DE2034273A1

DE2034273A1 - Absperrventil

Info

Publication number: DE2034273A1
Application number: DE19702034273
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung M Antrag
Original assignee: SANITAERTECHNIK WOLFSBURG REIM
Current assignee: SANITAERTECHNIK WOLFSBURG REIM
Priority date: 1970-07-10
Filing date: 1970-07-10
Publication date: 1972-01-20

Description

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Sanitärtechnik Wolfsburg Reimer Hirte G.m.b.H. & Co.K.G.,

318 Wolfsburg, Dieselstr. 23

"Absperrventil"

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil, insbesondere für Wasserrohrleitungen, mit einem Ventilgehäuse, das eine ringförmige Sitzfläche für einen Ventilteller aufweist, welcher am Innenende einer Gewindespindel gehalten ist, die sich dicht abschließend in einem Muttergewinde abstützt, das in einer in das Ventilgehäuse eingeschraubten Buchse vorgesehen ist«

Erfindungsgemäß kennzeichnet sich dieses Absperrventil dadurch, daß der Ventilteller am unteren Ende eines aur Gewindespindel hin offenen Topfkolbens angeordnet ist, welcher den Durchströmquerschnitt im Ventilgehäuse mit geringem seitlichem Spiel ausfüllt und gegen die Wirkung einer Druckfeder begrenzt in Achsrichtung auf die Gewindespindel hin verschiebbar ist.

Wenn ein Ventil dieser Ausgestaltung in eine Wasserversorgungsleitung eingebaut wird, dann steht die Stirnfläche des

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Topfkorb ens unter dem vom Speisedruck in der Wasserleitung . ■-herrschenden Druck und wird mit einer Kraft beaufschlagt, die sich aus der Größe dieses Druckes sowie der Stirnfläche des Topfkolbens berechnet., Gegenüber dieser Kraft verhält sich jedoch der Topfkolben nachgiebig; denn er ist auf einer Druckfeder abgestützt. Es herrscht daher beim Gebrauch ständig ein Gleichgewicht zwischen der Kraft der Druckfeder, welche den Topfkolben im Sinne einer Überführung in die Sperrstellung beaufschlagt und dem Druck des Wassers·, welche den Topfkolben entgegengesetzt dazu zu verschieben sucht.

Das Ergebnis eines derartigen Verhaltens besteht darin, daß der Topfkolben, der aufgrund seiner Größe und lOrm bereits den inneren Durchlaßquerschnitt im Ventilgehäuse zum wesentlichen Teil ausfüllt, aufgrund seiner Ee&erabstützung zwischen sion und dem Ventilgehäuse einen druckabhängig veränderbaren Drosselquerschnitt begrenzt. Das Ventil ist trotz seines sich federnd ändernden Durchström- bzw. Drosselquer- W schnittes nach wie vor als Absperrventil funktionsfähig; denn wenn der Sopfkolben mit seiner Endstirnfläche von der Gewindespindel auf seine ringförmige Sitzfläche ge^preßt wird, dann wird die Druckfeder, über die sich der Topfkolben auf der Gewindespindel abstützt, zusammengedrückt und ein sicherer Sitz des dichtenden Elementes in der Sperrstellung erreicht. Bei dem in der vorgenannten Weise ausgebildeten Ventil läßt sich das Drosselverhalten in weitem Maße speziellen Bedürfnissen anpassen. Die axiale Länge des Topf-

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kolbens beispielsweise und die axiale Länge des Bewegungshubes, den er gegen die Wirkung der Druckfeder und unter dem Einfluß der Druckf.ler gegen den Wasserdruck ausführt, bestimmen die maximale Größe des Durchströmquerschnittes bzw. die geringste Drosselung und den Änderungsbereich des Drosselquerschnittes. Die Kraft der Druckfeder, welche durch Austausch von Federn veränderbar ist, bestimmt die Druckwerte, welche maßgebend sind, um bestimmte axiale Bewegungen des Topfkolbens zu verursachen.

