DE19625572A1 - Hydrant - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydranten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Früher wurden Hydranten hauptsächlich als Zapfstellen für Flüssigkeiten, vorzugsweise Wasser, für Feuerwehrzwecke oder Sprinkleranlagen in der Landwirtschaft, verwendet. Heute da­ gegen, sind Hydranten ein integrierender Bestandteil moder­ ner öffentlicher Trinkwasserversorgungen. So werden sie jetzt vermehrt für Aufgaben wie

• - Wasserentnahme durch öffentliche oder private Verbraucher
• - Herstellung von provisorischen Verbindungen bei Fremdein­ speisung ins Rohrleitungsnetz
• - Be- und Entlüften des Rohrleitungsnetzes
• - Spülen des Rohrleitungsnetzes aus hygienischen Gründen eingesetzt.

Außer der Forderung an die Hydranten bezüglich einer hohen Betriebssicherheit, einer einfachen Bedienbarkeit, einer ho­ hen Wasserleistung und einer langen Lebensdauer steht heute zusätzlich die Wartungsfreundlichkeit, sowie eine optimaler Korrosionsschutz im Mittelpunkt des Interesses.

Es gibt Über- und Unterflurhydranten. Beide können aus einem 1- oder 2-teiligen Mantelrohr, bzw. Ventilgehäuse bestehen, welches beispielsweise mit seinem unteren Ende an eine Ver­ sorgungsleitung angeschlossen werden kann. Mindestens ein lösbarer Deckel kann den Hydranten an seiner Oberseite ab­ schließen. Innenseitig weisen Hydranten mindestens eine Ab­ sperrung auf, die als Ventil ausgebildet ist. Zum Betätigen, bzw. Öffnen und Schließen dieses Ventils oder Abschlusses kann eine von außen drehbare Spindel dienen, welche als Teil einer Innengarnitur im wesentlichen axial im Hydranten verläuft. Oft weisen Hydranten eine Spindel auf, welche im Deckel oder Mantelrohr gelagert ist und eine, am Mantelrohr axial geführte, Spindelmutter bewegen. Ein Verbindungsrohr kann die Bewegung der Spindel auf das Ventil übertragen. Zur Verhinderung von Schäden durch sich ausdehnendes, gefrie­ rendes Wasser weisen solche Hydranten ein Entwässerungssy­ stem auf, durch welche das, nach dem Verschließen des Ven­ tils, im Mantelrohr verbleibende Wasser abfließen kann.

Zur Vermeidung von Korrosionsschäden ist die Innenfläche des Mantelrohrs meist mit Kunststoff beschichtet oder email­ liert. Im Bereiche des Abschlusses muß das Mantelrohr nor­ malerweise mechanisch nachbearbeitet werden. Bei einteiliger Mantelrohrausführung kann im Bereich des Abschlusses eine Dichtbüchse mittels Einwalzen oder Einbördeln, bzw. Einpres­ sen befestigt sein. Diese Dichtbüchse kann dann zusätzlich die Verankerung der Dichtung zur Sicherheitsabsperrung übernehmen. Falls die Dichtbüchse aus Kunststoff gefertigt ist, kann das zu Nachteil haben, daß Sand, Rost-Partikel und andere Verunreinigungen einen Materialabtrag beim Öffnen des Absperrventils verursachen. Ein Langzeitkorrosionsschutz zwischen Mantelrohr und Dichtbüchse ist meist nicht vorhan­ den. Eine solche Ausführung muß in dieser Situation als äußerst unhygienisch beurteilt werden. Als weiterer Nach­ teil einer solchen Ausführung kann aufgeführt werden, daß der Austausch der Dichtung zur Sicherheitsabsperrung zwecks Recycling des Mantelrohres meist nicht möglich ist. Das Ersetzen einer defekten Dichtbüchse kann in solchen Fällen mit erheblichem Aufwand verbunden sein.

Andere bekannte Ausführungen weisen ein Kugelventil auf, welches in einen Konus gepreßt wird, um den Wasserfluß zu regulieren, bzw. zu unterbrechen oder sie weisen einen Gum­ miwulst auf, welcher als Dichtungselement dient. Da solche Ventilsysteme nur auf einer Berührungslinie oder einer eng begrenzten Berührungsfläche schließen, sind sie extrem an­ fällig auf Ablagerungen von Verunreinigungen im Wasser wie Kalk- oder Rost-Partikel. Daraus resultierende Lecks können deshalb verbreitet auftreten und größere Wasserverluste verursachen.

