DE2445200C2

DE2445200C2 - Füllarmatur, insbesondere für Heizungsanlagen

Info

Publication number: DE2445200C2
Application number: DE19742445200
Authority: DE
Inventors: Eberhard Ing.(grad.) 6950 Mosbach Gocke
Original assignee: Honeywell Braukmann 6950 Mosbach GmbH; Honeywell Braukmann GmbH
Current assignee: Honeywell Braukmann GmbH
Priority date: 1974-09-21
Filing date: 1974-09-21
Publication date: 1982-12-23
Also published as: FR2285561B1; IT1042682B; CH592847A5; ATA644575A; DE2445200A1; AT337406B; NL157699B; NL7509987A; CA1024854A; FR2285561A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllarmatur, insbesondere für Heizungsanlagen, vor allen Dingen ίο geschlossener Bauart mit einem Zufluß- und einem Abflußkanal sowie einem zwischengeschalteten Druckminderer, dessen Ventilmechanismus im öffnenden Sinne federbelastet ist

Beim Füllen einer Heizungsanlage nimmt der Differenzdruck zwischen dem an ein einspeisendes Wassernetz angeschlossenen Zulauf und dem mit der Heizungsanlage verbundenen Ablauf der Füllarmatur stetig ab. Mit abnehmender Differenz zwischen Vordruck und Hinierdruck an der Füllarmatur während des Füllvorganges reduziert sich auf die zufließende Fiüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit, so daß sich der Füllvorgar.g verlangsamt

Die Aufgabe der Erfindung wird demnach darin gesehen, eine Füllarmatur der vorstehend bezeichneten Art zu schaffen, die im Bedarfsfalle ein schnelleres Füllen der Heizungsanlage ermöglicht; gleichzeitig soll gewährleistet sein, daß der Druck in der Heizungsanlage nicht zu sehr ansteigt und vor allen Dingen der Hinterdruck der Füllarmatur nicht den gleichen Druck erreicht wie der in der einspeisenden Wasserleitung herrschende Vordruck.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Füllarmatur der eingangs geschilderten Gattung vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß eine dem Druckminderer zugeordnete Ventilspindel mittels einer abschalt- oder abkuppelbaren Belastungsvorrichtung im öffnenden Sinne zusätzlich belastbar ist.

Bei abgeschalteter bzw. abgekuppelter oder anderweitig abgetrennter Belastungsvorrichtung arbeitet die Füllarmatur, die ansonsten in herkömmlicher Weise ausgebildet sein kann, wie die bekannten Füllarmaturen. Bei hoher Druckdifferenz zwischen Vordruck und Hinterdiiuck, also den im Zufluß- und im Abflußkanal herrschenden Drücken, ist das Ventil des Druckminderers weit, ggf. bis zu einer Maximalstellung geöffnet. Je stärker der Druck im Abflußkanal, also der Hinterdruck, ansteigt und sich damit die Differenz zwischen Vor- und Hinterdruck verringert, um so mehr verkleinert sich der Durchtrittsspalt am Ventil des Druckminderers. Der so Druckminderer ist von herkömmlicher Bauart, mit einem entgegen der Schließrichtung durchströmten Ventilsitz, wobei die Ventilspindel am einen Ende den Ventilteller trägt und im Bereich ihres anderen Endes einen Membrane durchsetzt und/oder an dieser befestigt ist, wobei eine jenseits der Membrane gelegene Druckfeder den Ventilmechanismus im öffnenden Sinne beeinflußt und mit den am Ventilteller angreifenden Druckkräften zusammen die Öffnungsstellung des Ventiltellers bestimmt. Wird nun die BeIastungsvorrichtung zugeschaltet oder angekuppelt, so wirkt auf die Ventilspindel eine zusätzliche Kraft im öffnenden Sinne. Dies bedeutet, daß bei konstanter Druckdifferenz zwischen dem Zufluß- und dem Abflußkanal eine größere Ventilöffnung des Druckminderers erreicht wird, als dies bei abgekuppelter Belastungsvorrichtung der Fall ist. Das weiter geöffnete Ventil läßt selbstverständlich bei dieser Druckdifferenz mehr Wasser durchströmen, und damit erreicht man in

