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Hydrant, insbesondere Unterflurhydrant
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydranten, insbesondere Unterflurhydranten,
mit einem einen Standrohranschluß aufweisenden und eine höhenverstellbare Ventilstange
enthaltenden Mantelrohr, an dessen unterem Ende ein mit einer Wasserrohrleitung
zu verbindendes Ventilgehäuse mit einem Absperrventil vorhanden ist, das einen wasserrohrleitungsseitigen
Ventilsitz mit Axialdichtungssitzfläche und einen schließkraftbeaufschlagbaren Ventilkörper
aufweist, der an der Ventilstange begrenzt vertikal verschieblich geführt und von
dieser im Bereich einer Axialdichtungsfläche gegen die Dichtungsfläche des Ventilsitzes
preßbar ist.
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Bei einem bekannten Hydranten besteht das eine Axialdichtung bildende
Absperrventil aus einer ebenen Ventilplatte als Ventilkörper, der vertikal auf einen
als Dichtungsring ausgebildeten Ventilsitz gedrückt wird. Dieses Absperrventil ist
vergleichsweise anfällig gegen Verschmutzungen, die zwischen die Dichtungsflächen
gelangen,
so daß das Absperrventil entweder nicht richtig schließt, oder schnell zerstört
wird.
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Verschmutzungen können sich im Mantelrohr oberhalb des Absperrventils
leicht ansammeln, z. B. beim Anbringen eines Standrohrs am geöffneten Standrohranschluß.
Diese Verschmutzungen können weggespült werden, wenn Druckwasser aus der Wasserrohrleitung
durch den Hydranten entnommen wird, jedoch ist es erfahrungsgemäß nicht auszuschließen,
daß das Absperrventil geöffnet wird, bevor der Standrohranschluß in Funktion ist,
so daß ein Druckausgleich zwischen der Wasserrohrleitung und dem Mantelrohrinnenraum
erfolgt, wobei Verschmutzungen in die Wasserrohrleitung gelangen können. Auch ist
es möglich, daß bei verschlossenem Standrohranschluß nach dem beschriebenen Druckausgleich
oder während der Wasserentnahme ein erheblicher Druckabfall in der Wasserrohrleitung
erfolgt, so daß diese den Hydranten und den daran befindlichen Standrohranschluß
etc. leerzusaugen versucht. In diesem Fall läßt das nicht ordnungsgemäß arbeitende
Absperrventil den Eintritt von Schmutzwasser in die Wasserrohrleitung zu, so daß
das Brauchwasser verschmutzt wird. Eine derartige Verschmutzung kann bekanntlich
gesundheitsgefährdend sein und das Aufspüren des nicht ordnungsgemäß arbeitenden
Absperrventils ist wegen der Vielzahl der Hydrantan eines Wasserrohrleitungsnetzes
nur mit erheblichem Aufwand verbunden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hydranten der
eingangs genannten Art so zu verbessern, daß im Mantelrohr auftretende Verschmutzungen
die ordnungsgemäße Arbeitsweise des Absperrventils nicht beeinträchtigen können.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zusätzlich zu der Axialdichtungssitzfläche
eine weitere, sich wasserrohrleitungsseitig verjüngende Radialdichtungssitzfläche
vorhanden
ist und daß der Ventilkörper einen mit dieser Radialdichtungssitzfläche bereits
vor dem Schließen der Axialdichtung in Eingriff kommenden Radialdichtungswulst aufweist.
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Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß eine zusätzliche Radialdichtung
vorhanden ist, die auch bei geringen Schließkräften wirksam ist, wie sie bei vertikal
nach oben verstellter Ventilstange z. B.
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im Falle eines Druckausgleichs zwischen dem Mantelrohrinnenraum und
der Wasserrohrleitung oder bei einem Druckabfall in letzterer auftreten können.
Die Radialdichtung wirkt beim Schließen des Absperrventils zeitlich vor der Axialdichtung,
wobei der Ventilkörper im für die Wirkung der Radialdichtung erforderlichen Maß
mit seinem Radialdichtungswulst auf der Radialdichtungssitzfläche in den Ventilsitz
hineinschiebbar ist, was die Dichtwirkung zusätzlich erhöht.
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Die Radial-dichtung ist wasserrohrleitungsseitig vor der Axialdichtung
angeordnet, so daß sie einen geringeren Durchmesser aufweist. Hierdurch wird eine
baulich einfache Ausbildung bei verringertem abzudichtenden Querschnitt bewirkt.
