DE3012078C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Bei Leitungssystemen mit geschlossenem Wasserkreislauf die­ nen derartige Vorrichtungen dazu, beim Füllen und Entleeren des Systems sowie bei thermisch bedingten Volumenänderungen des umlaufenden Wassers den notwendigen Luftaustausch zwischen innen und außen zuzulassen.

Eine aus der DE-PS 22 00 904 bekannte Vorrichtung der ein­ leitend genannten Art besitzt ein gedrungenes Gehäuse, des­ sen Höhe nur unwesentlich von seinem Durchmesser abweicht. Das Gehäuse weist an seinem unteren Ende einen Anschluß­ stutzen für das Leitungssystem auf und ist mit Umlaufwasser bis etwas über die halbe Höhe gefüllt, während sich in dem verbleibenden oberen Teil des Gehäuses Luft befindet. Un­ mittelbar unter dem Gehäusedeckel ist in der Seitenwand des Gehäuses ein Ventil angeordnet, von dem aus eine Ven­ tilnadel bis etwa zur senkrechten Mittelachse des Gehäuses hineinragt. In dem Umlaufwasser schwimmt ein Schwimmer mit einer senkrecht stehenden Schwimmernadel, die an der Ven­ tilnadel aufgehängt ist und somit bei unter ein bestimmtes Niveau sinkendem Wasserstand das Ventil öffnet.

Der Abstand der Wasseroberfläche von dem Ventil ist ver­ gleichsweise gering, so daß ein wesentliches Ansteigen des Wasserspiegels nicht zugelassen werden darf, da ansonsten auf dem Wasser schwimmende Verunreinigungen in das Ventil gelangen können, wodurch das Ventil undicht und demzufolge unbrauchbar würde. Das bedeutet, daß diese bekannte, anson­ sten zufriedenstellend arbeitende Vorrichtung nur in sol­ chen Leitungssystemen verwendet werden kann, in denen die Druckschwankungen vergleichsweise gering sind. Die Höhe der in dem Gehäuse befindlichen Luftblase und der Abstand des Ventils von der Wasseroberfläche sind so, daß die Luftblase nur bis zur Hälfte ihres ursprünglichen Volumens abnehmen kann, um nicht Gefahr zu laufen, daß es zu einer Verun­ reinigung des Ventils kommt. Das bedeutet in Anwendungs­ fällen mit Verunreinigungsbestandteilen für die zulässigen Druckschwankungen, daß sie den im Mittel herrschenden Druck nur um weniger als 1 bar überschreiten dürfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so auszubilden, daß noch bei vergleichsweise erheblichen Druckerhöhungen im Leitungs­ system, z. B. von bis zu 6 bar, sichergestellt ist, daß das Ventil nicht mit auf der Wasseroberfläche schwimmendem Schmutz in Berührung kommt, wobei gleichzeitig in jeder Phase eine freie Schwimmerbeweglichkeit gegeben ist. Die Lösung basiert auf dem Grundgedanken, daß eine ungewollte Öffnung des Ventils sowohl von außen als auch von innen, die einen Anstieg des Flüssigkeitsspiegels bis zum Ventil und damit eine Berührung des Ventils mit der darauf schwim­ menden Schmutzschicht zur Folge haben würde, mit Sicherheit unmöglich gemacht wird, und zwar sowohl im Verlauf des normalen Betriebs als auch hinsichtlich unqualifizierter Bedienungseingriffe.

Die überraschend einfache und hinsichtlich ihres Anwendungs­ bereiches vielfältige Lösung dieser Aufgabe ist im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 angegeben.

