DE19944365A1 - Ventil, insbesondere Heizkörperventil - Google Patents

Abstract

Ein Ventil, insbesondere Heizkörperventil für Warmwasser-Heizungsanlagen, weist ein Gehäuse (1), zwei Anschlußkanäle (2, 3) für den Zu- und Abfluß, einen Ventilsitz (4) und ein von außen zu betätigendes, durch eine Feder belastetes, den Ventilsitz (4) überdeckendes Verschlußstück (5) auf. Das Verschlußstück (5) weist auf seiner dem Ventilsitz (4) abgewandten Seiten einen Kolben (9) auf, der abgedichtet in einen Zylinderraum (10) greift, dessen wirksame Druckfläche im wesentlichen gleich der vom Ventilsitz (4) umschlossenen Fläche ist. Der Zylinderraum (10) ist mit dem Raum innerhalb des Ventilsitzes (4) verbunden. Ferner ist ein Bereich (12) vorgesehen, in dem der Querschnitt des Verschlußstücks (5) zum Ventilsitz (4) hin zunimmt. Ein Ringflansch (13) ist nahe dem freien Ende des Kolbens (9) vorgesehen, der diesen Bereich (12) teilweise überlappt und von dem auf den Bereich (12) wirkenden Druck belastet ist. Auf diese Weise kann das Ventil für beide Durchflußrichtungen verwendet werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, insbesondere Heizkörperventil für Warmwasser-Heizungsanlagen, mit einem Gehäuse, zwei Anschlußkanälen für den Zu- und Ab­ fluß, einem Ventilsitz und einem von außen zu betäti­ genden, durch eine Feder belasteten, den Ventilsitz überdeckenden Verschlußstück.

Bekannte Ventile dieser Art (DE 44 02 752 A1) sind für eine Durchflußrichtung ausgelegt, bei der der Eingangs­ druck in Öffnungsrichtung auf das Verschlußstück wirkt. Bei einem Betrieb mit entgegengesetzter Durchflußrich­ tung würde das Verschlußstück vom Eingangsdruck in Schließrichtung belastet werden mit der Folge, daß bei geschlossenem Ventil die Kraft der Öffnungsfeder zum Öffnen nicht mehr ausreichen würde.

Bei einer Schließvorrichtung für strömende Medien, ins­ besondere Hochdruckflüssigkeit, (US 3 680 832, Fig. 2) ist es bekannt, ein zylindrisches Verschlußstück in ei­ nen O-Ring einzuschieben und am anderen Ende mit einem Kolben größeren Durchmessers zu versehen, der in einem Zylinderraum abgedichtet verschiebbar ist. Der Zylin­ derraum ist über einen Druckentlastungskanal mit der gegenüberliegenden Seite des Verschlußstücks verbunden. Infolge des Durchmesserunterschiedes ergibt sich ein das Verschlußstück umgebender Ringraum, der an beiden axialen Enden abgedichtet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das in beiden Durchflußrichtungen betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verschlußstück auf seiner dem Ventilsitz abgewand­ ten Seite einen Kolben aufweist, der abgedichtet in ei­ nem Zylinderraum greift, dessen wirksame Druckfläche im wesentlichen gleich der vom Ventilsitz umschlossenen Fläche ist, und daß der Zylinderraum mit dem Raum in­ nerhalb des Ventilsitzes verbunden ist.

Die größte Fläche des Verschlußstücks ist daher in bei­ den Durchflußrichtungen druckentlastet, vorzugsweise vollständig druckentlastet. Es gibt daher, wenn über­ haupt, nur noch kleine Flächen, an denen ein in Schließrichtung wirkender Druck angreifen kann. Die vom durchfließenden Medium ausgeübten Schließkräfte sind daher so gering, daß sie ohne Schwierigkeiten von einer Öffnungsfeder überwunden werden können. Ein Betrieb in beiden Durchflußrichtungen ist somit möglich. Bei der Auslegung eines Systems, beispielsweise einer Heizungs­ anlage, braucht daher nicht mehr auf die Durchflußrich­ tung geachtet zu werden, was erhebliche Vereinfachungen mit sich bringt. Es genügen kleinere thermostatische Elemente, die eine geringere Stellkraft ausüben, zur Betätigung.

Günstig ist es, daß das Verschlußstück mindestens einen beide Stirnseiten verbindenden Kanal aufweist. Dies er­ gibt eine besonders einfache Konstruktion.

Empfehlenswert ist es, daß das Verschlußstück einen Be­ reich aufweist, in dem sein Querschnitt zum Ventilsitz hin zunimmt, und daß ein nahe dem freien Ende des Kol­ bens angeordneter Ringflansch diesen Bereich teilweise überlappt und von dem auf den Bereich wirkenden Druck belastet ist. In Folge der Überlappung ergibt sich eine teilweise Druckentlastung, durch die die Schließkräfte nochmals vermindert werden.

Von Vorteil ist es, daß der Bereich der Querschnittszu­ nahme durch einen Konus gebildet ist, an den sich ein zylindrisches, den Ringflansch tragender Abschnitt an­ schließt. Ein solches Verschlußstück läßt sich leicht herstellen.

