DE2228002B2 - Geraeuscharmes hubventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein geräuscharmes Hubventil mit einem sich zum Ventilsitz hin stetig erweiternden Zulauf und einem entgegen der Durchttrömungsrichtung schließenden, in einer Kegelführungsbohrung geführten kegeligen Verschlußstück.

In Hubventilen, wie sie üblicherweise in Sanitärarmaluren verwendet werden, treten bekanntlich störende Geräusche auf, die sich in Strömungsgeräusche und Kavitationsgeräusche unterteilen lassen.

Zur Minderung von Geräuschen in Ventilen sind bereits zahlreiche Lösungsvorschläge bekannt. Aus dem DT-GM 70 42 989 ist ein Hubventil der oben angegebenen Art bekannt, bei dem ein sich in Strömungsrichtung konisch öffnender Ventilsitz vorgesehen ist, der in eine Ventilkammer mündet. In der Ventilkammer befindet sich ein gegen den Ventilsitz bewegbares, aus Kunststoff gefertigtes kegeliges Verschlußstück. Bei diesem Hubventil ist zwar die Geräuschbildung durch die strömungsfreundliche Ausbildung des Verschlußstücks gegenüber strömungsungünstig ausgebildeten Vorrichtungen herabgesetzt. Es treten jedoch in der Ventilkammer noch relativ starke Slrömungswirbel auf, die zu einer nicht unbeträchtlichen Geräuschentwicklung führen.

Aus der US-PS 20 51 509 ist ein weiteres Hubventil bekannt, das einen sich konisch öffnenden Ventilsitz und ίο ein kegelförmiges Verschlußstück aufweist. Bei diesem Hubventil ist keine ausgesprochene Ventilkammer vorgesehen. Das Strömungsmedium wird in einem relativ schmalen Ringkanal zwischen Verschlußstück und einem das Verschlußstück umgebenden Rohr geführt. In diesem Strömungsbereich, insbesondere an der Übergangsstelle zwischen Ventilsitz und Ringkanal, treten starke Wirbel auf, die erhebliche Geräusche hervorrufen.

In der DT-OS 19 13 899 ist ein Hubventil beschrieben, das einen weil in eine Ventilkammer hineinragenden Ventilsitz aufweist, auf den ein an seiner Stirnfläche flacher Venfilkörper aufseizbar ist. Der Ventilkammerdurchmesser ist bei diesem bekannten Hubventil etwa doppelt so groß wie der Durchmesser des durch den Ventilsitz gebildeten Einlaufringschlitzes, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich /wischen Ventilsit/ und Verschlußstück relativ niedrig gehalten wird, jedoch treten bei diesem Hubventil sehr starke Wirbel in der Ventilkamirer auf. was darauf zurückzuführen ist, daß das Strömungsmedium etwa in halber Höhe der Kammer in diese mündet. Die in der Ventilkammer entstehenden Strömungswirbel verursachen trotz der relativ geringen Strömungsgeschwindigkeit nicht unbeträchtliche Geräusche.

Weiterhin ist aus der US-PS 28 75 977 ein durch einen Schwimmer betätigtes Hubventil bekannt, wie es üblicherweise bei Wasserkäsien in Toilettenspülungen benutzt wird. Zur Geräuschminderung ist die Außenkontur des in eine Ventilkammer hineinragenden Ventilsitzes strömungsfreundlich ausgebildet. Weiterhin sind die Wandungen der Ventilkammer weitgehend abgerundet. Diese an sich strömungstechnisch recht günstige Form wird bei diesem Hubventil jedoch praktisch nicht ausgenutzt, da in unmittelbarer Nähe des Ventilsitzes eine sich quer über diesen erstreckende Membran angeordnet ist, die eine scharfe Umlenkung des aus dem Ventilsitz austretenden Strömunfcsmcdiums bewirkt, die zu einer beträchtlichen Wirbelbildung in der Venlilkammer führt. Die angestrebte Geräuschdämpfung wird demnach nicht im gewünschten Maß erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst geräuscharmes Hubventil der eingangs genannten Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Außenkontur des in die Ventilkammer hineinragenden Ventilsitzes in Strömungsrichtung des in der Ventilkammer fließenden Mediums strömungsfreundlich ausgebildet ist, daß die Länge des Kegelkörpers des Verschlußstücks so bemessen ist, daß die Kegelbasis im geschlossenen Zustand des Ventils mit der Unterkante der Kegelführungsbohrung in einer Ebene liegt, und daß die Venlilkammer strömungsfreundlich ausgerundet ist und einen Durchmesser von mindestens der 2,5-fachen Größe des Ventilsitzdurchmessers aufweist.