Pur ein derartig arbeitendes Ventil ergibt sich ein großes Einsatzgebiet. In Wasserversorgungsnetzen, in denen aufgrundder geographischen Gegebenheiten große Höhenunterschiede der zu versorgenden Verbraucher herrschen oder in denen Hochhäuser mit Wasser versorgt werden müssen, herrscht in den Versorgungsleitungen ein der Maximalhöhe entsprechender hoher Wasserdruck. Bei Verbrauchern, die in größeren Höhenlagen liegen, wird ein mehr oder weniger großer Teil dieses Speisedruckes zur Überwindung der Höhe abgebaut. Verbraucher, die jedoch in derartigen Wasserversorgungsnetzen in tieferen Lagen Wasser entnehmen, werden mit nahezu dem gesamten Speisedruck versorgt.

Die unangenehmen Eigenschaften, die mit einer Wasserversorgung verbunden sind, bei der ein übermäßig hoher Druck herrscht, sind hinlänglich bekannt. Ein besonderer Nachteil ist die mangelhafte Regulierbarkeit des Wasseraustrittes,

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welche einen vergleichsweise hohen Wasserverbrauch zur Folge hat. ·

Das erfindungsgemäß ausgebildete. Ventil schafft bier auf überraschend einfache und preiswerte Weise Abhilfe, zumal ein Absperrventil in der Versorgungsleitung aufgrund der bestehenden Vorschriften ohnehin vorhanden sein muß.

Das neue Absperrventil ist gleichzeitig ein individuell an die herrschenden Druckverhältnisse sowie die zu erwartenden Druckschwankungen des Versorgungsdruckes anpaßbares Drosselventil, dessen Drosselquerscbnitt sich druckabhängig verändert. Das bedeutet, daß Druckstöße im Speisedruck durch federnde Ausgleichsbewegungen des Kolbens gedämpft werden und sich infolgedessen nicht nachteilig auf die Wasserentnahme in Bereichen hinter dem neuen Ventil auswirken können. Wenn das neue Ventil von Wasser durchströmt wird, dann vollzieht sich aufgrund der Drosselwirkung ein Druckabbau, und es läßt sich auf diese Weise erreichen, daß die hinter dem neuen Ventil liegenden Verbraucherstellen Wasser nur unter dem Druck entnehmen, der sich als günstig erwiesen hat. Die Anpassungsfähigkeit des erfindungsgemäß ausgebildeten Ventiles schafft darüber hinaus die Möglichkeit, die Drosselwirkung und damit die Größe des Druckabbaues abhängig von der jeweiligen gegebenen Situation so einzustellen, daß der gewünschte Entnahmedruck erreicht wird.

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Es sind zwar bereits Ventile "bekannt, die in Wasserversorgungsleitungen eingebaut werden und die z.B. als Drucksicherheitsventile nachgeschaltete Behälter, z.B. Heißwasserspeicher oder dgl., schützen sollen. Solche Sicherheitsventile sind jedoch nicht für den ständigen Abbau eines übermäßig hohen Druckes geeignet, sondern sollen Druckstöße von den zu schützenden Einrichtungen fernhalten. Diese Punktion erfüllen diese Sicherheitsventile dadurch, daß ein unter IPederlast stehender Ventilteller oder ein anderes Sperrorgan bei einem Überdruck von seiner Sitzfläche abhebt, so daß sich der Druckstoß durch Abfließen von Wasser, das in die Kanalisation abgeleitet wird, abbaut. Ein derartiges Sicherheitsventil kann offensichtlich nicht an Stelle des erfindungsgemäß ausgebildeten Ventiles verwendet werden; denn bei übermäßig hohem Druck würde dieses bekannte Ventil ständig in der Offenstellung stehen und Wasser in die Kanalisation ableiten.

Es gibt aber auch bereits Druckregulierventile, welche in Wasserversorgungsleitungen eingebaut werden können und, wie das erfindungsgemäß ausgebildete Ventil, bewirken, daß das durch diese Ventile strömende Wasser einen Teil des Speisedruckes verliert. Diese bekannten Regulierventile sind relativ kompliziert ausgebildet. Sie sind infolgedessen

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in der Anschaffung teuer. Sie stellen zusätzliche und^kost-spielige Armaturen oder Geräte dar. Außerdem erzeugen sie unerwünscht starke· Arbeitsgeräusche. Der nachträgliche Einbau solcher Ventile in Wasserversorgungsleitungen ist schließlich mit einem sehr hohen Arbeitsaufwand verbunden.

