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Die Erfindung betrifft ein Ventil
mit einem in einem Ventilgehäuse
drehbaren Ventilkörper,
der wenigstens eine Durchgangsbohrung aufweist, die in einer entsprechenden
Verdrehlage des Ventilkörpers
in eine Flucht mit entsprechenden Durchflußöffnungen im Ventilgehäuse bringbar
ist und in einer anderen Verdrehlage des Ventilkörpers in einen ansonsten abgedichteten
Ventilraum mündet,
der durch wenigstens eine Dichtung im Bereich der Durchflußöffnungen
gegenüber
diesen abgedichtet ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein
Kugelventil eines Hydranten für
den Anschluß an
ein Wasserversorgungsnetz.
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Derartige Hydranten sind erforderlich,
um beispielsweise Lösch wasser
für die
Feuerwehr aus dem Trinkwassernetz abzapfen zu können. Das Ventil ist in der
Regel über
eine Spindel betätigbar,
die mit einer entsprechenden Schlüsselstange gedreht werden kann.
Die Hydranten sind in der Regel ungenutzt und werden nur in Ausnahmefällen verwendet.
Es besteht insbesondere ein Problem darin, daß Restwasser in abgeschlossenen
Ventilräumen
oder anderen Toträumen
verbleibt und einen Nährplatz
für Keime
und Bakterien bildet. Diese können
dann gegebenenfalls in das Trinkwassernetz gelangen.
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Bei Kugelventilen befindet sich ein
solcher Ventilraum zwischen den Dichtungsscheiben der Ventilkugel,
in den die Durchgangsbohrung der Ventilkugel in der geschlossenen
Stellung des Ventils mündet.
Auch wenn dieser Raum grundsätzlich über die
Dichtungsscheiben gegenüber
der Umgebung, den Durchgangsöffnungen
und dem Ventilgehäuse abgedichtet
ist, besteht die Gefahr, daß Keime,
Bakterien und andere Verschmutzungen in das Trinkwassernetz gelangen.
Insbesondere bei Versagen der dem von außen zugänglichen Anschlußstutzen
abgewandten Dichtung kann das Restwasser ohne weiteres in das Trinkwasser
gelangen.
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Aus der
DE 41 27 114 A1 ist ein
Kugelhahn zur sicheren Trennung von feindlichen Flüssigkeiten bekannt,
mit einem Gehäuse
zum Anschluß an
Leitungen und mit einem zwischen Gehäuse, Kugelküken und Sitzringen gebildeten
Totraum, der als Leckaqeraum dient und der einen Auslaß aufweist, wobei
dem Auslaß ein
Auslaßventil
zugeordnet ist und eine Zwangssteuerung zum Öffnen bzw. Schließen des
Auslaßventiles
in Abhängigkeit
von der Drehbewegung des Kugelkükens
vorgesehen ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Ventil der eingangs geschilderten Art so auszubilden,
daß ein
Verbleiben von Restflüssigkeit in
solchen Ventil- oder Toträumen
nach einer Benutzung des Ventils vermieden wird.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst,
daß die
Dichtung wenigstens eine Entleerungsbohrung aufweist, die einerseits
von der Ventilkörperoberfläche begrenzt
wird und andererseits durch die Ventilgehäusewandung hindurch in die
Umgebung mündet,
und daß der
Ventilkörper
auf seiner Oberfläche
wenigstens eine Ausnehmung aufweist, die bei einer entsprechenden
Verdrehung des Ventilkörpers
mit der Entleerungsbohrung zusammenwirkt und den Ventilraum mit
der Entleerungsbohrung verbindet. Eine solche Ausbildung hat den Vorteil,
daß Restwasser,
das in geschlossener Stellung des Ventils in dem Ventilraum und
in der Durchgangsbohrung vorhanden ist, in die Umgebung abgeleitet
werden kann. Der Ventilraum und die Durchgangsbohrung werden trockengelegt,
so daß eine Keimbildung
oder ein Bakterienherd nicht zu befürchten ist.