Hier soll die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, schafft einen Hy­ dranten, welcher innenseitig eine Doppelabsperrung, d. h. zwei Dichtsysteme, beispielsweise bestehend aus einem Haupt­ ventil und einem Kugelabschluß, aufweist.

Die Hauptabsperrung umfaßt in einer beispielhaften Ausfüh­ rung einen Hauptventilkörper, welcher über ein Verbindungs­ rohr mit der axial gelagerten Spindel verbunden ist. Der rundum mit einer Gummischicht belegte Hauptventilkörper dichtet auf einer nach oben und unten in einen Konus über­ gehenden, zylindrischen Dichtfläche des Mantelrohrs. Das Hauptventil weist keine Dichtbüchse auf und, im Gegensatz zu bekannten Systemen, ist keine nachträgliche Bearbeitung des Mantelrohrs nach Applikation des Korrosionsschutzes mehr notwendig. Von weiterem Vorteil ist die relativ große Dichtfläche zwischen dem, im wirksamen Teil im wesentlichen zylindrischen, Dichtkörper und der zylindrischen Mantelin­ nenfläche.

Der Hauptventilkörper weist in einer weiteren beispielhaften Ausführung an seiner Unterseite eine konkave Stützauflage auf, welche der Schwimmkugel, die durch einen Stützring de­ finiert in ihrem Sitz gehalten wird, des unmittelbar an­ schließenden Kugelventils Halt bieten kann. Das Hauptventil ist von oben her ausbaubar, ohne daß der Druck der Versor­ gungsleitung reduziert werden muß, weil diese durch das Ku­ gelventil zusätzlich abgesperrt ist.

Das Kugelventil (Zweit- oder Sicherheitsabsperrung) umfaßt in einer weiteren beispielhaften Ausführung einen elasti­ schen U-förmigen Lippen-Dichtungsring, einen einfach ein- und ausbaubaren Stützring, und eine Schwimmkugel. Die Lip­ pendichtung läßt sich in eine im Mantelrohr vertiefte Ring­ gute einschnappen. Der Stützring definiert den oberen An­ schlag der Schwimmkugel und damit das Maß der Deformation der, durch den Stützring ebenfalls gestützten, mit der Schwimmkugel kontaktierten, Dichtungslippe der ringförmigen Lippendichtung. Der Stützring ist mit Schrauben am Mantel­ rohr gegen das Herausdrücken bei Fremdeinspeisung (Strömung von oben nach unten, in Richtung gegen die Hauptspeislei­ tung) gesichert. Zudem dient der Stützring als Regulierkonus und erleichtert das gleichmäßige Öffnen oder Schließen des Hauptventils und verhindert so vorteilhaft das Entstehen von Druckstößen oder Schlägen in den am Hydranten ange­ schlossenen Leitungen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu­ tert; es zeigen:

Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch einen Unterflurhy­ dranten mit Zweitdichtung und Stützring für eine Ku­ gelabsperrung in Schließstellung dar.

Fig. 2 stellt einen Längsschnitt durch einen Überflurhydran­ ten mit Zweitdichtung und Stützring für eine Kugelab­ sperrung in Schließstellung dar.

Fig. 3 stellt in einem Teilausschnitt den Ventil- und Kugel­ abschluß eines Über- oder Unterflurhydranten mit Zweitdichtung und Stützring für eine Kugelabsperrung in Schließstellung dar.

Fig. 4 stellt in einem vergrößerten Teilausschnitt die An­ schlüsse und Dichtflächen der beiden Ventile eines Über- oder Unterflurhydranten mit Zweitdichtung und Stützring für eine Kugelabsperrung in Schließstel­ lung dar.

Fig. 5 stellt einen vergrößerten Teilausschnitt entspre­ chend Fig. 4 dar. Im Unterschied dazu ist der Stütz­ ring durch partielles Einpressen gegen ein Heraus­ drücken bei Fremdeinspeisung gesichert.

Der in der Fig. 1 gezeigte Unterflurhydrant weist ein vor­ zugsweise einteiliges Mantelrohr, bzw. Ventilgehäuse 1 auf, daß an seinem oberen Ende durch einen Deckel 2 mittels Schrauben 3 lösbar und dichtend verschlossen ist. An seinem unteren Ende weist das Mantelrohr 1 eine bauchige Erweite­ rung 4 auf, über die der Hydrant an eine nicht gezeigte Netzleitung lösbar und dichtend angeschlossen wird.