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Die Sitz flächen der Axialdichtung und der Radialdichtung sind an
einem einzigen Ventilsitzring angeordnet, der wasserrohrleitungsseitig des Ventilkörpers
am Ventilgehäuse befestigt ist. Der Ventilsitzring bzw. die beiden an diesem befindlichen
Sitzflächen können infolgedessen mit hoher Genauigkeit bezüglich ihrer relativen
Anordnung angefertigt werden, wodurch das erforderliche exakte Zusammenwirken beider
Dichtungen verbessert und auf einfache Weise erreicht wird.
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Die Sitzfläche der Axialdichtung ist eine schwach gegen die Ventilsitzringebene
geneigte Schulterfläche des Ventilsitzrings, der eine kurze abgeflachte tbergangswölbung
zu der sich unmittelbar anschließenden Sitzfläche der Radialdichtung aufweist. Auch
die Nachbarschaft der beiden Ventilsitzflächen trägt zu der gewünschten präzisen
Wirkung des Absperrventils bei, wobei die kurze abgeflachte Übergangswölbung dazu
dienlich ist, daß sich der Ventilkörper radial und axial nur durch die Ventilsitz-flächen
beeinflußt in den Ventilsitzring hineinbewegen kann. Der Sitz des Ventilkörpers
im Ventilsitzring wird also durch die Übergangswölbung nicht beeinflußt.
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Der Radialdichtungswulst ist ein vom mit Spiel im Ventilsitzring
angeordneten Ventilkörper sich radial nach außen erstreckender Vorsprung, der von
seiner Sitzfläche aus zylindrisch ausgebildet ist. Diese Ausbildung des Radialdichtungswulstes
führt zu einem großflächigen Sitz des Ventilkörpers auf der Radialdichtungssitzfläche
und damit zu einer entsprechend hochwertigen Abdichtung.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilkörper ein voluminöser
korkenförmiger Massivkörper hohen spezifischen Gewichts, der bedarfsweise zumindest
wasserrohrleitungsseitig und im Bereich der beiden Dichtungen einen elastischen
Überzug aufweiset. Bei dem bekannten Hydranten' ist eine auf den Ventilkörper wirkende
Schließfeder vorhanden, die dafür sorgen soll, daR bei vertikal nach oben verstellter
Ventilstange in den oben beschriebenen Fällen ein schnelles Schließen des Ventils
erfolgt. Diese Feder hat-jedoch den Nachteil, daß sie bei ordnungsgemäßem Betrieb
des Hydranten entsprechend dem Öffnungsweg des Ventilkörpers zusammengedrückt werden
muß, so daß die Schließkraft entsprechend ansteigt, wodurch sich die Leistung des
Hydranten
verringert, also dessen pro Zeiteinheit abgegebene Wassermenge. Außerdem kann bei
Druckschwankungen ein Flattern des Ventilkörpers erfolgen, weil die Schließfeder
in Resonanz mit den Druckschwankungen gerät. Hierdurch können sich die bekannten
und gefürchteten Kavitationserscheinungen im Hydranten- und Rohrleitungsnetz ergeben.
Diese vorbeschriebenen Nachteile werden durch den Massivkörper vermieden, der infolge
seines hohen Gewichts die gewünschte Schließkraft durch Schwerkraftwirkung aufbringt.
In diesem Sinne günstig wirkt seine korkenförmige Ausgestaltung, durch die er tief
in den Ventilsitzring hineinragt und mit der Unterfläche des Hydranten bündig ist,
wobei oberhalb des Ventilsitzrings ein auf letzterem aufsitzender Ringkragen vorhanden
ist.
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Bei einem Hydranten mit einer oberhalb des Absperrventils angeordneten
Entleerungsöffnung des Mantelrohres, die vor dem Öffnen des Absperrventils beim
Ausfahren der Ventilstange verschließbar ist, ist der Ventilkörper von einer das
Absperrventil geschlossen haltenden Schließfeder lediglich solange beaufschlagbar,
bis die Entleerungsöffnung von einer Dichtung abgedichtet ist. Die hier verwendete
Schließfeder ist infolgedessen nur kurz und wirkt auch nur kurzzeitig, nämlich während
der Verschiebung des Ventilkörpers um einige Millimeter, was ausreicht, um die Entleerungsöffnung
zu verschließen. Diese Entleerungsöffnung dient dazu, den Hydrantenschaft bzw.
