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Auf Temperatur una Druck ansprechendes Sicherheitsventil
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Die Erfindung betrifft ein auf Temperatur und Druck ansprechendes
Sicnerheitsventil für Flüssigkeitserhitzer nach dem Oberbegriff des hauptanspruchs.
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Derartige, auf Temperatur und Druck ansprechende Sicherheitsventile
für Haushalts- und kommerzielle çiasserernitzer weisen eine Konstruktion auf, die
sich innernalb vieler Jahre der praktischen Verwendung
entwicKelt
hat. Typischerweise ist ein solches Sicherheitsventil in eine Entlastungsöffnung
eines Wasserbehälters eingesetzt, und die Druckseite des Ventilgehäuses ist mit
stehendem Wasser gefüllt. Im allgemeinen ist das Ventilgehäuse knieförmig ausgebildet
und mit einer seitlichen Entlastungskammer versehen. Das Ventilgehäuse weist außerdem
eine innere Trennwand auf, die eine Einlaßkammer von der Xntlastungskammer trennt
und eine Entlastungsöffnung aufweist. Diese Entlastungsöffnung ist durch einen elastisch
vorgespannten Ventilkörper verschlossen, der auf einem Ventilschaft sitzt, und außerdem
verläuft ein Stößel vom Ventilkörper zu einem Thermostatelement, das aus der Einlaßkammer
des Ventilgehäuses heraus in das im Wassererhitzer befindliche Wasser hineinragt.
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Eine übliche Fehlerquelle dieser bekannten Ventilkonstruktion liegt
darin, daß sich nach längerer Benützung Kesselstein und andere Ablagerungen an der
Druckseite des Ventils absetzen und diese Ablagerungen häufig ein solches Ausmaß
erreichen, daß sie die Entlastungsöffnung verschließen und dadurch verhindern, daß
sich das Sicherheitsventil beim Auftreten zu hoher Temperaturen oder Drücke öffnet
und der Wassererhitzer entlastet wird.
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Es sind bereits einige Sicherheitsventile für den Einbau in die Wasserdurchlaufleitungen
eines Durchlauferhitzers
entwickelt worden, die einen Einlaß und
einen Auslaß für den Anschluß an diese Durchlaufleitungen aufweisen. Typische Beispiele
derartiger Sicherheitsventile sind in der US-PS 2 668 663 und der US-PS 2 747 802
beschrieben. Bei diesen bekannten Konstruktionen liegt jedoch die Entlastungsöffnung
nicht im unbehinderten Strömungsbereich zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Ventilgehäuses,
also nicht in einem Bereich starker Strömung. Vielmehr befinden sich Strömungshindernisse,
wie beispielsweise Betätigungsfedern, Einsätze, Federabstützungen und dergl. derart
innerhalb des Ventilgehäuses, daß die Entlastungsöffnung gegen die Strömung abgeschirmt
wird. Demzufolge treten auch bei diesen Sicherheitsventilen, deren Ventilgehäuse
mit Zirkulationsöffnungen versehen sind, die genannten Verstopfungsprobleme durch
Kesselstein und andere Ablagerungen auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil der
eingangs genannten Art verstopfungssicher auszubilden.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden
Teil des Hauptanspruchs angegebene Anordnung gelöst.
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Das erfindungsgemäße, auf Temperatur und Druck ansprechende Sicherheitsventil
eignet sich für den Einsatz in Haushalts- oder kommerziellen Wasserdurchlauferhitzern,
Boilern und dergl.. Das Ventilgehäuse ist mit einem Einlaß und einem Auslaß zur
Wasserzirkulation versehen und das Gehäuseinnere ist in eine Zirkulationskammer
und eine Entlastungskammer unterteilt. Die Zirkulationskammer steht mit dem Einlaß
und dem Auslaß in Verbindung, so daß ein offener, ungehinderter Wasserströmungskanal
gebildet ist. Eine die Zirkulationskammer von der Entlastungskammer trennende innere
Gehäusewand ist mit einer Entlastungsöffnung versehen, die durch einen beweglichen
Ventilkörper verschlossen ist, der elastisch in dichtende Anlage an einen um diese
Entlastungsöffnung herum verlaufenden Ventilsitz vorgespannt ist. Der Ventilkörper
ist mittels eines Stößels mechanisch mit einem Thermostatelement gekuppelt, das
in der Zirkulationskammer des Ventilgehäuses gehaltert ist.
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Dieses Thermostatelement ragt aus dem Ventilgehäuse heraus in das
in dem betreffenden Wasserbehälter befindliche Wasser hinein.