der angestrebten Weise auch eine schnellere Füllung der Heizungsanlage. Andererseits ist jedoch die Kraft der Belastungsvorrichtung so zu dimensionieren, daß der Druck in der Heizungsanlage über ein vorgesehenes Maß hinaus nicht ansteigen kann und vor allen Dingen der Hinterdruck nicht den Wert des Vordruckes erreichen kann. Das Abschalten oder Abkuppeln bewirkt, daß der Kraftfluß zwischen der Belastungsvorrichtung und dem Ventilmechanismus unterbrochen wird. Dabei darf selbstverständlich die abgekuppelte Belastungsvorrichtung die Bewegungen des Druckminderers nicht behindern.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Belastungsvorrichtung einen verschieb- und feststelibaren Bolzen und eine daran angreifende Belastungsfeder, wobei das in Belastungsrichtung weisende eine Ende des Bolzens in der Arbeitsstellung der Belastungsvorrichtung am zugeordneten Ende der Ventilspindel angepreßt ist. Die Belastungsfeder muß so ausgebildet, angeordnet und dimensioniert sein, daß in der Arbeitsstellung der Belastungsvorrichtung das schnellere Füllen möglich, andererseits aber das unerwünschte zu hohe Ansteigen des Hinterdruckes vermieden wird.

Die Ventilspindel und der Bolzen der Belastungsvorrichtung sowie die Belastungsfeder und die Druckminderer-Feder sind in vorteilhafter Weise jeweils koaxial zueinander und damit auch in Verlängerung voneinander angeordnet, wobei beide Federn insbesondere als Spiraldruckfedern ausgebildet sind. Hierbei durchsetzt der Bolzen der Belastungsvorrichtung die Belastungsfeder konzentrisch. Außerdem kann der Bolzen und/oder das vom Ventilteller wegweisende Ende der Ventilspindel zumindest teilweise in die Druckminderer-Feder hineinragen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der Bolzen der Belastungsvorrichtung das Gehäuse der Füllarmatur, insbesondere eine Federhaube des Druckminderers nach außen durchsetzt, wobei das überstehende Ende bei gespannter Belastungsfeder mittels eines drehbar daran gelagerten Hubnockens außen am Gehäuse bzw. der Federhaube abgestützt ist. Eine Drehung des Hubnockens bewirkt demnach eine Längsverschiebung des Bolzens der Belastungsvorrichtung. Die exponierten Nockendreh-Stellungen kann man in geeigneter Weise sichern. Der Nocken ist nun so ausgebildet, daß er in seiner einen Drehendlage den Bolzen der Belastungsvorrichtung genügend weit vom zugeordneten Ende der Ventilspindel entfernt, während er in der anderen Drehendlage ein so Anpressen des Bolzens an die Ventilspindel mit Hilfe der Belastungsfeder ermöglicht, wobei dann der Nocken die gemeinsame Verschiebung von Ventilspindel und Bolzen in öffnendem Sinne nicht behindern darf. Das bedeutet, daß er von seiner Abstützfläche in der Arbeitslage einen genügenden Abstand haben muß. Die Belastungsfeder ist in allen Drehlagen des Nockens gespannt. In der abgekuppelten Stellung ist diese Spannung am größten. Der Nocken hat in zweckmäßiger Weise zwei vorzugsweise um 90° versetzte Stützflächen und ist als Kipphebel ausgebildet. Demzufolge ist er also schwenkbar am nach außen ragenden Teil, insbesondere Ende des Bolzens der Belastungsvorrichtung gelagert und besitzt eine Handhabe.

Das eine Federende der Belastungsfeder ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung innen an der Federhaube, insbesondere an der Innenseite des Bodens der Federhaube, und das andere an einem Bund.

vorzugsweise einem angesetzten Ring des Bolzens der Belastungsfeder, abgestützt.

Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung besteht darin, daß der Bolzen der Belastungsvorrichtung zumindest teilweise einen unrunden Querschnitt, vorzugsweise einen Mehrkantquerschnitt, beispielsweise Vierkantquerschnitt besitzt und dieser Teil eine in der Federhaube verschraubbar gelagerte Federplatte zur Abstützung der Druckminderer-Feder axial verschiebbar durchsetzt, wobei die Durchtritteöffnung der Federplatte dem Querschnitt des Bolzens an dieser Stelle entspricht Der Bolzen übernimmt demnach zweierlei Aufgaben. Einerseits ist er Teil der Belastungsvorrichtung, und zum andern ist er auch ein Element der Spannvorrichtung für die Druckminderer-Feder. Dreht man den Bolzen der Belastungsvorrichtung in der einen Richtung, so führt dies zu einem Entspannen der Druckminderer-Feder, während ein Drehen in der Gegenrichtung eine verstärkte Druckminderer-Federspannung zur Folge hat.

