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Ventil Die Erfindung betrifft ein Ventil, vorzugsweise thermostatisches
Ventil für Wärmetauscher, mit einem Ventilgebäuse, in dessen Durchflussraum ein
Ventilsitz oder dergleichen angeordnet ist, mit dem ein axial bewegliches Schliessglied
zusammenwirkt, dessen axiale Stellung mittels eines torsugsweise federbelasteten
Stössels verstellbar ist der mittels einer ausserhalb des Ventildurchflussraumes
angeordneten Stellvorrichtung vorzugsweise eines Thermostaten, betätigbar ist, wobei
der Stössel sich teilweise ia einer von dem Durchflussraum des Ventilgehäuses zu
der Stellvorrichtung führenden Bohrung des Ventilgehäuses befindet und ferner erste
Dichtmittel zum Abdichten des Ringspalte ischen dem Stössel und der Wandung der
Bohrung vorgesehen sind.
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An derartige Ventile wird von der Praxis die Forderung gestellt, auch
nach langer Betriebszeit einwandfrei dicht zu sein. Dieser Forderung versuchte man
zu entsprechen, indem man anstelle von Dichtmitteln, die den Ringspalt zwischen
dem der ihm zugeordneten Bohrung des Ventilgehäuses abdichten, Faltenbalge oder
Membranen vorsahe Faltenbalge sind Jedoch relativ teuer. Faltenbälge haben ferner
einen relativ grossen Durchmesser, so dass der auf ihnen lastende Flüssigkeitsdruck
eine entsprechend grosse, von der Grösse des
Flüssigkeitsdruckes
abhängige Kraft ausiibt, die der von dem Uhermostaten ausgeübten Stellkraft entgegenwirkt
und die Genauigkeit der thermostatischen Regelung beeinträchtigen kann. Diese Gefahr
ist bei Verwendung von Membranen Im allgemeinen noch grösser. Bei Membranen und
Faltenbälgen besteht ferner noch der Nachteil, dass sie bei einer 3eschädigung nicht
auf einfache Weise ausgewechselt werden können.
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Die Erfindung geht deshalb von der Überlegung aus, dass es an sich
wünschenswert wäre, die Abdichtung des Gehäuseinnenraumes gegen die Stellvorrichtung
mittels Dichtmittella vorzunehmen, die den Ringspalt zwischen dem Stössel und der
Wandung de Bohrung abdichten. Diese Dichtmittel können Jedoch im Laufe der Zeit
undicht werden, so dass das betreffende Ventil dann leckt. Die betreffende Dichtung
muss dann gegen eine neue Dichtung ausgewechselt werden, was Jedoch bei den bekannten
Ventilen dieser Art, falls es überhaupt möglich ist, schwierig und zeitraubend ist
und nur von Fachleuten ausgeführt werden kann.
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Die Erfindung bezweckt deshalb, ein Ventil der eingangs genannten
Art zu schaffen, dessen Stösseldichtung auch von ungeübten Personen rasch und ohne
besondere Hilfsmittel ausgewechselt werdenksnn,ohne dass es ferner hierzu erforderlich
ist, den Durchflussraum des Ventilgehäuses zu entleeren; insbesondere die Reparatur
ohne Unterbrechung des Betriebes der betreffenden Heizungsanlage, Klimaanlage oder
der sonstigen Anlage, in die dieses Ventil eingebaut ist, durchgeführt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist bei einem Ventil der eingangs genannten Art vorgesehen,
dass der Stössel mindestens zwei axial hintereinander angeordnete, gesonderte Stösselglieder,
nämlich mindestens ein erstes und ein zweites Stösselglied aufweist, von denen das
oder die ersten Stösselglieder von dem Schliessglied weiter entfernt sind als das
zweite Stösselglied, dass das oder die ersten Stösselglieder die ersten Dichtmittel
aufweisen und bei abgenommener Stellvorrichtung aus der zugeordneten 3ohrung des
Ventilgehäuses nach aussen herausgenommen werden können, und dass zweite Dichtmittel
vorgesehen sind, die in einer Endstellung des Schliessgliedes die Abdichtung der
Bohrung gegen den den Ventilsitz aufweisenden Gehäuseinnenraum unabhangig -on den
ersten Dichtmitteln bewirkens Diese Unterteilung des Stössel in mehrere gesonderte
Stösseiglieder hat den Vorteil, dass das erste S Stössel glied nach Abnahme der
Stellvorrichtung oder Je nach Bauart zusammen mit der Stellvorrichtung aus ihrer
zugeordneten Gehäusebohrung herausgenommen und dann die ersten Dicht mittel leicht
ausgewechselt oder das erste Stösselglied gegen ein neues Stbsselglied ausgewechselt
werden kann0 Während einer solchen Reparatur ist die dem Stössel zugeordnete Gehäusebohrung
gegen den Gehäuseinnenraum druch die zweiten Dichtmittel abgedichtet, so dass die
dieses Ventil aufweisende Anlage zur Durchführung dieser Reparatur nicht abgestellt
und entleert werden muss,
Im allgemeinen ist es zweckmäßig, ein
einziges erstes Stbsselglied vorzusehen. In Sonderfällen tst es Jedoch denkbar,
dass anstelle eines einzigen ersten Stösselgliedes auch zwei oder mehr erste Stösselglieder
in Reihe hintereinander angeordnet sein können, von denen Jedes eine oder mehrere
Dichtungen, vorzugsweise 0-Ringe trägt.