Bei dem angegebenen Hubventil wird das aus dem Ventilsitz austretende Strömungsmedium in der Ventil-

kammer an der Außenkontur des kegeligen Verschlußstücks entlanggeführt, ohne daß es zu einer Strömungsablösung oder einer plötzlichen Strömungsumlenkung koinmt. Das an der Außenkontur des Verschlußstücks entlanggeführte Strömungsmedium wird dabei relativ stark aber stetig verzögert und gibt seine kinetische Energie an das sich bereits in der Ventilkammer befindliche benachbarte Medium ab. Da die Ventilkammer strömungsfreundlich ausgerundet ist und einen Durchmesser von mindestens der 2,5-fachen Größe des Ventilsitzdurchmessers aufweist, tritt in der Ventilkammer eine ungestörte, etwa ringförmige Strömung auf, die durch keine als Strömungshindernisse wirkende scharfe Kanten gestört wird. Durch diese Ausbildung des Verschlußstücks und der Ventilkammer wird die aus dem Ventilsitz austretende Strömung ohne Verwirbelung und damit ohne Entstehung von Turbulenzen in der Ventilkammer geführt, so daß praktisch keine Geräusche entstehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kegelkörper des Verschlußstücks mit einem Kegelwinkel von etwa 16° ausgebildet. Durch den relativ kleinen Kegelwinkcl wird eine besonders günstige Strömungsführung erreicht und gleichzeitig eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Außenkontur des Ventilsitzes sich in Strömungsrichtung verjüngend ausgebildet und ausgerundet ist. Dadurch wird auf einfache Weise gewährleistet, daß sich das Strömungsmedium in der Ventilkammer auf einer ungestörten Kreisbahn bewegen kann, bis es den Auslauf erreicht.

Ferner ist es günstig, wenn der Kegelkörper des Verschlußstücks auch bei geöffnetem Ventil in die Ventilsitzöffnung hineinragt.

Dadurch wird das Strömungsmedium bereits vor Austreten aus dem Ventilsitz in eine laminare Strömung übergeführt.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der sich zum Ventilsitz hin stetig erweiternde Zulauf als in eine anzuschließende Rohrleitung hineinragendes Zulaufstück ausgebildet ist. Diese Formgebung des Zulaufstücks bewirkt ebenfalls, daß die S:römung bereits weit vor dem Erreichen des Ventilsitzes laminar ausgerichtet wird. In diesem Zusammenhang ist es ferner günstig, wenn das einlaufseitige Ende des Zulaufstücks stromungsfreundlich abgerundet ist, wodurch auf einfache Weise bereits auf der Eingangsseite des Zulaufstücks eine laminare Strömung erreicht wird.