Der Hydrant 1 weist ferner eine Innengarnitur 5 auf, welche im wesentlichen aus einer in der Dichtbüchse 6 axial gela­ gerten Ventilspindel 7, einer Spindelmutter B, sowie einem am unteren Ende angeordneten Hauptventil 9 besteht. Das Man­ telrohr 1 weist in seinem oberen Bereich innenseitig zwei einander gegenüberliegende Führungsnuten (10) auf, in denen die Spindelmutter 8 mit entsprechend ausgebildeten Führungs­ nasen axial geführt und radial gesichert ist. Das Hauptven­ til 9 dichtet zylindrisch im unteren Bereich des Mantelrohrs 1 an einer zylindrisch ausgebildeten und kunststoffbeschich­ teten oder emaillierten Mantelinnenfläche, dem Ventilsitz 1a (Fig. 3), ohne daß eine zusätzliche Dichtbüchse verwendet werden muß.

Die Schwimmkugel 11 dient als automatische Sicherheitsab­ sperrung und liegt in Schließstellung an der im Mantelrohr 1 durch Schnappmontage einlegbaren und wieder demontierbaren Zweitdichtung 12 an. Die Schwimmkugel 11 wird am nachträg­ lich einschiebbaren Stützring 13, welcher gleichzeitig als Strömungskonus 13c ausgebildet ist und über Gewindestifte 14 im Mantelrohr 1 gehalten wird, abgestützt. Der Stützring 13 ist so ausgebildet, daß er einerseits die Innenlippe 12b (Fig. 3) der Zweitdichtung 12 radial exakt abstützt und vor­ handene Rundlauffehler, welche beim Kunststoffbeschichten oder beim Emaillieren entstanden sind, korrigiert und daß er andrerseits die vertikale Abstützung der Schwimmkugel 11 zur Zweitdichtung 12 übernimmt. Zudem wirkt der Stützring 13 als Strömungsdrossel für das Hauptventil 9 beim Öffnen oder Schließen des Hydranten.

Der in der Fig. 2 gezeigte Überflurhydrant weist neben den schon beschriebenen Teilen ein Aufsatzrohr 15 auf, welches mit den üblichen Einrichtungen bestückt ist. Das Spindella­ ger 19 ist hier im Mantelrohr 1 bajonettartig eingerastet gelagert. Dieses bewirkt eine geschützte Lage des Spindella­ gers beim Umkippen des Hydranten, welches durch einen Ver­ kehrsunfall hervorgerufen wurde.

Die wesentlichen Teile der Erfindung sind in den Fig. 3, 4 und 5 in einem Teilausschnitt eines Über- oder Unterflurhy­ dranten in Schließstellung übersichtlich dargestellt. Das Hauptventil 9 dichtet mit seinem im wesentlichen zylindri­ schen Teil durch den engen Kontakt von seinem Gummiüberzug mit der zylindrisch bearbeiteten und kunststoffbeschichteten oder emaillierten Innenfläche 1a gegen das Mantelrohr 1 und zugleich dichtet die Schwimmkugel 11 unter der Wirkung des von unten anstehenden Wasserdruckes gegen die Zweitdichtung 12, insbesondere wenn die Innengarnitur 5 zu Kontroll- oder Revisionszwecken ausgebaut wird. Diese Zweitdichtung 12 ist in einer mechanisch im Mantelrohr 1 eingearbeiteten und kunststoffbeschichteten oder emaillierten Ringkammer 1b ein­ geschnappt montiert. Der ein- und ausbaubare Stützring 13 ist durch Gewindestifte 14 (Fig. 4), welche in eine eben­ falls korrosionsgeschützte Ringnute 1c im Mantelrohr 1 ein­ greifen, oder durch partielles Einpressen (13d in Fig. 5) gesichert. Die Zweitdichtung 12 weist eine Außenlippe 12a und eine Innenlippe 12b auf und wird durch den Stützring 13, die Ringkammer 1b und den Ringkammerbund 1d so gesichert, daß sie, bei Fremdeinspeisung von Wasser ins Rohrleitungs­ netz, nicht herausgespült werden kann.