Vorzugsweise besteht das Verschlußstück oder der Ven­ tilsitz aus elastischem Material. Hierdurch wird die Dichtfunktion verbessert.

Sollte hierbei in manchen Fällen eine Flatterbewegung des elastischen Teils auftreten, was insbesondere bei höheren Temperaturen des Wärmeträgers der Fall ist, empfiehlt es sich, daß der Ventilsitz von einer Um­ fangsrinne umgeben ist. Diese Umfangsrinne führt in Verbindung mit dem vom Ventilsitz umschlossenen Strö­ mungsquerschnitt in beiden Durchflußrichtungen zu einem Druckanstieg vor und einer Druckabsenkung hinter dem Ventilsitz, so daß sich die hierdurch auf das Ver­ schlußstück ausgeübten Kräfte weitgehend gegeneinander aufheben.

Günstig ist es hierbei, daß die Umfangsrinne radial von außen nach innen eine allmählich zunehmende Tiefe hat und von der Umfangswand eines den Ventilsitz tragenden Ringwalls begrenzt ist. Dies ergibt weitgehend gleiche Verhältnisse für beide Durchflußrichtungen.

Insbesondere sollte dafür gesorgt sein, daß der Ventil­ sitz im Querschnitt Kuppenform hat.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Aus­ führungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch ein er­ findungsgemäßes Ventil,

Fig. 2 ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Einbauven­ til für Heizkörper im Schnitt,

Fig. 3 den Bereich A der Fig. 2 in vergrößerter Dar­ stellung und

Fig. 4 die Darstellung der Fig. 3 bei entgegenge­ setzter Durchflußrichtung.

Das Ventil der Fig. 1 besitzt ein Gehäuse 1 mit einem ersten Anschlußkanal 2 und einem zweiten Anschlußkanal 3. Einem Ventilsitz 4 ist ein Verschlußstück 5 zugeord­ net, das mit seiner Stirnfläche 6 den Ventilsitz 4 überdeckt. Das Verschlußstück 5 kann von außen mittels einer durch eine Dichtung 7 nach außen geführten Ven­ tilstange 8 gegen die Kraft einer hier nicht veran­ schaulichten Öffnungsfeder verstellt werden. Das Ver­ schlußstück 5 weist auf seiner dem Ventilsitz 4 abge­ wandten Seite einen Kolben 9 auf, der abgedichtet in einem Zylinderraum 10 geführt ist. Dieser Zylinderraum ist über Kanäle 11 mit der Stirnseite 6 des Verschluß­ stücks 5 verbunden und besitzt unter Berücksichtigung des Querschnitts der Ventilstange 8 eine druckwirksame Querschnittsfläche, die gleich der vom Ventilsitz 4 um­ schlossenen Fläche ist. Dies führt zu einer praktisch vollständigen Druckentlastung des Verschlußstücks 5 be­ züglich des im Anschlußkanal 2 herrschenden Drucks.

An der Außenseite des Verschlußstücks 5 gibt es einen Bereich 12 mit zum Ventilsitz 4 hin zunehmendem Quer­ schnitt, damit das Verschlußstück 5 den Ventilsitz 4 auch überdecken kann. Der Kolben 9 des Verschlußstücks 5 weist einen Ringflansch 13 auf, der einen Teil des Bereichs 12 überlappt und, ebenso wie der Bereich 12 dem Druck im Anschlußkanal 3 ausgesetzt ist. Dies er­ gibt bezüglich des letztgenannten Drucks unter Berück­ sichtigung des Überlappungsbereiches zwischen Ver­ schlußstück 5 und Ventilsitz 4 eine weitgehende oder vollständige Entlastung. Die in beiden Durchflußrich­ tungen in Schließrichtung auf das Verschlußstück 5 wir­ kenden Kräfte sind daher so gering, das sie ohne weite­ res von einer nicht veranschaulichten Feder überwunden werden können.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 bis 4 wer­ den für entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszei­ chen verwendet. Das Gehäuse 101 trägt einen Fortsatz 115, der den Anschlußkanal 102 und den Ventilsitz 104 bildet. Der andere Anschlußkanal 103 befindet sich seitlich neben dem Verschlußstück 105 und wird durch einen Ausschnitt im Gehäuse 101 gebildet. Das Ver­ schlußstück 105 wird durch eine Ventilstange 116 betä­ tigt, die durch eine Öffnungsfeder 117 belastet und durch einen Ventilstift 108 ergänzt ist, der durch eine Dichtung 107 nach außen geführt ist. Zwischen Gehäuse 101 und Verschlußstück 105 befindet sich eine Vorein­ stellbuchse 119, die mit Hilfe eines Drehknopfes 120 verdrehbar ist, wodurch der Querschnitt des Anschlußka­ nals 103 geändert werden kann.