In einer günstigen Ausführungsform ist ein einstellbarer Anschlag zum Begrenzen der Schließbewegung des Verschlußstücks vorgesehen. Dieser Anschlag bewirkt, daß das Verschlußstück auch bei unsachgemäß großer Betätigungskraft nur soweit als nötig in den Ventilsitz hingedrückt wird. Dadurch wird gewährleistet, daß sich nicht bereits nach kurzem Gebrauch Druckrillen an dem Verschlußstück ausbilden, die zu einer Wirbelbildung in diesem Bereich führen könnten.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Das dargestellte Hubventil 7 läßt sich in hier nicht näher dargestellter Weise abdichtend mit einer Rohrleitung 2 verbinden. Das Hubventil 1 weist eine Ventilkammer 3 auf, in die ein Zulaufstück 4 mündet, dessen strömungsseitiges Ende in die Rohrleitung 2 hineinragt. Der Innenquerschnitt des Zulaufstücks 4 sich dabei kontinuierlich zur Ventilkammer 3 hin, wobei der in die Rohrleitung 2 hineinragende Einlauf des Zulaufstückes 4 strörriungsfreundlich abgerundet ist. Die Ventilkammer 3 ist nach oben hin durch ein Kegelführungsstück 5 verschlossen, das eine in die Ventilkammer 3 mündende Bohrung 6 aufweist, in der ein ab Verschlußkörper wirkender Kegelkörper 7 axial beweglich geführt ist. Der Kegelkörper 7 ist in hier nicht näher dargestellter Weise mit einem Spindelkörper 8 verbunden bzw. mit diesem einstückig hergestellt, der in einem oberhalb der Bohrung 6 im Kegelführungsstück 5 vorgesehenen Spindelgewinde 9 auf und ab bewegt wird. Im oberen Teil verfügt das Kegelführungsstück 5 über ein Außengewinde 10, auf das eine Hülse 11 aufgeschraubt ist, in die wiederum von oben eine zweite Hülse 12 derart eingeschraubt ist, daß diese je nach Einstellung in axialer Richtung in unterschiedlicher Höhe zu halten ist, wobei die jeweils vorgewählte Höhenstellung der zweiten Hülse i2 durch eine sich konzentrisch umfassende Schraubenfeder 13 gesichert ist. Die zweite Hülse 12 weist an ihrer Unterseite einen Innenflansch 14 auf, der als Anschlag für eine Anschlagkante 15 des Spindelkörpers 8 wirkt. Der Spindelkörper 8 ist in seinem oberen Teil in bekannter Weise mit einem Vierkant 16 verbunden, der in eine entsprechende Ausnehmung bzw. Fuuer 17 eines drehbaren Handgriffes 18 eingreift. Außer den vorstehend genannten Teilen weist das Hubventil noch verschiedene Dichtungsringe und Dichtungsscheiben auf, die jedoch zum Verständnis der Erfindung nicht beitragen und daher auch nicht weiter erwähnt werden.

Der aus einem elastischen Material gebildete Kegelkörper 7 wirkt als Verschlußkörper mit dem Ventilsitz 40 zusammen, der durch den in die Ventilkammer 3 hineinragenden Mündungsteil des Zulaufstückes 4 gebildet ist. In der in der rechten Hälfte der Zeichnung dargestellten geöffneten Stellung wird das von dem Rohr angelieferte Medium infolge der besonderen Formgebung des Innenquerschnittes des Zulaufstückes 4 in die Ventilkammer mit annähernd laminarer Strömung hineingesaugt, wobei, wie durch die Pfeile schematisch angedeutet ist, die aus dem Ventilsit/ 40 austretende Strömung ohne Abriß der Strömung an der Außenfläche des Kegelkörpers 7 entlanggeführt wird. Die Strömung gibt dabei annähernd ihre gesamte kinetische Energie an das bereits in der Venlilkammer 3 befindliche Medium, das mit der Strömung in Berührung kommt, ab, so daß schließlich die an der Außenkontur des Kegelkörpers 7 geführte Strömung im überteil der Ventilkammer 3 den Kegelkörper 7 verläßt und in der angedeuteten Weise eine gleichmäßige und turbulenzfreie ringförmige Strömung in der Ventilkammer 3 bildet. Das in die Ventilkammer 3 eingeleitete Medium verläßt diese durch eine hier nicht dargestellte Ablaufleimng, die in bekannter Weise mit der Ventilkammer verbunden ist.

Aus der Zeichnung ist zu erkennen, daß sowohl die Formgebung der Ventilkammer 3 als auch die des hier kegelförmig ausgebildeten Ventilsitzes eine saubere Strömungsführung innerhalb der Ventilkammer ohne jegliche Hindernisse ermöglicht. Das Volumen der Ventilkammer 3 ist dabei relativ groß gewählt, wobei der Durchmesser der Ventilkammer mindestens etwa die 2,5-fache Größe des Ventilsitzdurchmessers aufweist. Wie aus der das Hubventil in geschlossener Stellung zeigenden linken Hälfte der Zeichnung zu entnehmen ist, liegt die Basisfläche des Kegelkörpers 7 in geschlossener Stellung etwa in einer Ebene mit der Unterkante der Bohrung 6 der Kegelführungsbohrung

6. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß auch bei geöffnetem Hubventil der sich zwischen Kegel und Kegelführungsbohrung 6 bildende Hohlraum nur relativ klein ist, und damit die Strömung in der Ventilkammer 3 nicht beeinflussen kann. Das sich in diesem Hohlraum sammelnde Medium wirkt vielmehr strömungsmäßig als Totwasser und kann damit die Strömungsverhältnisse innerhalb der Ventilkammer nicht beeinflussen.

