DE3034056C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil für Verbundzähler der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen und aus der DE-PS 19 60 735 bekannten Art.

Bei dem bekannten Umschaltventil ist das Schließorgan durch einen hydraulischen Drücker bewegbar, der ständig vom Differenzdruck der Meßflüssigkeit vor und hinter dem Schließorgan und einer diesem entgegenwirkenden Feder beaufschlagt ist und der beim Öffnen des Schließorgans von diesem abgehoben ist, nach dem Öffnen durch Abnahme der Druckdifferenz sich in Richtung des Schließorgans bewegt und dieses entgegen dem und in Abhängigkeit vom Strömungsdruck der Meßflüssigkeit mitnimmt, bis nach dem Zurücklegen einer bestimmten Strecke ein starkes Federorgan wirksam wird und das Schließorgan schlagartig in die Sperrstellung drückt. Durch das bekannte Umschaltventil werden Meßfehler im Umschaltbereich ausgeschlossen, wobei das Schließorgan in der Offen-Stellung entlastet ist. Das Schließorgan weist an dem äußeren Umfang eines Zylinders einen scheibenförmigen Ansatz auf, der mit einem ringförmigen Vorsprung an der Innenseite des Gehäuses des Umschaltventils zusammenarbeitet. Der Abstand zwischen dem Ansatz und dem Vorsprung bildet eine ringförmige Drosselöffnung. Wenn nur der Nebenzähler läuft, befindet sich der Ansatz vor dem Vorsprung und, wenn Haupt- und Nebenzähler laufen, befindet sich der Ansatz hinter dem Vorsprung. Wenn das Schließorgan in Richtung der Schließstellung des Hauptventils bewegt wird, ist einerseits die Federkraft und andererseits eine diesem entgegenwirkende Kraft wirksam, die dem durch die Drosselung zwischen dem Ansatz und dem Vorsprung entstehenden Druckverlust entspricht, bezogen auf den durch den Ansatz vergrößerten Gesamtquerschnitt des Schließorgans. Der Abstand zwischen dem Ansatz und dem Vorsprung ist so bemessen, daß eine Weiterbewegung des Schließorgans in Schließrichtung erst dann erfolgt, wenn der Gesamtstrom von Haupt- und Nebenzähler unter den Wert gesunken ist, der zum Öffnen erforderlich war. Ist dies der Fall, so passiert der Ansatz den Vorsprung, der freie Durchgangsquerschnitt wird schlagartig erweitert, die dem Federorgan entgegenwirkende Kraft fällt dadurch steil ab und ermöglicht ein beschleunigtes Schließen des Hauptventils. Das Öffnen des Hauptventils erfolgt ebenfalls schlagartig, da mit einer Bewegung des Schließorgans sofort eine Drosselung zwischen dem Ansatz und dem Vorsprung erfolgt, so daß das Schließorgan zwangsläufig durch die sich ergebende Erhöhung der Druckdifferenz mit seinem Ansatz den Vorsprung passiert. Hinsichtlich der Umschaltpunkte des Hauptzählers bei steigender und fallender Belastung arbeitet das bekannte Umschaltventil voll befriedigend.

Bei dem aus der DE-AS 21 57 326 bekannten Umschaltventil wird eine Steigerung der bereits erhöhten Kraft in der letzten Schließphase ermöglicht, ohne daß diese Vergrößerung der aufgebrachten Kraft das Öffnen des Ventils verzögert, was gleichzeitig noch beschleunigt werden soll, um Fehler beim Einschalten und Abschalten des Hauptzählers noch weitergehend ohne Erhöhung des konstruktiven Aufwands auszuschalten.

Hierzu ist vorgesehen, daß eine Scheibe auf der verlängerten Nabe des Schließorgans axial verschiebbar gelagert und mit dem Drücker starr verbunden ist sowie Organe zur Betätigung des Hilfsventils und zur Mitnahme des Schließorgans durch den Drücker aufweist, der mit einem Einstellglied zum Einstellen der Schließstellung des Hilfsventils in der Sperrstellung des Umschaltventils versehen ist.

Die Scheibe und das entlang der Ventilachse hin- und herbewegbare Drückergehäuse bilden eine Einheit, deren Bewegung in beiden Richtungen über die Organe auf das Hilfsventil und das Schließorgan übertragen werden kann, das insbesondere beim Öffnen vom Drücker in Strömungsrichtung mitgenommen wird. Eine Erhöhung der Druckdifferenz vor und hinter dem Schließorgan verschiebt den Drückerzylinder schnell stromab, weil dort der äußere Druck auf die Stirnwand des Zylinders gegenüber dem Druck im Arbeitsraum relativ gering ist, und bewegt beim Öffnen deshalb zunächst den Drücker und damit dessen Stirnscheibe von dem Schließorgan weg, was zur Folge hat, daß die Organe zur Betätigung des Hilfsventils auf das Schließorgan eine Zugkraft ausüben, die in der gleichen Richtung wirkt wie der Strömungsdruck in der Hauptleitung. Die in dieser Weise zusammengesetzte Kraft überwindet auch eine größere Halte- bzw. Schließkraft des ersten Federorgans. Diese kann deshalb gleichlaufend mit der Vergrößerung des Drückers beliebig erhöht werden, was ein exaktes Schließen sicherstellt, ohne Fehler beim Öffnen zur Folge zu haben. Die Entlastung des Schließorgans durch den Drücker stellt sicher, daß bei Betrieb mit geöffnetem Ventil nur ein geringer Druckverlust vorliegt.