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Die in der inneren Gehäusewand gebildete Entlastungsöffnung ist unmittelbar
und ungehindert mindestens einer der beiden durch den Einlaß und den Auslaß gebildeten
Öffnungen zugewandt, so daß die Entlastungsöffnung in einer
Zone
starker Wasserzirkulation bzw. hoher Strömungsgeschwindigkeit liegt und während
des normalen Betriebs des betreffenden Wasserheizgeräts ein ausreichendes Umspülen
der Entlastungsöffnung stattfindet, um diese von Kesselstein und anderen Ablagerungen
freizuhalten.
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Lin Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit bezug
auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt: Fig. 1
einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Sicherheitsventils nach
der Erfindung, und Fig. 2 einen Schnitt durch ein Versuchs-Sicherheitsventil.
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Gemäß Fig. 1 weist das Sicherheitsventil ein Ventilgehäuse 10 mit
einem Einlaß 12 und einem Auslaß 14 auf, die beide in unbehinderter Strömungsverbindung
mit einer im Gehäuseinneren gebildeten Zirkulationskammer 16 stehen.
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Der Einlaß und der Auslaß sind mit geeigneten Anschlußmitteln für
den Einbau des Ventils ausgestattet, wobei der Einlaß 12 beispielsweise einen Anschlußstutzen
17 mit einem Außengewinde 18 und der Auslaß einen Anschlußstutzen
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mit einem Innengewinde 22 aufweisen kann.
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Eine innere Trennwand 24 unterteilt das Gehäuseinnere in die Lirkulationskammer
16 und eine ntlastungskammer 26 und weist eine diese beiden Kammern miteinander
verbindende EntlastungsöffnunS 28 auf. Uns die intlastungsöffnung 28 herum verläuft
ein Ventilsitz in Form einer ringförmigen Lippe 30, deren Stirnfläcne 732 vorzugsweise
radial nach außen konisch abgeschrägt ist, so daß eine scharfe Kante für eine dichtende
Anlage mit einem Ventilkörper 34 gebildet ist.
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Der Ventilkörper 34 sitzt auf einem Schaft 36, der an seinem Ende
nit einem Ringwulst 38 in einer Aussparung des Ventilkörpers sitzt. Der Ventilkörper
besteht aus einem Mittelteil mit einem Kopf 40 und einem Hals 46 und einer Veritilscheibe
44, die an ihrer Unterseite durch einen Hingflansch 42 des Kopfes 40 gehalten wird.
Der Hals 46 des mittelteils sitzt in einer mittigen Öffnung eines Ringes 48, der
als Halteelement für die Oberseite der Ventilscheibe 44 dient. Der Ring 48 kann
mit einem schürzenartigen Umfangsflansch 50 versehen sein. Im Mittelteil ist eine
mittige Aussparung 52 gebildet, die das Ende des Schaftes 36 aufnimmt und von einer
verformbaren, um den Ringwulst 38 herumgerollten Wand 54 begrenzt ist.
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Dadurch ist gleichzeitig ein Ringwulst 56 zur Ilalterung des Ringes
48 gebildet. während die nach innen gerollte Lippe der Wand 54 das Mittelteil am
Ende des Schaftes 36 festhält.
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Der Ventilkörper 34 ist mittels einer Schraubenfeder 62, die sich
an einem auf dem Schaft 36 sitzenden und am oberen Ende des Mittelteils 40, 46 anliegenden
Ring 64 abstützt, elastisch gegen den Ventilsitz 30 vorgespannt. Die Entlastungskammer
26 des Ventilgehäuses ist an ihrem oberen Ende offen und weist dort eine nach innen
vorspringende ringförmige Lippe 66 auf. Im oberen Ende der Entlastungskammer 26
sitzt ein oberes FederabstUtzelement 68, das eine etwa hutartige Form und einen
äußeren Ringflansch 70 aufweist. Bei diesem Federabstützelement 68 handelt es sich
um ein Stanzteil aus Metallblech, das in axialer Richtung etwas verformbar ist,
so daß man eine fest einstellbare Federspannung erhält, Das obere Ende des Schaftes
36 ist in einer Hülse 72 geführt, deren oberes Ende 74 in einer mittigen öffnung
des Federabstützringes 68 sitzt. Das untere Ende der Hülse 72 enthält eine O-Ringdichtung
76, die in einer Innenringnut liegt und dichtend am Schaft 36 anliegt.
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Zur Handbetätigung des Ventilkörpers ist ein handgriff 78 vorgesehen,
das einen U-förmigen Querschnitt aufweist und mittels eines Stiftes 80 mit dem oberen
wunde des Schaftes 36 verbunden ist. Der nandgriff 78 weist ein nockenartig geformtes
Ende 82 auf, derart, daß bei Scnwenkung des Handgriffs um den Stift 80 herum der
Ventilkörper 34 vom Ventilsitz 30 der ntlastungsöffnung abgehoben wird.
