schnell verschleißen lassen und sie wird bersten. Wenn der Puffer in der geöffneten Position eine gute Kontaktfläche für die Membran aufweist, kann diese Tendenz reduziert werden und die Lebensdauer kann beträchtlich erhöht werden.
- Die vorliegende Erfindung beabsichtigt die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden. Dies wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des nachfolgenden Anspruchs 1 erreicht.
- Die vorliegende Erfindung zielt außerdem darauf ab, das Problem der Partikelbildung in dem Sicherheitsventil während des Zusammenbaus zu lösen. Dies wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des nachfolgenden Anspruchs 2 gelöst. Durch diese Lösung wird auch eine schnelle und einfache Montage erreicht, bei der es dem Nutzer nicht möglich ist, das Rad zu demontieren ohne das Sicherheitsventil zu zerstören.
- Eine bevorzugte Ausführungsform ist in dem abhängigen Anspruch 3 definiert.
- Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sicherheitsventils gemäß der Erfindung im Detail und unter Bezug auf die Figuren beschrieben, wobei die Figuren zeigen:
-
2a zeigt einen Längsschnitt durch ein verbessertes Sicherheitsventil gemäß der Erfindung. -
2b zeigt einen Längsschnitt durch ein verbessertes Sicherheitsventil gemäß eines alternativen Ausführungsbeispiels. -
2c zeigt einen Längsschnitt durch das Sicherheitsventil der2b , aber in geöffneter Position. -
3a -3c zeigen ein Einschnappen des Rades auf dem Schaft in Schritten und im Schnitt. -
4a und4b zeigen ihrer Reihenfolge nach das Rad und den Schaft separat voneinander und miteinander verbunden. -
5a und5b zeigen das Rad in der Darstellung von unten beziehungsweise von oben. - Entsprechend
2a weist das Sicherheitsventil einen oberen Teil 20 und ein Gehäuse 8 auf. Das Gehäuse 8 kann, wie in2a dargestellt, aus Messing hergestellt sein, es kann aber auch aus Kunststoffspritzguss hergestellt werden, mit einem eingegossenen Rohr, wie in Bezug auf2b im Nachfolgenden erklärt wird. - Der obere Teil 20 weist einen Schaft 1, eine Feder 2, ein Federgehäuse 4 mit einem integrierten Puffer 3, ein Rad 5 und eine Membran 7 auf. Bis auf die Feder 2 ist jedes dieser Teile aus Kunststoff hergestellt worden.
- Das Federgehäuse 4 ist ausgebildet mit dem Puffer 3, der als Teil des Federgehäuses 4 integriert ist. Dadurch ist eine Freigabe nur an einem Ort notwendig, und zwar zwischen dem Puffer 3 und der Feder 2. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Schaft 1 verschoben wird ist daher reduziert. Wie in
2c gezeigt ist, bietet der Puffer 3 mit seiner unteren Oberfläche eine vollständige Stütze für die Membran 7 an ihrem äu-ßeren Teil, wenn diese dem vollen Öffnungsdruck ausgesetzt ist. - Die untere Oberfläche des Schaftes 1 und die untere Oberfläche des Puffers 3 liegen bündig aneinander und bilden in der vollständig offenen Position des Sicherheitsventils eine einheitliche Fläche. Hierdurch wird die Membran dem Ausblasen beim Dampftest widerstehen, welcher durch die EN-Tests (Europäische Norm) zur Genehmigung von Sicherheitsventilen benutzt wird.
- Das Federgehäuse 4 ist in einen Gewindeteil 17 des Ventilgehäuses 8 verschraubt und klemmt hierdurch den äußeren Rand der Membran 7 zwischen sich selbst und dem Ventilgehäuse 8 fest. Die Membran 7 wird dadurch verriegelt und es wird eine Dichtung zwischen dem Ventilgehäuse 8 und dem oberen Teil 20 erreicht.
- Das Federgehäuse 4 drückt die Feder 2 außerdem in Richtung der Membran 7 und einer Aufnahme 21 des Ventilgehäuses 8 zusammen, sodass die Feder 2 mit einer geeigneten Vorspannkraft belastet wird, die beispielsweise 8 bis 10 bar betragen kann.
