DE2527021B2 - Ventilgehäuse für ein Dreiwegeventil, insbesondere für eine Wärmeträgerarmatur - Google Patents

Description

D^;,e Erfindung betrifft nin Ventilgehäuse für ein Dreiwegeventil, insbesondere für eine Wärmeträgerarmatur, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Ventilgehäuse für Dreiwegeventile sind als Gießkonstruktion bekannt. Sie werden insbesondere in Flanschausführung gebaut. Von den drei Anschlußstutzen liegen bei der bekannten Gußkonstruktion die Anschlußöffnungen des Einlaßstutzens und eines Auslaßstutzens auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilgehäuses in gleicher Höhe und der dritte ebenfalls als Auslaßstutzen dienende Anschlußstutzen verläuft senkrecht zu den beiden seitlichen Anschlußstutzen koaxial zu den Ventilsitzen an einer Stirnseite des Gehäuses. An der anderen Stirnseite des Gehäuses ist die mit dem Ventilteller verbundene Spindel herausgeführt. Das bekannte Ventil ist derart gestaltet, daß der Strömungsweg vom seitlichen Einlaß schräg zu dem stirnseitig hinausgeführten Austrittsstutzen in den Raum zwischen den beiden von: doppeltwirkenden Ventilteller beherrschten Ventilsitzen und dann je nach Stellung des Ventilteller=; ohne Wendepunkt axial durch den einen Ventilsitz und den stirnseitig angeordneten Ansohluß-

iü stutzen, oder nach Umlenkung in die entgegengesetzte Axialrichtung in den Raum hinter dem anderen Ventilsitz und von dort nach einer scharfen Umlenkung um weniger als 90° wieder radial durch den seitlich am Ventilgehäuse mündenden Austrittsstutzen verläuft.

Durch einen derartigen Verlauf des Strömungsweges ist die Gießform für das Dreiwegeventil verhältnismäßig kompliziert und aufwendig und außerdem kommt es zu verhältnismäßig großen Druckverlusten im Ventil. Letzteres ist insbesondere nachteilig bei Wärmeträgermedien.

Bei dem bekannten Ventil muß der Ventilteller beidseitig geführt sein. Dies geschieht für diejenige Seite, welche dem stirnseitig herausgeführten Anschlußstutzen zugewendet ist, durch eine in diesem Anschlußstutzen ausgebildete Führungsplatte, die mit Durchbrechungen für das Strömungsmedium versehen ist. Durch eine derartige MaBmi'-ime sind die Druckverluste weiter erhöht. Damit bei dem bekannten Ventil der Ventilteller in den Raum zwischen den beiden Ventilsitzen

JO eingebaut werden kann, ist der stirnseitig herausgeführte Anschlußstutzen einstückig mit dem ihn beherrschenden Ventilsitz und an das Ventilgehäuse angeflanscht. Dies erfordert eine zusätzliche, genau zu bearbeitende Sitz- und Dichtfläche.

V) Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein Ventilgehäuse für ein Dreiwegventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches weniger aufwendig in der Herstellung ist und ausreichend große Durchgangsquerschnitte ermöglicht, so da?, trotz der vorhandenen Umlenkungen im Strömungsweg geringe Druckverluste erzielt werden.

Dies wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 erreicht.

Durch eine derartige erfindungsgemäße Gestaltung des Ventilgehäuses kann dieses als verhältnismäßig einfache Schweißkonstruktion ausgeführt werden. Das Außenrohr erhält stirnseitig zwei z. B. als Flachböden oder als Klöpperboden ausgeführte Deckel, die angeschweißt sein können und in welchen einerseits der den dritten Anschlußstutzen bildende Rohrstutzen und andererseits der die Ventilstange aufnehmende Rohrstutzen angeschweißt sind. Letzterer Rohrstutzen kann nach außen unter Bildung des Ventilspindelgehäuses entsprechend verlängert sein. Die beiden seitlichen Anschlußstutzen werden für den im Außenrohr mündenden Anschlußstutzen mit dem Außenrohr, und für den in dem einen Rohrstutzen mündenden Anschlußstutzen mit dem Außenrohr und diesem Rohrstutzen verschweißt.

m> Dabei sind verhältnismäßig große Freiheitsgrade für die Wahl der Durchgangsquerschnitte im Ventil vorhanden, so daß die Durchgangsquerschnitte trotz der vorhandenen Umlenkungen im Strömungsweg ausreichend groß gemacht werden können, daß

•»τ überraschend geringe Druckverluste entstehen.