Gegenüber diesen bekannten Druckreduzierventilen zeichnet sich das erfindungsgemäß ausgebildete Ventil durch den bereits erwähnten, sehr einfachen Aufbau aus. Da es darüber hinaus zugleich auch das Absperrventil darstellt, das sowieso vorgesehen sein muß, ergibt sich in der Praxis nur ein außerordentlich geringer Mehrpreis, um eine Verbraucheranlage für Wasser mit einer Einrichtung zur Druckreduzierung au versehen. Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Ventil ist die Tatsache, daß es sich von einem in bekannter Weise ausgebildeten Absperrventil lediglich dadurch unterscheidet, daß au den massiven Widerlagerteller dieses normalen Absperrventiles der Topf* kolben mit der Druckfeder unter Verwendung des Ventiltellers als Widerlagerplatte in axialer Verlängerung angebaut ist. Das bedeutet, daß die Gewindebuchse, in welcher sich die Gewindespindel und der Ventilteller bei bekannten und die Gewindespindel mit der Widerlagerplatte und dem Topfkolben bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Ventil befindet, bequem gegeneinander ausgetauscht werden können. Der nachträgliche Einbau einer Druckreduziereinrichtung in

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bestehende Verbraucheranlagen ist daher auf einfache Weise durch Austausch der Ventilbucbsen mit den in diesen Buchsen geführten Gewindespindeln und Sperrorganen möglich.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung des neuen Ventiles ist die Feder auf einer unmittelbar am Innenende der Gewindespindel gehaltenen Widerlägerplatte (bei normalem Absperrventil dem massiven Ventilteller, der als Stützplatte für die elastische Dichtungsscheibe dient) abgestützt und umgibt einen Führungsbolzen, der an der Widerlagerplatte befestigt ist und am anderen Ende einen Gewindezapfen trägt, die durch den Boden des Topfkolbens hindurch verläuft und zur Endlagenbegrenzung des Topfkolbens mit einer Gewindemutter versehen ist, welche zugleich auch eine elastische Dichtungsscheibe festhält. Bei dieser elastischen Dichtungsscheibe handelt es sich wiederum um die normale Biohimngesaneibe, wie sie bei der normalen Ausbildung des Absperrventiles unmittelbar auf der Widerlagerplatte befestigt ist.

Vorteilhaft ist es, wenn die Feder über einen Federteller auf der Widerlagerplatte abgestützt ist, welche einen Außenrand aufweist, der zur Führung in das offene Ende des Topfkolbens eingreift.

Das neue Ventil wird bevorzugt so ausgestaltet, daß das Ventilgehäuse gleichachsig zueinander angeordnete Anschluß-.

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enden und Ein- "bzw. Ausströmöffnungen aufweist, während die

Gewindespindel geneigt zur gemeinsamen-Achse der Öffnungen verläuft.

Vorstehend wurde der Einsatz des erfindungsgemäß ausgebildeten Ventiles ausschließlich im Hinblick auf Wasserverbraucher erläutert. Hierzu ist ergänzend auszuführen, daß sich der Einsatz des neuen Ventiles nicht auf Haushalte beschränkt, sondern daß sie auch in industriellen Wasserverbraucheranlagen verwendbar sind. Darüber hinaus läßt sich das erfindungsgemäß ausgebildete Ventil auch für andere Einsatzgebiete anwenden, in denen die übermäßig hohen Speis-edrücke eines Strömungsmediums Hachteile verursachen und abgebaut werden sollen.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß ausgebildeten Ventiles ist in den Zeichnungen dargestellt. · ... ^:;

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des neuen Ventiles.

I¹Ig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Einsatzteiles des in Pig. I dargestellten Ventiles.

Hg» 3 zeigt einen Axialschnitt des erfindungsgemäß ausgebildeten Ventiles in seiner Sperrstellung.