- Der Schaft 1 weist einen Kopf 1a auf, der eine vollständige Stützung der Membran 7 gegen die Aufnahme 21 bietet. Der Kopf 1a verfügt über ein Sackloch mit inneren Gewinden oder Nuten, die eingerichtet sind einen Zapfen 7a auf der Membran 7 zu halten. Der Zapfen 7a kann entweder verschraubt oder in das Loch 1b hinein gedrückt sein. Der Schaft 1 hält hierdurch die Membran 7 im Zentrum, und die Membran 7 folgt hierdurch dem Schaft 1 nach oben wenn das Rad 5 aktiviert ist und zieht den Schaft 1 nach oben. Diese Funktion ist an sich aus
NO 161281 - Der Schaft 1 hat am oberen Ende eine konische Form 10 mit einer Schulter 10a. Unter der Schulter 10a weist der Schaft 1 einen Bereich 9 mit einem kleineren Durchmesser auf. Unter dem Bereich 9 weist der Schaft 1 einen im Wesentlichen mit einer Öffnung 18 des Federgehäuses 4 übereinstimmenden Durchmesser auf. Neben dem Kopf 1a verfügt der Schaft 1 über einen im Wesentlichen mit dem inneren Durchmesser der Feder 2 übereinstimmenden Durchmesser.
- Der innere Durchmesser des Federgehäuses 4 entspricht im Wesentlichen dem äu-ßeren Durchmesser der Feder 2.
- Die Führung des Schaftes 1 in der Öffnung 18 und der lange Führungsweg im Federgehäuse 4 ermöglichen eine im Wesentlichen perfekte Führung entlang der Mittellinie der Membran 7 für einen Federdruck, der die Membran 7 mit einem im Wesentlichen um den gesamten Durchmesser der Aufnahme 21 herum gleichen Druck drückt und im Wesentlichen eine gleiche Öffnung durch den Öffnungsdruck um den gesamten Durchmesser herum ermöglicht.
- Das Verfahren zur Montage des oberen Teils 20 wird im Folgenden beschrieben.
- Die Feder 2 ist von dem Ende mit der konischen Form 10 aus auf den Schaft 1 gereiht. Die Feder 2 und der Schaft 1 werden dann in das Federgehäuse 4 eingebracht und der Schaft 1 wird durch die Öffnung 18 gereiht.
- Die Membran 7 wird dann in eine Spannvorrichtung (nicht dargestellt) eingebracht. Die Spannvorrichtung verfügt über eine Öffnung, die mit dem äußeren Durchmesser des Federgehäuses 4 korrespondiert und eine ebene Unterseite aufweist. Das Federgehäuse 4 wird dann gemeinsam mit dem Schaft 1 und der Feder 2 nach unten in die Spannvorrichtung eingebracht.
- Oberhalb dieses Aufbaus ist eine hydraulische Pressvorrichtung angeordnet. Darin wird das Rad 5 gehalten. Die Druckvorrichtung zwingt das Rad 5 nach unten in Richtung auf das Federgehäuse 4 und den Schaft 1. Das Rad 5 trifft auf das Federgehäuse 4 durch nicht gezeigte Elemente und drückt es herunter. Die Feder 2 wird hierdurch gestaucht und der Schaft 1 mit seiner konischen Form 10 wird aus der Öffnung 18 herausgedrückt. Durch denselben Vorgang wird der Zapfen 7a der Membran 7 in das Loch 1b des Schaftes 1 gedrückt.