Die Ruhelage des Drückers und damit der mit diesem starr verbundenen Stirnscheibe ist durch das Einstellglied einstellbar, das in der stromab weisenden Stirnwand des Drückerzylinders vorgesehen ist und durch ein zweites zwischen dem Kolben und der Stirnscheibe verspanntes Federorgan mit dem freien Ende der Gehäuseachse in Eingriff gehalten wird. Durch das Einstellglied kann die Ruhelage der vorderen Stirnscheibe des Drückers derart eingestellt werden, daß in der Sperrstellung des Ventils das Hilfsventil mit Sicherheit vollständig geschlossen ist. Außerdem kann durch das Einstellglied in der letzten Sperrphase die Durchflußstärke gewählt werden, bei der das Schließorgan über seine Nabe durch das erste Federorgan in seine Sperrstellung bewegt wird. Dabei gelangt das Schließorgan in der Endphase dieser Bewegung mit dem Hilfsventil in Eingriff und dichtet dieses ab.

An dem äußeren Umfangsrand der mit dem Drücker verbundenen Scheibe ist ein stromab weisender Zylinderabschnitt angeschlossen, der mit dem Zylinder des Drückers zu einem Gehäuse verbunden ist, das auf der verlängerten Nabe und dem Kolben des Drückers fliegend gelagert ist. Eine sehr kompakte Anordnung des Umschaltmechanismus, der als Einheit ohne besondere Sachkenntnis auswechselbar und gegen Verschmutzung geschützt ist, wird dadurch erreicht, daß innerhalb des Gehäuses zwischen der Stirnscheibe und dem auf der Ventilachse festen Kolben das erste und das zweite Federorgan angeordnet sind.

Gleichwohl besteht beim dem Umschaltventil gemäß DE-PS 19 60 735 die Gefahr, daß sich zwischen dem scheibenförmigen Ansatz und dem ringförmigen Vorsprung Kalkablagerungen bilden, die die Druckdifferenz am Schließorgan verändern und in dem engen Spalt zwischen dem Vorsprung und dem Ansatz die freie Bewegung des Schließorgans behindern, was zu einer unerwünschten Verschiebung der Schaltpunkte des Hauptzählers führt, jedoch durch das starke Federorgan etwas ausgeglichen wird. Eine ähnliche Gefahr ist bei dem Umschaltventil gemäß DE-AS 21 57 326 im Bereich der Hilfsventile gegeben.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Möglichkeit zur Bildung von Ablagerungen zu reduzieren, um insbesondere ein rechtzeitiges Schließen des Hauptventils bei fallender Belastung zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 vorgeschlagen.

Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß der enge Spalt des Drosselorgans entfällt und statt dessen ein gleichbleibend offener Durchlaß von konstantem Querschnitt geschaffen wird, der ständig offen und durch mindestens eine Bohrung in dem Teller oder dem Sitzring des Steuerventils gebildet ist. In einer derartigen Öffnung ist die Gefahr von Ablagerungen, insbesondere Kalbablagerungen, erheblich reduziert, da die Öffnung nur eine relativ geringe Umfangsfläche hat und stets gleichmäßig mindestens von dem Nebenstrom durchflossen ist.

Um beim Einschalten des Hauptzählers sicherzustellen, daß das Hauptventil erst öffnet, nachdem das Steuerventil geschlossen ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Hauptventil einen ringförmigen, elastisch nachgiebigen Sitz aufweist, der mit einer Schließfläche an dem Ventilteller des Hauptventils zusammenwirkt. Zu diesem Zweck kann das Dichtungselement auf der dem Sitz abgewandten Seite einen Druckraum aufweisen, der über einen Verbindungskanal von dem Druck des Hauptstroms beaufschlagt ist. Dieses Dichtungselement arbeitet in der Weise, daß bei beginnender Öffnung des Hauptventils der Eingriff zwischen dem Dichtungselement und der Schließfläche des Hauptventils solange erhalten bleibt, bis eine Dichtungskante einer elastischen Dichtung des Steuerventils mit einer zylindrischen Dichtungsfläche abdichtend in Eingriff kommt. Nach Lösung des Dichtungselements von der Schließfläche des Hauptventiltellers springt es in seine ursprüngliche Lage und Form zurück, was Voraussetzung für ein rechtzeitiges Schließen des Hauptventils ist.

