DE3231222A1 - Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

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Bevorzugt bezieht sich die Erfindung auf ein Ventil für flüssige Wärmeträger von Heizungs- und Klimaanlagen. Bei den Hexzungsanlagen kann es sich um Sammelheizungsanlagen, Fernheizungsanlagen oder dergl. handeln. Das erfindungsgemäße Ventil kann bevorzugt als Durchgangsventil ausgebildet sein, doch ist es auch möglich, es als Mischventil auszubilden und entsprechend zum Mischen zweier Flüssigkeiten einzusetzen.

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Um ih der Schließlage des Ventilgliedes vollständige Abdichtung zu erreichen, ist es notwendig, daß das Ventilglied exakt koaxial zum Ventilsitz des Ventilsitzringes angeordnet ist, so daß seine Dichtfläche vollständig und satt am Ventilsitz des Ventilsitzringes anliegt. Ferner ist es zur Erzielung einer genauen, durch die Kontur des Drosselabschnittes des Ventilgliedes im Zusammenwirken mit dem Ventilsitz des Ventilsitzringes bewirkten Kennlinie des Ventiles erforderlich, daß das Ventilglied auch

¹^ über seinen gesamten Drosselhub, bei dem also seine Dichtfläche vom Ventilsitz abgehoben ist, exakt koaxial zum Ventilsitzring geführt ist. Dies bereitet bei den bekannten Ventilen dieser Art herstellungstechnische Schwierigkeiten bzw. bedingt hohen Herstellungsaufwand . So hat die Anmelderin Ventile vertrieben, bei denen die Führung der das Ventilglied tragenden Hubstange mittels einer oder zweier stationär im Gehäuse befestigten Führungsbuchsen vorgenommen war, die im Abstand vom Ventilsitzring von diesem völlig unabhängig im Gehäuse

° gesondert angebracht wurden.Es muß dann bei dem Zusammenbau des Ventiles wie auch bei der Fertigung der Aufnahmebohrungen für den Ventilsitz und die Führungsbuchsei darauf geachtet werden, daß sich möglichst genaue koaxiale Ausrichtung der Führungs-

buchse zum Ventilsitzring ergibt. Dies macht für die

betreffenden Bohrungen und Teile sehr hohe Herstellungsgenauigkeit erforderlich, so daß bei der üblichen Serienfertigung - bei derartigen Ventilen handelt es sich praktisch um 35

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Massenartikel, die in großen Stückzahlen möglichst kostengünstig hergestellt werden sollen - nur mit hohem Herstellungsaufwand ausreichende Fluchtung von Ventilsitzring und Führungsbuchse gelingt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, diese erwähnten Nachteile zu vermeiden und insbesondere ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches auf kostengünstige und herstellungstechnisch relativ einfache Weise genaue Fluchtung des Ventilgliedes zu dem ihm zugeordneten Ventilsitzring ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 angegebene Ventil gelöst.

Indem erfindungsgemäß an dem Ventilsitzring eine Gleit-Geradführung für einen mit dem Ventilglied verbundenen, zu ihm gleichachsigen Gleit- ' schaft angeordnet ist, läßt sich sehr genaue Fluchtung des Ventilgliedes mit dem Ventilsitzring und damit.zu dessen Ventilsitz auf herstellungstechnisch einfache und damit kostengünstige und

auch betriebssichere Weise erreichen, so daß das Ventilglied in seiner Absperrstellung den Durchfluß von Flüssigkeit durch den ihm zugeordneten Ventilsitzring sicher vollständig absperrt und in 4em dem variablen Drosselbereich entpsrechenden Hubbereich die durch die Kontur des rotations-

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symmetrischen Drosselabschnittes des Ventilgliedes im Zusammenwirken mit dem Ventilsitz bestimmte Ventiloder Durchflußkennlinie über den gesamten Hubbereich des Ventilgliedes genau eingehalten wird. Auch zeichnet sich dieses Ventil durch hohe Betriebssicherheit infolge der Gleit-Geradführung des Gleitschaftes aus. Auch

läßt das erfindungsgemäße Ventil problemlos die Gefahr des sogenannten "Hämmerns und Schiagens" des Ventilgliedes an dem Ventilsitz vermeiden, was weiter unten noch näher erläutert wird.

Im weiteren sei das aus Sitzring und Gleit-Geradführung be- · stehende Bauteil als Sitzring-Komponente bezeichnet. Besonders einfach ist es, diese Sitzring-Komponente einstückig

auszubilden, so daß man beispielsweise diese in sich starre Komponente durch Gießen und anschließendes materialabtragendes Bearbeiten einfach und kostengünstig herstellen kann, wobei sich exakte Fluchtung der Lagerflächen der Gleit-Geradführung mit dem Ventilsitz bei Bearbeitung beispielsweise auf einer

²^ Drehmaschine und/oder gegebenenfalls beim Schleifen von selbst ergibt.

Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ventilsitzring

ein Außengewinde aufweist, mit welchem er in ein Innengewinde des Gehäuseinnenraumes des Ventiles eingeschraubt ist. Dies ermöglicht nicht nur einfache Montage des Ventilsitzringes, sondern auch

einfaches Auswechseln des Ventilsitzringes mit der 35

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an ihm angeordneten Gleit-Geradführung, sei es beispielsweise zu Reparaturzwecken oder um ein vorhandenes Ventil mit einem Ventilsitzring anderen Strömungswiderstandes auszurüsten, um den sogenannten K -Wert zu ändern. Und zwar ist der Strömungswider-

VS

stand umso größer, je kleiner der K -Wert des Ventiles ist. Dieses nachträgliche Umrüsten eines erfindungs— gemäßen Ventiles braucht nicht von der Herstellerfirma vorgenommen werden, da dank der festen Anordnung der Gleit-Geradführung am Ventilsitzring dieses Bauteil auch von beliebigen Personen nach öffnen des Ventilgehäuses ausgewechselt werden kann, weil die exakte Fluchtung der Gleit-Geradführung mit dem Ventilsitz sichergestellt ist.