Das Verschlußstück 105 besitzt einen Kolben 109, der in einem Zylinderraum 110 abgedichtet geführt ist. Der Zy­ linderraum ist über Kanäle 111 mit der Stirnseite 106 des Verschlußstücks innerhalb des Ventilsitzes 104 ver­ bunden. Der druckwirksame Querschnitt des Zylinderraums 110 ist gleich der vom Ventilsitz 104 umschlossenen Querschnittsfläche des Verschlußstücks, so daß bezüg­ lich des Drucks im Anschlußkanal 104 vollständige Druckentlastung gegeben ist.

Ein Bereich 112 mit zum Ventilsitz 104 hin zunehmendem Querschnitt ist als Konus ausgebildet. Dieser wird teilweise durch den Ringflansch 113 überlappt und eben­ so wie der Konus vom Druck im Anschlußkanal 103 beauf­ schlagt. Daher ergibt sich auch hier unter Berücksich­ tigung des Überlappungsbereichs zwischen Verschlußstück 105 und Ventilsitz 104 eine weitgehende oder vollstän­ dige Druckentlastung.

Das Verschlußstück 105 besteht aus einem elastischen Material. Um das Klappern oder Flattern dieses Ver­ schlußstücks zu vermeiden, ist die Ausgestaltung der Fig. 3 und 4 vorgesehen. Hier wird der Ventilsitz 104 von einer Umfangsrinne 121 umgeben. Ihre radiale Tiefe nimmt von außen nach innen allmählich zu. Sie endet an einer Umfangswand des Ventilsitzes 104, der kuppenför­ mig ausgebildet ist und die Form eines vorstehenden Ringwalls 122 hat. Bei der Durchflußrichtung gemäß Fig. 3 bewirkt die Umfangsrinne 121, daß sich kurz vor dem Ventilsitz 104 eine stärkere Querschnittsverminderung und damit ein entsprechender Druckanstieg ergibt (dargestellt durch "++"), während hinter dem Ventilsitz eine entsprechende Querschnittsvergrößerung und damit eine Druckabsenkung entsteht (dargestellt durch "--"), wodurch sich gegeneinander aufhebende Kräfte (darge­ stellt durch die Pfeile 122 und 123) ergeben.

Ähnliche Verhältnisse mit Druckanstieg vor und Druckab­ senkung nach dem Ventilsitz 104 ergeben sich auch bei der entgegengesetzten Durchflußrichtung, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist.

Insgesamt sind daher mehrere Maßnahmen getroffen, um die Durchflußverhältnisse in beiden Richtungen weitge­ hend aneinander anzunähern, so daß beim Einbau auf die Durchflußrichtung nicht mehr Rücksicht genommen werden muß.

Von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grund­ gedanken der Erfindung zu verlassen. So kann die Erfin­ dung nicht nur in Verbindung mit Heizkörperventilen, angewendet werden, seien sie manuell betätigt oder durch einen Thermostataufsatz, sondern auch bei jedem beliebigen Ventiltyp, bei dem die Durchflußrichtung keine Rolle mehr spielen soll. Von Interesse ist es auch, daß viele Teile der neuen Ventile mit denjenigen der auf dem Markt befindlichen Ventile identisch sind, so daß größere Stückzahlen aufgelegt und damit entspre­ chende Einsparungen erzielt werden können. Beispiels­ weise genügt es, lediglich das Verschlußstück 105 und den Fortsatz 115 auszutauschen, um zum Ventil der Fig. 2 zu kommen.

Claims (8)

1. Ventil, insbesondere Heizkörperventil für Warmwas­ ser-Heizungsanlagen, mit einem Gehäuse, zwei An­ schlußkanälen für den Zu- und Abfluß, einem Ventil­ sitz und einem von außen zu betätigenden, durch ei­ ne Feder belasteten, den Ventilsitz überdeckenden Verschlußstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (5; 105) auf seiner dem Ventilsitz (4; 104) abgewandten Seite einen Kolben (9; 109) aufweist, der abgedichtet in einen Zylinderraum (10; 110) greift, dessen wirksame Druckfläche im wesentlichen gleich der vom Ventilsitz (4; 104) um­ schlossenen Fläche ist, und daß der Zylinderraum (10; 110) mit dem Raum innerhalb des Ventilsitzes verbunden ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (5; 105) mindestens einen beide Stirnseiten verbindenden Kanal (11; 111) aufweist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Verschlußstück (5; 105) einen Bereich (12; 112) aufweist, in dem sein Querschnitt zum Ventilsitz (4; 104) hin zunimmt, und daß ein nahe dem freien Ende des Kolbens (9; 109) angeordneter Ringflansch (13; 113) diesen Bereich (12; 112) teilweise überlappt und von dem auf den Bereich wirkenden Druck belastet ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (112) der Querschnittszunahme durch ei­ nen Konus gebildet ist, an den sich ein zylindri­ scher, dem Ringflansch (113) tragender Abschnitt anschließt.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (5; 105) oder der Ventilsitz (4, 104) aus elastischem Mate­ rial besteht.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (104) von einer Umfangsrinne (121) umgeben ist.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsrinne (121) radial von außen nach innen eine allmählich zunehmende Tiefe hat und von der Umfangswand eines den Ventilsitz (104) tragenden Ringwalls (122) begrenzt ist.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (104) im Quer­ schnitt Kuppenform hat.