Die bewegliche Dichtung des Hauptventils kann ersetzt werden durch eine lagestabile Dichtung (z. B. O-Ring) wenn das Schließorgan ein auf diesem beweglich angeordneten Element aufweist, das vor dem Öffnen des Hauptventils bei Eintreten einer bestimmten Druckdifferenz eine Abdichtung des Steuerventils bewirkt, beim Abfallen dieser Druckdifferenz nach dem Öffnen aber zum rechtzeitigen Schließen diese Abdichtung bei gleicher Stellung des Schließorgans wieder aufhebt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, die anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 das Umschaltventil im Längsschnitt,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Umschaltventils im Längsschnitt,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel des Umschaltventils im Längsschnitt,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für das Hauptventil und das Steuerventil im Schnitt,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel für das Hauptventil und das Steuerventil im Schnitt,

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel für das Hauptventil und das Steuerventil im Schnitt,

Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel für das Hauptventil und das Steuerventil im Schnitt,

Fig. 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel für das Hauptventil und das Steuerventil im Schnitt und

Fig. 9 ein viertes Ausführungsbeispiel des Umschaltventils im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist ein Gehäuse 10 für ein Umschaltventil gezeigt, an das eine Hauptleitung angeschlossen ist, die von einem nicht dargestellten Hauptzähler einen Hauptstrom 11 zuführt. Ein Nebenstrom 12 wird von einem nicht dargestellten Nebenzähler über eine Nebenleitung zugeführt. Mit 13 ist der Gesamtstrom der Meßflüssigkeit bezeichnet, der gemäß Fig. 1 aus dem Umschaltventilgehäuse 10 austritt. Die Nebenleistung zeigt vor dem Hauptzähler ab, hat ein Rückschlagventil und führt stets Meßflüssigkeit.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 werden der Hauptstrom 11 und der Nebenstrom 12 an einem Ende des Gehäuses 10 zugeführt, während das andere Ende den Auslaß des Gesamtstroms 13 aufweist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird der Hauptstrom 11 von einem Ende her zugeführt, während der Nebenstrom 12 an dem anderen Ende in das Gehäuse 10 eingeleitet wird, von dort aus einen Einsatz 14 umströmt und dann in gleicher Weise wie gemäß Fig. 1 ein Schließorgan beaufschlagt, das innerhalb des Einsatzes 14 gelagert ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 tritt der Gesamtstrom 13 an einem Ende des Gehäuses 10 ein, während etwa in der Mitte der Nebenstrom 12 abgezweigt wird und am anderen Ende der Hauptstrom 11 aus dem Gehäuse 10 austritt. Hierbei befindet sich das Umschaltventil vor dem Hauptzähler bzw. dem Nebenzähler.

Innerhalb des Gehäuses 10 ist koaxial eine feststehende Achse 15 angeordnet, auf der ein Schließorgan 50 verstellbar gelagert ist. Das Schließorgan 50 ist von dem Strömungsdruck der Meßflüssigkeit und einer dieser entgegenwirkenden Kraft beaufschlagt, die durch eine Feder 16 aufgebracht wird, die bei den dargestellten Ausführungsbeispielen eine Schraubenfeder ist, die durch ein Halteelement 17 festgelegt ist, das an der Achse 15 befestigt ist. Hierzu ist eine Verschraubung 18 vorgesehen, die es gestattet, die Vorspannung der Feder 16 zu verändern.

Auf der anderen Seite der Achse 15 ist eine weitere Verschraubung 19 vorgesehen, durch die die Achse 15 an einer Nabe 20 verstellbar gelagert ist. Die Nabe 20 ist in dem Hauptstrom 11 durch Rippen 21 gehalten, die radial zu einem Ring 22 führen, der an dem Gehäuse 10 befestigt ist. Die Nabe 20 hat eine Anschlagfläche 23 mit einem eingelassenen Dichtungsring 24, an dem bzw. der das Schließorgan 50 unter der Wirkung der Feder 16 zur Anlage gebracht ist, wenn der Hauptstrom 11 unterbrochen ist und nur der Nebenstrom 12 über den Nebenzähler erfolgen kann.

Konzentrisch zu dem Ring 22 ist ein Gehäusering 25 vorgesehen, der mit mindestens einer Bohrung 26 versehen ist, durch die der Nebenstrom 12 ungehindert hindurchtreten kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist das Gehäuse 10 für eine Topfbauweise ausgebildet, wobei der Einsatz 14 den gesamten Umschaltventil-Mechanismus aufnimmt. Im Gesamtstrom 13 weist der Einsatz 14 radiale Rippen 27 auf, die eine zentrale Nabe 28 halten, an der durch die Verschraubung 18 die Achse 15 fixiert ist. Die Rippen 27 sind ebenso wie das Halteelement 17 gemäß Fig. 1 zum Fixieren der Schraubenfeder 16 ausgebildet. Das in Richtung des Hauptstroms 11 weisende gegenüberliegende Ende der Achse 15 ist glatt ausgebildet, und die Lagerbohrung des Schließorgans 50 ist durch eine Kappe 29 verschlossen.