Der die Ventilstange aufnehmende Rohrstutzen eignet sich außerdem gut zu einer einseitigen und dabei einwandfreien Führung des Ventiltellers, indem die

Ventilstange in diesem Rohrstutzen auf der dem Ventilteller abgewendeten Seite der Mündungsstelle des Anschlußstutzens mit einem Führungskolben geführt wird.

Durch die aufgrund der erfindungsgemäßen Schweißkonstruktion gegebene Länge des Rohrstutzens, der auch noch entsprechend nach außen verlängert sein kann, steht die zur Verstellung des Ventiltellers erforderliche Führungslänge für den Fuhrungskolben zur Verfügung.

Ein geschweißtes Ventilgehäuse mit einem seitlich mündenden Anschlußstutzen und einem koaxial zum Ventilsitz in das Gehäuse hineinragenden Rohrstutzen, von dessen Ende der Veniilsitz ausgebildet wird, ist aus der DE-OS 18 05 875 an sich bekannt. Hierbei handelt es sich jedoch um ein Zweiwegeventil, wodurch ein Vorbild entfällt, bei einem Dreiwegeventil auch den anderen Ventilsitz am Ende eines zweiten Rohrstutzens auszubilden, durch welchen die Ventilstange hindurchgeführt ist, in welchen der eine seitliche Anschlußstutzen mündet und welcher mit dem Außenrohr einen Ringraum bildet, in den der andere seitliche Anschlußstutzen des Dreiwegeventils mündet.

Wie oben bereits erwähnt, lassen sich die Durchgangsquerschnitte im Ventil für einen möglichst geringen Druckverlust auswählen. Hierzu ist vorteilhaft der die Ventilstange aufnehmende Rohrstutzen in seiner lichten Querschnittsfläche um mehr als die Querschnittsfläche des an den Ventilteller angrenzenden Teils der Ventilstange größer als der andere Rohrstutzen. Dies ergibt gleiche Strömungsquerschnitte für beide Strömungen durch den einen oder anderen Ventilsitz, weil durch letzteren das Strömungsmedium gerade abfließt, während es im ersteren Rohrstutzen in den seitlich mündenden Anschlußstutzen umgelenkt wird. Wenn man in der angegebenen Weise die Strömungsquerschnitte in den Rohrstutzen entsprechend unterschiedlich macht, lassen sich trotz der Strömungsumlenkung in dem einen Rohrstutzen für beide durch c*^;e Ventilsitze hindurchgehenden Strömungen bis zum Austritt aus dem Ventil gleiche Druckverluste erreichen. Bevorzugt sind die Strömungsquerschnitte für sämtliche drei Anschlußstutzen untereinander gleich groß.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung zur Erzie lung eines möglichst geringen Dru ^Verlustes ist die freie Querschnittsfläche des Ringraumes zwischen dem die Ventilstange aufnehmenden Rohrstutzen und dem Außenrohr größer als der lichte Querschnitt eines der Anschlußstutzen. Hierdurch können die irn Ventil erforderlichen Umlenkungen und Umkehrungen des StrömungsTiediums in einem möglichst großen freien Querschnitt stattfinden. Da der Druckverlust vom Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit abhängig ist, kann auf diese Weise ein geringer Druckverlust trotz der zahlreichen Umlenkungen im Ventil erhalten werden.

Wenn der eine seitlich in das Außenrohr mündende Anschlußstutzen als Einlaßstutzen dient, kann das Strömungsmedium je nach Stellung des Ventiltellers auf dem einen oder anderen Ventilsitz durch den axial herausgeführten Anschlußstutzen oder den im anderen Rohrstutzen mündenden, ebenfalls seitlich aus dem Ventilgehäuse herausgeführten Anschlußstutzen strömen. Auch Zwischenstellungen des Ventiltellers unter Aufteilung der aus diesen beiden Anschlußstutzen fließenden Ströme sind möglich. Umgekehrt können auch diese beiden zuletzt genannten Anschlußstutzen zusammen oder einzeln als Eintriitsstutzen angeschlossen werden, wobei im ersten Fall ein entsprechendes Mischen der beiden Einirittsströme durch entsprechende Zwischenstellungen des Ventiltellers zwischen den Ventilsitzen erzielt wird.

