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Wasserleitungsventil Die Erfindung betrifft ein Wasserleitungsventil
mit einem in Schließstellung dichtend an einer Fläche anliegenden weichen Werkstoff,
vorzugsweise elastischem Gummi, der in der Schließstellung des Ventils allseitig
durch feste Wände begrenzt ist, von denen eine derart elastisch beweglich ist, daß
durch die elastischen Kräfte bei Volumenabnahme des weichen Werkstoffes ein für
die Dichtung ausreichender Druck in diesem Werkstoff aufrechterhalten wird.
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Bekannt ist ein Ventil, bei dem in Übereinstimmung mit dem genannten
Gattungsbegriff ein weicher Werkstoff allseitig durch feste Wände begrenzt ist.
Der weiche Werkstoff dient jedoch bei dem bekannten Ventil nicht zur Abdichtung
des dort kegelförmigen Ventilsitzes, sondern soll den Schaft des Ventilkegels nach
der Außenseite der Armatur hin abdichten. Die elastische Beweglichkeit der einen
Wand wird durch eine Schraubendruckfeder hervorgerufen, die über eine starre Scheibe
auf den weichen Werkstoff drückt. Eine solche Konstruktion ist für ein Wasserleitungsventil
deshalb nicht geeignet, weil bei einem solchen zum einen die Dichtung in der Regel
eine zusammenhängende Scheibe mit einem Kragen ist, dessen Stirnseite in der Schließstellung
am Ventilsitz anliegt und deshalb ein Ring als elastische Wand nicht geeignet ist
und zum anderen deshalb, weil eine Schraubendruckfeder eine verhältnismäßig große
axiale Länge beansprucht, die die Bauhöhe vergrößern würde.
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Allseitig eingeschlossenes Dichtungsmaterial, wie es für die Verwendung
in Wasserleitungsventilen in Frage kommt, es handelt sich hierbei in erster Linie
um Gummi, hat die Eigenschaft, sich bei allseitigem Einschluß wie eine Flüssigkeit
zu verhalten, d. h., unter diesen Bedingungen ist der Gummi unelastisch. Wenn also
ein solcher Wasserhahn in der Schließstellung ist, wird die Abdichtung weniger durch
elastischen Druck des Dichtungsmaterials auf die Dichtfläche als vielmehr durch
eine Art hydrostatischen Druckes erzielt, der von der Spindel des Wasserleitungsventils
her auf das allseitig eingeschlossene, sich wie eine Flüssigkeit verhaltende Dichtungsmaterial
ausgeübt wird.
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Wird nun das Dichtungsmaterial abgekühlt, so nimmt sein Volumen ab.
Wenn sich das eingeschlossene Material elastisch verhalten würde, würde bei der
nur wenige Prozent betragenden Volumenänderung der Druck nur geringfügig abgebaut
werden, d. h., er würde zum Dichten noch ausreichen. Da aber das allseitig eingeschlossene
Dichtungsmaterial als im wesentlichen inkompressible Flüssigkeit betrachtet werden
muß, bewirkt die an sich geringe Volumenänderung einen sehr starken Druckabfall;
der Druck kann so weit absinken, daß der Wasserleitungsdruck in der Lage ist, das
Wasser an der Dichtfläche entlangkriechen zu lassen.
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Aus den obigen Darlegungen ergibt sich, daß ein Wasserhahn der eingangs
genannten Gattung zum Tropfen neigt, wenn er als Heißwasserhahn verwendet wird,
da bei Heißwasserhähnen Temperaturdifferenzen von etwa 80° C auftreten können. Jedoch
bestehen diese grundsätzlichen Schwierigkeiten nicht nur bei Heißwasserhähnen, sondern
überall dort, wo so starke Temperaturschwankungen auftreten, daß die Volumenänderung
des Dichtungsmaterials groß genug ist, um einen starken Druckabfall im Dichtungsmaterial
hervorzurufen. Dies kann beispielsweise auch bei im Freien angeordneten Hähnen der
Fall sein, die tagsüber von der Sonne bestrahlt und nachts gegenüber der Tagestemperatur
abgekühlt werden.
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Durch die Erfindung soll ein Wasserleitungsventil mit dichtend an
einer Fläche anliegendem weichem Werkstoff, der in der Schließstellung allseitig
durch feste Wände begrenzt ist, so ausgebildet werden, daß auch bei Temperaturunterschieden
die Dichtung aufrechterhalten wird. Die Erfindung macht dabei von dem Gedanken Gebrauch,
ebenso wie bei dem beschriebenen bekannten Ventil eine der den weichen Werkstoff
einschließenden Wände elastisch beweglich auszubilden. In Kombination hiermit ist
erfindungsgemäß vorgesehen, daß die elastische bewegliche Wand selbst von einer
Feder gebildet wird.
Wenn infolge von Temperaturänderungen Volumenänderungen
eintreten, wird das '-fedbrnde Andrücken durch die elastische Wand aufrechterhalten.