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Die Entlastungskammer 26 ist mit einem mit ihr in Verbindung stehenden
Entlastungsauslaß 84 versehen, der einen mit einem Innengewinde 88 versehenen Anschlußstutzen
86 zum Anschluß an eine Rohrleitung aufweisen kann.
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Das Thermostatelement 90 des Sicherheitsventils weist einen rohrartigen
Zylinder 92 auf, der an seinem unteren Ende 94 verschlossen und an seinem oberen
Ende mit einer ringformigen Lippe 96 versehen ist. In den Zylinder 92 ragt ein Stößel
98 hinein, der an einem innerhalb des Zylinders befindlichen Kolben anliegt. Der
unterhalb des Kolbens befindliche Teil des Zylinderinneren ist mit einer sich temperaturabhängig
verhaltenden Flüssigkeit wie beispielsweise wachs gefüllt, das entsprechend der
jeweils gewünschten Temperaturansprechcharakteristik zusammengesetzt sein kann.
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Das Tnermostatelement ist mittels einer Halterung 106 im Ventilgehause
aufgehängt, wobei es sich bei der Halterung urn einen Hing handeln kann, der mittels
von den Innenwänden des Ventilgehäuses wegragenden Streben 108 und 110 im Ventilgehäuse
gehalten ist. Das Thermostatelement ragt vorzugsweise durch den Auslaß 12 aus dem
Ventilgehäuse heraus und ist in das in dem betreffenden Wasserbehälter befindliche
wasser eingetaucht.
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Die innere Trennwand 24 mit der bntlastungsöfRnung 28 ist innerhalb
des Ventilgehäuses derart angeordnet, daß die Lntlastungsöffnung 28 unmittelbar
dem Strömungsweg des durch die Zirkulationskammer 16 strömenden Wassers ausgesetzt
ist.
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Dies wird dadurch erreicht, daß die EntlastungsörRnung ohne dazwischenliegende
hindernisse mindestens einer der durch den Linlaß und den Auslaß gebildeten öffnungen,
vorzugsweise beiden diesen Öffnungen, zugewandt ist. Dadurch liegt die Lntlastungsöffnung
28 innerhalb einer Zone hoher Strömungsgeschwindigkeit der durch die Kammer 16 zirkulierenden
*;Strömung.
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Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Sicherheitsventilkonstruktion
im Hinblick auf die Vermeidung der Bildung von Kesselstein und anderen Ablagerungen
im iereicn der entlastungsöfRnung wurde durch Versuche
bestätigt,
bei welchen ein herkömmliches, auf Temperatur und Druck ansprechendes Sicherheitsventil
mit einem seitlich aus dem unter Druck stehenden Teil des Gehäuseinnenraumes heraus
führenden Auslaß versehen wurde. Das dadurch erhaltene Ventil ist in Fig. 2 dargestellt.
Demgemäß weist das herkömmliche, auf Temperatur und Druck ansprechende Sicherheitsventil
118 eine Druckkammer 120 und ein herkömmliches Thermostatelement 122 auf, das in
dieser Druckkammer aufgehängt ist und nach unten aus dem Ventilgehäuse herausragt.
Die Seitenwand 124 des Ventilgehäuses wurde mit einer Gewindebohrung 126 versehen,
in welche das Ende einer Leitung 128 eingeschraubt wurde.
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Dieses Ventil wurde in einen Haushaltsdurchlauferhitzer eingebaut,
wobei die Leitung 128 an die Durchlaufleitung angeschlossen wurde, so daß heißes
Wasser aus dem Durchlauferhitzer durch den Einlaß 130 des Ventilgehäuses hindurch
entnommen werden konnte.
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Ein weiteres herkömmliches Sicherheitsventil identischer Konstruktion,
jedoch ohne die eben erwähnte Modifikation durch eine Zirkulationsleitung 128, wurde
ebenfalls in einen Stutzen des Durchlauferhitzers eingesetzt. Der Durchlauferhitzer
wurde sodann mit Wasser eines hohen Härtegrades betrieben, um zu schnellen Versuchsergebnissen
zu kommen.
Nach dem Versuchszeitäquivalent eines Jahres Betriebsdauer
wurden die beiden Ventile ausgebaut und inspiziert.
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Es war zu beobachten, daß das nicht modifizierte Ventil große Mengen
Ablagerungen enthielt, die den in Fig. 2 mit A bezeichneten Bereich im wesentlichen
ausfüllten, während das gemäß der Erfindung modifizierte Ventil im wesentlichen
frei von Ablagerungen war.
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