Mit dem Einsatz 14 sind koaxial angeordnet und verschraubt ein Sitzring 30 eines Steuerventils 60, ein Distanzring 31 mit mindestens einer Bohrung 26 für den Nebenstrom 12 und ein Ventilring 32 eines Hauptventils 40. Der topfartige Einsatz 14 wird von der Seite des Hauptstroms 11 her in das Gehäuse 10 eingeschoben und ist an der Seite des Gesamtstroms 13 gegenüber diesem durch eine Dichtung 33 derart abgedichtet, daß zwischen dem Gehäuse 10 und dem Einsatz 14 ein abgeschlossener Ringraum 34 entsteht, durch den der Nebenstrom 12 zu der Bohrung 26 und damit dem Steuerventil 60 gelangt. Diese Anordnung trägt der Tatsache Rechnung, daß der Nebenzähler gewöhnlich eine größere Baulänge aufweist als der Hauptzähler.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist das Gehäuse 10 drei axial hintereinander liegende Kammern von etwa gleichem Durchmesser auf. In eine erste Kammer 35 tritt der Gesamtstrom 13 ein. Zwischen der ersten Kammer 35 und einer zweiten Kammer 36 befindet sich das Steuerventil 60. Die zweite Kammer 36 ist mit einem Auslaß für den Nebenstrom 12 versehen, der zu dem Nebenzähler führt. Zwischen der zweiten Kammer 36 und einer dritten Kammer 37 ist das Hauptventil 40 vorgesehen. Die dritte Kammer 37 steht mit dem Auslaß für den Hauptstrom 11 in Verbindung. In dem Hauptstrom 11 ist ein Lagerring 38 mit radialen Rippen 39 vorgesehen, die die zentrale Nabe 28 tragen, an der mittels der Verschraubung 18 die Achse 15 fixiert ist. Auf der Achse 15 ist das Schließorgan 50 entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 gelagert.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 hat das Hauptventil 40 einen ringförmigen, elastisch nachgiebigen Sitz 41, der an einem Dichtungselement 42 vorgesehen ist, das als Lippendichtung ausgebildet ist, die zwischen dem Ring 22 und dem Gehäuseteil 25 fixiert ist. Der Sitz 41 kann auch als ballig oder ebene Kreisringfläche ausgebildet sein. Im Bereich des elastiscchen Dichtungselements 42 ist ein Anschlag bzw. eine radiale, ringförmige Anschlagfläche 43 vorgesehen, die zweckmäßigerweise mit der Anschlagfläche 23 an der Nabe 20 fluchtet oder etwas gegenüber dieser vorsteht, sofern noch der Dichtungsring 24 gegenüber einer gemeinsamen Schließfläche 51 des Hauptventills 40 bzw. des Schließorgans 50 abdichtet. Die radiale Schließfläche 51 ist an einem Ventilteller 52 ausgebildet, an dessen Rückseite die Schraubenfeder 16 unter Vorspannung anliegt. Die Schließfläche 51 ist von dem Druck des Hauptstroms 11 beaufschlagt. Sobald die auf den Ventilteller 52 wirksame Druckdifferenz so groß wird, daß sich die Schließfläche 51 von der ringförmigen Anschlagfläche 43 abhebt, während der Sitz 41 des lippenförmigen Dichtungselements 42 den Dichtungskontakt gegenüber der Schließfläche 51 noch aufrechterhält, wird der Druck des Hauptstroms 11 in einem Ringraum 44 wirksam, wodurch der Sitz 41 unter Lage an der Schließfläche 51 der Bewegung des Schließorgans 50 zunächst folgt. Nach dem Abheben des Sitzes 41 von der Schließfläche 51 springt das Dichtungselement 42 in die Ausgangsstellung zurück, so daß beim Schließen des Hauptventils 40 die Schließfläche 51 mit dem Sitz 41 erst in Eingriff kommt, wenn sich die Schließfläche 51 unmittelbar vor der Anschlagfläche 43 befindet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und 4 ist das Dichtungselement 42 im wesentlichen als Kreisringscheibe 45 ausgebildet, die beispielsweise durch den Distanzring 31 in einer Ausnehmung des Ventilringes 32 gehalten ist. Zwischen dem Boden der Ausnehmung und der Kreisringscheibe 45 ist ein Druckraum 46 vorgesehen, der über mindestens einen Verbindungskanal 47 ständig von dem Strömungsdruck des Hauptstroms 11 beaufschlagt ist. Dieser ist im geschlossenen Zustand des Hauptventils 40 bestrebt, den Sitz 41 des Dichtungselements 42 unter abdichtender Anlage an der Schließfläche 51 zu halten. Steigt der Druck des Hauptstroms 11 und damit die Druckdifferenz an dem Ventilteller 52, so wird dieser mit dem gesamten Schließorgan 50 entgegen der Wirkung der Feder 16 von dem Ventilring 32 abgehoben, bis sich der Sitz 41 von der Schließfläche 51 trennt. Dieser Weg des Schließorgans 50 kann durch einen Hubbegrenzer genau festgelegt werden, der aus einem Vorsprung 48 der Kreisringscheibe 45 besteht, der in eine Ringnut des Ventilrings 32 eingreift, die in axialer Richtung durch einen Ringflansch 49 abgeschlossen ist. Die Ringnut ist entsprechend breiter ausgebildet als die Dicke des Vorsprungs 48. Um zu verhindern, daß der innere Umfangsrand der Kreisringscheibe 45 aus der Ringnut herausspringt, kann der Ringflansch 49 mit einer etwas geneigten Anschlagfläche versehen sein, was Fig. 4 deutlich macht. Gleichzeitig bewirkt der in die Ringnut eingreifende Vorsprung 48 eine bessere Abdichtung des Druckraums 46.