Zwar ist das Merkmal a) als solches aus der DE-PS 9 53 652 für sich bekannt, jedoch mit umgekehrter Funktion. Darüber hinaus ist bei diesem bekannten, selbsttätigen Entlüfter für den Schwimmer kein mit der Erfindung auch nur vergleich­ barer Weg gegeben, ganz davon abgesehen, daß dort eine zeit­ lich wiederkehrende Wirkungsweise angestrebt wird, ohne daß auf Druckerhöhungen eingegangen wird. Außerdem sind der bekannte Schwimmer sowie seine Funktionsteile sehr kompli­ ziert aufgebaut, denn es gehören dazu unter anderem zwei Anschlagstifte, die oberhalb am Schwimmer befestigt sind und durch gesonderte Führungen eines oberen Bodens ragen, um bei steigendem Schwimmer eine Anschlagscheibe anzuheben, die dann dafür sorgt, daß über einen Packungshalter ein Steuerkegel zum Schließen des Ventils in einen Ventilsitz gelangt. Für die Funktion dieses Ventils ist außerdem ein nach oben gerichteter dynamischer Druck erforderlich, damit durch dessen Kraft der Schwimmer mit dem Ventilkegel zu einem früheren Zeitpunkt in Schließstellung gelangt, als dem Wasserstand entspricht. Schließlich besitzt der Schwimmer sowie das ihn umgebende Gehäuse einen konischen Aufbau, so daß bereits aufgrund der parallel verlaufenden, konischen Wände von Schwimmer und Gehäuse nicht nur ein relativ kleiner Weg für den Schwimmer frei ist, sondern bei verschmutzter Flüssigkeit eine ganz akute Verklebungsgefahr des Schwimmers an der Gehäusewand gegeben ist, die gerade durch die konische Form der beiden gegenüberliegenden Wände noch unterstützt wird, da dadurch die Anlagefläche zwischen Schwimmer und Gehäusewand sehr groß wird.

Trotz einer gewissen Höhenbeweglichkeit des bekannten Schwimmers wird dort kein "Luftkopf" gebildet, die Ausbil­ dung eines solchen wird im Gegenteil dort sogar dadurch verhindert, daß das Ventil erst in der oberen Schwimmerpo­ sition geschlossen wird - ganz abgesehen von dem dortigen die Schmutzfunktion beeinträchtigenden komplizierten Über­ tragungsmechanismus -; das Verschmutzungsproblem wird denn in dieser Schrift auch mit keinem Wort angesprochen.

Mit dem im Hauptanspruch angegebenen Vorschlag gelangt man zu einer Vorrichtung, bei der die Luftblase innerhalb der Luftkammer oberhalb des Wasserspiegels so groß ist, daß sie durch Druckschwankungen auf einen Bruchteil ihres ursprüng­ lichen Volumens, insbesondere bis auf ¹/₅ ihres ursprüng­ lichen Volumens zusammengepreßt werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß auf dem Wasser schwimmende Verunreini­ gungen od. dgl. Feststoffe mit dem Ventil in Berührung kommen könnten. Das bedeutet gleichzeitig, daß Druck­ schwankungen in dem Leitungssystem die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung nicht beeinträchtigen. Das rührt daher, daß der Schwimmer weit weg, d. h. weit unterhalb des Ventils liegt. Dadurch ist sichergestellt, daß keine Verschmutzun­ gen zum Ventil gelangen können, so daß eine entsprechend hohe Lebensdauer des Ventils und damit der gesamten Vor­ richtung zu erwarten ist. Wesentlich für diese in über­ raschend einfacher Weise durch die Erfindung erzielten vorteilhaften Eigenschaften ist bei ausreichender Länge der Schwimmernadel die Höhenbeweglichkeit des Schwimmers auf dieser. Die freie Beweglichkeit des Schwimmers auf der Schwimmernadel ist zudem für die dauernden Niveauschwan­ kungen des Wasserspiegels während des Betriebs aufgrund wechselnder Temperaturen und anderer Einflüsse wichtig.

Bei Anlagen mit dieser Vorrichtung treten wegen des siche­ ren Abführens von Luft oder anderen Gasen Korrosionen und/ oder Kavitationserosionen nicht mehr auf. Darüber hinaus erübrigt sich ein individuelles Entlüften der einzelnen Heizkörper, was insbesondere bei größeren Anlagen mit zum Beispiel einer Vielzahl von Wohneinheiten von besonderem Vorteil ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ventilnadel und die Schwimmernadel über Ösen an ihren Enden miteinander verbunden sind. Hierbei empfiehlt es sich, daß die Öse der Ventilnadel in horizontaler Ebene verläuft und einen möglichst kleinen Durchmesser hat, wäh­ rend die Öse am oberen Ende der Schwimmernadel länglich ausgebildet sein sollte.

Durch den kleinen Durchmesser der Öse der Ventilnadel ist ein im wesentlichen konstanter Hebelarm für das Angreifen der Schwimmerkraft sichergestellt. Falls der Schwimmer an der Schwimmernadel verkleben sollte, was wegen der dau­ ernden Bewegung des Schwimmers entlang der Schwimmernadel sehr unwahrscheinlich ist, stößt die obere längliche Öse der Schwimmernadel von unten gegen den Gehäusedeckel, ohne auf die Ventilnadel eine Kraft auszuüben, mitunter sogar ohne die Ventilnadel zu berühren.