Mit Vorteil ist der Ventilteller, oder wenigstens sein seine Dichtflächen aufweisender Teil mit dem zugehörigen Ende der Ventilstange verschraubt, so daß er nachträglich gelöst und ausgewechselt oder nachbear-

beitet werden kann. Hierzu ist eine seitliche öffnung im Außenrohr des Ventilgehäuses erforderlich, durch welche der Ventilteller nach dem Lösen von der Ventilstange oder der abgelöste Teil des Ventiltellers hindurchpaßL Die seitliche öffnung ist im Bereich eines

ίο Ventilsitzes in der Umfangsfläche des Außenrohres ausgebildet und mit einem anflanschbaren Flanschdekkel verschließbar. Durch eine derartige Anordnung der öffnung ist der Ventilteller von außen her zugänglich, ohne daß es dadurch zu einer Lageverschiebung der drei Anschlußscutzen kommt. Ein derart ausgebildetes Ventilgehäuse ist daher insbesondere ujs Gehäuse eines Einschweißventils geeignet.

Ein aus Einzelteilen zusammengesetztes Dreiwegeventilgehäuse mit durch eine seitliche, verschließbare öffnung ausbaubarem Verschlußteil ist an sich bekannt (FR-PS 20 78 989).

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles, welches aus der Zeichnung ersichtlich ist, näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

jo F i g. 1 einen Axialschnitt durch ein Dreiwegeventil und

Fig. 2 eine Seitenansicht des Dreiwegeventils aus Fig. 1 aus der Richtung von rechts in Fig. 1.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das dargestellte

Γι Dreiwegeventil im wesentlichen vollständig als verhältnismäßig einfache Schweißkonstruktion ausgeführt. Das Ventilgehäuse ist aus einem Außenrohr 1 gebildet, an dessen beiden Stirnseiten jeweils ein als Klöpperboden ausgebildeter Deckel 2, 3 angeschweißt ist. In

κι Mittelöffnungen der Deckel sind jeweils ein in das Auß^nrohr hineinragender Rohrstutzen 4, 5 angeschweißt, wobei der Rohrstutzen 4 größer als der Rohrstutzen 5 ist. An ihren einander zugekehrten Enden der Rohrstutzen 4, 5 ist jeweils ein Ventilsitz 6, 7 durch Panzerung der Rohrstutzenenden mit einem harten Edelstahl gebildet. Durch den größeren Rohrstutzen 4 ist die mit dem plattenförmigen Ventilteller 8, der doppeltwirkend mit den beiden koaxialen Ventilsitzen 6, 7 zusammenwirkt und hierzu zwischen den beiden

Vi Ventilsitzen angeordnet ist, verbundene Ventilstange 9 herausgeführt, so daß der Ventilteller 8 mittels der zugehörigen Ventilspindel 10 über ein Handrad 11 wahlweise zu dem einen oder anderen Ventilsitz 6, 7 ve. stent werden kann.

η Der im Durchmesser kleinere Rohrstutzen 5 dhnt gleichzeitig als Anschlußstutzen 12. Ein weiterer Anschlußstutzen 13 ist gegenüber den Ventilsitzen 6, 7 zur Ventilspindelseite hin versetzt mit dem Außenrohr 1 verschweißt und rr'indet radial in den Ringraum 14

ho zwischen dem Außenrohr 1 und dem gröberen Rohrstutzen 4. Diametral gegenüberliegend zum Anschlußstutzen 13 und koaxial dazu ist der dritte Anschlußstutzen 15 durch das Außenrohr 1 hindurchgeführt und mit diesem verschweißt. Dieser Anschlußstut-

·.. zen 15 mündet seitlic'.i in den größeren Rohrstutzen 4 und ist mit diesem ebenfalls verschweißt.