Der Stützring 13 ist so ausgebildet, daß er die Innenlippe 12b der Zweitdichtung 12 radial exakt abstützt und vorhan­ dene Rundlauffehler, welche beim Applizieren des Korrosions­ schutzes in der Ringkammer 1b entstehen können, korrigiert. Zudem wird die Schwimmkugel 11 an der schräg bearbeiteten Ringfläche 13a in genauer Position zur Zweitdichtung 12 in Schließrichtung abgestützt. Außerdem bildet der Stützring 13 auf seiner Innenseite, zwischen der Abstützkante 13b und der Ringfläche 13a, einen Regulierkonus 13c, welcher beim Öffnen und Schließen des Hauptventils 9 als Drosselübergang wirkt und Druckschläge im Leitungssystem verhindert.

In den durch die Fig. 1 bis 5 belegten Ausführungsformen können 4 verschiedene Situationen unterschieden werden.

1. Hauptventil und Kugelventil sind geschlossen

Der Gummiüberzug des Hauptventils 9 dichtet auf der zylin­ drischen Innenfläche 1a des Mantelrohrs 1. Gegebenenfalls sich innerhalb des Mantelrohrs 1 befindliches Wasser kann durch die Entwässerungsöffnung 16, welche durch die Ober­ seite 9a und die Einkerbung 17 am Führungsflügel 18 des Hauptventils 9 freigegeben wird, abfließen. Die Schwimmku­ gel 11 wird vom Wasserdruck sowohl gegen die konkave Stütz­ auflage des Hauptventils 9 als auch gegen die Kreisfläche 13a des Stützringes 13 gedrückt. Dabei wird die innere Dich­ tungslippe 12b in vorgesehenem Ausmaß deformiert.

2. Öffnungsvorgang

Zuerst wird, beim Bewegen des Hauptventils 9 nach unten, die Schwimmkugel 11 vom Stützring 13 und darauf von der Lippen­ dichtung 12 getrennt. Gleichzeitig wird ein Führungsflügel 18 über die Entwässerungsöffnung 16 geschoben, welche damit verschlossen wird (durch die spiegelsymmetrische Bauweise kann dies auch auf der entgegengesetzten Seite auf der glei­ chen Höhe des Mantelrohrs 1 geschehen). Ein weiteres Absen­ ken des Hauptventils 9 trennt nun den dicht enden, im wesent­ lichen zylindrischen Teil des Hauptventils 9 mit seinem Gum­ miüberzug von der zylindrischen Innenfläche 1a des Mantel­ rohrs 1. Der Stützring 13 dient nun als Drosselübergang und verhindert Druckschläge im Leitungssystem.

3. Hauptventil und Kugelventil sind offen

Wasser kann nun, dank dem vorhandenen Druck, ungehindert, in Richtung Verbraucher, aufwärts fließen. Im Falle einer Fremdeinspeisung ist die Flußrichtung umgekehrt. Durch die Turbulenzen kann die Schwimmkugel 11 herumgewirbelt werden, die Zweitdichtung bleibt jedoch dank dem Stützring 13 am vorgesehenen Platz. Stoppt man die Fremdeinspeisung, nimmt die Schwimmkugel sofort ihren Platz in der konkaven Stütz­ auflage des Hauptventils 9 wieder ein.

4. Schließvorgang

Zuerst wird, beim Bewegen des Hauptventils 9 nach oben, der dichtende, im wesentlichen zylindrischen Teil des Hauptven­ tils 9 mit seinem Gummiüberzug gegen die zylindrischen In­ nenfläche 1a des Mantelrohrs 1 geführt, was vom konischen Übergang erleichtert wird. Der Stützring 13 dient nun als Drosselübergang und verhindert Druckschläge im Leitungssy­ stem. Dann wird die Schwimmkugel 11 gegen die Lippendichtung 12 bewegt, bis sie auf dem Stützring 13 aufliegt. Gleichzei­ tig wird ein Führungsflügel 18 von der Entwässerungsöffnung 16 weggeschoben, welche damit geöffnet wird (durch die spie­ gelsymmetrische Bauweise kann dies auch auf der entgegenge­ setzten Seite auf der gleichen Höhe des Mantelrohrs 1 ge­ schehen).

In anderen Ausführungsformen werden beispielsweise Lippen­ dichtungen mit mehr oder weniger als zwei Lippen verwendet und/oder der Stützring wird vor der Zweitdichtung einge­ setzt. Zudem setzten wir Lippendichtung und Stützring als einen eine konstruktive Einheit bildenden Bauteil ein.

In einer weiteren Ausführungsform wurde dazu übergegangen, an Stelle eines geschlossenen Stützringes, alternative Stützelemente, wie mindestens drei Bolzen oder Teilringe, bzw. Schalenteile zur Definition des Sitzes der Schwimmkugel einzubauen. An Stelle einer Kugel wurden auch bewegliche Ventilelemente in der Form eines Stützkegel mit oder ohne Schließfeder verwendet.

