DE1249622B

DE1249622B -

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Publication number: DE1249622B
Application number: DER43173A
Authority: DE
Publication date: 1967-09-07

Description

DEUTSCHES ^jOTW PATENTAMT

Vifp^v DeutscheKl.: 47 g-44

AUSLEGESCHRIFT — ^_ea

Aktenzeichen: R 43173 XII/47 g

1 249 622 Anmeldetag: 3.Mail966

Auslegetag: 7. September 1967

Damit beim Entleeren der Steigleitung einer Wasserinstallation, etwa infolge eines Rohrbruchs der Versorgungsleitung, kein Schmutzwasser aus den Zapfstellen in das Leitungsnetz gesaugt werden kann, wird am höchsten Punkt der Installation ein sogenanntes Be- und Entlüftungsventil angeschlossen, welches bei Entleerung der Steigleitung iasch öffnen und umgekehrt beim Füllen dieser Leitung rechtzeitig und zuverlässig schließen muß, damit durch das Ventil kein Wasser nach außen dringt und das umgebende Mauerwerk beschädigt.

Die bekannten Lrftungsventile dieser Art bestehen aus einem zweiteiligen Gehäuse, dessen oberer Wandungsteil den Sitz für einen im Gehäuse geführten schwimmfähigen Hohlkörper als Abschlußorgan bildet. Wenn das Wasser in der Steigleitung bis zur Höhe des Lüftungsventils dringt, hebt es den Schwimmkörper gegen seinen Sitz, und der sich dann aufbauende Leifungsdruck belastet den Schwimmkörper in Schließrichtung nach Art eines Rückschlagventils. Wenn infolge eines Rohrbruches der Versorgungsleitung der Wasserspiegel im Ventilgehäuse wieder absinkt, wird der Schließkörper entlastet und gibt den Sitz frei, so daß ein Sog in der Steigleitung und den angeschlossenen Zapfstellen vermieden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, sowohl beim raschen oder stoßweisen wie auch beim langsamen Füllen der Steigleitung den Schließkörper erst absperren zu lassen, wenn die aufsteigende Wassersäule seinen Sitz beinahe erreicht hat. Dann nämlich verbleibt nach dem Absperren nur ein kleiner Luftsack unter dem Ventilsitz, welcher durch den sich aufbauenden Leitungsdruck komprimiert wird. Ein größerer Luftsack würde beim Ausbleiben der Wasserlieferung infolge eines Rohrbruches einige Zeit zur Entspannung brauchen, und in dieser Zeit wäre eine schädliche Verunreinigung des Trinkwassers durch Rücksaugen aus nachgeschalteten Zapfstellen möglich.

Es ist demnach Erfindungsaufgabe, den Schließkörper beim Füllen der Steigleitung, unter Vermeidung jeglicher Leckströmung, möglichst spät schließen und ihn andererseits beim plötzlichen Ausbleiben des Lieferdruckes möglichst unverzögert öffnen zu lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wurde bereits vorgeschlagen, das spezifische Gewicht des Schwimmkörpers demjenigen der abzusperrenden Flüssigkeit weitgehend anzunähern. Jedoch bleibt dabei die Schließbewegung des Schwimmers weitgehend unkontrolliert und dem Zufall überlassen: Bei raschem, ungleichmäßigem, ruckartigem Füllen der Steig-Be- und Entlüftungsventil

Anmelder:

Rheinisches Metallwerk G. m. b. H.
Armaturenfabrik, Metall- und Eisengießerei,
Porz

Als Erfinder benannt:
Theo Knott, Porz

leitung kann der Schwimmer schon beim ersten Aufprall der Wassersäule gegen seinen Sitz geschleudert werden und sperrt dann unter Bildung eines nachteilig großen Luftsackes ab und öffnet mit entsprechend großer nachteiliger Verzögerung, ganz abgesehen vom übermäßigen Verschleiß an Schwimmer und Sitz durch das erwähnte vorzeitige harte Aufschlagen.

Diesen Mangel zu vermeiden, ist Aufgabe der Erfindung, die darin besteht, daß der Schwimmkörper in an sich bekannter Weise als einseitig im Gehäuse eingespannter Faltenbalg ausgebildet ist, der in Öffnungsrichtung des von seinem freien Ende getragenen Schließorgans elastisch vorgespannt ist.

Der erfindungsgemäße Schwimmkörper ist also einerseits spezifisch leicht, andererseits in Schließrichtung durch seine Eigenfederung progressiv gedämpft, so daß er nicht nur bei langsamer, stetiger, sondern auch bei rascher, ruckweiser Füllung der Steigleitung stets zuverlässig im Bereich des aufsteigenden Flüssigkeitsspiegels bleibt und unter allen Betriebsbedingungen erst schließt, wenn der Flüssigkeitsspiegel den Ventilsitz beinahe erreicht hat, so daß der dann verbleibende Luftsack vernachlässigbar klein gehalten werden kann.