Die Gleit-Geradführung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung durch eine Mehrzahl von sich vom Ventilsitzring aus axial ertreckenden, starren, stegförmigen Vorsprüngen gebildet sein, die um den Gleitschaft in gleichen Winkelmittenabständen voneinander angeordnet sind und zwischen sich Durchflußöffnungen für die Flüssigkeit bilden. Dies hat unter anderem gießtechnische Vorteile, da man ohne Gießkern auskommen kann.

^ Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Gleit-Geradführung durch einenstarren Gleitlagerring gebildet ist/ der über am Ventilsitzring fest angeordnete, sich axial erstreckende starre Verbindungsstege mit dem Ventilsitzring unbeweglich

öd verbunden ist, wobei die Zwischenräume zwischen den

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VerbindungsStegen Dur.chf lußöffnungen für die Flüssigkeit bilden. Dies ergibt besonders stabile Ausbildung der Gleit-Geradführung bei möglicher dünner. Wandstärke des Gleitlagerringes und auch besonders einfache, genaue Bearbeitung der Lagerfläche des Gleitlagerringes.

Die Gleit-Geradführung kann vorzugsweise relativ kleinen Abstand vom zugeordneten Ventilsitz haben, was für die Führung des Ventilgliedes günstig ist und die Bauhöhe der Sitzring-Komponente verringert.

In vielen Fällen ist es besonders günstig, die Gleit-Geradführung stromaufwärts des Ventilsitzes anzuordnen. Beispielsweise kann sich, wenn das Ventilglied relativ großen Hub hat, hierdurch die Bauhöhe des Ventiles verringern lassen. Jedoch ist es in vielen Fällen auch zweckmäßig, die Gleit-Geradführung stromabwärts des Ventilsitzes anzuordnen, was besonders bei relativ kleinen Hüben des Ventilgliedes zweckmäßig sein kann.

Die am Ventilsitzring fest angeordnete Gleit-Geradführung vergrößert an sich den Strömungswiderstand des Ventiles. Um diese Vergrößerung klein zu halten oder zu kompensieren, gegebenenfalls sogar überzukompensieren, kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß der Ventilsitz stromaufwärts'seiner Dichtfläche einen sich in Richtung auf die Dichtfläche zu verjüngenden Einströmtrichter aufweist. Dieser Einströmtrichter kann

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beispielsweise kegelstumpfförmig oder mit sich in Strömungsrichtung der Flüssigkeit progressiv verringerndem Durchmesser ausgebildet sein. Er ermöglicht es auch, die Gefahr der Kavitation und die Strömungsgeräusche zu verringern, indem man seine Innenoberfläche mit Unebenheiten in Form von Rinnen, Noppen, Rauten oder dergl. versieht.

Um das Ventilglied von außen axial verstellen zu können, ist es erforderlich, es von außen her mittels einer Stellstange auf- und abwärts bewegen zu können. Die Hubstange kann gleichzeitig auch die Stellstange bilden, an der das Ventilglied fest, vorzugsweise einstückig mit ihr angeordnet ist. In vielen Fällen ist es auch vorteilhaft,vorzusehen, daß die das Ventilglied tragende Hubstange innerhalb des Ventilgehäuses an eine zu ihr ungefähr gleichachsige Stellstange, die nach außen aus dem Ventilgehäuse herausgeführt ist, schwenkbar angelenkt ist. Man kann dann größere Defluchtungen der Lagerung der Stellstange zur Gleit-Geradführung'der Hubstange zulassen, was die Herstellung und Montage des Ventiles verbilligt. Auch wird die Dichtung, die zum abgedichteten Herausführen der Hubstange aus dem Ventilgehäuse erforderlich ist,

^ow weniger beansprucht.

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g Besonders vorteilhaft ist es,vorzusehen, daß der Gleitschaft mit dem Ventilglied einstückig verbunden ist, denn damit ist die exakte Bearbeitung des Gleitschaftes gleichzeitig mit der Bearbeitung des Ventigliedes möglich, so daß exakte Fluchtung von Gleitschaft und Ventilglied sich von selbst ergibt. Auch ergibt sich hierdurch besonders einfach starre Verbindung des starren Ventilgliedes mit dem starren Gleitschaft.

Ferner ist es herstellungstechnisch besonders einfach vorzusehen, daß der Gleitschaft ein mit der übrigen Hubstange einstückiger Abschnitt der starren Hubstange ist. Jedoch ist es auch möglich, den Gleitschaft. . als gesondertes Teil - vorzugsweise in einstückiger Verbindung mit dem Ventilglied - auszubilden und auf der Hubstange koaxial zu ihr anzuordnen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt in teilweise gebrochener Darstellung durch ein Ventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

.Fig. 2 eine Seitenansicht der Sitzring-Komponente des Ventiles nach Fig. 1,

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Fig. 3-5 Schnitte durch die Sitzring-Komponente nach Fig. 2, gesehen entlang den Schnittlinien 3-3, 4-4 und 5-5,