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Der Ventilkörper kann beispielsweise zylindrisch
ausgebildet sein. Gemäß der Erfindung
ist vorgesehen, daß der
Ventilkörper
als Ventilkugel und die Dichtungen als Dichtungsscheiben ausgebildet
sind, zwischen denen die Ventilkugel gehalten ist und die den Ventilraum
begrenzen. Bei einem stehenden Kugelventil, wie es beispielsweise
für Hydranten
eingesetzt wird, weisen die obere und die untere Dichtungsscheiben
jeweils wenigstens eine entsprechende Entleerungsbohrung auf, die
mit entsprechenden Ausnehmungen auf der Ventilkugel zusammenwirken,
wobei die Bohrung in der oberen Dichtungsscheibe als Belüftungsbohrung
dient. Dadurch wird erreicht, daß der Ventilraum und die Durchgangsbohrung
vollständig
entleert werden können,
ohne daß die
Gefahr besteht, daß Restwasser
aufgrund eine Unterdruckes im Ventil verbleibt.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Ausnehmungen
und die Durchgangsbohrung in dem Ventilkörper in Bezug auf die Entleerungsbohrung
und die Durchflußöffnungen
in dem Ventilgehäuse
so ausgebildet und angeordnet sind, daß eine Verbindung des Ventilraums
mit der Entleerungsbohrung nur dann erfolgt, wenn die Durchgangsbohrung
und die Durchflußöffnungen
keinen gemeinsamen Strömungsquerschnitt
mehr aufweisen. Weiterhin kann gemäß der Erfindung vorgesehen
werden, daß die
Ausnehmung und die Durchgangsbohrung in dem Ventilkörper in Bezug
auf die Entleerungsbohrung und die Durchflußöffnungen in dem Ventilgehäuse so ausgebildet und
angeordnet sind, daß bei
vollständig
geschlossenem Ventil weder die Ausnehmung noch die Durchgangsbohrung
einen gemeinsamen Strömungsquerschnitt
mit der Entleerungsbohrung oder der Durchflußöffnung haben. Dadurch wird der
Ventilraum vollständig
abgeschlossen. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Ventil befindet sich
jedoch kein Wasser mehr in diesem Raum, so daß Keimbildung und Bakterienvermehrung
vermieden werden können.
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Es ist günstig, wenn die Fläche der
Ausnehmung größer als
der zugewandte Mündungsquerschnitt
der Entleerungsbohrung ist. Dies hat den Vorteil, daß bei gleichbleibender
Drehbewegung des Ventilkörpers
für eine
relativ lange Zeit der Ventilraum in Verbindung mit der Entleerungsöffnung steht,
so daß eine
restlose Entleerung ermöglicht
wird.
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Der Ventilkörper kann beispielsweise über eine
Spindel verdrehbar sein. Grundsätzlich
ist davon auszugehen, daß die
Spindel automatisch oder aber auch manuell mit in etwa gleichbleibender
Umdrehungsgeschwindigkeit bedient wird. Dies wird eine gleichmäßige Verdrehung
des Ventilkörpers
bewirken, sofern die Spindel unmittelbar an der Drehwelle des Ventilkörpers angreift.
Gemäß der Erfindung
erstreckt sich die Spindel mit Abstand neben dem Ventilkörper senkrecht
zur Drehwelle des Ventilkörpers.
Der Spindelstein ist über
zwei gelenkig miteinander verbundene Hebel mit der Drehwelle des Ventilkörpers verbunden
derart, daß der
der Drehwelle zugekehrte Hebel drehfest mit der Drehwelle verbunden
ist. Der dem Spindelstein zugekehrte Hebel ist gelenkig mit dem
Spindelstein verbunden und weist eine Länge auf, die im wesentlichen
dem Abstand der Spindelachse zur Drehwellenachse entspricht. Der
andere Hebel kann wesentlich kürzer ausgebildet
sein. Dadurch wird erreicht, daß für einen vorbestimmten
Abschnitt auf der Spindel, nämlich wenn
der Anlenkungspunkt des Hebels am Spindelstein einen kurzen Abstand
zur Drehwelle bekommt, bei gleichbleibender Spindelsteinbewegung
nur eine geringe Verdrehung des Ventilkörpers bewirkt wird. Es ist
vorgesehen, daß dieser
Bereich einem verdrehwinkel des Ventilkörpers zugeordnet wird, in dem
die Ausnehmung mit der Entleerungsbohrung zusammenwirkt. Dies hat
den Vorteil, daß der
Ventilkörper
für mehrere
Umdrehungen der Spindel in einer sich nur langsam ändernden
Stellung verbleibt, in der die Ausnehmung die Entleerungsöffnung mit
dem Ventilraum verbindet. Die restlose Entleerung wird dadurch unterstützt.