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Der Stössel kann zweckmäßig federbelastet sein, wobei vorzugsweise
die Federmittel ihn in Richtung auf die maximale Offenstellung des Schliessgliedes
belasten, -so dass bei abgenommener Stellvorrichtung das Schliessglied in seiner
maximalen Offenstellung gehalten wird Bei aufgesetzter Stellvorrichtung bestimmt
diese dann die Jeweilige.axiale Stellung des Stössels und damit des Schliessgliedes
zur Steuerung.und zur Absperrung des das Ventil durchströmenden Fluidums. In anderen
Fellen kann es Jedoch auch zweckmäßig sein, dass die Federmittel den Stössel in
Richtung auf die Schließstellung des Sohliessgliedes zu belasten. Die Federmittel,
die vorzugsweise eine Druckfeder sind, können mit besonderem Vorteil an dem zweiten
Stösselglied oder in manchen Fällen auch an dem Schliessglied angreifen. Die zweiten
Dichtmittel sind hierbei so auszubilden, dass die Federkraft der Federmittel das
Bestreben hat, sie in Wirkung, d.h.zur Abdichtung zu bringen.
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Vorteilhaft wirken die zweiten Dichtmittel nicht ständig abdichtend,
sondern nur in einer Endstellung des Schliessgliedes, vorzugsweise in dessen maximaler
Offenstellung.
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Dies hat den Vorteil, dass die zweiten Dichtmittel nur selten beansprucht
werden, so dass sie eine sehr lange, ggfs.
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praktisch unbeschränkte Lebensdauer haben können. Zu diesem Zweck
kann mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass die zweiten Dichtmittel teilweise
auf dem zweiten Stösselglied angeordnet sind und mit einer stationären Dichtung
oder Dichtfläche im Innenraum des Ventilgehäuses zusammenwirken. In solchen Fälle
kann zweckmäßig an dem zweiten Stösselglied ein es umfassender O-Ring als Dichtung
angeordnet sein, der in der betreffenden Endstellung des Schliessgliedes durch die
Federmittel an eine stationäre Dichtfläche angedrückt wird. Oder es kann anstelle
der stationären Dichtfläche eine stationäre Dichtung, beispielsweise ein Kunststoffring
oder dergleichen vorgesehen sein, an den ein Ringbund, Teller oder dergleichen des
zweiten Stdssels durch die Federmittel in der betreffenden Endstellung angepresst
wird.
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Teine in vielen Fällen zweckmäßige Lösung kann auch darin bestehen,
dass die zweiten Dichtmittel sich teilweise an dem Schliessglied befinden, beispielsweise
eine Dichtung oder Dichtfläche, die in der einen Endstellung des Schliessgliedes
mit einer stationären Dichtfläche oder Dichtung des Gehäuses zur Abdichtung des
den Ventilsitz aufweisenden Gehäuseinnenraumes gegen die für den Stössel vorgesehene
Gehäusebohrung zusammenwirkt.