Fig. 6 einen Teillängsschnitt durch ein Ventil gemäß einem zweiten Ausführungs

beispiel der Erfindung,

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Sitzring-Komponente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 einen Schnitt durch die Komponente ;

nach Fig. 7, gesehen entlang der

Schnittlinie 8-8,
20

Fig. 9 eine Draufsicht auf die Komponente

nach Fig. 7,

Fig. 10 einen Schnitt durch die komponente nach Fig. 7, gesehen entlang der

Schnittlinie 10-10,

Fig. 11 eine Seitenansicht einer Sitzring-Komponente gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 12 einen Schnitt durch die Komponente

nach Fig. 11, gesehen entlang der Schnittlinie 12-12,
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Fig. 13 eine Draufsicht auf die Komponente nach Fig. 11,

Fig. 14 einen Schnitt durch die Komponente nach

Fig. 11, gesehen entlang der Schnittlinie 14-14,

Fig. 15 einen Teillängsschnitt durch ein Durchgangs-

• ventil gemäß exnem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei dem in Fig. 1 voll ausgezogen dargestellten Ventil handelt es sich um ein in Richtung der Strömungspfeile von einer Flüssigkeit,insbesondere von Wasser oder einem sonstigen flüssigen Wärmeträger einer Klimaoder Heizungsanlage/ vorzugsweise einer Fernheizungsanlage, durchströmbares Durchgangsventil, das jedoch gemäß der strichpunktierten Einzeichnung auch in ein Mischventil abgewandelt werden kann. Zunächst sei seine Ausbildung als Durchgangsventil beschrieben.

Dieses Durchgangsventil 10 weist ein metallisches Gehäuse 11 bestehend aus einem den Zuflußstutzen 12 und 25

Abflußstutzen 13 und eine Durchflußkammer 14 aufweisenden Hauptgehäuseteil 15, einem auf dem Hauptgehäuseteil 15 lösbar befestigten Zwischengehäuseteil 16 und einem in das Zwischengehäuseteil 16 ein-

QQ geschraubten Deckel 17 auf. Eine axial bewegliche Stangenanordnung 18, die aus zwei mittels eines Lagerquerstiftes 21 wie dargestellt schwenkbar miteinander verbundenen starren Stangen besteht, nämlich einer oberen Stellstange 19 und einer unteren Hubstange 20 ,

gg ist in das Gehäuse 11 eingesetzt. Jede der beiden. Stangen 19, 20 ist jeweils einstückig aus Metall hergestellt.

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Die Stellstange 19 durchdringt eine Gleitlagerbohrung 22 des Deckels 17 und eine in einer Innenausnehmung

des Deckels 17 befindliche Dichtung, die aus einem 5

auf einer Buchse 23 aufliegenden O-Ring 24 besteht.

Diese metallische Stellstange 19 ist mittels eines nicht dargestellten Stellmotores oder dergl. axial verstellbar bis in die dargestellte unterste Stellung, in der ein an die starre metallische Hubstange 20 einstückig mit angeformtes starres Ventilglied 25 an einem die maximale Offenstellung dieses rotationssymmetrisch ausgebildeten Ventilgliedes begrenzenden gehäusefesten Anschlag 26 aufliegt,

Die Durchflußkammer 14 ist untenseitig von einem

Zwischenboden 27 mit einer Durchgangsbohrung mit einem Innengewinde begrenzt, in welches Innengewinde ein starrer Ventilsitzring 30 fest eingeschraubt ist, 2Q ^der am unteren Ende seiner mittigen Durchgangsbohrung einen konischen Ventilsitz 31 aufweist, mit dem das Ventilglied 25 zum variablen Drosseln und Absperren der dieses Ventil 10 durchströmenden Flüssigkeit zusammenwirkt.

Zum Absperren wird die Stellstange 19 axial soweit nach oben bewegt, bis die Dichtfläche 32 des Ventilgliedes 25 der Hubstange 20 an den Ventilsitz 31 angedrückt ist, so daß dieser Ventilsitz 31 auch den Anschlag zur Begrenzung der Aufwärtshubbewegung der Hubstange bildet. An diese kegelstumpfförmige Dichtfläche 32 des insgesamt rotationssymmetrischen und zum Ventilsitz 31 koaxialen, starren Ventilgliedes 25 schließt ein in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel

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paraboloidförmiger, sich von der Dichtfläche 32 aus nach oben progressiv verjüngender Drosselbereich 33

des Ventilgliedes 25 an, der die Kennlinie dieses 5

Ventiles 10 bestimmt, also seinen Durchflußwiderstand in Abhängigkeit der Hubstellung der Hubstange 20. Da das Ventilglied 25 rotationssymmetrisch ist, kann es beispielsweise durch Kopierdrehen sehr genau hergestellt und eine entsprechend genaue Ventilkennlinie erzielt werden. Die axiale Länge des Drosselbereiches 33 entspricht ungefähr dem Maximalhub der Hubstange 2o. Dieses von der starren, rotationssymmetrischen, metallischen Hubstange 20 getragene Ventilglied 25 ist

j5 einstückig mit ihr, kann also auch als ein endseitiger Längsabschnitt der Hubstange 20 bezeichnet werden, an den ein kurzer zylindrischer Zwischenabschnitt 34 anschließt, dessen Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 35 der Durchgangsbohrung des Ventilsitzringes 30 ist. Nach oben schließt an diesen Zwischenabschnitt 34 der Hubstange 20 ein kegelstumpfförmiger Abschnitt 36 an, an den ein kreiszylindrischer Abschnitt anschließt, der einen Gleitschaft 37 bildet, der in einer mit dem Ventilsitzring 30 einstückig verbundenen Gleit-Geradführung 40 geradegeführt mit Gleitlagerspiel gelagert ist. Dieser Ventilsitzring 30 und die Gleit-Geradführung 40 bilden so zusammen ein einziges, einstückiges, in diesem Ausführungsbeispiel metallisches, starres Bauteil 41, das auch mit weiteren als Sitzring-Komponente 41 oder kurz als Komponente 41 bezeichnet sei und in den Fig. 2-5 in allen Einzelheiten dargestellt ist, so daß hierzu ausdrücklich auf diese Fig. 2-5 Bezug genommen wird. Die in verhältnismäßig kleinem Abstand vom Ventilsitz 31 angeordnete, und die Hubstange 20 allein geradeführen-