Der Kipphebel ist in besonders vorzugter Weise gleichzeitig ein drehbares Betätigungsorgan für eine Spannvorrichtung der Druckminderer-Feder ausgebildet, wobei die Spannvorrichtung aus dem Kipphebel, dem Bolzen der Belastungsvorrichtung und dem Federteller besteht. Der Kipphebel kann also nicht nur durch die ihn und den Bolzen durchsetzende Achse gekippt, sondern auch um die Längsachse des Bolzens gedreht werden. Hierbei ist ein Kippen in jeder Drehlage und im wesentlichen auch ein Drehen in jeder Kipplage möglich.

In vorteilhafter Weise bilden der Druckminderer, die Belastungsvorrichtung, ein im Abflußkanal eingebauter Rückflußverhinderer und ein mit der Abströmseite verbundenes Manometer eine Baueinheit und besitzen insbesondere ein gemeinsames Gehäuse. Letzteres kann ggf. auch mehrteilig sein bzw. wenigstens einen Gehäusedeckel aufweisen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines vertikalen Längsmittelschnittes dargestellt.

Das Gehäuse 1 der Füllarmatur besitzt einen Zuflußkanal 2 und einen Abflußkanal 3. Eine untere Gehäuseöffnung ist mittels einer Schraubkappe 4 verschlossen, während in eine obere Gehäuseöffnung eine sogenannte Federhaube 5 eingeschraubt ist. Zwischen das innere, rohrförmige und einschraubbare Ende 6 der Federhaube 5 und eine Wand 7 des Gehäuses 2 ist eine Membrane 8 dicht eingespannt. Sie wird von einer längsverschiebbar im Gehäuse geführten Ventilspindel 9 zentrisch durchsetzt. An der betreffenden Stelle ist die Membrane zwischen eine sich an einem Absatz der Spindel 9 abstützende Ringscheibe 10 und einen an der anderen Membranseite anliegenden Federteller 11 eingespannt. Die Pressung wird mit Hilfe einer Mutter 12 erreicht, welche auf das als Gewindezapfen ausgebildete Ventilspindelende 13 aufgeschraubt ist. Am Federteller 11 stützt sich das eine Ende einer Druckminderer-Feder 14 ab, deren anderes Federende an der Unterseite einer Federplatte 15 angepreßt ist. Diese Feder ist als Spiraldruckfeder gestaltet. Die Federplatte 15 besitzt ein Außengewinde und ist im Innengewinde 16 der Federhaube 5 verschraubbar. Durch das Einschrauben der Federplatte 15 in Richtung des Pfeils 17 läßt sich die Spannung der Druckminderer-Feder Ά erhöhen, während eine gegenläufige Schraubbewegung eine Reduzierung der Federspannung bewirkt.

Das untere Ventilspindelende 18 trägt einen Ventilteller 19, der vorzugsweise mit einer druckentlastenden Ringkante 20 ausgestattet ist. Eine in den Ventilteller — oder allgemeiner gesprochen — das Verschlußorgan dieses Ventils eingelegte Weichdichtung 21 arbeitet mit ϊ einem Ventilsitz 22 zusammen, welcher insbesondere am Gehäuse 1 der Füllarmatur angeformt ist. Dieses Ventil, die Membrane 8 und die Druckminderer-Feder 14 gehören einem Druckminderer 23 an, wie sie bei solchen Füllarmaturen normalerweise eingebaut sind, i" Auch der Rückflußverhinderer 24, dessen Schließrichtung durch den Pfeil 25 symbolisiert ist und das der Abflußseite des Rückflußverhinderers zugeordnete Manometer 26 sind bekannte Elemente derartiger Füllarmaturen. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist für die Verwendung bei einer geschlossener! Heizungsanlage vorgesehen. Der Zuflußstutzen 27 wird dabei mit einer nicht gezeigten Frischwasserleitung verbunden, während der Abflußstutzen 28 mit Hilfe der Verschraubung 29 an das wasserführende System der geschlosse- 2» nen Heizungsanlage angeschlossen ist. Das Manometer 26 zeigt dabei den sogenannten Hinterdruck an.