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das Mantelrohr des Hydranten bis auf eine Restwassermenge'zu entleeren,
die gewisse Grenzen nicht überschreite-n darf. Die Entleerungsöffnung ist daher
gewöhnlich offen, also wenn die Ventilstange abgesenkt ist. Sie sollte jedoch verschlossen
werden, wenn der Hydrant geöffnet wird, damit nicht Druckwasser im Bereich des Hydranten
in das Erdreich austreten kann
bzw. um Unterspülungen und dadurch
bedingte Beeinträchtigungen der Wegedecke und des Rohrleitungsnetzes zu vermeiden.
Bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung des Hydranten ist dieser Druckwasserschutz
gewährleistet Zu Beginn des Abhebers der Ventilstange vom Ventilkörper hält die
Schließfeder den Ventilkörper lediglich solange in seiner Schließstellung, bis die
Entleerungsöffnung abgedichtet ist.
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Bei einem Hydranten mit einem am ventilseitigen Ende der Ventilstange
sitzenden Druckstück für den Ventilkörper-, der mit einem Schaft in dem Druckstück
begrenzt vertikal verschieblich geführt ist, ist die Schließfeder oberhalb des Schaftes
angeor-dnet und wirkt zwischen dessen Ende und dem im Bereich des ventilseitigen
Ventilstangenendes gelegenen Druckstückende. Hierdurch ergibt sich eine gedrungene-Ausführung
des Hydranten im Bereich kurz oberhalb des Ventilgehauses.
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Die Erfindung wird anhand von in -der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Hydranten in der Schließstellung
seines Absperrventils, Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung bei geöffnetem
Absperrventil, Fig 3 eine den Fig. 1, 2 entsprechende Darstellung mit bei angehobener
Ventilstange abgesenktem Ventilkörper, Fig. 4 eine Detaildarstellung des Absper-rventils
und Fig. 5 den unteren Teil eines Hydranten mit besonderer Ausgestaltung der Ventilkörperbetätigung.
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Der abgebildete Unterflurhydrant besteht im wesentlichen aus einem
Mantelrohr 1 mit einem Standrohranschluß 2, der über einen Dichtungsring 3 auf einem
Flansch 4:befestigt ist. Der Standrohranschluß 2 hat eine Klaue 5, an die ein Leitungsschlauch
angeschlossen werden kann. Der Standrohranschluß 2 ist über einen Klauenring 6 mit
einem Klauendeckel 7 verschlossen, der über eine Kette 8 unverlierbar angebracht
ist.
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Im Inneren des Mantelrohrs 1 ist eine höhenverstellbare Ventilstange
12 vorhanden, die im wesentlichen aus einer Ventilspindel 18 und einem daran über
ein Spindelmutteraufnahmestück 19 und eine Spindelmutter 23 befestigten Verbindungsrohr
20 besteht, das wasserrohrleitungsseitig ein Druckstück 24 für ein Absperrventil
25 besitzt. Infolgedessen wird das Druckstück 24'durch Drehen der Ventilspindel
18 vertikal angehoben oder abgesenkt. Zum Drehen besitzt die Ventilspindel 18 ein
mit einem Vierkantschoner 9 bestücktes Spindelende 13 mit durch einen Ringstift
10 gewährleisteter verdrehfester Verbindung. Wird am Vierkantschoner- 9 mit einem
Schlüssel gedreht, so dreht sich die Ventilspindel 18 entsprechend, wobei sie mit
einer Gleitscheibe 15 auf einer Spindelauflagescheibe 17 ruht, die im Mantelrohr
1 abgestützt ist. Die Abdichtung der Ventilspindel 18 erfolgt mit in einer Abschlußkappe
14 gelegenen Dichtringen 11.
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Das untere Ende des Mantelrohres 1 bildet ein Ventilgehäuse 16 für
das Absperrventil 25. Dieses Ventilgehäuse 16 besitzt einen Anschlußflansch 26 zum
Anschluß an eine nicht dargestellte Wasserrohrleitung. Es ist ein Ventilsitzring
27 vorhanden, der wasserrohrleitungsseitig mit der Flanschfläche 28 bündig ist.