- Wie in den
4a und5a gezeigt wird, weist das Rad 5 eine zentrale Öffnung 19 auf, die von einer Anzahl von Greifern in der Form von Klauen 22 umgeben wird, in diesem Fall drei. Das Rad 5 mit den Klauen 22 ist aus Kunststoff hergestellt worden. Die Klauen 22 sind daher widerstandsfähig. Wenn das Rad 5 nach unten auf die konische Form 10 des Schafts 1 gedrückt wird, wird die konische Form 10 durch die Öffnung 19 gedrückt und drückt die Klauen 22 nach außen, wie in den3a und3b gezeigt wird. Die Klauen 22 weisen eine schräge Fläche 22a gegen den Schaft 1 auf. Dies erleichtert den Eintritt des Schafts 1. Nachdem die konische Form 10 an den Klauen 22 vorbei ist, gleiten die Klauen 22 zurück und umgreifen die Schulter 10a. Das Rad 5 kann sich in Relation zum Schaft 1 nun nicht mehr nach au-ßen (nach oben in der Figur) bewegen. Das Kunststoffmaterial und die Form 10 sind so eingerichtet, dass die Klauen 22 nur eine elastische Verformung durchlaufen. - Der obere Bereich ist nun bereit, in das Ventilgehäuse 8 gereiht zu werden. Wenn diese beiden Teile zusammen montiert werden, wird der Feder 2 die korrekte Vorspannung, und hierdurch der korrekte Öffnungsdruck, zur Verfügung gestellt. Wenn sich das Sicherheitsventil aufgrund eines Überdrucks öffnet, werden die Membran 7 und der Schaft 1 nach oben gedrückt. Weil der Schaft 1 einen Bereich 9 unterhalb der Schulter 10a aufweist, der in seinem Durchmesser mit dem Abstand zwischen den Klauen 22 korrespondiert, wird dem Schaft das Gleiten nach oben in der Öffnung 19 des Rades 5 erlaubt. Das heißt, dass das Rad 5 dieser Bewegung nicht folgen muss. Daher ist es unmöglich das Sicherheitsventil, beispielsweise durch Belastung des Rads 5 mit einem schweren Gewicht, zu blockieren. Ebenfalls ist es für den Nutzer unmöglich, den Öffnungsdruck des Sicherheitsventils zu verändern. Ein Drehen des Rads 5 wird nur in einer Öffnung des Sicherheitsventils resultieren. Das Rad 5 weist an der Innenseite befindliche Noppen 26 auf, die mit den runden Vorsprüngen auf dem Federgehäuse 4 zusammenarbeiten. Hierdurch wird das Rad 5 nach außen gedrückt und zieht den Schaft 1 mit sich. An der Oberseite der Noppen 26 eingerichtete Kerben 27 stellen sicher, dass das Rad 5 in eine Position gebracht wird, in der das Sicherheitsventil geöffnet ist. Wenn das Rad 5 nach einer von beiden Seiten von dieser Position gedreht wird, wird das Rad 5 erneut in Richtung des Federgehäuses 4 gezogen. Diese Funktion wird auch in der in
NO 161281 - In
2b wird eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese umfasst ein Ventilgehäuse 8 aus Kunststoff, beispielsweise PPS, welches über längere Zeit einer Temperatur von 240°C widerstehen kann. Dort ist ein Metallrohr 23 an der Innenseite des Kunststoffgehäuses 8 eingeheizt. Die Rohrleitung 23 weist einen Teil 24 mit längslaufenden und querlaufenden Nuten auf, die zur Bereitstellung eines guten Grips im Kunststoff eingerichtet sind. Eine Bohrung 25 führt das Druckwasser in Richtung auf eine Aufnahme 21, gegen die die Membran 7 zum Dichten eingerichtet ist. Das eingeheizte Rohr 23 besteht bevorzugt aus einem nicht-magnetischen Material, welches insbesondere zur Erzielung einer längeren Lebensdauer der Aufnahme 21 gehärtet ist. Es verhindert ebenfalls kalkhaltige Ablagerungen. - Die vorliegende Erfindung erreicht ebenfalls die Folgenden zusätzliche Vorteile:
- - Der Kunststoffschaft weist weniger Reibung als Messing auf.
- - Es ist möglich, das Rad einfach auf den Schaft zu klicken, anstatt es zu nieten.
- - Dadurch kann das gesamte obere Teil in wenigen Sekunden durch Klicken montiert werden.
- - Weil das Nieten umgangen wird, fallen keine Metallspäne an, die die Membran und die Aufnahme kontaminieren könnten.
- - Durch Entfernen eines losen Puffers und Integrieren dessen in das Federgehäuse, wir das obere Teil von derzeit sechs Teilen auf nur fünf Teile reduziert. Eine zusätzliche Montagezeit wird hierdurch eingespart.
- - Der integrierte Puffer bewirkt, dass der Führungspfad für die Feder signifikant verlängert wird und die Führung des Schaftes und der Membran daher verbessert ist.
- - Durch Ersetzen des Ventilgehäuses aus Messing mit einem Gehäuse aus Kunststoff mit einem eingebetteten Rohr aus nicht magnetischem gehärtetem Material, wird eine erheblich längere Lebensdauer der Aufnahme erreicht. Gleichzeitig wird der gesamte eingehende Druck in der Bohrung des Rohrs aufgenommen, ohne das Kunststoffgehäuse diesem Druck auszusetzen. Das Kunststoffgehäuse wird nur Wasser absorbieren, welches die Membran passiert hat und daher keinen bedeutenden Druck aufweist.