Es ist auch bekannt, den Ventilschwimmer unter *° Ausnutzung des Soges der vom aufsteigenden Wasser verdrängten Luft in seiner Öffnungsstellung zu halten, bis er vom nachdrängenden Wasser erfaßt wird. Dann aber eilt auch bei diesem Lüftungsventil die Schließbewegung des Schwimmers dem auf-►5 steigenden Wasserspiegel vor, mit den geschilderten nachteiligen Folgen. Sodann sind verschiedene Prall- und Leitflächen und Drosselspalte bekanntgeworden, welche beim Füllen des Leitungsnetzes verhindern, daß der Schwimmer von einem rasch aufsteigenden >o Wasserstrahl direkt getroffen wird. Solche Einrichtungen verhüten nur das vorzeitige Schließen, welches durch rasches Füllen des Leitungsnetzes bedingt

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wäre, nicht aber die statische Voreilung des schwimmenden Schließkörpers infolge seines Auftriebes. Schließlich ist auch ein gewissermaßen umgekehrter Lösungsversuch bekannt, wonach der Ventilschwimmer besonders massiv und schwer ausgebildet und dafür durch eine Schließfeder justierbar so ausbalanciert ist, daß er trotzdem von der aufsteigenden Wassersäule gegen seinen Sitz gehoben wird. Wegen der großen Massenträgheit dieser Schwimmerkonstruktion ist aber ein rechtzeitiges Schließen nur gewährleistet, wenn der Wasserspiegel beim Füllen der Leitung ganz langsam am »Schwimmer« hochsteigt. Um das zu erreichen, ist die Schwimmerkonstruktion in einem Dom untergebracht, welcher nur über Drosselbohrungen mit dem Rohrnetz kommuniziert. Die Drosselbohrungen halten das Wasser im Dom zurück, wenn infolge eines Rohrbruches sich das Leitungsnetz rasch entleert. Infolgedessen und wegen der großen Masse dieser Schwimmerkonstruktion ist auch hier das sofortige öffnen im Falle eines Rohrbruches nicht erreichbar.

Beim Füllen der Leitung erfährt der erfindungsgemäße Schließkörper einen mit dem Steigen des Wasserspiegels wachsenden statischen Auftrieb, und wenn dieser Auftrieb die auch als Bewegungsdämpfung wirkende elastische Vorspannung des Faltenbalges übersteigt, schließt das Ventil. Sobald nun infolge einer Versorgungsstörung der Wasserspiegel abzusinken beginnt, wird die im Faltenbalg gespeicherte elastische Öffnungskraft frei und zieht das Schließorgan zuverlässig auch dann von seinem Sitz ab, wenn der erwähnte Luftsack im Ventilgehäuse noch nicht entspannt ist oder wenn das Schließorgan die Neigung haben sollte, am Sitz zu kleben.

Eine besonders raumsparende leistungsfähige Ausführungsform wird erhalten, wenn in Weiterbildung der Erfindung der Faltenbalg mittig eingespannt und sein unteres Ende über einen Stößel mit axialem Spiel auf das als Schließorgan ausgebildete obere Balgende, nach Art einer Schleppkupplung wirkend, angeordnet ist. Dann wird nämlich beim Füllen der Leitung der untere Teil des Balges durch den Auftrieb des steigenden Wasserspiegels elastisch zusammengedrückt, der obere Balgteil dagegen über den Stößel elastisch gedehnt, jedoch infolge des erwähnten Spiels zwischen Stößel und Schließorgan verzögert, so daß die Luft bis zum Schließen des Ventils nahezu vollständig entweichen kann und das Ventil folglich bei einer Störung der Wasserversorgung sofort öffnet.

Das im Balg eingeschlossene Luftvolumen wirkt als zusätzliche Feder, die das Schließorgan in Öffnungsrichtung belastet, jedoch durch die Auftriebsarbeit des Balges gespannt werden muß. Wenn die Elastizität des Balges selbst zum zuverlässigen öffnen des Schließkörpers bereits genügt, dann wird zweckmäßig im Schließorgan eine nach außen mündende Bohrung vorgesehen, mit der das Luftvolumen im Balg kommuniziert.

Zur Material- und Gewichtsersparnis kann der Stößel rohrförmig sein.