Wenn der Kegelkörper 7 aus einem elastischen Material gefertigt ist, ist mit diesem eine sehr gute und sichere Abdichtung zwischen Ventilverschlußkörper und Ventilsitz im geschlossenen Zustand des Hubventils zu erreichen. Da andererseits ein zu starkes Hineinpressen des Kegelkörpers 7 in die Ventilsitzöffnung 40 zu einer bleibenden Verformung, z. B. in Form einer Rille, der Kegeloberfläche führen würde, ist eine diese Verformung unterbindende Bewegungsbegrenzung des Kegels in axialer Richtung vorgesehen. Eine solche bleibende Verformung der Kegeloberfliiche würde zwar

die Dichtungseigenschaften des Absperrventiles nicht beeinflussen, würde aber eine saubere Strömungsführung ohne Strömungsablöüung auf der Außenkontur des Kegelkörpers 7 nicht mehr gewährleisten.

Zur Begrenzung der axialen Bewegung des Kegels und damit auch der Spindelkörpcr 8 ist die zweite Hülse

12 vorgesehen, deren Innenflansch 14 als Anschlag für die an dem Spindelkörper 8 vorgesehene Anschlagkante 15 wirkt. Der Anschlag 14 ist dabei durch mehr oder weniger starkes Hineinschrauben der zweiten Hülse 12 in die erste Hülse 11 höhenverstellbar, wobei die Feder

13 die jeweils gewählte Höhenstellung arretiert. Diese Art der Anschlagbildung unmittelbar zwischen Spindelkörper 8 und dem Anschlag 14 ermöglicht die Verwendung eines Handgriffes 18, der unabhängig von seiner Drehbewegung keinerlei axiale Bewegungen ausführt, so daß dieser den gesamten oberen Teil der Armatur ortsunveränderlich umschließen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Geräuscharmes Hubventil mit einem sich zum Ventilsitz hin stetig erweiternden Zulauf und einem entgegen der Durchströmungsrichtung schließenden, in einer Kegelführungsbohrung geführten kegeligen Verschlußstück, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des in die Ventilkammer (3) hineinragenden Ventilsitzes (40) in Strömungsrichtung des in der Ventilkammer fließenden Mediums strömungsfreundlich ausgebildet ist. daß die Länge des Kegelkörpers des Verschlußstücks (7) so bemessen ist, daß die Kegelbasis im geschlossenen Zustand des Ventils mit der Unterkante der Kegelführungsbohrung (6) in einer Ebene üegt und daß die Ventilkammer strömungsfreundlich ausgerundet ist und einen Durchmesser von mindestens der 2,5-fachen Größe des Ventilsiizdurchmessers aufweist.

2. Geräuscharmes Hubventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelkörper des Verschlußstücks(7) einen Kegelwinkel von etwa !6" aufweist.

3. Geräuscharmes Hubventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des Ventilsitzes (40) sich in Strömungsrichtung verjüngend ausgebildet und ausgerundet ist.

4. Geräuscharmes Hubventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelkörper des Verschlußstückes (7) auch bei geöffnetein Ventil in die Ventilsitzöffnung hineinragt.

5. Geräuscharmes Hubventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sich zum Ventilsitz (40) hin stetig erweiternde Zulauf als in eine anzuschließende Rohrleitung (2) einsetzbares Zulaufstück (4) ausgebildet ist.

6. Geräuscharmes Hubventil nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das einlaufseitige Eiide des Zulaufstücks (4) strömungsfreundlich abgerundet ist.

7. Geräuscharmes Hubventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Anschlag (14) zum Begrenzen der Schließbewegung des Verschlußstükkes (7) vorgesehen ist.