Das Ventil bleibt damit dicht und tropft nicht mehr. Dieser Erfolg wird mit einer
sehr einfachen Maßnahme erreicht, die die bei einem Wasserleitüngsventil bestehenden
Bedürfnisse in vorteilhafter Weise befriedigt, da die ,elastische Wand auf das gesamte
Gummivolumen einwirken kann und keine bauliche Vergrößerung notwendig ist, was bei
Wasserleitungsventilen wichtig ist. Da Hähne mit allseitig eingeschlossenem Dichtungsmaterial
den großen Vorteil haben, daß die Dichtung praktisch nicht verschleißt, wurde durch
die Erfindung ein Hahn sehr großer Lebensdauer geschaffen, der dennoch unempfindlich
gegen Temperaturänderungen ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht die
Feder aus einer Scheibe, die bei offenem Hahn im Abstand von der Stirnseite der
Ventilspindel gehalten ist, beispielsweise durch einen zwischen die Scheibe und
die Ventilspindel eingelegten Ring. Die elastische Wand ist in diesem Fall ein einfaches
und billig herstellbares Bestandteil, ebenso der dazwischen zuliegende Ring.
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Bei einer weiteren Ausführungsform hat die Feder die Form einer gewellten
Scheibe. Im Falle der Verwendung einer solchen Scheibe kann auf das Zwischenlegen
eines Abstandringes verzichtet werden.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der F i g. 1 und 2 der Zeichnung
beschrieben, die zwei verschiedene Ausführungsformen des Wasserleitungsventils zeigen.
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In F i g. 1 bezeichnet 1 das Ventilgehäuse, 2 den Druckwasserkanal
und 4 die Ventilspindel mit Gewinde 6. Der Ventilsitz selbst ist mit 14 bezeichnet.
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Bei geschlossenem Ventil ist der elastische und dichtende Gummi 11
allseitig eingeschlossen. Die einschließenden Wände werden durch einen druckfesten
Mantel 8, den Ventilsitz 14, einen Kern 10
und eine dünne Scheibe
12 gebildet. Der Kern 7.0 ist so geformt, daß er von dem Gummi 11 festgehalten wird.
Er schließt den Wasserkanal ab. Die genannte Scheibe 12 besteht aus federndem Material,
z. B. aus hartem, rostfreiem Stahl. Sie liegt auf einem dünnen Ring 3, vorzugsweise
aus Messing, der seinerseits auf der ebenen Fläche des Kolbens oder Druckteiles
9 der Ventilspindel aufliegt. Zwischen der oberen Fläche der Scheibe 12 und der
erwähnten ebenen Fläche verbleibt also ein kleiner Zwischenraum 5. Dieser Raum kommuniziert
infolge kleiner Unebenheiten in den Flächen des Ringes 3 und auch des Druckteiles
9 mit der Umgebung.
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Wenn das Ventil geschlossen wird und der Gummi 11 unter Druck kommt,
federt die Scheibe 1.2 in den Zwischenraum 5 hinein. Wenn das Schließen des Ventils
bei ziemlich hoher Temperatur, z. B. 95° C, geschieht und die Temperatur und damit
auch der Druck des Gummis später sinkt, drückt die Scheibe 12 bei nachlassendem
Druck den Gummi in Richtung des Ventilsitzes 14. Dadurch wird vermieden, daß der
Druck im' Gummi so weit absinkt; daß das Ventil tropfen kann.
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Die Dicke des Ringes 3 wird so gewählt, daß bei sehr starkem Schließen
des Ventils der zentrale Teil der Scheibe 12 den Kolben 9 berührt. Hierdurch wird
eine Zerstörung der Scheibe 12 vermieden.
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Selbstverständlich kann der Ring 3 weggelassen werden, wenn statt
dessen die gegen den Ventilsitz gerichtete Fläche des Kolbens 9 etwas konkav gestaltet
wird. In dem auf diese Weise entstandenen linsenförmigen Raum, der bei offenem Ventil
nach unten durch die Scheibe 12 und nach oben durch die genannte konkave Fläche
begrenzt wird, federt die Scheibe 12 hinein, wenn das Ventil geschlossen wird.
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Die Scheibe 12 kann auch in leicht gewellter Form hergestellt werden.
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F i g. 2 zeigt eine andere" Ausführungsform des Ventils, in welcher
der Kern, hier mit 10 a bezeichnet, auf eine andere Weise wie der Kern
10 nach F i g. 1 festgehalten wird. Ein Zapfen 15 durchsetzt die Gummidichtung
11 a und den hier ringförmigen Kern 10 a, und sein nietartiger Kopf 16 hält den
Kern 10 a fest. Dieser und der Mantel 8 halten den Gummi 11a. Der Ringaa bestimmt
den Abstand zwischen der federnden ringförmigen Scheibe 12a und der unteren ebenen
Fläche des Druckorgans oder Kolbens 9. Wenn der Druck im Gummi steigt, federt die
Scheibe 12 a durch, sie federt zurück, wenn die Temperatur des Gummis sinkt, und
verhindert auf diese Weise wie die Scheibe 12 in F i g. 1, daß das Ventil tropft.
Anstatt des Ringes 3 a kann ein größerer Ring; der dem Ring 3 ähnlich ist, benutzt
werden.