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" Einstellbares Rückschlagventil II
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Die Erfindung betrifft ein einstellbares Rückschlagventil zur Verwendung
in Flüssigkeits-Versorgungssystemen. Während es besonders nützlich ist, zum Mischen
von Wasser aus einer Heißwasserleitung und einer Kaltwasserleitung Ventile oder
Absperrorgane vorzusehen, ist das erfindungsgemäße Ventil in keiner Weise auf diese
Anwendung begrenzt, sondern kann benutzt werden,
um den Fluß von
Flüssigkeiten und Gasen zu steuern.
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Gemäß der Erfindung ist ein Rückschlagventil mit einem Ventilgehäuse,
das eine Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung, eine Einlaßkammer und eine Auslaßkammer
sowie einen Ventilsitz umfaßt, der einen Durchlaß zwischen beiden Kammern bildet
und auf dessen Auslaßseite eine Ventilkugel durch eine Druckfeder gedrückt ist,
und mit einem vomVentilgehäuse einstellbar getragenen Widerlager für die Druckfeder,
wobei durch die zwischen der Ventilkugel und dem Widerlager wirkende Druckfeder
eine unveränderbare Vorspannung auf die Ventilkugel ausgeübt wird, gekennzeichnet
durch einen ersten Kolben, der in dem durch den Ventilsitz gebildeten Durchlaß verschiebbar
gelagert ist, einen durch den Kolben gebildeten Kanal, der sich von einem am dinlaßseitigen
Ende des Kolbens liegenden Kanal eingang zf indestens einer Ausgangsöffnung an der
Seite des Kolbens hin erstreckt und der so angeordnet ist, daß die Ausgangsöffnung
sich an einem Ende der Bewegungsbahn des Kolbens in dem durch den Ventilsitz gebildeten
Durchlaß und sich am anderen Ende der Bewegungsbahn des Kolbens auf der Auslaßseite
des Ventilsitzes befindet, wobei das andere, auslaßseitige Ende des Kolbens an der
Ventilkugel einen anliegt, eine Dämpfungseinrichtung, die'sich gemeinsam mit der
Ventilkugel und dem ersten Kolben bewegenden zweiten Kolben umfaßt, einen Zylinder,
der den zweiten Kolben relativ zum Ventilgehäuse beweglich führt'und durch einen
Abflußweg a1s dem Zylinder, der die Geschwindigkeit der Bewegung des zweiten Kolbens
zu
diesem bestimmt. Obwohl bei dieser Anordnung das primäre Schließen
durch die Ventilkugel bewirkt wird, erfolgt der Hauptfliissigkeitsfluß durch das
Ventil durch den Kanal im Kolben und die seitliche Auslaßöffnung oder Auslaßöffnungen
in diesem.
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Die Größe des Flusses durch das Ventil wird auf diese Weise durch
den Kolben gesteuert, dessen Bewegungen durch die Größe des Leckflusses am Dämpfungszylinder
vorbei in einem vorbestimmten Maße gedämpft werden, so daß Jeder erforderliche Dämpfungsgrad
möglich ist, der benötigt wird, um Klappern und unberechenbare Wirkungen zu verhindern,
die auftreten würden, ohne den Fluß durch das Ventil zu begrenzen. Der durch das
Ventil auftretende Druckabfall kann durch Bewegen des einstellbaren Anschlages verändert
werden, der durch die Ventilstange eines üblichen Absperrorganes gebildet sein kann.
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Das Ventil kann paarweise, beispielsweise an Heißwasser- und Kaltwasserleitungen
zu einem Spülungstank oder einem Waschbecken verwendet werden. In diesem Falle werden
die Ventile beide genau wirken, um den Heißwasser- und Kaltwasserzulauf zum Tank
oder zum Waschbecken zu proportionieren und dabei Jede Verbindung zwischen dem Heißwassersystem
und dem Kaltwassersystem verhindern.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Rückschlagventiles
dargestellt. In dieser Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch
eine erste Ausführungsform des Rückschlagventiles, Fig. 2 eine schematische Darstellung
eines Anwendungsbeispieles von erfindungsgemäßen Rückschlagventilen; Fig. 3 einen
Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Rückschlagventiles und Fig.