Vorteilhafterweise ist die Schwimmernadel an ihrem unteren Ende zu einem Anschlag abgewinkelt, durch den die tiefst­ mögliche Lage des Schwimmers gegenüber der Ventilnadel fest­ gelegt ist.

Das Vermeiden des Überschreitens einer bestimmten Höhe durch den Schwimmer kann durch einen oberen Anschlag für den Schwimmer an der Schwimmernadel selbst - z. B. in Form einer Ausbuchtung oder Kröpfung der Nadel - in deren oberem Bereich unterhalb ihrer Öse erreicht werden, wobei dann im Falle des Anliegens des Schwimmers an diesem Anschlag bei weiterem Steigen des Flüssigkeitsspiegels letztlich das zuvor im Zusammenhang mit dem äußerst unwahrscheinlichen Verkleben erwähnte Anstoßen der Schwimmernadelöse am oberen Gehäusedeckel eintritt, also selbst dann nicht das Ventil ungewollt geöffnet wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schließkraft des Ventils durch Verdrehen eines Schließkörpers auf einer Feder stufenlos einstellbar ist, so daß die Schließkraft den gerade vorliegenden Verhältnis­ sen optimal angepaßt werden kann. Hinzu kommt, daß die Grö­ ße der Dichtfläche durch die eingestellte Vorspannung der Feder ebenfalls einstellbar ist, so daß bei stark vorge­ spannter Feder eine große Dichtfläche erreicht wird, wäh­ rend die Dichtfläche bei weniger stark vorgespannter Feder entsprechend kleiner ist.

Beim Absinken des Wasserspiegels unter den Normalpegel, bei dem das Ventil entlastet ist, kommt es nicht zu einem schlagartigen Öffnen des Ventils, sondern beim Kippen des Schließkörpers mit der Dichtungsauflage gegenüber dem Ven­ tilkörper zunächst nur zu einer Verkleinerung der Dicht­ flächenbreite auf einer Seite und zu einer entsprechenden Vergrößerung der Dichtflächenbreite auf der anderen Seite bis zum vollständigen Abheben auf der einen Seite, wodurch die anfängliche Mikroentlüftung in die Normalentlüftung übergeht. Mikroentlüftung ist eine Art Kriechen der Luft durch den Spalt bzw. die Grenzschicht zwischen dem Ventil­ körper und dem Gegenstück, also der Dichtungsauflage.

Die zum Ventilmechanismus gehörenden Teile bestehen aus korrosionsfestem und temperaturbeständigem Material.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung dient dem Entlüften von im einzelnen nicht näher veranschaulichten Leitungssystemen mit geschlossenem Wasserkreislauf, wie sie etwa bei einer Zentralheizung eines Gebäudes vorliegen. Wesentlicher Bestandteil ist ein vertikal längliches Gehäu­ se 1, das aus einem becherförmigen Bodenteil 2 mit einem Anschlußstutzen 3 zum Anschließen des Bodenteils 2 an ein in der Zeichnung nicht näher dargestelltes Leitungssystem besteht.

Unter Zwischenlage einer Dichtung 4 ist eine im wesentli­ chen zylindrisch gestaltete Kappe 5 auf ein Innengewinde 6 des Bodenteils 2 aufgeschraubt. Am oberen Ende der Kappe 5 mündet diese in einen senkrecht zur Gehäuselängsachse gerichteten Stutzen 7 zur Aufnahme eines Ventilkörpers 8. Am inneren Ende des Ventilkörpers 8 ist dieser verjüngt (9) und besitzt hier ein Außengewinde 10.

Dem Ventilkörper 8 gegenüberliegend und koaxial hierzu ist ein Schließkörper 11 mit einer Dichtungsauflage 12, z. B. aus "Viton", angeordnet. Der Schließkörper 11 besitzt eben­ falls ein Außengewinde 13, das mit dem Außengewinde 10 des Ventilkörpers 18 ein durchgehendes Gewinde darstellt. Eine Schraubenfeder 14 ist auf das Außengewinde 13 des Schließ­ körpers 11 und auf das Außengewinde 10 des Ventilkörpers 8 aufgeschraubt. Durch mehr oder weniger starkes Aufschrau­ ben der Feder 14 auf die beiden Außengewinde 10 und 13 wird eine entsprechende Vorspannung der Feder 14 erreicht, wo­ durch sich ein entsprechender Schließdruck zwischen der Verjüngung 9 des Ventilkörpers 8 und der Dichtungsauflage 12 ergibt.