Die Nennweiten der Anschlußstutzen 12, 13, 15 entsprechen jeweils der Nennweite des Ventih Die

lichte Querschnittsfläche des größeren, die Ventilstange aufnehmenden Rohrstutzens 4 ist gegenüber dem lichten Querschnitt der Anschlußstutzen um mehr als die Querschnittsfläche des Verbindungsstücks 9 größer. Der freie Querschnitt des Ringraumes 14 zwischen dem Rohrstutzen 4 und dem Außenrohr I ist noch größer als die Querschnitte der Anschlußstutzen 12, 13, 15. Durch diese Querschnitlswahl wird trotz der zahlreichen Umlenkungen im Ventil ein geringer Druckverlust erreicht.

Am spinde'seitigen Ende der Ventilstange 9 ist ein Führungskolben 16 mit den erforderlichen Toleranzen im Rohrstutzen 4 geführt. Der Rihrungskolben 16 ist in seinem axial mittleren Teil im Durchmesser verkleinert, so daß an seinen Stirnenden 2 im Abstand voneinander angeordnete ringförmige Führungsflächen 17, 18 entstehen. Zur Ventilspindel 10 hin ist an der entsprechenden Stirnfläche des Führungskolbens 16 ein kappenförmiges Wälzkugelgchäusc 19 angeschweißt, in welches durch eine Axialbohrung 20 das F.nde der Ventilspindel 10 mit einer Ringnut 21 hineinragt. In der Ringnut 21 laufen Wälzkugeln 22. die durch eine seitliche Zuführbohrung 23 im Kugelgehäuse 19 eingeführt sind. Die Wälzkugeln 22 stützen sich außerdem an einer rings der Axialbohrung 20 für das Fnde der Ventilspindel ausgebildeten Innenschulter ab. so daß sie gleichzeitig als Mitnehmer für den Führungskolben 16 und damit den Ventilteller 8 beim Herausschrauben der Ventilspindel dienen. Das Ende der Ventilspindel ist stirnseitig ballig ausgeführt und an der entsprechenden Stirnseite des Führungskolberis 16 gleitend abgestützt.

Der Rohrstutzen 4 ist nach außen über eine Verlängerung 24 um ein beträchtliches Stück verlängert und trägt am Ende der Verlängerung 24 einen Flansch für den mit dem Muttergewindestück 26 verschweißten Gegenflansch 27 des Ventilspindelgehäuses. Die beiden Flansche 25 und 27 sind über einen Dichtring 28 abgedichtet. Zur Abdichtung der Ventilspindel 10 gegen das Innere des Ventilgehäuses ist einerseits am Wälzkugelgehäuse 22 und andererseits am Multergewiiidestück 26 ein Faltenbalg 29 angeschweißt.

Es ist ersichtlich, daß die beiden Flansche 25 und 27 auch nahe am zugeordneten Deckel 2 des Ventilgehäuses etwa an der Stelle 30 angeordnet sein können, wobei dann zwischen dem Muttergewindestück 26 und dem Gegenflansch 27 ein entsprechendes Verbindungsrohr eingeschweißt wird, welches gegenüber dem Durchmesser des Rohrstutzens 4 verkleinert sein kann.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist im Bereich des ventilspindelseitigen Ventilsitzes 6 eine öffnung 31 an der Umfangsfläche des Außenrohrs 1 durch einen kurzen Rohrstutzen 32 ausgebildet. Im dargestellten Fall verläuft der Rohrstutzen 32 mit seiner Achse senkrecht zu den Achsen der Anschlußstutzen 13 und 15. Der Durchmesser der öffnung 31 ist, wie ersichtlich, größer als der Durchmesser des plattenförmigen Ventiltellers 8, so daß dieser durch die öffnung quer hindiirchpaß!. Der plaitenförmige Ventilteller 8 ist am Stirnende der Ventilstange 9 über einen mit dieser einstückigen Schraubbolzen 33 und eine Mutter 34 verschraubt, die am Ventilteller 8 durch Schweißpunkte 35 gesichert werden kann. Nahe an dem Ventilteller S sind an der Ventilslange 9 zwei Schlüsselflächen 36· ausgebildet, die in Fig. 1 um 90° um die Ventilachse verdreht eingezeichnet sind. Der die Öffnung 31 bildende Rohrstutzen 32 trägt am Ende einen angeschweißten Flansch 37, welcher mit einem Flanschdeckel 39 über einen Dichtring 39 abgedichtet zum Verschließen der öffnung 31 verflanscht werden kann.