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Das Absperrventil 25 hat einen Ventilkörper 29, der mit einem Schaft
30 in eine Ausnehmung 31 des Druckstücks 24 der Ventilstange 12 hineinragt. Aus
dem Vergleich der Fig. 1 und 3 ist ersichtlich, daß der Ventilkörper 29 an der Ventilstange
12 begrenzt vertikal verschieblich geführt ist. Die Führung besorgt eine Führungsbüchse
32 sowie ein am Ende des Schaftes 30 sitzendes Führungsstück 33. Die Führungsbüchse
32 ist mit dem Druckstück 24'fest verbunden, z. B. durch Verschrumpfen oder durch
eine Befestigungsschraube 34. Der Schaft 30 und das Führungsstück 33 sind gemäß
Fig. 5 ein Bolzen, der ventilseitig in den Ventilkörper 29 geschraubt ist und oben
eine Innensechskantausnehmung 35 zum Verschrauben aufweist. Gemäß die ser Darstellung
in Fig. 5 ist das Druckstück 24 oben durch eine Kappe 36 verschlossen, so daß der
Einbau einer Schließfeder 37 möglich ist, die nicht ganz dem Abstand zwischen der
Kappe 36 und dem Führungsstück 33 des Schaftes 30 entsprechend zusammengedrückt
werden kann. Das ist weniger, als der zum Öffnen des Hydranten vorgesehene Verstellweg
des Ventilkörpers 29, wie sich im Vergleich der in Fig. 5 dargestellten Schließstellung
des Ventilkörpers 29 mit seiner gestrichelt dargestellten Öffnungslage ergibt.
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Im bruckstück 24 ist mantelrohrseitig eine Dichtung 38 vorhanden,
die mit einer Entleerungsöffnung 39 zusammenwirkt, welche sich in einer Ventilbüchse
40 befindet, die auf der Innenseite des Mantelrohrs 1 dicht oberhalb des Absperrventils
25 sitzt.
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Diese Entleerungsöffnung 39 schafft eine Verbindung zwischen dem Innenraum
1' des Mantelrohres 1 und der Außenumgebung 41 des Hydranten. Sie sorgt, z. -B.
nach dem ordnungsgemäßen Betrieb des Hydranten, für eine Entleerung des Mantelrohrinnenraumes
1', so daß die Restwassermenge im Mantelrohr 1 lediglich durch den
Höhenunterschied
zwischen der Entleerungsöffnung 39 und der Abdichtungsstelle am Absperrventil 25
bestimmt wird.
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Der Ventilkörper 29 ist massiv ausgebildet und füllt ein großes Volumen
aus, das zwischen dem Ventilsitzring 27 und oberhalb davon bis zum abgesenkten Druckstück
24 reicht und den betreffenden Raum ausfüllt. Der Massivkörper besteht aus einem
Werkstoff hohen spezifischen Gewichts, z. B. aus Stahl, so daß er ein großes Gewicht
aufweist, das genügt, um den Ventilkörper 29 durch Schwerkraftwirkung entgegen einem
geringen vertikal nach oben wirkenden Wasserdruck aus der Wasserrohrleitung nach
unten zwischen den Ventilsitzring 27 zu bewegen. Der Ventilkörper 29 ist von einem
elastischen Überzug 29' korrosionssicher umkleidet.
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Fig. 4 zeigt die genaue Ausgestaltung des Ventilsitzrings 27 und
des Ventilkörpers 29 im Abdichtungsbereich. Am Außenumfang hat der Ventilsitzring
27 Ausnehmungen 42, um formschlüssig mit dem Ventilgehäuse bzw. dem Mantelrohr 1
verbunden werden zu können. Das durch den Ventilkörper 29 und den Ventilsitzring
27 gebildete Absperrventil 25 hat eine Axialabdichtung 43 und eine Radialabdichtung
44. Die Axialabdichtung 43 wird durch eine Axialdichtungssitzfläche 45 gebildet,
auf der eine Schulter 46 des elastischen Überzugs 29' aufsitzen kann, die der Axialdichtungssitzfläche
45 parallel ist. Die Axialdichtungssitzfläche 45 ist eine schwach gegen die Ventilsitzringebene
geneigte Ringfläche.