Die verzögerte Abhebung des Sitzes 41 von der Schließfläche 51 kann auch auf andere Weise als beschrieben erreicht werden. So kann beispielsweise der Druckraum hinter der Kreisringscheibe in einfachster Weise von dem Druck des Hauptstroms 11 dadurch beaufschlagt werden, daß die Kreisringscheibe 45 mit etwas Spiel in die Ausnehmung des Ventilrings 32 eingesetzt ist, wie es Fig. 7 zu entnehmen ist.

Der Ventilteller 52 des Schließorgans 50 ist gemäß Fig. 1 und 3 mit einer Nabe 53 einstückig ausgebildet, die auf der Achse 15 hin- und hergleitend geführt ist, bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die Schraubenfeder 16 teilweise in einer zylindrischen Ringnut 54 angeordnet, die gegenüber der ersten Kammer 35 und der zweiten Kammer 36 abgeschlossen ist.

Der Ventilteller 52 kann auch gemäß Fig. 2 beispielsweise durch ein Schraubgewinde 55 mit der Nabe 53 verbunden sein. Zweckmäßigerweise ist auf das Schraubgewinde 55 gleichzeitig die Kappe 29 aufgeschraubt.

Das Steuerventil 60 besteht gemäß Fig. 1 aus einer zylindrischen Dichtungsfläche 61, die an dem Gehäusering 25 ausgebildet ist und gegenüber diesem etwas radial nach innen vorspringt. Gegenüber der zylindrischen Dichtungsfläche 61 ist eine elatische Dichtung 62 angeordnet, die ein vollständiges Verschließen des Steuerventils 60 gestattet, sobald die elastische Dichtung 62 die gegenüberliegende Dichtungsfläche 61 passiert. Gemäß Fig. 1 besteht die elastische Dichtung 62 aus nachgiebigem, feuchtigkeitsundurchlässigem Material, wie Gummi, und hat auf der in Richtung des Gesamtstroms 13 weisenden Seite eine scharfe Dichtungskante 63, die auf einem bestimmten Abschnitt des Hubweges des Schließkörpers 50 mit der zylindrischen Dichtungsfläche 61 in Eingriff steht. Die ringförmige, elastische Dichtung 62 sitzt fest in einer Ringnut 56, die gemäß Fig. 1 an dem Umfang des Ventiltellers 52 ausgebildet ist. In dem Ringabschnitt zwischen dem Hauptventil 40 und dem Steuerventil 60 weist der Ventilteller 52 mindestens eine diesen vollständig durchsetzende Öffnung 58 auf, die einen ständig offenen Durchlaß für den Nebenstrom 12 darstellt. Dieser ständig offene Durchlaß bildet zusammen mit dem vorübergehend vollständig verschließbaren Steuerventil 60 ein Drosselorgan, das den Einschaltpunkt des Hauptzählers bei geschlossenem Steuerventil 60 aufgrund der Druckdifferenz am Schließorgan 50 bestimmt. Entsprechendes gilt beim Abschalten des Hauptzählers, wobei in der letzten Schließphase der Hauptstrom 11 und der Nebenstrom 12 ausschließlich durch die Öffnung bzw. Öffnungen 58 hindurchtreten.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 hat das Steuerventil 60 einen Teller 59, der von dem Gesamtstrom 13 beaufschlagt und mit der Nabe 53 verschraubt ist. An dem Umfang des Tellers 59 befindet sich die Ringnut 56 zur Aufnahme der elastischen Dichtung 62 mit der Dichtungskante 63. In dem Teller 59 sind mehrere Drosselöffnungen 58 angeordnet, deren Gesamtquerschnitt den ständig offenen Durchlaß des Drosselorgans bildet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 weist die Nabe 53 des Schließorgans 50 einen radialen Lagerflansch 57 auf, auf dem ein Schieber 64 des Steuerventils 60 axial verstellbar verlagert ist. Der Schieber 64 hat eine Lagerbohrung 65, mit der der Schieber 64 auf dem Umfang der Nabe 53 unter Zwischenschaltung eines O-Ringes 66 gleitend und dichtend geführt ist. Im Bereich der Lagerbohrung 65 ist ein Bund 67 vorgesehen, der an dem Lagerflansch 57 unter der Wirkung mindestens einer Druckfeder 68 und unter Freilassung eines Druckraums 70 anliegt. Die Kraft der Feder 68 ist so bemessen, daß der Quotient aus der Federkraft und der Querschnittsfläche des Druckraums 70 kleiner ist als der Quotient aus der Kraft der Feder 16 und dem Querschnitt des Hauptventils, jedoch größer ist als der Quotient aus der Kraft der Feder 16 und dem Querschnitt des Steuerventils. Der Druckraum 70 zwischen einer radialen Wand 69 und dem Lagerflansch 57 wird über mindestens einen Kanal 71 in dem Schließorgan 50 vom Strömungsmittel mit dem Druck des Hauptstroms 11 beaufschlagt. Am Umfang des Lagerflansches 57 befindet sich ein O-Ring 72, der an der Innenseite eines zylindrischen Mantels 73 des Schiebers 64 anliegt. Auf der Außenkante des zylindrischen Mantels 73 befindet sich die Ringnut 56 zur Aufnahme der elastischen Dichtung 62 mit der Dichtungskante 63. Die zylindrische Dichtungsfläche 61 ist an einem in dem Gehäuse 10 gelagerten Sitzring ausgebildet. Im geschlossenen Zustand des Hauptventils 40 gemäß Fig. 5 beaufschlagt der Nebenstrom 12 nicht nur das Steuerventil 60 sondern verläuft auch durch eine axiale Öffnung 58′ in dem Sitzring 30 oder - wie angedeutet - durch eine radiale Öffnung 58 in der Nabe 53 des Schließorgans 50, die über einen axialen Kanal 74 mit dem Gesamtstrom 13 verbunden ist. Die Öffnung 58′ bzw. 58 bildet dem ständig offenen Durchlaß des Drosselorgans. Bei beginnender Strömungsmittelzunahme - (es fließt nur der Nebenstrom 12) - entsteht an der Dichtungskante 41 des Hauptventils 40 eine Druckdifferenz in Höhe des Gesamtdruckverlustes des Nebenzählers mit Nebenleitung. Diesem Druck steht die Kraft der Feder 16 entgegen und verhindert zunächst das Öffnen des Hauptventils 40. Über den Kanal 71 und den Druckraum 70 bewirkt dieser Druck eine stromab gerichtete Bewegung des Schiebers 64 entgegen der Kraft der Feder 68 und damit eine plötzliche Drosselung mit nachfolgender Abdichtung des Steuerventils 60 durch Anliegen der Dichtungskante 63 an der zylindrischen Dichtungsfläche 61. Damit wird der anstehende Druckverlust plötzlich erhöht und wirkt statt auf den Querschnitt des Hauptventils 40 auf den größeren Querschnitt des Steuerventils 60 bzw. des gesamten Schließorgans 50, was bei der eine flache Kennlinie aufweisenden Feder 16 zu einer schlagartigen Öffnung des Hauptventils 40 führt.