Neben dem kompletten Überziehen des Hauptventils mit Gummi, werden auch andere Materialien für den Überzug des Hauptven­ tils, wie Neopren, Teflon usw. verwendet.

Man kann sich auch vorstellen, daß ein Hydrant, der nur ei­ ne Absperrung aufweist, durch zusätzlichen Einbau des je­ weils fehlenden Ventils zu einem Hydranten mit, im Sinne der Erfindung, doppelter Absperrung verändert, bzw. umgebaut werden kann.

Claims (13)

1. Hydrant, der ein einteiliges Mantelrohr, welches unter Zwischenschaltung von Dichtungen einerseits an eine Was­ serleitung anschließbar, andrerseits mit einem Aufsatz­ rohr bzw. einem Deckel lösbar und dicht verbindbar ist, sowie ein Hauptventil, dessen Ventilkörper mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und mittels einer im Mantelrohr geführten Spindel betätigbar ist, aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilsitz (1a) des Hauptventils (9) eine korrosionsgeschützte zylindrische Innenfläche im Mantelrohr (1) umfaßt und das Mantelrohr (1) zusätz­ liche korrosionsgeschützte Einrichtungen zur Aufnahme und Befestigung von mindestens einem Stützelement und einer Zweitdichtung (12) aufweist, mit welcher ein be­ wegliches Ventilelement (11) dichtend zusammenwirken kann.

2. Hydrant nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrosionsschutz eine Kunststoffbeschichtung oder eine Innenemaillierung umfaßt.

3. Hydrant nach einem oder beiden der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventilelement (11) eine Kugel umfaßt.

4. Hydrant nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das bewegliche Ventilelement (11) ei­ nen Sitzkegel umfaßt.

5. Hydrant nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitdichtung (12) in einer Ringkammer (1b) des Mantelrohrs (1) ein­ legbar ist und daß diese Ringkammer (1b) einen Ringkam­ merbund (1d) aufweist, welcher die Zweitdichtung (12) an ihrer Außenlippe (12a) gegen ein Herausspülen bei Fremdeinspeisung sichert.

6. Hydrant nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitdichtung (12) in der Ringkammer (1b) des Mantelrohrs (1) ein­ schnappbar befestigt ist.

7. Hydrant nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine korrosi­ onsgeschützte Ringnute (1c) aufweist.

8. Hydrant nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement ein korrosionsbeständiges Material aufweist und zusätz­ lich mit mindestens einem, im wesentlichen entlang sei­ ner Längsachse radial in Bezug auf das Mantelrohr (1) angeordneten und ebenfalls ein korrosionsbeständiges Ma­ terial aufweisenden, Gewindestift (14), welcher in die Ringnute (1c) des Mantelrohrs eingreift bzw. durch par­ tielles Einpressen (13d) in die Ringnute (1c), befestigt und gegen ein Herausdrücken bei Fremdeinspeisung gesi­ chert ist.

9. Hydrant nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitdichtung (12) mit einem, als ein- und ausbaubarer Stützring (13) ausgebildeten, Stützelement entlang ihrer Innenlippe (12b) radial abgestützt wird und daß dieser Stützring (13) gegebenenfalls am Mantelrohr (1) vorhandene Rund­ lauffehler an der Innenlippe (12b) korrigiert, wodurch ein sicher dichtender Kontakt des beweglichen Ventilele­ mentes (11) mit der Zweitdichtung (12) bewirkt wird.

10. Hydrant nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (13) durch eine schräg ausgebildete Ring­ fläche (13a) einen zusätzlichen Sitz aufweist, an wel­ chem die Abstützung des beweglichen Ventilelementes (11) bei geschlossenem Hydranten und Druck von unten erfolgt.

11. Hydrant nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (13) am Innendurchmesser in Richtung der schräg ausgebildeten Ringfläche (13a) konisch erweitert ist, dergestalt, daß er als Drosselübergang wirkt und daß damit Druckschläge im Leitungssystem beim Öffnen und Schließen des Hauptventils (9) verhindert werden.

12. Hydrant nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitdichtung (12) einen Nutring aufweist.

13. Verwendung eines Ventils, dadurch gekennzeichnet, daß durch dessen Hinzufügen aus einem Hydranten mit einer Absperrung ein Hydrant mit doppelter Absperrung nach ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche geschaffen wird.