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Weiterhin kann gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen werden, daß die Spindel über ein
Kardangelenk mit dem Spindelkopf verbunden ist, und daß der Spindelstein
entlang einer axialen Führung
senkrecht zur Drehwelle des Ventilkörpers geführt ist, wobei die axiale Führung in
einer Position des Spindelsteins, die einem Verdrehwinkel des Ventilkörpers vor
der Schließstellung
entspricht, einen in Richtung auf die Drehwelle abknickten Bereich
aufweist. Damit wird ab dieser Stellung des Spindelsteins bei einer
Umdrehung der Spindel eine relativ große Verdrehung des Ventilkörpers bewirkt.
Dies hat den Vorteil, daß die
restliche Drehbewegung des Ventilkörpers zum vollständigen Schließen wieder
relativ schnell erfolgen kann. Auch wird eine Verdrehung des Ventilkörpers über den
Totpunkt des Hebelmechanismusses ermöglicht.
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Es kann dabei zweckmäßig sein,
wenn der abgeknickte Bereich bei einer Position des Spindelsteins
beginnt, der einem Verdrehwinkel des Ventilkörpers entspricht, in der oder
kurz bevor die Ausnehmungen aus dem Mündungsbereich der Entleerungsbohrungen
gelangen. Die erforderliche Entleerung des Ventilraums erfolgt somit
nach wie vor in einer ausreichend langen Zeit, während die endgültige Schließstellung
des Ventils relativ schnell erreicht wird. Die Bedienung wird somit
erleichtert.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
der schematischen Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Schnitt durch ein Kugelventil gemäß der Erfindung,
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2 eine
Ansicht in Richtung des Pfeiles II in 1,
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3 eine
Ansicht des offenen Kugelventils bei geöffnetem Ventilgehäuse,
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4a–i eine
Ansicht des Kugelventils bei geöffnetem
Ventilgehäuse
nach verschiedenen Umdrehungen der Spindel,
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5a–c den
Spindelantrieb in einer vergröberten
Darstellungsform bei geöffnetem,
halbgeöffnetem
und geschlossenem Ventil und
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6 die
Winkelstellungen der Hebel bei verschiedenen Stellungen des Spindelsteins.
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Das in der Zeichnung dargestellte
Kugelventil weist eine Ventilkugel 11 auf, die drehbar
in einem Ventilgehäuse 12 gelagert
ist. Das Kugelventil ist Teil eines Hydranten für den Anschluß an ein
Wasserversorgungsnetz. Der Hydrant kann über einen Flansch 13 auf
der Unterseite des Kugelventils mit der Wasserleitung verbunden
werden. Auf der Oberseite ist ein Anschlußstutzen 14 mit üblichem
Klauenverschluß für ein Standrohr
angeordnet. Die Anordnung kann sowohl als Unterflurhydrant als auch
als Überflurhydrant
verwendet werden. Auch ist die Kombination mit einer Hausanschlußgarnitur
möglich.
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Die Ventilkugel 11 ist über einen
Spindelantrieb 15 um die Drehwelle 16 verdrehbar.
Die Ventilkugel weist eine zylindrische Durchgangsbohrung 17 auf,
die bei entsprechendem und in 3 gezeigten Verdrehwinkel
der Ventilkugel mit zwei gegenüberliegenden
Durchflußöffnungen 18, 19 des
Ventilgehäuses 12 fluchtet.
Das Ventil ist in dieser Lage geöffnet. Der
somit gebildete Kanal wird durch zwei Dichtungsscheiben 20, 21 gegenüber dem
Ventilgehäuse 12 abgedichtet.
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Aufgrund der baulichen Konstruktion
eines solchen Kugelventils ist ein Ventilraum 22 zwischen den
Dichtungsscheiben 20, 21 vorhanden, in den bei geschlossener
Stellung des Ventils ( 4i)
die Durchgangsbohrung mündet.