Bei einem ganz bestimmten Verhältnis zwischen dem im Zuflußkanal 2 herrschenden Vordruck und dem im Abflußkanal 3 vorhandenen Hinterdruck ist der Ventilteller je nach Spannung der Feder 14, die von der Einschraubtiefe der Federplatte 15 abhängt, um ein ganz bestimmtes Maß vom Ventilsitz 22 abgehoben. Mit fortschreitender Füllung des Leitungssystems der Heizungsanlage steigt der Hinterdruck an, so daß das Verhältnis zwischen Vordruck und Hinterdruck geringer wird. Dies hat eine Verschiebung des Ventiltellers 19 mit allen bewegungsmäßig daran hängenden Teilen entgegen dem Pfeil 17 zur Folge. Damit verringert sich auch stetig der Durchströmspalt zwischen Ventilsitz und Ventilteller, was eine Abnahme der durchströmenden Menge bewirkt. Infolgedessen verlangsamt sich der Füllvorgang mit abnehmender Druckdifferenz stetig. Dieses Verhalten soll verhindert werden.

Um in der angestrebten Weise trotz der nicht zu to verhindernden Reduzierung des Differenzdruckes zwischen dem Zuflußstutzen und dem Abfiußstutzen einen gegenüber gleich dimensionierten oder gleichwertigen Fü'larmaturen beschleunigten Füllvorgang zu erreichen, ist die Ventilspindel 9 bzw. der Ventilmechanismus des Druckminderers 23 mit Hilfe einer Belastungsvorrichtung 30 im öffnenden Sinne zusätzlich belastbar. Dabei ist diese Belastungsvorrichtung abschaltbar, abkuppelbar oder in anderer Weise außer Wirkung setzbar. Ein wichtiger Bestandteil dieser Belastungsvorrichtung ist ein im Sinne des Doppelpfeils 31 verschiebbar in der Fcdcrhaiibc gelagerter Bolzen 32. Er ist koaxial zur Ventilspindel 9 angeordnet und sein inneres Ende hat in der abgeschalteten oder abgekuppelten Stellung der Belastungsvorrichtung 30 vom Ventilspindelende 13 einen gewissen Abstand. Konzentrisch zum Bolzen 32 ist eine Belastungsfeder 33 angeordnet, die gleichfalls als Spiraldruckfeder ausgebildet ist Ihr oberes Ende stützt sich an der Innenseite des Bodens 34 der Federhaube 5 ab, während ihr unteres Ende an einem ^h0 Bund 35 oder einem dementsprechenden Ring, insbesondere Sprengring, abgestützt ist. Diese Druckfeder übt auf den Bolzen 32 eine in Richtung des Pfeils 17 wirkende Kraft aus.

Der Bolzen 32 durchsetzt die Federhaube bzw. deren Boden 34 nach außen. Am überstehenden Ende 36 ist ein Hubnocken 37 mit Hilfe eines Stiftes 38 drehbar gelagert. Dieser stützt sich aufgrund der Kraft der Belastungsfeder 33 an der Außenseite der Federhaube 5 bzw. des Bodens 34 ab. Der Hubnocken 37 ist als Kipphebel ausgebildet und besitzt eine Handhabe 39. Außerdem hat er zwei vorzugsweise um 90° versetzte Stützflächen 40,41, von denen in der Zeichnung die von der Drehachse bzw. dem Stift 38 weiter entfernte anliegt. Verschwenkt man nun den Hubnocken im Sinne des Pfeils 42, so kommt nach einer 90°-Drehung die Stützfläche 41 in eine etwa parallele Lage zum Boden 34 der Federhaube 5. Nunmehr kann sich die Kraft der Belastungsfeder 33 auswirken, weil jetzt der Bolzen 32 am zugeordneten Ventilspindelende 13 zur Anlage gekommen ist. Dies wird möglich, weil die Nockenfläche 41 von dem als Drehachse dienenden Stift 38 einen geringeren Abstand hat als die Fläche 40. Die Folge dieser 90°-Drehung ist eine verstärkte, in öffnendem Sinne au*' die Ventilspindel, den Ventilteller und alle bewegungsmäßig damit verbundenen Teile wirkende Kraft. Demzufolge ist das Ventil 19, 22 bei einem ganz bestimmten Differenzdruck weiter geöffnet als dies bei einer abgekuppelten Belastungsvorrichtung 30 der Fall wäre. Das bedeutet schnelleres Füllen bzw. Verkürzen der Füllzeit

Beim Schnellfüllvorgang muß der Hinterdruck gegen die Summe der Federspannungen der Federn 14 und 33 anwirken. Ein Hinterdruck von beispielsweise 1 bar, der gegen die beiden Federn wirkt, und den Ventilteller 19 in Schließrichtung gegen den Ventilsitz 22 um 1 mm bewegt, bringt bei Wirksamkeit lediglich der Feder 14 eine Bewegung des Ventiltellers in Schließrichtung um beispielsweise 1,5 mm.