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de Gleit-Geradführung 40 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus insgesamt vier, sich in Bezug auf die Längsmittelachse der Komponente 41 in radialen Ebenen erstreckenden plattenförmigen Führungsstegen 42, die sich aus gießtechnischen Gründen in ihrer Dicke nach oben zu verringern und deren für den Gleit— schaft 37 Gleitlagerflächen bildenden Innenflächen 43 Abschnitte einer geometrischen Kreiszylinderfläche sind, die durch den kreiszylindrischen Bereich 35 der Durchgangsbohrung des Ventilsitzringes 30 bestimmt ist, so daß die Lagerflächen der Gleit-Geradführung 40 mit denjenigen an sie anschließenden und

, _ bis zum Ventilsitz 31 führenden Innenflächen der Io

Komponente 41 fluchten, die ebenfalls Abschnitte der genannten geometrischen Kreiszylinderfläche sind.

Die Innenflächen 4 3 der Führungsstege 42 bilden nicht 2Q auf ihren vollen Längen Gleitlagerflächen für den zylindrischen Gleitschaft 37, wie man aus Fig. 1 ersieht, da sich bei ihr der Gleitschaft 37 bereits in seiner untersten Stellung befindet. Die Führungsstege 42 sind relativ lang und schmal und haben gemäß Fig. 4 Winkelmittenabstände von 90° voneinander und bilden so zwischen sich breite Durchflußöffnungen für die durch dieses Ventil 10 variabel zu steuernde und abzusperrende Flüssigkeit, so daß diese Gleit-Geradführung 40 nur relativ geringen Strömungswiderstand verursacht. Um diesen Strömungswiderstand noch zu verringern, ist der umfangsseitig geschlossene Ventilsitzring

mit einem sich progressiv verjüngenden Einströmtrichter 4 4 versehen, der bis zum kreiszylindrischen Abschnitt 35 führt. In diesem Ausführungsbeispiel 35

. ζ 1.3 χ LlL

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ist die Innenwandung dieses Einströmtrichters 44 glatt. Sie kann jedoch auch, wie bei der in Fig. 8 und 10

dargestellten Sitzring-Komponente 41'* dargestellt, mit 5

Unebenheiten in Form von Noppen oder anderen Unebenheiten, wie Rinnen, Rauten oder dergl. versehen sein, die die Gefahr der Kavitation und das Strömungsgeräusch vermindern.

Die Führungsstege 42 der Sitzring-Komponente 41 enden oben, frei, wodurch besonders geringer Strömungswiderstand erzielt wird.

_1f, Die Funktion dieses Durchgangsventiles 10 ist wie folgt. Die in seinen .Zuflußstutzen 12 einströmende Flüssigkeit strömt in die Zwischenräume zwischen den Führungsstegen 42 ein und zwischen diesen weiter in den Einströmtrichter 44 und dann durch die untere

2Q mittige öffnung des Ventilsitzringes 30 hindurch in den Abflußstutzen 13. In der in Fig. 1 dargestellten Stellung ist das Ventilglied 25 maximal geöffnet. Wenn die Stellstange 19 axial aufwärtsbewegt wird, dann wandert das Ventilglied 25 entsprechend axial nach oben und der Ringspalt zwischen ihm und dem Ventilsitz 31 wird hierdurch durch die Gestalt des Drosselabschnittes 33 mehr und mehr verkleinert und · damit der Durchfluß an Flüssigkeit mehr und mehr gedrosselt bis schließlich das Ventilglied 25 in seiner obersten Stellung den Durchfluß wie oben beschrieben mittels seiner dann an den Ventilsitz 31 angedrückten Dichtfläche 32, deren Innendurchmesser in diesem Ausführungsbeispiel übrigens dem Durchmesser des Gleitschaftes 37 entspricht, vollständig absperrt.

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Man kann die Stellstange 19 beispielsweise mittels eines Stellmotors selbsttätig axial auf- und abwärts

bewegen, beispielsweise unter Ansteuerung durch 5

eine Temperaturregel- oder -steuervorrichtung oder dergl., wie es bei Heizungs- und Klimaanlagen an sich bekannt ist, so daß dies keiner weiteren Erläuterung bedarf. Man kann gegebenenfalls dieses Durchgangsventil auch als handbetätigtes Ventil vorsehen, beispielsweise als handbetätigtes Wärmetauscherventil. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet dieses Durchgangsventils 10 ist die Steuerung eines an eine Fernheizungsanlage angeschlossenen Heizkreises.