Bei geschlossenem Kugelventil, also bei Nichtgebrauch des Hydranten, was
der Regelfall ist, befindet sich in diesem Ventilraum 22 Restwasser,
das über
die Durchgangsbohrung während
des Schließens
hereintransportiert wird. Das Restwasser bildet einen Nährplatz
für Keime
und Bakterien, und es ist nicht auszuschließen, daß diese insbesondere bei Versagen
der unteren Dichtungsscheibe 20 in das Trinkwassernetz
gelangen.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind sowohl die obere als auch die untere Dichtungsscheibe 20, 21 mit
Entleerungsbohrungen 23, 24 versehen, die von
der Ventilkugeloberfläche 25 begrenzt
sind. Die Entleerungsbohrungen 23, 24 verlaufen
durch das Ventilgehäuse 12 und münden in
die Umgebung. Die Bohrungen können
einen gekrümmten
oder geraden Verlauf aufweisen oder sich über mehrere Gehäuseteile
erstrecken. Die obere Entleerungsbohrung 24 wirkt hierbei
als Belüftungs- und die untere Entleerungsbohrung 23 als
Abflußbohrung.
Die Oberfläche 25 der
Ventilkugel 11 ist auf einem der Lage der Entleerungsbohrungen
entsprechenden Radius mit Ausnehmungen 26, 27 versehen,
die bei einem entsprechenden Verdrehwinkel der Ventilkugel mit den
Entleerungsbohrungen 23, 24 zusammenwirken. Dies
ist in den 4d–h gezeigt. Dadurch
wird der Ventilraum 22 über
die Ausnehmungen mit den Entleerungsbohrungen und somit mit der
Umgebung verbunden, so daß das
Restwasser aus dem Ventilraum 22 abfließen kann.
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Die Anordnung ist im einzelnen so
getroffen, daß die
Fläche
der Ausnehmungen größer als
der Mündungsquerschnitt
der Entleerungsbohrungen in den Dichtungsscheiben ist. Ferner sind
die Ausnehmungen und die Durchgangsbohrung einerseits und die Entleerungsbohrungen
und die Durchflußöffnungen
anderseits so zueinander angeordnet und bemessen, daß bei fortschreitender
Verdrehung der Ventilkugel eine Ausnehmung erst dann in den Bereich
einer Entleerungsbohrung gelangt, wenn die Durchgangsbohrung der
Ventilkugel und die Durchflußöffnungen
des Ventilgehäuses
keinen gemeinsamen Strömungsquerschnitt
mehr aufweisen. Zudem steht die Durchgangsbohrung 17 in
Verbindung mit dem Ventilraum 22, wenn die Verbindung zwischen Entleerungsöffnung und
Ventilraum besteht. Dadurch kann auch das in der Durchgangsbohrung 17 befindliche
Restwasser ablaufen.
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In vollkommen geschlossener Lage
des Ventils (4i) stehen
die Entleerungsbohrungen wieder außer Eingriff mit den Ausnehmungen.
Ferner befinden sich auch die Durchgangsbohrungen nicht im Bereich
der Entleerungsöffnungen.
Dadurch wird ein vollkommener Verschluß des Ventils erreicht. Da
der Ventilraum 22 und auch die Durchgangsbohrung 17 kein
Restwasser mehr enthalten, kann sich dort kein Bakterien- oder Keimherd
bilden.
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Grundsätzlich ist es möglich, daß sich die Ausnehmungen
auch in die Durchflußöffnungen
erstrecken, um das darin befindliche Restwasser abfließen lassen
zu können.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel könnte sich
die Ausnehmung 26 in die obere Durchflußöffnung 19 erstrecken,
so daß das
auf der Ventilkugel stehende Wasser und das in dem Standrohr befindliche
Wasser durch den Ventilraum 22 und die Entleerungsbohrung 23 in
die Umgebung ablaufen kann.
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Der Spindelantrieb 15 weist
eine Spindel 31 auf, die drehbar an dem Gehäuse 12 gelagert
ist. Die Spindel kann über
eine Schlüsselstange
gedreht werden, die auf den Spindelkopf 32 paßt. Auf
der Spindel 31 ist ein Spindelstein 33 vorhanden,
der entsprechend der Drehung der Spindel entlang einer axialen Führung 34 auf-
und abbewegbar ist. Der Spindelstein seinerseits steht über zwei
gelenkig miteinander verbundene Hebel 35, 36 mit
der Drehwelle 16 in Verbindung. Der der Ventilkugel zugekehrte
Hebel 35 ist drehfest mit der Drehwelle verbunden, während der
Hebel 36 gelenkig an dem Spindelstein 33 angelenkt
ist. Ausgehend von einer oberen Endlage des Spindelsteins 33,
der bei dem Ausführungsbeispiel
der geöffneten
Stellung des Ventils entspricht, wird durch eine Drehung der Spindel 31 der
Spindelstein 33 nach unten bewegt, wodurch sich die Ventilkugel
im Uhrzeigersinn A dreht.