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Die Radialdichtung 44 besteht aus einer Radialdichtungssitzfläche
47 und einem Radialdichtungswulst 48. Die Radialdichtungssitzfläche 47 ist schwach
gegen die Vertikale bzw. die Zylinderfläche 49 des Ventilsitzrings
27
geneigt, und zwar sich wasserrohrleitungsseitig verjüngend. Die Radialdichtungssitzfläche
47 schließt unterhalb der Axialdichtungssitz-fläche 45 unmittelbar an diese an,
lediglich getrennt durch eine kurze abgeflachte Übergangswölbung 50 des Ventilsitzrings
27.
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Der Radialdichtungswulst 48 schließt als radial nach außen gerichteter
Vorsprung an die Ringfläche 51 des Ventilkörpers 29 an, die unterhalb des Abdichtungsbereichs
parallel zur Ventilsitzringfläche 49 mit Abstand angeordnet ist. Von der Radialdichtungssitzfläche
47 verläuft der Wulst 48 vertikal nach oben, so daß er in diesem Bereich zylindrisch
ausgebildet ist. Dieser zylindrische Abschnitt 48' schließt mit einem Radius an
die Schulter 46 an, wobei zur Trennung der beiden Sitzflächen 45, 47 ein kleinerer
Radius gewählt ist, als bei der abgeflachten Übergangswolbung 50.
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Bei geschlossenem Hydranten drückt das Druckstück 24 auf den Ventilkörper
29, dessen Abdichtungen 43, 44 geschlossen sind. Die große Axialkraft des Druckstücks
24 wird dabei über die Axialdichtung 43 übertragen. Beim Öffnen des Hydranten wird
die Axialkraft des Druckstücks verringert und dieses durch die Ventilspindel 18
nach oben gezogen. Der in der Wasserrohrleitung herrschende Druck genügt, um den
Ventilkörper 29 anzuheben, wobei erst die Axialdichtung 43 und dann die Radialdichtung
44 geöffnet wird Ist der Wasserrohrleitungsdruck vorhanden, so wird zugleich mit
der Aufwärtsbewegung des Druckstücks 24 der Ventilkörper 29 hochgehoben, bis die
in Fig. 2 dargestellte Lage erreicht ist. Dabei besteht Druckwasserschutz, d. h.
die Entleerungsöffnung 39 ist durch die Dichtung 38 verschlossen.
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Bei geöffnetem Standrohranschluß 2 bzw. bei geöffnetem Standrohr
fließt Wasser aus der Rohrleitung aus dem Hydranten aus.
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Ist der Standrohranschluß 2 nicht geöffnet, so erfolgt nach einem
Einströmen des Wassers in das Innere 1' des Mantelrohrs 1 ein Druckausgleich zwischen
diesem von Wasser gefüllten Innenraum 1' und der Wasserrohrleitung. Dieser Vorgang
dauert wegen des geringen Volumens des Mantelrohrs 1 nur geringe Zeit, so daß der
Ventilkörper 29 bereits nach geringem Anheben der Ventilstange 12 durch die Schwerkraft
wieder abgesenkt wird und zumindest die Radialdichtung 44 zuverlässig geschlossen
wird. Dadurch wird ein Wasserrückfluß aus dem Hydranten in die Wasserrohrleitung
verhindert. Das ist auch dann der Fall, wenn die Ventilstange 12 gemäß Fig. 3 vollständig
nach oben verstellt wird.
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Wird eine Schließfeder 37 verwendet, so erfolgt bei einem Vestellen
der Ventilstange 12 nach oben zunächst keine entsprechende Verstellung des Ventilkörpers
29, da die Schließfeder 37 den Ventilkörper 29 zumindest solange mit seiner Radialdichtung
44 in Schließstellung hält, bis die Entleerungsöffnung 39 beim Hochziehen der Ventilstange
12 durch die Dichtung 38 verschlossen ist. Je nach Wasserdruck reicht gegebenenfalls
aber auch eine genügend große Eingriffslänge des Radialdichtungswulstes 48 in die
Radialdichtungssitzfläche 47 aus, um erheblichen Wasserzufluß in den Hydranten und
damit einen Druckausgleich zu verhindern.
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Beim Absenken des Ventilkörpers 29 aus der in Fig. 2 dargestellten
Öffnungslage des Hydranten in dessen in Fig. 1 dargestellte Schließlage wird zunächst
der Radialdichtungswulst 48 zwischen die Radialdichtungssitzfläche 47 gedrückt und
darauf solange vertikal nach unten verschoben, bis die Schulter 46 auf der Axialdichtungssitzfläche
45 ruht.