Das Ventil 10 zeichnet sich bei einfacher, kostengünstiger Bauart durch exakte Fluchtung der Längsachse des Ventilgliedes 25 mit der Längsachse des Ventilsitzes 31 über den gesamten Hubbereich aus, so daß vollständige Absperrung in der Äbsperrstellung

sichergestellt ist und im übrigen Hubbereich die Ventil-Kennlinie genau gefahren wird. Auch verhindert die exakte Führung des relativ nah am Ventilglied 25 befindlichen Gleitschaftes 37 die Gefahr des erwähnten "Hämmern und Schiagens" des Ventilgliedes

Das in Fig. 1 dargestellte Durchgangsventil 10 hat infolge der relativ großen mittigen Durchflußöffnung des Ventilsitzringes 30 relativ geringen Strömungs-' widerstand. Wenn es erwünscht ist, diesem Ventil höheren Strömungswiderstand zu geben, ist es ausreichend, die in Fig. 1 und 2 dargestellte Sitzring-Komponente 41 und Hubstange 20 durch eine Sitzring-Komponente größeren Strömungswiderstandes und eine

§£j entsprechend angepaßte Hubstange zu ersetzen. Dies

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ist an einem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 dargestellt, wo das Ventilgehäuse 11 des dargestellten Durch-

_ gangsventiles 1O¹ identisch mit dem der Fig. 1 ist. b

«Es ist lediglich eine anders gestaltete Sitzring-Komponente 41' eingeschraubt und eine dünnere Hubstange 20 mit entsprechend geändertem' Ventilglied 25 eingesetzt. Die untere mittige öffnung 35 des Ven- _ tilsitzringes 30 hat wesentlich geringeren Durchmesser als bei dem Ventilsitzring 30 nach Fig. 1. Unterschiedlich ist hier ferner die Anlenkung der Hubstange 20 an die Stellstange 19, da sie hier mittels einer Verbindungshülse 47 erfolgt, die mit der Stellte stange 19 und der Hubstange 20 in Form eines Kardangelenkes mittels zweier zueinander rechtwinklig angeordneter Lagerquerstifte 21 ', 21'', wie· dargestellt, verbunden sind, so daß hier diese gelenkige Verbindung die Funktion eines Kugelgelenkes hat.

Im übrigen entspricht die Bauart der Komponente 41' und der Hubstange 20 bei dem Ventil 1O' im Prinzip den entsprechenden Teilen 41 und 20 des Ventils nach Fig. 1, wie man ohne weiteres ersieht.

Die jeweils vier Führungsstege 42 stehen bei beiden Sitzring-Komponenten 41, 41' verhältnismäßig weit über den Ventilsitzring 30 über, um eine genaue Führung des Gleitschaftes 37 der Hubstange 20 zu gewährleisten. Die die Lagerflächen für den Gleitschaft 37 bildenden Flächen dieser Führungsstege 42 enden jeweils im Abstand vor dem kreiszylindrischen Abschnitt 35 der Durchgangsbohrung des Ventilsitzringes 30, wie in Fig. 1 deutlich zu sehen ist, wo sich die Hubstange 20 in ihrer

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untersten Stellung befindet. In Fig. 6 befindet sich die Hubstange 20 in einer Zwischenstellung, in der

sie noch nicht an dem unteren Anschlag 26 anliegt. 5

Die Sitzring-Komponente kann in vielen Fällen zweck- · mäßig auch so ausgebildet sein, daß sie einen geschlossenen Gleitlagerring zur Gerad-Gleitführung des Gleitschaftes der Hubstange bildet, wie es an zwei Ausführungsbeispielen in den Fig. 7 bis 14 dargestellt ist. Die in diesen Figuren dargestellten beiden Sitzring-Komponenten 41'', 41 ' ' ' können gegebenenfalls gegen die in Fig. 1 dargestellte Sitzring-

jK Komponente 41 ausgewechselt werden, wie man ohne weiteres erkennt. Auch diese Sitzring-Komponenten 41¹¹, 41''' weisen je einen Ventilsitzring 30 mit einem Einströmtrichter 44 zur Verringerung des. Strömungswiderstandes auf, der zum kreiszylindrischen Abschnitt 35 führt, an den jeweils untenseitig der kegelstumpfförmige Ventilsitz 31 anschließt, der bis zur unteren Stirnfläche des Ventilsitzringes 30 führt. Bei diesen ebenfalls einstückigen Sitzring-Komponenten 41 ' ' , 41' ' ' werden die Gleitlagerringe 40' durch jeweils vier·in Winkelmittenabständen von 90° voneinander angeordnete schmale. VerbindungsStege 49 getragen., wobei bei der Komponente 41 '■' die. kurzen Verbindungsstege 49 erst am oberen Ende des Einströmtrichters 44 axial nach oben führend ansetzen. Bei der Komponente 41 ' ' ' ragen diese VerbindungsStege 49 dagegen in den Einströmtrichter 44 in ihn einstückig übergehend bis in die Nähe seines unteren Endes wie dargestellt hinein, wobei sie jedoch relativ zu der durch die kreiszylindrische Lagerfläche 43' des Gleit-

S5 lagerringes 40' definierten geometrischen Kreis-

• · * ♦

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zylinderfläche radial etwas zurückgesetzt sind, so daß diese Verbindungsstege 49 den Gleitschaft"

_ der Hubstange nicht mitführen. Um die Innenbearbeio

tung dieser Komponenten 41'', 41 ' ' ' zu vereinfachen, haben die Gleitlagerfläche 43' und der kreiszylindrische Abschnitt 35 des Ventilsitzringes 30 bei der einzelnen Komponente gleich große Durchmesser. Ge-._ gebenenfalls können diese Durchmesser jedoch auch unterschiedlich groß sein.

Diese Sitzring-Komponenten 41'', 41''' haben ferner an ihren oberen Stirnseiten je zwei diametral einander gegenüberliegende Einbuchtungen 50 zum Einsetzen eines Schlüssels zu ihrem Einschrauben in das Ventilgehäuse,

Da die Verbindungsstege 49 verhältnismäßig schmal sind, ergeben sich zwischen ihnen große Fenster, durch die die Flüssigkeit hindurchströmen kann.