4 einen Schnitt durch ein Rückschlagventil, das in einen Mischhahn für ein Waschbecken
eingesetzt ist.
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Das in Fig. 1 dargestellte Ventil umfaßt einen Ventilkörper 2, der
aus Metall oder einem widerstandsfähigen geformten Kunststoff, wie einem glasfaserverstärkten
Acethalharz, hergestellt sein kann. Das Ventilgehäuse ist mit einer von einem Ende
ausgehenden Bohrung, die eine Einlaßkammer 4 bildet, und einer vom anderen Ende
ausgehenden Bohrung versehen, die eine Auslaßkammer 6 bildet. Beide Bohrungen weisen
an ihren äußeren Enden Gewinde bereiche 8 und 10 auf. Die Bohrungen sind durch eine
weitere Bohrung 12 miteinander verbunden, die durch einen Ventilsitz 14 einen Durchlaß
zwischen den Kammern 4 und 6 bildet. Eine mit Gewinde versehene seitliche Auslaßöffnung
16 im Ventilgehäuse aus der Kammer 6 kann mit einer Auslaßleitung (nicht dargestellt)
von Ventil verbunden werden, während eine Einlaßleitung (nicht dargestellt) an den
Gewindebereich 8 angeschlossen werden kann.
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Eine weitere seitliche Auslaßöffnung 17 kann zu einem später näher
erläuterten Zweck vorgesehen sein. In den Gewindebereich 8 ist ein Haltering 18
eingeschraubt, der eine Kolbeneinheit in einem Zylinder festlegt, der durch die
Kammer 4 gebildet ist. Diese Kolbeneinheit besteht aus einem zweiten Kolben 20,
der einen ersten Kolben 22 trägt, der sich in den Durchlaß 12 hineinerstreckt und
diesen verschließt. Das äußere Ende des ersten Kolbens 22 liegt an einer Ventilkugel
24 an, die normalerweise in dichter Anlage am Ventilsitz 14 durch eine Feder 26
gehalten ist, die zwischen einer auf der Ventilkugel aufliegenden Kappe 28 und einem
Widerlager in Form einer Kappe 30 am Ende einer Stange 32 wirkt.
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Die Stange 32 hat einen Außengewinde tragenden Bereich 42, der in
ein Innengewinde 40 in einem Stopfen 34 eingeschraubt ist, dessen Außengewinde in
den Gewindebereich 10 des Ventilgehäuses 2 eingeschraubt ist. Eine Stopfbüchse 36
hält eine flüssigkeitsdichte Packung um die Stange 32, die einen Bedienungsknopf
38 an ihrem äußeren Ende aufweist. Mittels des Knopfes 38 kann die Stellung der
Kappe 30 eingestellt werden, was den Druck verändert, der auf die Ventilkugel 24
einwirkt und diese auf dem Sitz zu halten trachtet. Eine Verriegelungseinrichtung
37 kann zum Festlegen der gewünschten Stellung benutzt werden. Die Kolbeneinheit
weist einen Kanal 48 auf, der sich vom ainlaßseitigen Ende des Ventil es aus durch
den ersten Kolben 22 zu einer Auslaßöffnung 44 in der Seite des
Kolbens
22 hin erstreckt. Vorzugsweise werden zwei diametral gegenüberliegende Auslaßöffnungen
benutzt, die normalerweise durch den Ventilsitz 14 abgedeckt sind. Kleine Bohrungen
46 im zweiten Kolben 20 schaffen einen Abflußweg zwischen dessen gegenüberliegenden
Seiten. Diese kleinen Bohrungen können durch Nuten in dem Rand des zweiten Kolbens
20 oder durch leichte Durchmesserverringerung des zweiten Kolbens ersetzt werden,
um den gewünschten Abflußweg zu schaffen. Austauschbare Kolbeneinheiten mit den
kalibrierten Bohrungen können gewählt werden, um gewünschte Vorwärtsfluß-Charakteristiken
zu schaffen. Eine Feder 50 umgibt den Kolben 22 und ist so bemessen, daß die Kolbeneinhait
am Ende ihrer Aufwärtsbewegung gehemmt wird. Es können auch andere Einrichtungen
zur Dämpfung des oberen Endes der Kolbenbewegung verwendet werden.