Von dem Schließkörper 11 aus ragt eine Ventilnadel 15 etwa bis in die Mitte einer von der Kappe 5 begrenzten Luftkam­ mer 16. Am inneren, freien Ende besitzt die Ventilnadel 15 eine Öse 17, die (entgegen der zeichnerischen Darstel­ lung) in einer horizontalen Ebene liegt und einen möglichst kleinen Durchmesser besitzt. In die Öse 17 ist eine Schwim­ mernadel 18 mit einer länglichen oberen Öse 19 eingehängt. Am unteren Ende ist die Schwimmernadel 18 zu einem unteren Anschlag 20 für einen auf der Schwimmernadel 18 freibeweg­ lichen Schwimmer 21 abgewinkelt. Der Schwimmer 21 ist mit einer zentralen Bohrung 22 versehen, die im Durchmesser so groß bemessen ist, daß der Schwimmer 21 sich in der Höhe entsprechend dem gerade vorliegenden Niveau der Wasserober­ fläche zwischen einem unteren Anschlag 23 im Bodenteil 2 und einem oberen Anschlag 24 in der Kappe 5 frei bewegen kann, so daß durch den unteren Anschlag eine Überlastung der Feder des Ventils vermieden wird und aufgrund des obe­ ren Anschlags sichergestellt ist, daß der Schwimmer eine bestimmte Höhe nicht überschreiten kann und demzufolge mit Sicherheit nicht gegen das Ventil anstoßen kann. Der Schwim­ mer 21 hat von der Kappe 5 und von dem Bodenteil 2 einen so großen Abstand, d. h. eine relativ große, freie Wasser­ oberfläche zwischen dem Schwimmer und der Gehäuseinnenwand verbleibt, daß es nicht zum Blockieren oder Verkleben des Schwimmers 21 mit den benachbarten Wandungen infolge von auf der Wasseroberfläche 25 bzw. 26 schwimmenden Verunreini­ gungen kommen kann.

Die Aufgabe des oberen Anschlags kann durch einen Anschlag 24 a in Form einer seit­ lichen Ausbuchtung oder Kröpfung der Schwimmernadel 18 er­ füllt werden.

Im Ventilkörper ist eine rechtwinklig abgebogene Bohrung 27 vorgesehen, damit das Ventil 8, 11, 12 nicht von außen mit einer Nadel od. dgl. geöffnet und/oder beschädigt werden kann.

Bei Anordnung der Vorrichtung auf einem Steigrohr einer Zentralheizungsanlage wird bei der ersten Inbetriebnahme während des Füllens der Heizungsanlage der Schwimmer 21 sich in seiner unteren Lage befinden, also auf dem unteren Anschlag 23 des Bodenteils 2 aufliegen. Hierbei ist das Ventil 8, 11, 12 über die Schwimmernadel 18 und die Ventil­ nadel 15 geöffnet. Während des Flutens des Leitungssystems wird die Luftkammer 16 über das Ventil 8, 11, 12 entlüftet. Dieser Entlüftungsvorgang hört in dem Moment auf, in dem der Wasserspiegel in dem Gehäuse 1 den Schwimmer 21 in die mit ausgezogenen Linien dargestellte untere Stellung angeho­ ben hat, d. h. das Wasserspiegelniveau 25 erreicht ist. In dieser Lage schließt sich das Ventil. Der Druck im Raum 16 ist zu diesem Zeitpunkt gleich dem Umgebungsdruck; von nun an kann im System Überdruck aufgebaut werden. Erst bei einem Überdruck von z. B. 6 bar im Gehäuse 16 befindet der Schwimmer 21 sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel in der mit unterbrochenen Linien dargestellten oberen Stel­ lung, d. h. das Wasserspiegelniveau 26 ist erreicht.

Bei jedem Lufteintritt in die Luftkammer 16 wird der Was­ serspiegel 25 ungeachtet des dann herrschenden Druckes ge­ senkt, womit auch der Schwimmer 21 sinkt und über die Schwimmernadel 18 sowie die Ventilnadel 15 das Ventil 8, 11, 12 dann geöffnet wird, wenn die durchgezogene Position des Schwimmers unterschritten wird. Das Ventil wird dann so lange geöffnet, d. h. es wird solange entlüftet, bis der Schwimmer wieder auf die mit durchgezogenen Linien darge­ stellte untere Stellung angehoben worden ist.