Das Durchgangsventil 10 nach Fig. 1 kann, wie strichpunktiert angedeutet, auch als Mischventil ausgebildet werden, indem man es mit einem zusätzlichen Zuflußstutzen 12'' am Boden seines Gehäuses 11 versieht.

In diesem Fall ist an das voll ausgezogen dargestellte Ventilglied 25 koaxial zu ihm noch vorzugsweise einstückig, ein zweites Ventilglied 25' in axialer Verlängerung von ihm angeordnet, das ebenfalls eine Dichtfläche 32' und einen Drosselabschnitt 33' aufweist. Dieser Drosselabschnitt 33' verringert sich in diesem Ausführungsbeispiel jedoch nicht, wie der Drosselabschnitt 3 3 des oberen Ventilgliedes 25 in vom Ventilsitz wegführender Richtung progressiv, sondern

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wie dargestellt degressiv. In der strichpunktiert dargestellten Stellung dieses zweiten Ventilgliedes

25' sperrt es den unteren Zuflußstutzen 12'' ab. 5

Durch axiales Aufwärtsbewegen der Stellstange 19 wird dieser untere Zuflußstutzen 12'' geöffnet und es findet dann eine Mischung der durch die beiden Zuflußstutzen 12, 12'' in das Ventil einströmenden Flüssigkeiten statt, wobei das Mischungsverhältnis sich gegensinnig entsprechend den durch die. Konturen der Drosselabschnitte 25, 25' bestimmten Durchflußkennlinien ändert. Der dem zweiten Zuflußstutzen 12'' zugeordnete und in ihn eingeschraubte

p. Ventilsitzring 30' trägt keine Gleit-Geradführung, da für die Geradführung des Hubgliedes 20 die Gleit-Gerädführung 40 am oberen Ventilsitzring 30 ausreichend ist. Wenn dieses Mischventil in einer Heizungsanlage eingesetzt wird, können seine An-

2Q Schlüsse beispielsweise an den Kesselvorlauf, Heizungsrücklauf und Heizungsvorlauf angeschlossen sein.

Wie ferner aus den Fig. 1 und 6 zu erkennen ist, befindet sich hier die Gleit-Geradführung 40 jeweils stromaufwärts des sie tragenden Ventilsitzringes 30. Bei dem in Fig. 15 ausschnittsweise dargestellten Durchgangsventil 10" befindet sich dagegen die mit dem Ventilsitzring 30 einstückig verbundene, hier als Gleitlagerring 40' ausgebildete Gleit-Geradführung stromabwärts des Ventilsitzes 31 dieses Ventilsitzringes 30. Die starre Hubstange 20 bildet gleichzeitig die aus dem Gehäuse abgedichtet herausgeführte Stellstange, wie es durch die Brechung der Stange angedeutet ist, und auf ihren unteren kreiszylindrischen

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Endbereich ist formschlüssig ein rotationssymmetrisches/ starres, einstückiges Teil 52 aufgesteckt, das in

seinem oberen Bereich das Ventilglied 25 und unmittel-5

bar daran anschließend den im Gleitlagerring 40' geradegeführten kreiszylindrischen Gleitschaft 37 bildet..

Das Ventilglied 25 Weist einen sich von seiner Dichtfläche 32 aus zum freien Ende hin progressiv verjüngenden, paraboloidförmigen Drosselabschnitt 33 auf. ·. Die kegelstumpfförmige Dichtfläche 32 schließt unmittelbar an den Gleitschaft 37 an, dessen Durchmesser damit dem Außendurchmesser der Dichtfläche 32 entspricht. Der Ventilsitzring 30 hat in diesem Ausführungsbeispiel keinen Einströmtrichter, da der durch die vier starren Verbindungsstege 49 ähnlich wie bei den Komponenten 41'·, 41''' (Fig. 7 bis 14) getragene

_nr. Gleitlagerring 40' hier stromabwärts des Ventilsitzes 31 angeordnet ist. Auch hier bilden die Teile 30, und 40' eine starre, einstückige Sitzring-Komponente 41a, die in ein Innengewinde des Ventilgehäuses fest eingeschraubt ist.

Dieses Durchgangsventil 10'' hat ebenfalls ausgezeichnete exakte Geradführung des Ventilgliedes 2 5 , wobei auf einfache Weise hohe Herstellungsgenauigkeit erreicht wird. Das Teil 52 ist auf der Hubstange 20 gegen axiales Verschieben gesichert und kann auf ihr .im Schiebesitz, Festsitz oder Preßsitz angeordnet sein. Die Hubstange 20 kann zwar, da sie in diesem Ausführungsbeispiel als Stellstange aus dem Gehäuse herausgeführt ist, außer der Gleitlagerung des Gleit- schaftes 37 im Gleitlagerring 40' noch in mindestens einem weiteren, in zweckmäßig größerem Abstand von der Sitzring-

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Komponente 41a. am Gehäuse direkt angeordneten Gleitlager geführt sein, doch kann diese weitere Führung mit relativ großem Spiel vorgesehen sein und beein- ° flußt die genaue Führung dieses Teiles 52 in der Komponente 41a nicht, stellt also keine hohen Anforderungen an ihre Genauigkeit und ist damit hillig herstellbar.