Der Balg wird zweckmäßig mit wendeiförmigen Rippen ausgeführt, die einerseits in den Einspannflansch, andererseits in eine Lippendichtung als Schließorgan übergehen können. Die Wendelform der Rippen erzwingt eine kleine Drehbewegung beim öffnen und Schließen, wodurch das Abheben und

Aufsetzen des Schließorgans erleichtert und verbessert wird.

Zur Verminderung des Herstellungsaufwandes kann der Faltenbalg einteilig und nur am oberen Ende eingespannt sein, und sein freies unteres Ende kann über ein im Balg geführtes Rohr starr mit dem Schließorgan gekuppelt sein.

Die Erfindung möge an Hand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele weiter ίο erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht teilweise geschnitten, F i g. 2 in entsprechender Darstellung ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel.

Das Ventil besteht aus einem unteren, den Geis windeanschluß bildenden Gehäuseteil 1 und einem unter Zwischenlage eines elastischen Dichtringes 2 darübergeschraubten oberen Teil 3, welcher den Sitz 4 für das als Lippendichtung 5 ausgeführte Schließorgan bildet. Dieses ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 einstückig mit der oberen Hälfte 6 eines wendeiförmigen Gummibalges, der nach unten in einen Flansch 7 ausläuft und mit einem ebensolchen Flansch 7 der gleichfalls wendeiförmigen unteren Hälfte 8 des Gummibalges eingespannt ist in einer Ringnut, welche im Bereich der Stoßfuge zwischen den beiden Hälften 9,10 einer an sich bekannten Strömungsleitbuchse gebildet ist. Die Leitbuchsenhälften 9,10 haben außen im Bereich der erwähnten Stoßfuge je vier Strömungsleitrippen 11, die in eine durch das Zusammenschrauben der Gehäuseteile 1, 3 gebildeten Nut 3' zusammengespannt sind.

Beim Füllen des nicht dargestellten Leitungsnetzes steigt der Wasserspiegel durch den Anschlußstutzen des unteren Gehäuseteils 1 und verdrängt die Luft durch den Ringraum zwischen Gehäuse 1, 3 und Leitkörper 9,10 und den offenen Ventilsitz 4. Die verdrängte Luft entweicht nach unten entlang der Staubschutzkappe 12, welche mit einem Schraubzapfen 13 in die Gewindebohrung 14 eines der Sitz öffnung 4 angeformten Steges 15 geschraubt ist.

Der steigende Wasserspiegel erzeugt eine wachsende Auftriebskraft zuerst in der unteren Hälfte 8 des Gummibalges. Diese drückt sich elastisch zusammen, wobei der im unteren geschlossenen Balgende mit dem angeformten Kopf 16 einvulkanisierte Stößel 17 im Balg zunächst um das Maß 18 nach oben gleitet, geführt in dem unteren rohrförmigen Ansatz 19 des mit einer Entlüftungsbohrung 20 versehenen Stützkörpers 21 für das auf vulkanisierte, als Lippendichtung 5 ausgeführte Schließorgan.

Wenn der im Ventilgehäuse 1, 3 steigende Wasserspiegel nahezu das ganze Luftvolumen verdrängt hat, stößt der Stößel 17 stimseitig gegen den Stützkörper 21 und hebt die Lippendichtung 5 in ihren Sitz 4, wobei die Auftriebsarbeit das obere Balgteil 6 elastisch streckt.

Der sich nun aufbauende Leitungsdruck belastet das Schließorgan 5 zusätzlich nach Art eines Rückschlagventils, und im Zusammenwirken mit der elastischen Schmiegsamkeit der Lippendichtung aus Gummi wird ein zuverlässiger korrosionsbeständiger Dichtungsschluß erreicht. Beim geringsten nachfolgenden Absinken des Wasserspiegels jedoch, etwa infolge einer Versorgungsstörung, geht das untere Balgteil 8 mit dem Stößel 17 nach unten und gibt, da jetzt das Spiel 18