- - Weil die Rohrleitung aus nicht-magnetischem Material und das Gehäuse aus Kunststoff besteht, welches in der galvanische Reihe neutral ist, wird Calcium auf dem Rohr nicht wie auf Messing anhaften, welches eine stark positive galvanische Reihe aufweist, und wo das Calcium negativ ist, wird es im Laufe der Zeit anhaften und daher im Laufe der Zeit den Durchmesser verringern.
- - Ein Schaft aus Kunststoff, anstelle von Messing, bedingt geringere Ausgaben. Das selbige gilt für das Ventilgehäuse, welches nun im Wesentlichen aus Kunststoff hergestellt wird.
- - Eine geringere Anzahl von Teilen und einfachere Montage reduziert die Zykluszeit signifikant. Der Endverbraucher erhält im Allgemeinen ein Sicherheitsventil, welches im Wesentlichen preiswerter ist und über eine längere Lebensdauer verfügt.
Claims (3)
- Ein Sicherheitsventil mit einem Ventilgehäuse (8) mit einem Einlass und einem Auslass und einer Membran-Dichtung (7) zum Versiegeln der Fluidverbindung zwischen dem Einlass und dem Auslass, wobei die Membran-Dichtung (7) verstellbar eingerichtet ist zum gedämpften Schließen der Verbindung gegen eine Aufnahme (21) im Einlass, wo ein oberer Teil (20) mit einem Federgehäuse (4), das einen mit der Membran-Dichtung (7) verbundenen Schaft (1) und eine auf den Schaft wirkende Feder (2) aufweist, und mit einem zum Abheben des Schaftes von der Aufnahme (21) eingerichtetes Rad (5) mit dem Ventilgehäuse (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Federgehäuse (4) einen integrierten Puffer (3) aufweist, dessen innerer Durchmesser dem des Federgehäuses (4) gleicht, und dass der Puffer (3) und das Federgehäuse (4) eine kontinuierliche Führung der Feder (2) und des Schafts (1) bilden, wobei der Puffer (3) eine Unterseite aufweist, die zur Ausbildung einer Kontaktfläche für die Membran-Dichtung (7) eingerichtet ist, wenn das Sicherheitsventil sich in der vollständig geöffneten Stellung befindet.
- Ein Sicherheitsventil mit einem Ventilgehäuse (8) mit einem Einlass und einem Auslass und einer Membran-Dichtung (7) zum Versiegeln der Fluidverbindung zwischen dem Einlass und dem Auslass, wobei die Membran-Dichtung (7) verstellbar eingerichtet ist zum gedämpften Schließen der Verbindung gegen eine Aufnahme (21) im Einlass, wo ein oberer Teil (20) mit einem Federgehäuse (4), das einen mit der Membran-Dichtung (7) verbundenen Schaft (1) und eine auf den Schaft (1) wirkende Feder (2) aufweist, und mit einem zum Wegziehen des Schaftes (1) von der Aufnahme (21) eingerichtetes Rad (5), mit dem Ventilgehäuse (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (1) aus Kunststoff hergestellt ist und eine Klick-Fixierung zur Kupplung an das Rad (5) aufweist, der Schaft (1) an seinem der Membran-Dichtung (7) abgewandten Ende eine konische Form (10) aufweist, wobei die Form eine der Membran-Dichtung (7) zugewandte Schulter (10a) aufweist, das Rad (5) mehrere Klauen (22) umfasst, die zum Greifen der konischen Form (10) und um die Schulter (10a) herum eingerichtet sind, der Schaft (1) einen von der Schulter (1 0a) in Richtung auf die Membran-Dichtung (7) ausgehenden Bereich (9) aufweist, wobei der Bereich (9) einen im Wesentlichen dem Abstand zwischen den Klauen (22) gleichenden Durchmesser aufweist, und die Klauen (22) eine Strecke entlang des Bereichs (9) des Schafts (1) verlaufen.
- Sicherheitsventil nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Klauen (22) eine der konischen Form (10) des Schafts (1) zugewandte konische Form (22a) aufweisen.
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