Bei den dargestellten Ventilen durchdringt die das Ventilglied 25 auf-

weisende Hubstange 20 jeweils den Ventilsitzring 30. Dies hat den Vorteil, daß die Hubstange 20 bzw. bei den Ventilen nach den Fig. 1 bis 6 auch die Stellstange 19 durch selbsttätige Rückstellmittel, beispielsweise eine Rückstellfeder, ständig in auswärts führender Richtung so belastet sein kann, daß bei Ausfall des Stellmotors selbsttätige Überführung

des Ventilgliedes 25 in seine Absperrstellung durch entsprechendes axiales selbsttätiges Aufwärtsbewegen der Hubstänge 20 aus Sicherheitsgründen eintritt.

Das erfindungsgemäße Ventil hat auch folgenden bereits

erwähnten Vorteil. Wenn sich die Dichtfläche 3 2 des Ventilgliedes 25 nur noch in sehr geringem Abstand von. dem Ventilsitz 31 befindet, treten in dem Zwischenraum zwischen der Dichtfläche 32 und dem Ventilsitz 31 hoher

Strömungswiderstand und entsprechend hohe Differenz-25

drücke zu beiden Seiten des Ventilsitzes auf und hierdurch kann es zum sogenannten Hämmern und Schlagen des Ventilgliedes 25 kommen, d. h., daß es wie ein Glockenklöppel radiale Schwingungen ausführt, die bis zum Anschlag an den Ventilsitz 31 führen. Durch die erfindungsgemäße Führung des Ventilgliedes mittels des an der Hubstange angeordneten Gleitschaftes in der

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Gleit-Geradführung der Sitzring-Komponente läßt sich solch hohe Steifigkeit dieser Anordnung gegen radiales Auslenken des Ventilgliedes problemlos erzielen, daß die Gefahr dieses Hämmerns und Schiagens bei erfindungsgemäßen Ventilen ohne weiteres vollständig vermieden wird.

Anstatt die Sitzring-Komponente, das Ventilglied und den Gleitschaft aus Metall herzustellen, kann gegebenenfalls auch vorgesehen sein, sie aus anderen starren Werkstoffen, beispielsweise aus Keramik herzustellen.

Während bei den Sitzring-Komponenten 41, 41' Ib

der Fig. 1 und 6 die den Gleitschaft 37 der Hubstange lagernden Gleitlagerflächen der Führungsstege 42 bis in den Einströratrichter 44 des Ventilsitzringes 30 und damit in diesen Ventilsitzring 30 hineinragen, befindet 2Q sich bei den Sitzring-Komponenten 41'', 41¹¹V und 41a nach den Fig. 7-15 die den Gleitschaft 37 führende Lager fläche 43" in axialem Abstand vom Vent i !sitzring 30.

2= Man kann auch vorsehen, die Lagerflächen der Gleit-Geradführungen in Richtung auf die Ventilsitze zu noch zu verlängern. Dies sei am Beispiel des Ventils nach Fig. 6 erläutert. Hier kann man im Bereich des Konusabschnittes 36 und der Eindrehung 34 der Hubstange 20 vier schmale axiale Rippen 53 vorsehen.

Sie schließen unmittelbar an die Zylinderfläche des Gleitschaftes 37 an und reichen bis in die Nähe des Drosselabschnittes 33 des Ventilgliedes 25. Jede Rippe 53 steht einem Führungssteg 42 gegenüber, durch dessen

\s L·. Ü

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ihr zugewendete Innenoberfläche sie gleitgeführt ist. Diese Rippen 53 haben etwa dieselbe Breite wie die

Führungsstege 42/ verlängern den Gleitschaft 37 und 5

ihre Gleitflächen sind Abschnitte der geometrischen Zylinderfläche, die auch die zylindrische Oberfläche des kreiszylindrischen Abschnittes des Gleitschaftes 37 definiert. Diese Rippen 53 behindern nicht die genaue Herstellung der rotationssymmetrisehen Oberfläche des Drosselgliedes 25 auf einer Drehmaschine oder dergl., verlängern jedoch und verbessern damit die Gleitführung des Hubgliedes 20 in der Sitzring-Komponente 41' noch weiter. Damit diese Rippen 53

.,- im Betrieb den sie gleitführenden FührungsStegen 42 gegenüberstehen bleiben, ist es zweckmäßig, eine Drehsicherung vorzusehen, die das Drehen der Stangen 19, 20 um ihre Längsachse verhindern. Dies kann beispielsweise durch einen in eine Längsnut der Stell-

2Q stange 19 eingreifenden Stift erfolgen.

Bei den Ventilen 10 und 10' nach Fig. 1 und 6 ist die Hubstange 20 ausschließlich in der jeweils relativ nahe am Ventilsitz 31 befindlichen Gleit-Geradführung 40 geführt, also in einer einzigen Gleit-Geradführung, was in vielen Fällen besonders zweckmäßig ist. Dagegen kann, wie erwähnt, die Hubstange 20 des Ventils 10" nach Fig. 15 noch in mindestens einer weiteren

Führung geradegeführt sein, die in großem Abstand von der Komponente 41a vorzugsweise am Ventildeckel angeordnet sein kann und an deren Genauigkeit jedoch keine hohen Anforderungen gestellt werden müssen, da die genaue Führung des Ventilgliedes 25 durch die Gleit-Geradführung 40 des Gleitschaftes 37 bewirkt wird.

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Man kann in manchen Fällen auch vorsehen, an der Sitzring-Komponente stromauf- und stromabwärts des

Ventilsitzes je eine mit je einem Gleitschaft der 5

Hubstange zusammenwirkende Gleit-Geradführung anzuordnen, also beispielsweise an.der Komponente 41a noch zusätzlich eine Gleit-Geradführung 40 gemäß Fig. 1 vorzugsweise einstückig mit anzuordnen, sofern der hierdurch bedingte höhere bauliche Aufwand die auf diese Weise noch weiter erhöhte Steifigkeit der Führung des Ventilgliedes rechtfertigt.