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Die Pig. 1 läßt.deutlich erkennen, daß sieb das erfindungsgemäß ausgebildete Absperrventil 1 äußerlich überhaupt nicht von einem handelsüblichen Absperrventil unterscheidet. Wie ein derartiges Ventil besitzt es ein Ventilgehäuse 2 mit zwei miteinander fluchtenden Anschlußenden 3,4> von denen die eine Einströmöffnung 5 ' ■und die andere eine Ausströmöffnung 6 aufweist. Geneigt zur gemeinsamen Achse der beiden Öffnungen 5 und 6 verläuft die Achse eines Hohlraumes 7, der von einem Gehäusefortsatz umgeben ist und ein Einschraubgewinde für eine Buchse 8 trägt. Diese Buchse 8 ist der Bestandteil eines Einsatzteiles 9» welcher mittels der Buchse in das Gehäuse 2 eingeschraubt bzw. aus dem Gehäuse entnommen werden kann. Der Aufbau dieses Einssfczteiles 9 geht aus der Pig. 2 deutlich hervor.

Der Einsatzteil 9 weist die bereits erwähnte Gewindebuchse 8 auf. Im Inneren dieser Buchse befindet sich eine Gewindemutter (nicht dargestellt), in welcher eine Gewindespindel 10 aufgenommen ist. Die Gewindespindel ragt am Außenende heraus und trägt dort ein nicht gezeigtes Betätigungselement, beispielsweise ein Handrad. Die Gewindespindel 10 ist an ihrem Außenende zusätzlich durch eine Stopfbuchse 11 abgedichtet. Am Innenende 12 trägt die Gewindespindel eine Widerlagerplatte 13. Wie die Pig.3 deutlich erkennen läßt, ist diese Widerlagerplatte 13

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in der herkömmlichen Weise ausgebildet, d.h. sie bildet den bei normaler· Ausführung des Yentiles als Abstützung ""' für eine elastische Dichtungsscheibe 14 dienenden Ventilteller. In der erfindungsgemäß ausgebildeten Ausgestaltung des Yentiles 1 bildet die Widerlagerplatte 13 jedoch die Abstützfläche für einen 3?ederteller15, der einen äußeren umfänglichen Rand 16 aufweist. In diesem Federteller ist eine Druckfeder 17 abgestützt, die dabei auf einer Fübrungsbucbse 18 zusätzlich geführt ist. Die Führungsbuchse 18 ist auf einem Gewindezapfen 19 befestigt, der sich über die Frontflache der Widerlagerplatte 13 hinaus erstreckt. Über den Rand 16 des Pedertellers 15 und konzentrisch zur Fübrungsbuchse 18 ist ein Topfkolben 20 gestülpt, der einen geschlossenen Boden -21 aufweist und mit seinem offenen Ende zur Widerlagerplate 13 weist. Die Fübrungsbuchse 18 besitzt an ihrem Außenende einen G-ewin.dezapfen 22, der durch eine Bohrung bzw. ein geeignetes Loch im Boden 21 des Topfkolbens 20 hindurchragt und an seinem Außenende eine Gewindemutter 23 trägt. Die Außenfläche des Bodens 21 des Topfkolbens 20 dient der bereits erwähnten elastischen Dichtungsscheibe H als Widerlager. Die Feder 17 drückt gegen die Innenfläche des Topfkolbenbodens 21 und versucht, diesen in Richtung auf die Sperrstellung relativ zur Gewindespindel oder Widerlagerplatte 13 wegzuschieben. In dem Ventilgehäuse 2 ist₉ wie bei Absperrventilen üblich,· eine ringförmige Sitzfläche. 24 vorgesehen, die durch eine Einziehung des Gehäuses geschaffen

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wird. In der iig. 3 nimmt der Topfkolben die Sperrstellung ein, und es ist zu erkennen, daß die Gewindemutter 23 in einem axialen Abstand von der elastischen Dichtungsscheibe 14 verläuft, und daß der Topfkolben 20 bis zur Anlage an die Endstirnfläche der Fübrungsbucbse 18 herangedrückt ist.