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Wenn vom Einlaß zum Auslaß des Ventils eine Druckdifferenz entsteht,
die ausreichend groß ist, einen direkt oder indirekt auf die Ventilkugel einwirkenden
Flüssigkeitsdruck zu erzeugen, um den von der Feder 26 auf diese ausgeübten Druck
zu überwinden, wird die Ventilkugel abgehoben, bis die Feder so komprimiert ist,
daß die auf die Ventilkugel einwirkenden Drücke wieder ausgeglichen sind. Wenn dies
dazu führt, daß Teile der Ausgangsöffnungen 44 sich über den Ventilsitz 14 hinausbewegen,
wird Flüssigkeit aus der Einlaßkammer 4 zur Auslaßkammer 6 über den Kanal 48 in
einer Menge gelangen, die dadurch bestimmt ist,
wie weit sich der
Kolben 22 entgegen der ansteigenden Kraft der Feder 26 anheben kann und wie weit
das Druckgefälle über das Ventil abfällt, es sei denn, daß der Druck der Feder gering
ist und der Gegendruck an der Auslaßöffnung 16 gering ist und der erste Kolben eine
etwa mittige Stellung einnimmt, in der die Ausgangsöffnungen 44 teilweise unbedeckt
sind. Plötzliche Bewegungen oder Schwingungen des Kolbens 22 werden weitgehend durch
einen Dämpfer gedämpft, der durch einen Kolben 20 und die als Zylinder wirkende
Kammer 4 gebildet ist, da jede dieser Bewegungen oder Schwingungen eine Verlagerung
oder Einführung von Flüssigkeit aus dem oder in den Bereich des durch die Kammer
4 gebildeten Zylinders oberhalb des zweiten Kolbens 20 durch einen Abflußweg 46
oder irgendeinen anderen Fließweg um den zweiten Kolben 20 und den ersten Kolben
22 herum erforderlich macht. Da der Fluß durch das Ventil durch das Zusammenwirken
der Ausgangsöffnungen 44 und des Ventilsitzes gesteuert ist, erfolgt nie ein plötzliches
Abschneiden oder Einsetzen des Flusses, wenn die Ventilkugel 20 auf dem Sitz aufliegt
oder abgehoben wird, und auf diese Weise wird eine weitere Quelle der Geräuschentwicklung
vermieden, während ein zusätzliches Dämpfen bei der völlig geöffneten Stellung des
Ventils durch die Feder 50 bewirkt wird.
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Das erfindungsgemäße Ventil wird häufig verwendet als eines eines
Ventilpaares 52 und 54, das unterhalb eines weiteren Ventiles 56 angeordnet ist,
wie Fig. 2 zeigt, um vorbestimmte Mengen von Heiß- und Kaltwasser aus einer getrennten
Heißwasserleibung 58 und einer Kaltwasserleitung 60 einem Auslaß zuzuführen, der
durch das Einzelventil 56 gesteuert ist. Ein bereits angedeutetes Verwendungsbeispiel
ist das schwimmergesteuerte Ventil einer Wasserspülungstoilette, während andere
Beispiele Sprühdosen zur Bewässerung von Gewächshäusern, wobei es erwünscht ist,
den Schock zu vermeiden, der durch Versprühen von sehr kaltem Wasser im Winter eintritt,
und Brauseköpfe sind, bei denen es erwünscht ist, zu vermeiden, jedesmal dann, wenn
die Brause benutzt werden soll, eine vorbestimmte Wassermischung einzustellen, um
eine gewünschte Temperatur zu erhalten. In all diesen Fällen schließt die Einzelventilsteuerung
von Mischein wasser die Gefahr/daß Wasser aus dem Heißwassersystem in das Kaltwassersystem
und umgekehrt gelangen kann, es sei denn, daß Rückschlagventile verwendet werden.