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Die zweiten D-ichtmittel können mit besonderem Vorteil die dem Stössel
zugeordnete Bohrung des Ventilgehäuses in der Umgebung der gehäuseinnenseitigen
Mündung dieser Bohrung abdichten. Doch kann in manchen Fällen mit Vorteil auch vorgesehen
sein, dass die zweiten Dichtmittel in ihrer abdichtenden Stelbing den Durchflussraum
des Gehäuses in zwei durch sie getrennte Räume unterteilen, von denen der eine Gehäuse
innenraum den Ventilsitz aufweist und so weiterhin als Durchflussraum dienen kann,
sofern in der betre-ffenden Endstellung des Schliessgliedes dieses sich in seiner
Offenstellung befindet, wogegen der andere, durch die zweiten Dichtmittel abgetrennte
Raum an die gehäuseinnenseitige Mündung der für den Stössel vorgesehenen Gehäusebohrung
angrenzt. In diesem Raum befindet sici dann in der Dichtungsstellung der zweiten
Dichtmittel zwar vorangehend in das Ventil eingeströmtes Fluidum, doch ist seine
Menge nur gering. Je nach Stellung des Ventils bleibt diese geringe Fluidumsmenge
in dem abgetrennten Gehäuseraumbereich oder fliesst ganz oder teilweise aus, was
nicht nachteilig ist, da es sich nur um eine geringe Fluidumsmenge handelt, die
ggfs.
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leicht aufgefangen werden kann.
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Die einzelnen Stösselglieder können, wenn der Stössel federbelastet
ist und die Stellvorrichtung den Stössel gegen die Wirkung seiner Federbelastung
mit stets nW£ in einer Richtung wirkenden Kraft belastet, vorteilhaft lediglich
in Reihe hintereinander aneinander anliegen.
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Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn die Stellvorrichtung ein
Thermostat ist. Wenn das Schliessglied dagegen mit der Stellvorrichtung über den
Stössel formschlüssig verbunden ist, so dass die Stellvorrichtung ihn auch ohne
Mitwirkung von Federmitteln allein axial hin und her bewegen kann, dann müssen die
Stösseiglieder lbsbar miteinander verbunden sein, beispielsweise -durch Verschrauben.
In einem solchen Fall ist zweckmäßig das zweite Stösselglied gegen Drehung gesichert,
so dass das erste Stosselglied sicher aus dem zweiten Stösselglied zu Reparaturzwecken
herausgeschraubt werden kann.
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Bei dem neuartigen Ventil kann es sich zweckmäßig um ein Ventil handeln,
das eine Zufluß- und eine Abflußöffnung hat Ggfs. kann dieses Ventil auch auch ein
Mehrwege-Ventil sein, wobei dann entsprechend mindestens ein weiterer Ventilsitz
oder dergleichen vorgesehen ist, mit dem das betreffende Schliessglied ebenfalls
zusammenw-irken kann oder dem ein gesondertes Schliessglied zugeordnet ist.
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Unter Ventilsitz oder dergleichen ist allgemein eine im Gehäuseinnenraum
befindliche, eine oder mehrere Durchflussöffnungen aufweisende Fläche verstanden,
mit der das Schliessglied zum Absperren oder mehr oder weniger weitem Öffnen der
betreffenden Durchflussöffnung oder -öffnungen zur SÆeuerung und zur Absperrung
einer oder mehrerer Fluidumsströmungen zusammenwirkt, vorzugsweise ein ringförmiger
Ventilsitz, der mit einem teller- oder scheibenförmigen Schliessglied zusammenwirkt,
oder ein hohlzylindrischer
Ventilsitz, der mit einem zylindrischen
Schieber zusammenwirkt, oder dergleichen.
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Weitere ilerkinale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung,
Zeichnung und den Unteransprüchen beschrieben bzw. dargestellt, wobei es sich versteht,
dass die Erfindung in zahlreichen weiteren Ausführungsformen verwirklicht werden
kann.
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In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, das ein thermostatisches Heiz1förperventil in längsgeschnittener Darstellung
zeigt.
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Das dargestellte Ventil weist ein im ganzen mit 10 bezeicanetes Ventilgehäuse
auf, das aus einem Hauptteil ii und einem eine Montageöffnung 12 des Tlauptteiles
11 eingeschraubten Deckel 13 besteht. Das Hauptteil 11 weist einen Zufluss- und
einen Abflußstutzen 14- und 15 auf, die nur tei'weise dargestellt sind, ferner einen
ringförmigen Ventilsitz 16, der ungefähr in der Mitte des Durchflussraumes 18 dieses
Ventilgehäuses 10 angeordnet ist und mit einem axial verstellbaren Schliessglied
19 zasammenwirkt, das an einem zweiten Stösselglied 21 eines im ganzen mit 23 bezeichneten
Stössels befestigt ist. Das Schliessglied 19 sperrt in der dargestellten Stellung
den Durchfluss durch das Ventilgehäuse 10 ab und öffnet ihn bei axialer Bewegung
des Stösseigliedes 21 nach oben mehr oder weniger zur Mengensteuerung.