Die Federn sind jedoch so ausgelegt, daß selbst bei einer Wirksamkeit beider Federn ein zu hoher Druck im Hinterdruckraum, also im Abflußkanal 3, vermieden wird und der Druck dort auf jeden Fall stets kleiner bleibt als im Zuflußkanal 2. Um dies zu erreichen, ist die Kraft der Druckminderer-Feder 14 mit Hilfe der Federplatte 15 in der geschilderten Weise einstellbar. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung wird der Bolzen 32 der Belastungsvorrichtung 30 gleichzeitig auch als Organ des Verstellmechanismus für diese Federeinstellung ausgenutzt. Zu diesem Zwecke ist das innere Ende des Bolzens 32 mit einem Vierkant versehen, welcher eine zentrische Vierkantbohrung der Federplatte 15 durchsetzt. Die Passung ist so gewählt, daß sich der Bolzen relativ zur Federplatte 15 verschieben läßt Zum Spannen oder Entspannen der Feder 14 wird die Handhabe 39 und damit der Bolzen 32 um die Längsachse des Bolzens gedreht.

Selbstverständlich kann die Belastungsvorrichtung 30 auch mittels einer anderen Einrichtung angehoben werden, beispielsweise durch einfaches Ziehen am Bolzen in Verbindung mit einer auslösbaren Raste.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Füllarmatur, insbesondere für Heizungsanlagen, mit einem Zufluß- und einem Abflußkanal sowie einem zwischengeschalteten Druckminderer, dessen Ventilmechanismus in öffnendem Sinne federbelastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Druckminderer (23) zugeordnete Ventilspindel (9) mittels einer abschalt- oder abkuppelbaren Belastungsvorrichtung (30) im öffnenden Sinne (17) zusätzlich belastbar ist.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsvorrichtung (30) einen verschieb- und feststellbaren Bolzen (32) und eine daran angreifende Belastungsfeder (33) besitzt, wobei das in Belastungsrichtung (17) weisende eine Ende des Bolzens in der Arbeitsstellung der Belastungsvorrichtung am zugeordneten Ende (13) der Ventilspindel (9) angepreßt ist

3. Armatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (9) und der Bolzen (32) der Belastungsvorrichtung (30) sowie die Belastungsfeder (33) und die Druckminderer-Feder (14) jeweils koaxial zueinander angeordnet sind, wobei beide Federn insbesondere als Spiraldruckfedern ausgebildet sind.

4. Armatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (32) der Belastungsvorrichtung (30) das Gehäuse (1) der Füllarmatur, insbesondere eine Federhaube (5) des Druckminderers (23), nach außen durchsetzt, wobei das überstehende Ende (36) bei gespannter Belastungsfeder (33) mittels eines drehbar daran gelagerten Hubnockens (37) außen am Gehäuse bzw. der Federhaube abgestützt ist.

5. Armatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubnocken (37) zwei vorzugsweise um 90° versetzte Stützflächen (40,41) besitzt und als Kipphebel (43) ausgebildet ist.

6. Armatur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Federende der Belastungsfeder (33) innen an der Federhaube (5) und das andere an einem Bund (35) des Bolzens (32) der Belastungsvorrichtung (30) abgestützt ist.

7. Armatur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (32) der Belastungsvorrichtung (30) teilweise einen unrunden Querschnitt, vorzugsweise einen Mehrkantquerschnitt, besitzt und dieser Teil eine in der Federhaube (5) verschraubbar gelagerte Federplatte (15) zur Abstützung der Druckminderer-Feder (14) axial verschiebbar durchsetzt, wobei die Durchtrittsöffnung der Federplatte (15) dem Querschnitt des Bolzens (32) an dieser Stelle entspricht.

8. Armatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (43) gleichzeitig als drehbares Betätigungsorgan für eine Spannvorrichtung der Druckminderer-Feder (14) ausgebildet ist, wobei die Spannvorrichtung aus dem Kipphebel (43), dem Bolzen (32), der Belastungsvorrichtung (30) und dem Federteller (15) besteht.

9. Armatur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckminderer (23), die Belastungsvorrichtung (30) sowie ein im Abflußkanal (3) eingebauter Rückflußverhinderer (24) und ein mit der Abströmseite verbundenes Manometer (25) eine Baueinheit bilden und insbesondere ein gemeinsames Gehäuse (1) besitzen.