Das einstellbare Rückschlagventil gemäß der Erfindung ermöglicht es, daß sowhl die
Rückschlagventil- wie auch die Temperatursteuerungsfunktionen gleichzeitig in Ventilen
ausgeübt werden können, die leicht dauerhaft herzustellen und geräuscharm im Betrieb
sind. Die Rückschlagventile 52 und 54 können ein gemeinsames Gehäuse 62 haben.
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Die Auslaßöffnung 17 kann dazu verwendet werden, eine Verbindung zu
einer Einrichtung zu ermöglichen, die ein Druckmesser, ein Druckschalter oder eine
Einrichtung zum Einbringen von Zusätzen in die das Ventil verlassenden Flüssigkeiten
sein kann. Normalerweise wird das erfindungsgemäße Ventil in Reihe mit und stromaufwärts
von einem weiteren Ventil verwendet werden, beispielsweise dem Schwimmerventil eines
Spültanks oder dem Steuerventil einer Bewässerung oder einem Verteilerventil. Der
Druck in der Auslaßkammer 6 wird sich in Abhängigkeit davon ändern, ob dieses stromabwärts
liegende Ventil geöffnet oder geschlossen ist, und der Druckmesser oder -schalter
wird auf solche Änderungen ansprechen, um eine Anzeige- oder Steuerfunktion zu erfüllen.
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Wenn eine Zusätze einbringende Einrichtung verwendet wird, so kann
diese ebenfalls so druckgesteuert sein, daß nur Zusätze abgegeben werden, wenn der
Druck in der Auslaßkammer 6 abfällt, was anzeigt, daß das stromabwärts liegende
Ventil geöffnet ist.
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Eine derartige Zusätze abgebende Einrichtung kann ein weiteres erfindungsgemäßes
Ventil sein.
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Während das Ventilgehäuse bei dem vorbeschriebenen AusfUhrungsbeispiel
aus geformten Kunststoff und die übrigen Teile vorzugsweise aus rostfreiem Stahl
bestehen, kann das Ventil in seiner einfachsten Form leicht hergestellt werden aus
Werkstoffen, die geeignete antikorrosions- oder hitzebeständige Eigenschaften haben,
wenn korrodierende oder sehr heiße Flüssigkeiten das Ventil durchströmen sollen.
In Abhängigkeit von der geeigneten
Bemessung des Abflußweges durch
bzw. um den zweiten Kolben herum, arbeitet das Ventil in gleicher Weise mit Gasen
wie mit Flüssigkeiten und wird in jeder Stellung einwandfrei arbeiten.
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In Fig. 3 der Zeichnung ist eine abgewandelte Ausführungsform des
Ventiles dargestellt, wobei für die der Fig. 1 entsprechenden Teile die gleichen
Bezugszeichen verwendet wurden. Gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind der Kolben 20 zusammen mit dem zugeordneten Zylinderbereich der Einlaßkammer
4 und der Feder 50 weggelassen worden. Der Anschlag 18 ist einstückig mit dem Ventilgehäuse
ausgebildet worden und wirkt direkt mit dem Kolben 20 zusammen. Die Feder 26 umgibt
einen zweiten Kolben 100, der sich von einem durch die Kappe 28 gebildeten Federwiderlager
in einen Zylinder 102 hineinerstreckt, der in einem Gewinde tragenden Bereich der
Stange 32 ausgebildet ist. Die Passung zwischen dem zweiten Kolben 100 und dem Zylinder
102 ist so gewählt, daß zwischen dem Zylinder und'dem übrigen Gehäuse ein Fließweg
besteht, derart, daß eine gedämpfte Bewegung des Kolbens in und aus dem Zylinder
ermöglicht wird, um auf diese Weise eine Dämpfereinheit zu schaffen. Der zweite
Kolben wirkt über die Kappe 28 auf die Ventilkugel 24 und daher auf den ersten Kolben
20, um die Bewegungen dieser Teile in gleicher Weise wie die Bewegungen des Kolbens
20 im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel zu dämpfen.