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An der Unterseite des Deckels 13 ist ein nach unten gewölbte@
Federteller
29 befestigt, auf dessen von dem Schliessglied 19 abgewandter Seite seines Bodens
eine das Stösselglied 21 in Öffnungsrichtung belastende Druckfeder 27 angeordnet
ist, deren anderes Ende sich an einer in einer Ringnut dieses Stösselgliedes gehaltenen,
zweckmäßig mit elastomerem BEterial beschichteten Ringscheibe, wie dargestellt,
abstützt.
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Der Stössel 23 ist zweiteilig, d.h. er weist ein erstes Stösselglied
20 und das zweite Stösselglied 21 auf. Beide ;,tösselglieder sind zylindrisch und
haben gleiche Durch messer. Das erste Stösselglied 20 ist mit zwei im axialen Abstand
iibereinander angeordneten Ringnuten versehen, in welche je ein O-Ring 22 eingesetzt
ist. Diese O-Ringe bilden erste Dichtmittel, die den Ringspalt zwischen der Wandung
der Bohrung 17 und dem ersten Stösselglied 20 bei eingesetztem ersten Stöaselglied
abdichten.
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Es sind ferner zur Abdichtung des Gehäusedurchflussraumes 18 gegen
die Bohrung 17 zweite Dichtmittel 24, 25 vorhanden; und zwar ist auf der von der
Druckfeder 27 abgewendeten Seite der Ringscheibe der als Dichtung dienende O-Ring
24 aufgesetzt, der unter geringer Spannung das zweite Stösselglied 21 umfasst, so
dass er an diesem unter geringer Spannung anliegt und in der maximalen Offenstellung
des Schliessgliedes 19 dichtend an die ebene Dichtfläche 25 der Innenseite des Deckels
13 des Ventilgehäusos 10 zur Abdichtung der von dem Stössel 23 insgesamt durchdrungenen
Bohrung zur Anlage kommt. Die Bohrung 17 ist kreiszylindrisch und
durchdringt
einen nabenförmigen Mittelbereich des Deckels 13, wobei in diese Bohrung 17 das
erste und das zweite Stösselglied 20, 21 in allen auftretenden Betriebsstellungen
mehr oder weniger weit eingreifen. J)ais erste Stösselglied ragt in allen auftretenden
Betriebsstellungen über diese Bohrung nach aussen in Richtung auf die im ganzen
mit 31 bezeichnete Stellvorrichtung vor.
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Die untere Stirnseite des ersten Stösselgliedes 20 liegt an der oberen
Stirnseite des zweiten Stösselgliedes 21 formschlüssig an, ist mit ihm Jedoch nicht
verbunden, so dass das erste StUsselglied 20 nach Abnahme der Stellvorrichtung 31
aus der Bohrung 17 von Hand nach oben herausgenommen werden kann, ohne dass hierdurch
das zweite Stösselglied 21 beeinflusst wird.
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Bei abgenommener Stellvorrichtung 31 befindet sich das zweite Stösselglied
21 stets in seiner maximalen Offenstellung, in die es durch die Druckfeder 27 nach
oben gedrücki-wird, so dass die zweiten Dichtmittel 24, 25 dann in dichtender Verbindung
stehen und die Bohrung 17 gegenüber dem Durchflussraum 18 des Ventilgehäuses 10
abgedichtet ist. Diese Abdichtung stellt sich selbsttätig bei abnahme der Stellvorrichtung
31 durch die Wirkung der Druckfeder 27 ein, o dass ständig eine wirksame Abdichtung
der Bohrung 17 gegenüber dem Durchflussraum vorliegt, entweder durch die ersten
Dichtmittel 22 oder durch die zweiten j)ichtmittel 2st 25.
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Damit ist eine unter allen Umständen sichere Abdichtung des Ventils
gewährleistet, gleichgültig, ob die Stellvorrichtung 31 aufgesetzt ist oder nicht.
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Bei abgenommener Stellvorrichtung 31 kann das erste Stösselglied 20
von Hand aus der Bohrung 17 herausgenommen werden, so dass die Dichtringe 22 des
ersten Stösselgliedes bzw.
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das erste Stösselglied im ganzen auch von ungeübten Personen jederzeit
ausgewechselt werden können,ohne dass es hierzu irgendwelcher Erfahrung oder sonstiger
Sachkenntnise bedarf.
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Die Stellvorrichtung 31 ist in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
als Thermostat ausgebildet und weist eine auf einem Aussengewinde 32 des Deckels
15 aufgeschraubte, von Hand drehbare Kappe 33 auf, die der Sollwerteinstellung dient.