Die damit verbundene stromabführende Bewegung des gesamten Schließorgans ist erst beendet, wenn sich die Dichtkante 63 des Steuerventils 60 je nach Durchflußstärke mehr oder weniger weit stromab des Sitzrings 30 befindet und der Bund 67 des Schiebers 64 am Lagerflansch 57 anliegt, was sich aus der oben angegebenen Auslegung der Federn 16 und 68 ergibt. Bei steigendem Durchfluß erhöht sich der Druckverlust in dem zwischen Sitzring 30 und Dichtungskante 63 gebildeten Spalt und drückt das gesamte Schließorgan entgegen der Kraft der Feder 16 weiter stromab.

Bei fallendem Durchfluß drückt die Feder 16 das gesamte Schließorgan stromauf. Dabei nähert sich zunächst die Dichtungskante 63 dem stromab liegenden Rand der zylindrischen Dichtungsfläche 61 und dichtet bei weiterer Durchflußminderung dort ab. Der Hauptstrom 11 und der Nebenstrom 12 fließen nun gemeinsam und ausschließlich über die Öffnungen 58 oder 58′. Bei weiterer Minderung des Durchflusses wandert die Dichtungskante 63 durch die zylindrische Dichtungsfläche 61 und bildet an deren stromaufliegenden Rand einen sich schlagartig vergrößernden Ringspalt, der zusätzlich zum Querschnitt der Öffnungen 58 oder 58′ für den Durchfluß des Hauptstroms 11 und des Nebenstroms 12 zur Verfügung steht. Diese Querschnittsvergrößerung bedeutet eine schlagartige Minderung des Druckverlustes und damit zwangsläufig auch der stromab gerichtete Kraft und ermöglicht durch die Feder 16 eine beschleunigte, stromauf gerichtete Bewegung des Schließorgans und damit eine schlagartige Schließung des Hauptventils 40. Der Hauptzähler ist an einem genau definierbaren Punkt abgeschaltet, der bei einer geringeren Durchflußmenge liegt als der Einschaltpunkt.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 5 und 6 ist das Dichtungselement 42 als einfacher, etwas zusammendrückbarer O-Ring ausgebildet.