Wenn das Ventil 8, 11, 12 geschlossen ist, kann ein ausrei­ chender Überdruck im Luftraum 16 aufgebaut werden. Während dieses Vorganges wird die Luft in der Kammer 16 kompri­ miert, wodurch die Wasseroberfläche 25 bzw. 26 und der Schwimmer 21 entsprechend längs der Schwimmernadel 18 frei aufwärts bewegt werden.

Die Dimensionen der Luftkammer 16 sind so ausgelegt, daß eine auf der Wasseroberfläche 25 bzw. 26 schwimmende Schmutzschicht bei einem Druckwechsel bis zu 5 bar in siche­ rer Entfernung vom Ventil 8, 11, 12 gehalten wird. Bei ei­ ner Druckerhöhung um 5 bar vermindert sich entsprechend die in der Kappe 5 befindliche Luftblase auf ¹/₅ ihres ur­ sprünglichen Volumens, wodurch der Wasserspiegel 25 bis auf die Höhe 26 ansteigt und hierbei den Schwimmer 21 mit­ nimmt. Hierdurch gelangt der Wasserspiegel 25, der einen ursprünglichen Abstand H von dem oberen Anschlag 24 hatte, an diesen bis auf einen Abstand von ¹/₅ H heran.

Die Vorrichtung wirkt auch als Sicherung gegen Wasserman­ gel. Wenn etwa durch Wasserverlust ein in der Zeichnung nicht näher dargestelltes Ausdehnungsgefäß einer Zentral­ heizungsanlage geleert worden ist und keine Nachspeisung aus dem Ausdehnungsgefäß in das Leitungssystem mehr erfol­ gen kann, wird bei fortschreitendem Wasserverlust der Was­ serspiegel 25 in dem Gehäuse 1 absinken. Dabei wird das Ventil 8, 11, 12, geöffnet, wodurch der bis dahin in dem Gehäuse 1 bestehende Überdruck von beispielsweise 0,5 bar abgebaut wird. Dadurch fällt in dem gesamten Leitungssy­ stem der Druck um ebenfalls 0,5 bar ab, wodurch ein in dem Leitungssystem vorgesehener, in der Zeichnung nicht näher veranschaulichter Druckschalter reagiert und entweder den Brenner am Kessel abschaltet und/oder gleichzeitig eine Nachspeisung von Frischwasser einleitet bzw. die Notwendig­ keit dafür signalisiert.

Claims (7)

1. Schwimmerbetätigte Vorrichtung zum Entlüften von Lei­ tungssystemen mit geschlossenem Wasserkreislauf, mit einem Schwimmergehäuse, an dessen oberem Ende ein Ventil mit einer in das Gehäuse hineinragenden Ventil­ nadel angeordnet ist, an der der Schwimmer mit einer Schwimmernadel höhenbeweglich aufgehängt ist, gekenn­ zeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• a) der Schwimmer (21) ist zwischen zwei Anschlä­ gen (20; 24, 24 a) in der Höhe auf der Schwim­ mernadel (18) freibeweglich angeordnet,
• b) die Schwimmernadel (18) läßt beim Abheben des Schwimmers (21) vom unteren Anschlag (20) ein Schließen des Ventils (8, 11, 12) zu, und
• c) die Schwimmernadel (18) sowie das Schwimmerge­ häuse (1) weisen eine bei einer Druckerhöhung noch einen genügenden Sicherheitsabstand zwischen Wasseroberfläche (26) und Ventil (8, 11, 12) gewährleistende Länge auf.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (15) und die Schwimmernadel (18) über Ösen (17, 19) an ihren Enden miteinander ver­ bunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öse (17) der Ventilnadel (15) in horizontaler Ebene verläuft.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öse (19) am oberen Ende der Schwimmernadel (18) länglich ausge­ bildet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Ausbildung des unteren Anschlags (20) als Abwinklung am unteren Ende der Schwimmernadel (18).

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Anschlag (24 a) aus einer Schwimmernadelverformung, z. B. einer Kröpfung derselben besteht.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft des Ventils (8, 11, 12) durch Verdrehen seines Schließ­ körpers (11) auf einer Feder (14) stufenlos einstell­ bar ist.