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Im Inneren der Kappe 33 ist ein thermostatisches Element 34 üblicher
Bauart angeordnet, das mittels einer sich an der oberen Wandung der Kappe 33 abstiitzenden
Druckfeder 35 an einen innenseitig in die Kappe eingesetzten Ring 36 engedrückt
und durch nicht dargestellte Mittel gegen Verdrehen relativ zu dem Ventilgehäuse
10 gesichert ist, jedoch sich in axialer Richtung gegen die Wirkung der Druckfeder
3r zur Überlastsicherung axial nach oben verschieben kann.
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Durch Drehen der Kappe 33 lässt sich der Temperatursollwert einstellen,
auf den die Raumtemperatur mittels dieses thermostatischen Ventils geregelt wird.
Der eingestellte Sollwert kann an auf den Oberseiten der Kappe 33 und des thermostatischen
Elementes 31 angeordneten, zusammenwirkenden
14arkierungen oder
dergleichen abgelesen werden. Wenn auf eine solche obenseitige Anzeige des Sollwertes
verzichtet wird, und diese Anzeige beispielsweise weggelassen oder an anderen Stellen
vorgesehen ist, kann das Thermostatelement 34 ggfs.
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auch drehfest mit der Kappe 33 verbunden sein.
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Das Thermostatelement 34 enthält in seinem Inneren ein Ausdehnungsmedium,
das in Abhängigkeit seiner Temperatur einen Stellstift 37 axial verstellt, der aus
dem Thermostatgehäuse nach unten vorsteht und in einen Druckkörper 39 aus Kunststoff
formschlüssig eingreift, der seinerseits formschlüssig das das erste Stösselglied
20 aufgesetzt ist.
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Das Thermostatelement 34 verstellt in Abhängigkeit seiner Temperatur
den aus den beiden Stösselgliedern 20, 21 bestehenden Stössel 23 und damit das Schliessglied
19 in axialer Richtung, wobei es bei Abwärtsbewegung seines Stellstiftes 37 den
Druck der Druckfeder 27 überwindet.
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Bei einer Aufwärtsbewegung des Stellstiftes 37 des Thermostatelementes
34 führt die Druckfeder 27 den Stössel 23 nach, d.h., die Druckfeder 27 bewirkt,
dass der Stössel 23 im Betrieb stets den axialen Bewegungen des Stellstiftes 37
des thermostatischen Elementes 34 folgt. Diese Druckfeder 27 hat ferner die schon
beschriebene Aufgabe, die zweiten Dichtmittel 24, 25 in der obersten Stellung des
zweiten ?tösselgliedes 21 gegeneinander anzudriicken und so eine selbsttätige Abdichtung
der Bohrung 17 zu dem beschriebenen Reparatuzweck zu bewirken.
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Anstelle der dargestellten thermostat is chen Stellvorrichtung 31
können selbstverständlich auch andere geeignete thermostatische oder mechanische
oder sonstige Stellvorrichtungen vorgesehen sein. Im einfachsten Fall kann auf dem
Außengewinde -32 des Deckels 13 lediglich eine der manuellen Verstellung des Stössels
dienende Handhabe schraubbar angeordnet sein, die einen mittigen, axialen Stellstift
hat,der mit dem Stössel 23 zu dessen axialer Verstellung zusammenwirkt. Falls erwünscht,
kann die Stellvorrichtung selbstverständlich auch fernbetätigbar sein, beispielsweise
mittels eines ein Ausdehnungsmedium enthaltenden Fühlers, der über eine Kapillare
ein mit dem Stössel zusammenwirkendes Stellglied betätigt.
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Erfindungsgemäß kann bei einer nicht dargestellten Weiterbildung vorgesehen
sein, daß auch an dem über die Bohrung 17 vorstehenden Bereich des ersten Stbsselgliedes
20 /ouer mehreren Ringnuten Dichtungen, vorzugsweise O-Ringe angeordnet sind, die
als Reservedichtungen dienen. Wenn der oder die im Inneren der Bohrung 17 befindlichen
Dichtungen nicht mehr ausreichend dichten, kann dann das erste Stösselglied nach
Abnahme der Stellvorrichtung 31 gewendet werden, so daß der oder die Reserve-Dichtungen
die Abdichtung übernehmen, die bis zu diesem Zeitpunkt noch ungebraucht waren, da
sie sich vorangehend nicht in der Bohrung 17 befanden und so keinenxVerschleiss
und auch keiner sonstigen Beanspruchung ausgesetzt waren.
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Mit besonderem Vorteil kann sich innerhalb der Bohrung 17 Jeweils
nur eine Dichtung des Stösselgliedes befinden, wodurch die Reibung minimal ist.