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Jedoch ist die Herstellung des Ventils vereinfacht, da der
Haltering
18 nun einstückig mit dem Ventilgehäuse ausgebildet ist und alle Teile in das Gehäuse
von einem Ende aus eingebaut oder aus diesem entnommen werden können, ohne daß es
erforderlich ist, das Ventil von den zugeordneten Leitungen zu lösen, die in die
Gewindeöffnungen 16, 17 und 4 eingeschraubt sind.
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Fig. 4 zeigt eine weitere Abänderung des Ventils, das in das Gehäuse
eines üblichen Hahnes oder einer Absperranordnung eingebaut ist, wobei die Gesamtheit
der ursprünglichen Konstruktion beibehalten wurde bis auf den Sitz, die Dichtscheibe
und den diese halternden Träger. In Fig. 4 sind die gleichen Bezugszeichen verwendet
worden wie in Fig. 1 und 3. Die Stange 32 und deren Gewinde tragender Bereich 42
wie auch der Stopfen 34, die Stopfbuchse 36, der Bedienungsknopf 38, das Ventilgehäuse
2 und die Auslaßöffnung 16 sind durch Teile der üblichen Hahnkonstruktion gebildet,
die ihrerseits einen Teil eines üblichen Mischhahnes bilden kann, der einen weiteren
in der Zeichnung nicht dargestellten Ventilteil, Verbindungsstücke 104 und einen
Schwenkauslaß 106 umfaßt. Der Ventilsitz 14, der Haltering 18 und die Bohrung 12
sind in einem Schraubeinsatz 108 ausgebildet, der den iiblichen Einschraubventilsitz
ersetzt. Der übliche Dichtring und der diesen halternden Träger ist durch den Kolben
22, die Ventilkugel 24, die Feder 26, die Kappe 28 und den Kolben 100 ersetzt, wobei
der Zylinder 102
für den Kolben durch die vorhandene Bohrung gebildet
wird, die zur Aufnahme der Führungsstange des die Dichtscheibe halternden Träger
dient. Die Arbeitsweise ist die gleiche wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel.Im
Vergleich zur üblichen Hahnkonstruktion ist die Schwierigkeiten erbringende Dichtscheibe
eliminiert und eine Rückschlagventilwirkung ist vorgesehen, die ein Mischen von
Wasser aus der Warmwasserzuführung mit demjenigen der Kaltwasserzuführung und umgekehrt
völlig vermeidet und bei der die Dämpfungswirkung, die durch den Kolben 100 und
den Zylinder 102 bewirkt wird, jedes Schlagen und Klappern verhindert. Da die Ventilkugel
24 frei drehbar ist und ständig den Sitz 14 wiederibilden wird, wenn sie abwärts
auf diesen gedrückt wird, wenn die Stange 32 abwärts zum Schließen des Ventil es
geschraubt wird, sind Leckprobleme im wesentlichen vermieden. Darüber hinaus ist
es möglich, eine große Anzahl von vorhandenen Hahnkonstruktionen in einfachster
Weise in die erfindungsgemäße Konstruktion zu überführen, in dem diejenigen Teile
ausgetauscht werden, die im allgemeinen während der Lebensdauer eines Absperrhahnes
sowieso ersetzt werden müssen.