Ferner weist das Steuerventil 60 gemäß Fig. 6 gegenüber der zylindrischen Dichtungsfläche 61 eine Blähdichtung 75 auf, die bei geschlossenem Hauptventil 40 über einen Kanal 76 in dem Teller 59 des Steuerventils 60 und in dem mit diesem einstückig ausgebildeten Ventilteller 52 des Hauptventils 40 von dem Druck des Hauptstroms 11 beaufschlagt ist, während sich nach Öffnung des Hauptventils 40 ein Druckausgleich im Bereich des Schließorgans 50 einstellt. Auf diese Weise ist das Steuerventil 60 vollständig verschließbar, während die Öffnung bzw. Öffnungen 58 in dem Teller 59 den ständig offenen Durchlaß des Drosselorgans bilden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 hat der Teller 59 des Steuerventils 60 eine zylindrische Umfangsfläche 77, die mit einer kegelstumpfförmigen Sitzfläche 78 zusammenarbeitet, deren engster Querschnitt an der stromab weisenden Kante vorgesehen ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist die zylindrische Dichtungsfläche 61′ an dem Teller 59 des Steuerventils 60 ausgebildet, während eine elastische Dichtung 62′ mit einer Dichtungskante 63′ in einer Ringnut eines Sitzringes 30′ des Gehäuses 10 angeordnet ist. Der Druckraum 46 gemäß Fig. 4 kann auf eine kleine Erweiterung 46′ am freien Ende des Verbindungskanals 47 reduziert sein. Durch die Lage des Druckraums 46′ läßt sich vor dem Öffnen des Hauptventils 40 der Dichtungsdruck zwischen dem Sitz 41 und der Schließfläche 51 genau dosieren bzw. erhöhen.

Gewöhnlich ist mindestens eine Öffnung 58 in dem Teller 59 des Steuerventils 60 vorgesehen, doch kann alternativ gemäß Fig. 4 und 5 mindestens eine entsprechende Öffnung 58′ in dem Sitzring 30 mit der zylindrischen Dichtungsfläche 61 des Steuerventils 60 vorgesehen sein.

Bei allen Ausführungsbeispielen ist der Schließquerschnitt des Hauptventils 40 kleiner als der Steuerquerschnitt des Steuerventils 60. Dieser Querschnittsunterschied bringt bei geöffnetem Hauptventil 40 die gewünschte Druckentlastung dadurch, daß die eine flache Kennlinie aufweisende Feder 16 statt auf dem Schließquerschnitt auf den größeren Steuerquerschnitt wirksam ist.

Eine Reduzierung der Federkraft und damit wirksame Entlastung der Feder 16 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 gegeben. Hierbei ist ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 in dem Gehäuse 10 ein Einsatz 14 angeordnet, der sich radial nach innen erstreckende Rippen 79 aufweist, die einen konzentrisch angeordneten hydraulischen Drücker 80 tragen, der zwischen den Rippen 79 einen Zylinder 81 aufweist, der in Richtung des Gesamtstroms 13 geschlossen ist. Auf der von dem Hauptstrom 11 abgewandten Seite des Ventiltellers 52 ist eine zylindrische Hülse 82 angeordnet, die sich in den Zylinder 81 hinein erstreckt, wobei zwischen der Zylinderwandung und der Hülse 82 eine Rollringdichtung 83 angeordnet ist. Der hydraulische Drücker 80 ist durch mindestens eine Öffnung 84 in dem Ventilteller 52 von dem Druck des Hauptstroms 11 beaufschlagt. Zwischen dem Ventilteller 52 und dem in Richtung des Gesamtstroms 13 weisenden Boden des Zylinders 81 ist die Feder 16 eingespannt. Das Hauptventil 40 kann nach einem der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 4 bis 8 ausgebildet sein. Ebenso kann das Steuerventil 60 nach einem der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 4 bis 8 ausgebildet werden. Der hydraulische Drücker 80 ist vor dem Öffnen des Hauptventils 40 von dem Druck des Hauptstroms 11 beaufschlagt, wobei der Druck innerhalb des hydraulischen Drückers 80 mit dem Druck des Hauptstroms 11 vor dem Öffnen des Hauptventils 40 ansteigt, so daß zunächst das Öffnen des Hauptventils 40 verzögert wird, ohne daß eine stärkere Feder 16 erforderlich ist.

Claims (19)

1. Umschaltventil für Verbundzähler, bei dem ein innerhalb des Umschaltventilgehäuses in axialer Richtung bewegbares Schließorgan durch den Strömungsdruck der Meßflüssigkeit und eine dieser entgegenwirkenden Kraft betätigt wird sowie eine in dem Hauptstrom angeordnetes Hauptventil und ein von dem Nebenstrom und bei geöffnetem Hauptventil auch von dem Hauptstrom beaufschlagtes Drosselorgan aufweist, das in der letzten Schießphase den Gesamtstrom kurzzeitig stark drosselt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließorgan (50) einen Teller od. dgl. (59) eines von dem Nebenstrom (12) und bei geöffnetem Hauptventil (40) auch von dem Hauptstrom (11) beaufschlagten Steuerventils (60) aufweist, dem als Drosselorgan ein gleichbleibend offener Durchlaß (58) zugeordnet ist, wobei das Steuerventil (60) gegenüber dem Hauptventil (40) derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, daß es kurz vor dem Öffnen des Hauptventils (40) vollständig geschlossen wird und kurz vor dem Unterbrechen des Hauptstroms (11) beim Schließen des Hauptventils (40) vollständig geschlossen und wieder leicht geöffnet wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventil (40) einen ringförmigen, elastisch nachgiebigen Sitz (41) aufweist, der mit einer Schließfläche (51) an einem Ventilteller (52) des Hauptventils (40) zusammenwirkt.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (41) durch eine Lippe, eine ballige oder ebene Kreisringfläche o. dgl. eines elastischen Dichtungselements (42) gebildet ist und beim Öffnen des Hauptventils (40) mit der Schließfläche (51) des Ventiltellers (52) länger in Eingriff steht, als er beim Schließen des Hauptventils mit der Schließfläche (51) in Eingriff kommt.