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Die Anordnung ist im einzelnen so
getroffen, daß der
Abstand der Anlenkungspunkte 39, 40 des dem Spindelstein 33 zugekehrten
Hebels 36 in etwa dem Abstand der Drehwellenachse zur Spindelachse 41 entspricht.
Dadurch wird ein Abschnitt auf der Spindel gebildet, in welchem
bei gleichbleibender Umdrehungsgeschwindigkeit der Spindel und somit Bewegung
des Spindelsteins 33 eine relativ kleine Verdrehung der
Drehwelle 16 des Ventilkörpers 11 erzeugt wird.
Dies ist dann der Fall, wenn sich der Spindelstein 33 in
etwa auf der Höhe
der Drehwelle 16 befindet. Dieser Abschnitt der Spindel
und die entsprechenden Positionen des Spindelsteins 33 auf
der Spindel werden einem Verdrehwinkel der Ventilkugel 11 zugeordnet,
in der die Ausnehmungen 26, 27 in den Bereich
der Entleerungsbohrungen 23, 24 gelangen (4d ). Dadurch wird erreicht,
daß bei
den folgenden Umdrehungen der Spindel im gleichen Drehsinn nur eine
relativ geringe Verdrehung der Ventilkugel bewirkt wird (4d–h). Der Ventilraum 22 bleibt somit
relativ lange mit der Umgebung verbunden, so daß das Restwasser gut abfließen kann.
Es kann vorgesehen werden, daß der
an der Drehwelle befestigte Hebel 35 wesentlich kürzer als
der andere Hebel 36 ist.
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Die axiale Führung 34 weist bei
dem in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispiel im unteren Bereich
der Spindel, d.h. bei einer Stellung des Spindelsteins, die nahezu
der geschlossenen Lage des Ventils entspricht, einen in Richtung
auf die Drehwelle 16 abgeknickten Bereich 37 auf.
Ferner ist die Spindel 31 über ein Kardangelenk 38 gelenkig
mit dem Spindelkopf 32 verbunden. Hierdurch wird erreicht,
daß bei
einer Position des Spindelsteins 33 in diesem unteren Bereich 37 die
Spindel 31 in Richtung auf die Drehwelle 16 durch
den Spindelstein verschwenkt wird, so daß eine relativ große Verdrehung der
Ventilkugel 11 über
den Totpunkt hinaus pro Umdrehung der Spindel 31 erfolgt
(4 i). Der Schließvorgang
des Ventils kann somit beschleunigt werden. Dieser abewinkelte Bereich
schließt
sich vorzugsweise dem Bereich an, der einer nur geringen Verdrehung
des Ventilkörpers
entspricht und in dem die Ausnehmungen in Verbindung mit den Entleerungsbohrungen
stehen.
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In der 6 sind
die einzelnen Stellungen 33 des Spindelsteins und die entsprechenden
Stellungen der Hebel 35, 36 und die daraus resultierende Verdrehung
der Ventilkugel schematisch dargestellt. wie hieraus ersichtlich,
wird bei einem Verdrehwinkel der Kugel nach etwa 45°, in dem
sich bei senkrecht zur Spindel verlaufendem Hebel 36 der
Spindelstein in etwa in der Mitte der Spindel mit geringem Abstand zur
Drehachse befindet, nur eine geringe Verdrehung der Ventilkugel
pro Umdrehung der Spindel bewirkt. Am Ende der Spindel gelangt der
Spindelstein in den abgeknickten Abschnitt der Führung, und die Verdrehung der
Ventilkugel wird unterstützt.
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Durch eine solche Ausbildung ist
es möglich, ein
einfach zu bedienendes Kugelventil bereitzustellen. Durch die Entleerungsöffnungen
einerseits wird ein Abfließen
des Restwassers aus dem Ventilraum und der Durchgangsbohrung in
die Umgebung erreicht. Andererseits ermöglicht die Gestaltung des Spindelantriebs
eine ausreichend lange Verbindung zwischen Ventilraum und Entleerungsbohrung,
so daß ein
sicherer und vollständiger
Abfluß des
Restwassers gewährleistet
werden kann.