Es ist ersichtlich, daß durch die vorstehend beschriebene Schraubbefestigung des Ventiltellers 8 und die Anordnung der Öffnung 31 der Ventilteller 8 an- oder abgeschraubt werden kann, so daß er nachgearbeitet oder r.'isgetauscht werden kann. Hierzu wird der Ventilteller 8 mittels der Ventilspindel 10 in eine Zwischenstellung zwischen den Ventilsitzen 6 und 7 gebracht, in welcher mit entsprechenden Schlüsseln einerseits die Ventilstange 9 an den Schlüsselflächen 36 und andererseits die Mutter 34 durch die öffnung 31 hindurch erfaßt werden können. Die Mutter 34 kann auch durch den Anschlußstutzen 12 hindurch mit einem Steckschlüssel verschraubt werden. Nach dem Lösen der Schraubverbindung kann der Ventilteller 8 durch die Öffnung 31 hindurch herausgenommen werden. Eine derartige Ausführungsform eignet sich insbesondere bei einem Einschweißventil, weil hierbei der Ventilteller 8 durch die öffnung 31 hindurch zugänglich ist, ohne daß die Lage des Ventils oder eines der Anschlußstutzen 12, 13, 15 geändert wird, so daß diese an den zugehörigen Rohren verschweißt festgelegt bleiben. Die Ausbildung der Dichtflächen am Ventilteller 8 aus einem weichen Metall ermöglicht das einfache Nacharbeiten. Die Anschlußstutzen 12, 13, 15 können jedoch für eine Flanschausführung des Ventils auch mit entsprechend angeschweißten Flanschen versehen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ventilgehäuse für ein Dreiwegeventil, insbesondere für eine Wärmeträgurarmatur, mit zwei koaxial einander gegenüberliegenden Ventilsitzen, zwischen denen ein abwechselnd zum einen oder anderen Ventilsitz über eine durch den einen Ventilsitz hindurchgeführte Ventilstange und eine mit dieser verbundene Ventilspindel verstellbarer Ventilteller angeordnet ist, und mit drei AnschluQstutzen, von denen einer koaxial zu den Ventilsitzen und zwei seitlich am Ventilgehäuse angeordnet sind und von denen zwei jeweils mit dem Raum auf der dem Ventilteller abgewandten Seite der Ventilsitze und der dritte mit dem Raum zwischen den Ventilsitzen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse in Schweißkonstruktion ausgeführt und aus einem Außenrohr (1) gebildet ist, in welches von beiden Enden her zwei koaxiale Rohrstutzer. (4, 5) hineinragen, an deren inneren Enden die Ventilsitze (6. 7) ausgebildet sind und von denen der eine Rohrstutzen (4), durch welchen die Ventilstange (9) hindurchgeführt ist, mit dem Außenrohr (1) einen Ringraum (14) bildet, in welchen der eine seitliche Anschlußstutzen (13) mündet und durch welchen der andere seitliche Anschlußstutzen (15) in den die Ventilstange (9) aufnehmenden Rohrstutzen (4) mündend hindurchgeführt ist, und der dritte Anschlußstutzen (12) von dem anderen Rohrstutzen (5) gebildet ist.

2. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ventilstange (9) aufnehmende Rohrstutzen (>-./ in seiner lichten Querschnittsfläche um mohr als die Querschnittsfläche des an den Ventilteller (8) :-. .grenzenden Teils der Ventilstange (9) größer als der andere Rohrstutzen (5) ist.

3. Ventilgehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Ringraums (14) zwischen dem die Ventilstange (9) aufnehmenden Rohrstutzen (4) und dem Außenrohr (1) größer als der lichte Querschnitt eines der Anschlußstutzen (12,13,15) ist.

4. Ventilgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (1) eine seitliche öffnung (31) aufweist, durch welche der von der Ventilstange lösbare, die Dichtflächen tragende Teil des Ventiltellers (8) hindurchpaßt und welche im Bereich eines Ventilsitzes (6) an dem Außenrohr (1) angeordnet und mit einem Flanschdeckel (38) verschließbar ist.