4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem elastischen Dichtungselement (42) ein Anschlag bzw. eine radiale, ringförmige Anschlagfläche (43) zugeordnet ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (42) auf der dem Sitz (41) abgewandten Seite einen Druckraum (46) aufweist, der über einen Verbindungskanal (47) von dem Druck des Hauptstroms (11) beaufschlagt ist.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (42) im wesentlichen als Kreisringscheibe (45) ausgebildet ist und einen Hubbegrenzer (48, 49) aufweist, der beim Öffnen des Hauptventils (40) die Bewegung des Sitzes (41) zusammen mit der Schließfläche (51) des Ventiltellers (52) auf einen bestimmten, genau definierten Betrag festlegt.

7. Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (60) eine zylindrische Dichtungsfläche (61) aufweist, die mit einer elastischen Dichtung (62) zusammenarbeitet.

8. Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teller (59) des Steuerventils (60) eine zylindrische Umfangsfläche (77) aufweist, die mit einer schwach kegelstumpfförmigen Sitzfläche (78) zusammenarbeitet (Fig. 7).

9. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Dichtung (62) aus einem Gummiring besteht, der eine stromab angeordnete scharfe Dichtungskante (63) aufweist, die mit einer zylindrischen Dichtungsfläche (61) auf einem bestimmten Abschnitt des Hubweges des Schließkörpers (50) das Steuerventil (60) vollständig schließt.

10. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (60) einen Schieber (64) aufweist, der an dem Schließorgan (50) axial verschiebbar gelagert ist und zusammen mit einem Lagerflansch (57) des Schließorgans (50) einen Druckraum (70) bildet, der über einen Kanal (71) kurz vor dem Öffnen des Hauptventils (40) nur von dem Druck des Hauptstroms (11) beaufschlagt ist und ständig unter dem Druck mindestens einer Feder (68) steht, die den Schieber (64) entgegen dem Hauptstrom (11) unter Anlage an dem Lagerflansch (57) vorspannt (Fig. 5).

11. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (60) eine Blähdichtung (75) aufweist, die über einen Kanal (76) stets von dem Druck des Hauptstroms (11) beaufschlagt ist und bei durch die zunehmende Belastung des Nebenzählers erzeugter, steigender Druckdifferenz den freien Durchgang des Steuerventils (60) vollständig verschließt, wodurch aufgrund einer sprunghaften Erhöhung des Druckverlustes das Hauptventil (40) schlagartig öffnet.

12. Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließorgan (50) koaxial in Strömungsrichtung hintereinander den Teller (59) des Steuerventils (60) und den Ventilteller (52) des Hauptventils (40) aufweist (Fig. 3).

13. Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfläche (51) des Hauptventils (40) an dem Teller (59) des Steuerventils (60) ausgebildet ist (Fig. 1, 2, 4, 6 bis 9).

14. Ventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Teller (59) des Steuerventils (60) als ständig offenen Durchlaß mindestens eine Öffnung (58) aufweist.

15. Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzring (30) mit der zylindrischen Dichtungsfläche (61) des Steuerventils (60) als ständig offenen Durchlaß mindestens eine Öffnung (58′) aufweist (Fig. 4).

16. Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstrom (12) zwischen dem Hauptventil (40) und dem Steuerventil (60) in das Gehäuse (10) eingeleitet ist (Fig. 1).

17. Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) einen topfartigen Einsatz (14) aufweist, dessen Wandung zusammen mit der Wandung des Gehäuses (10) einen Ringraum (34) bildet, durch den der Nebenstrom (12) zu dem Eintrittsbereich des Hauptstroms (11) geleitet wird (Fig. 2).

18. Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtstrom (13) das Steuerventil (60) beaufschlagt und zwischen dem Steuerventil (60) und dem Hauptventil (40) der Nebenstrom (12) abgezweigt ist, während der Hauptstrom (11) hinter dem Hauptventil (40) axial abfließt (Fig. 3).

19. Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, 11, 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) einen Einsatz (14) aufweist, der konzentrisch zu der Achse (15) einen in Richtung des Gesamtstroms (13) geschlossenen Zylinder (81) aufweist, in den von der Seite des Hauptstroms (11) her eine Hülse (82) ragt, die an der von dem Hauptstrom (11) abgewandten Seite des Ventiltellers (52) angeordnet ist, wobei zwischen der nach außen weisenden Wandung der Hülse (82) und der nach innen weisenden Wandung des Zylinders (81) eine Rollringdichtung (83) vorgesehen ist, und der so gebildete hydraulische Drücker (80) über mindestens eine Öffnung (84) in dem Ventilteller (52) des Hauptventils (40) von dem Druck des Hauptstroms (11) beaufschlagt und in seinem Innenraum die Feder (16) angeordnet ist (Fig. 9).