Claims

nicht mehr vorhanden ist, die im oberen Balgteil 6 in Öffnungsrichtung des Schließorgans 5 gespeicherte Federarbeit unverzüglich frei, wodurch das Ventil beinahe augenblicklich öffnet und das Entstehen eines Soges an den Zapfstellen sofort verhindert, auch bei rascher Entleerung der Steigleitung, denn die Leitbuchse 9,10 begünstigt zusammen mit ihren Führungsflächen 11 eine laminare Rückströmung der Luft bei minimalem Druckverlust. Das öffnen und Schließen der Lippendichtung 5 wird noch durch eine leichte Drehbewegung unterstützt, die mit einer wendeiförmigen Rippenführung des Faltenbalges 6, 8 erzwungen wird. F i g. 2 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform, die sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß nur ein einteiliger elastischer Faltenbalg 22 vorgesehen ist, der mit seinem oberen Ende über einen angeformten Flansch 7 fest ist, mittels einer in den gleichfalls nur einteiligen Leitkörper 23 geschraubten kreisringförmigen Führungsplatte 24, die auch Fänger für das Schließorgan 5 ist. Der einteilige Balg 22 wird durch die Auftriebsarbeit des einströmenden Wassers zusammengedrückt, und das untere Balgende ist über den hier rohrförmigen Stößel 25, der im Führungsring 24 gleitet, starr mit der Stützplatte 26 verbunden, welche die aufvuikanisierte Lippendichtung 5 trägt. Da das als Schleppkupplung wirkende Spiel 18 beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 nicht vorhanden ist, wird die zur möglichst vollständigen Entlüftung wünschenswerte Verzögerung der Schließbewegung allein durch die elastische Vorspannung des Faltenbalges 22 und das Gewicht des Stützkörpers 26 erreicht, welches durch den sich infolge des wachsenden Auftriebes elastisch zusammendrückenden Balg 22 überwunden werden muß, bevor die Schließbewegung einsetzt. Eine weitere Verzögerung der Schließbewegung könnte dadurch erreicht werden, daß der Führungsring 24 aus magnetischem und der Stützkörper 26 aus magnetisierbarem Material bestehen. Ferner ist die Führungsplatte 24 in den Balg 22 hinein zu einer Führungshülse 27 verlängert, um eine besonders großflächige, klemmsichere Axialführung des Schließorgans 5 an seinem Stößel 25 in den Sitz 4 zu erhalten. Damit dabei ein Verkeilen des auch als Rückschlagventil wirkenden Schließorgans 5 im Sitz 4 unmöglich wird, ist ein entsprechender Anschlag dadurch geschaffen, daß der Abstand zwischen dem überstehenden Rand des Stößelbodens 28 und dem Öffnungsrand der Führungshülse 27 dem Ventilhub entspricht. Patentansprüche: 55

1. Be- und Entlüftungsventil mit verhältnismäßig großer öffnung für den Luftdurchtritt und einem schwimmfähigen Hohlkörper als Abschlußorgan insbesondere für hohe Durchströmgeschwindigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper in an sich bekannter Weise als einseitig im Gehäuse (1, 3) eingespannter Faltenbalg (6, 8 bzw. 22) ausgebildet ist, der in Öffnungsrichtung des von seinem freien Ende getragenen Schließorgans (5) elastisch vorgespannt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (6, 8) mittig eingespannt ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg aus einer oberen Hälfte (6) und einer unteren Hälfte (8) mit stirnseitig zusammenstoßenden Einspahnflanschen (7) ausgebildet ist.

4. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (6, 8 bzw. 22) einen Stößel (17) enthält, der einerseits in der unteren Stirnfläche des Faltenbalgs verankert ist und mit seiner anderen Stirnfläche auf ein Stützteil (21 bzw. 26) des Schließorgans (5) wirkend angeordnet ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem Ventil ein axiales Spiel (18) nach Art einer Schleppkupplung zwischen Stößel (17) und Stützteil (21) vorgesehen ist.

6. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (25) rohrförmig ist.

7. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (22) mit seinem oberen Ende (7) eingespannt ist, mittels eines in den einteiligen Strömungsleitkörper (23) geschraubten Führungsringes (24) für den Stößel (25), wobei der Führungsring (24) gleichzeitig den Fänger des Schließorgans (5) bildet.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (24) aus magnetischem und der Stützkörper (26) für das Schließorgan (5) aus magnetisierbarem Material bestehen.

9. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit dem Faltenbalg (6, 8 bzw. 22) kommunizierende, im Schließorgan (5) mündende Entlüftungsbohrung (20).

10. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Faltenbalgs (6, 8 bzw. 22) mit wendeiförmigen Rippen.

11. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (6, 8 bzw. 22) in einem den Fänger (24 bzw. 27) für das Schließorgan (5) tragenden Strömungsleitkörper (9, 10 bzw. 23) geführt ist, der mit außen angeformten Leitrippen (11) zwischen den Gehäusehälften (1, 3) eingespannt ist.

12. Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (24) in den Faltenbalg (22) zu einer Führungshülse (27) für den Stößel (25) verlängert ist, wobei der Abstand zwischen dem Öffnungsrand dieser Führungshülse und dem überstehenden Rand des Stößelbodens (28) größer oder vorzugsweise ebenso groß ist wie der Ventilhub.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 51 632;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1144 985,
150 856, 1185 880;
USA.-Patentschrift Nr. 1 873 403.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 640/284 8. 67 O Bundesdruckerei Berlin