Wenn die Gewindespindel 10 (Fig.2) betätigt wird, so daß die Widerlagerplatte 13 aus der in Pig. 3 gezeigten Stellung zurückgezogen wird, dann verbleibt der Topfkolben zunächst noch unter dem Einfluß der Druckfeder 17 so lange in seiner Stellung, bis der Bewegungshub, den die Stellung der Gewindemutter 23 auf den Gewindezapfen 22 zuläßt, aufgebraucht wird. Hierbei ist vorausgesetzt, daß auf die Endstirnfläche des Topfkolbens kein höherer Druck einwirkt. Je nach axialer Länge des Topfkolbens bzw. axialer Länge der Fübrungsbuchse 18 verbleibt der Topfkolben auch dann, wenn die Gewindespindel' im Öffnungssinne in die Endstellung überführt wurde, in der in Pig. 3 gezeigten. Anlage auf der Sitzfläche 24 oder aber er hebt geringfügig davon ab. Die jeweils in unbelastetem Zustande bei voll in die Offenstellung übefführter Gewindespindel eingenommene Stellung hängt von der jeweiligen Bemessung der erwähnten Bauteile ab.

Es ist aus den Figuren deutlich zu erkennen, daß der Topfkolben 20 den Hohlraum 7 nahezu vollständig ausfüllt und infolgedessen eine merkliche Verringerung des Durch-

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strömquerscbnittes des Yentiles 1 bewirkt. In dem Augenblick, in dem der Topfkolben bei in die Endstellung in Öffnungsricbtung überfübrter Gewindespindel mit dem Druck des Strömungsmediums bzw. Wassers beaufschlagt wird, wird er in axialer Richtung gegen die Wirkung der Druckfeder 17 in Richtung auf die Gewindespindel verschoben, bis sich ein Gleichgewicht zwischen dem Widerstand der Druckfeder 18 und der Kraft einstellt, welche sich aus der Größe des herrschenden Wasserdruckes und der dargebotenen Stirnfläche des Topfkolbens 20 ergibt. ■Dadurch, daß der Kolben zurück bewegt wird und einen begrenzten Weg unter Überwindung der Kraft der Druckfeder 17 ausführt, wird ein mehr oder weniger großer Durchströmquerschnitt freigegeben, wobei jedoch infolge der Querschnittsverminderung,die der Topfkolben 20 bewirkt, eine starke Drosselung und damit ein Druckabfall erzielt wird. Abhängig von Druckänderungen im Speisedruck vollzieht der Topfkolben 20 während des Durchströmens des Yentiles ständig axiale Bewegungen. Bei nicbtströmender Flüssigkeit nimmt der Topfkolben dagegen eine Ruhelage ein.

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Claims

Patentansprüche

Π.JAhsperrventil, insbesondere für Wasserrohrleitungen, '■ mit einem Ventilgehäuse, das eine ringförmige Sitzfläche für einen Ventilteller aufweist, yelcher am Innenende einer Gewindespindel gebalten ist, die sich dicht abschließend in einem Muttergewinde abstützt, das in einer in das Ventilgehäuse eingeschraubten Buchse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller am unteren Ende eines zur Gewindespindel (10) hin offenen Topfkolbens (20) angeordnet ist, welcher den Durchströmquerscbnitt im Ventilgehäuse (2) mit geringem seitlichem Spiel ausfüllt und,gegen die Wirkung einer Druckfeder (17) begrenzt,in Achsrichtung auf die Gewindespindel hin verschiebbar ist.

2, Ventil nach Anspruch 1, dadurch ge ken η zeichnet, daß die Feder (17) auf einer unmittelbar am Innenende der Gewindespindel (10) gehaltenen Widerlagerplatte (13) abgestützt ist und einen Pührungsbolzen (18) umgibt, der an der Widerlagerplatte (13) befestigt ist und am anderen Ende einen Gewindezapfen (22) trägt, der durch den Boden (21) des Topfkolbens (20) hindurch verläuft und zur Endlagenbegrenzung des lopfkolbens mit einer Gewindemutter (23) versehen ist, welche zugleich auch eine elastische Dichtungsscheibe (14) festhält.

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3. Ventil nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurchgekennzeichnet, daß die Feder (17) über einen Federteller (15) auf der Widerlagerplatte (13) abgestützt ist, welcher einen Außenrand (16) aufweist, der zur Führung in das offene Ende des Topfkolbens (20) eingreift.

4. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (2) gleichachsig zueinander angeordnete Anschlußenden (3,4) und Ein- bzw. Ausströmöffnungen (5,6) aufweist, während die Gewindespindel (10) geneigt zur gemeinsamen Achse der Öffnungen verläuft.

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