Wie in den Fig. 1, 6 und 15 dargestellt ist, kann der Durchmesser des Gleitschaftes 37 vorteilhaft einem

Grenzdurchmesser der Dichtfläche 32 des Ventilgliedes 25 entsprechen oder ungefähr entsprechen.. Doch bestehen auch andere Möglichkeiten für den Durchmesser des Gleitschaftes. 20

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Claims (17)

aiuvdlt w ~ ° ' ^ ^ L beim Europ«;s.k»,en Paieua κ; 07·22?4? Koen D«..u- .,...■ · ίοα: (0714) 29 64 61 u ■:.·.,:. f . . ! Koeni^pat 7Q0O BTUTTGART-i, Klüpioletraßü6 (,Ll1Z, dwjii/u Poetkcb 5i Patentansprüche

1. Ventil mit zwei oder drei Anschlüssen zum Zu- und Ableiten von es durchströmenden Flüssigkeiten, insbesondere Durchfluß" oder Mischventil für flüssige Wärmeträger von Klima" und Heizungsanlagen, wie Fernheizungsanlagen, Sammelheizungsanlagen und dergl., mit einer axial beweglichen Hubstange, an welcher ein starres Ventilglied angeordnet ist, das zum variablen Drosseln und Absperren einer Flüssigkeitsströmung mit einem in den Innenraum des Ventilgehäuses als gesondertes Teil eingesetzten stationären, starren Ventilsitzring zusammenwirkt, welches Ventilglied einen sich axial erstreckenden, rotationssymmetrischen Drosselabschnitt aufweist, der an eine mit dem Ventilsitz des Ventilsitzringes zusammenwirkende Dichtfläche des Ventilgliedes anschließt und sich in von dieser Dichtfläche wegführender axialer Richtung verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ventilsitzring (30) eine zu dessen Ventilsitz (3i) gleichachsige Gleit-Geradführung (40; 40') für einen mit dem Ventilglied (25) verbundenen, zu ihm gleichachsigen, starren .Gleitschaft (37) angeordnet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit-Geradführung (40; 40') mit dem Ventilsitz-

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ring (30) einstückig verbunden ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzring (30) ein Außengewinde aufweist, mit welchem er in ein Innengewinde des Gehäuseinnenraumes des Ventiles eingeschraubt ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge-^ kennzeichnet, daß die Gleit-Geradführung (40) durch eine Mehrzahl sich vom Ventilsitzring (30) aus axial erstreckenden, starren, stegförmigen Vorsprüngen (42) gebildet ist, die um den Gleit-

, _e schaft (37) in gleichen Winkelmittenabständen Ib

voneinander angeordnet sind und zwischen sich Durchflußöffnungen für die Flüssigkeit bilden.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch __n gekennzeichnet, daß die Gleit-Geradführung (40')

durch einen starren Gleitlagerring gebildet ist, der über am Ventilsitzring (30) angeordnete, sich axial erstreckende, starre Verbindungsstege (49) mit dem Ventilsitzring (30) unbeweglich verbun-2g den ist, wobei die Zwischenräume zwischen den Verbindungsstegen (49) Durchflußöffnungen für die Flüssigkeit bilden.

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

QQ dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit-Geradführung (40; 40') stromaufwärts des Ventilsitzes (31) angeordnet ist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit-Geradführung (40')

- 3 -

stromabwärts des Ventilsitzes (31) angeordnet ist.

8. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzring (30) stromaufwärts seines Ventilsitzes(31) einen sich in Richtung auf den Ventilsitz zu verjüngenden Einströmtrichter (44) aufweist.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche des Einströmtrichters (44). mit Unebenheiten in Form von Rinnen, Noppen, Rauten

,j- oder dergl. versehen ist, welche die Gefahr der Kavitation und die Strömungsgeräusche verringern.

10. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ventilglied

(25) aufweisende Hubstange (20) innerhalb des Ventilgehäuses an eine zu ihr ungefähr gleich-, achsige Stellstange (19), die nach außen aus dem Ventilgehäuse herausgeführt ist, angelenkt ist,

11. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschaft (37) mit dem Ventilglied (25) einstückig verbunden ist.

12. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschaft (37) ein mit der übrigen Hubstange (20) einstückiger Abschnitt der starren Hubstange (20) ist.

13. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit-Geradführung (40; 40') der Sitzring-Komponente ihre einzige Gleit-Geradführung ist.

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14. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschaft

(37) in axialem Abstand von dem Ventilglied (25) 5

angeordnet ist.

15. Ventil nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschaft (37) an die Dichtfläche (32) des Ventilgliedes (25) anschließt.

16· Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem Ventil-

._ glied (25) dessen Dichtfläche (32) sich stromab-Io

wärts des Ventilsitzes (31) des zugeordneten Ventilsitzringes (30) befindet.

_on

17. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche oder -flächen der Gleit-Geradführung (40) mit an sie anschließenden und bis zum Ventilsitz (31) führenden Flächen fluchten.

18· Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche oder -flächen der Gleit-Geradführung (40¹) im axialem Abstand von dem Ventilsitzring (30) angeordnet sind.

Ig. Mischventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hubstange (20) ein zweites Ventilglied (25')angeordnet ist, das mit einem stationären zweiten Ventilsitz zusammenwirkt.

20. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubstange (20) ausschließlich in der Gleit-Geradführung (40; 40') gelagert ist.