DE4039644C2

DE4039644C2 - Overflow valve

Info

Publication number: DE4039644C2
Application number: DE4039644A
Authority: DE
Inventors: Dieter Westphal
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: VAILLANT GMBH, 42859 REMSCHEID, DE
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1990-12-12
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2010-12-13
Also published as: DE4039644A1; AT394426B; ATA183690A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Überströmventilanordnung mit einem Ein- und Auslaßgewindestutzen zum Einbau in eine Bypassleitung zwischen einer Heizwasser-Vorlauf- und einer Heizwasser-Rücklaufleitung einer Warmwasser-Heizungsanlage.The present invention relates to an overflow valve arrangement with an inlet and Outlet threaded connector for installation in a bypass line between a heating water flow and a heating water return line of a hot water heating system.

Aus der CH-PS 604 056 ist ein Überströmventil mit einer Differenzdruckerfassungseinrichtung bekanntgeworden. Diese ist als Anzeigevorrichtung mit zwei druckbeaufschlagten Kammern ausgebildet, wobei ein beweglicher Kolben mit einer Skala verbunden ist.From CH-PS 604 056 is an overflow valve with a differential pressure detection device known. This is a display device with two pressurized chambers formed, wherein a movable piston is connected to a scale.

Weitere Differenzdruckregler sind aus der DE-OS 30 09 790 und 27 50 098 bekanntgeworden, bei der es jedoch auf die Ausschaltung eines Brenners eines Wasserheizers bei Gasüberdruck ankommt.Other differential pressure regulators have become known from DE-OS 30 09 790 and 27 50 098, in which it is, however, to turn off a burner of a water heater at gas pressure arrives.

Aus dem DE-GBM 17 55 233 ist ein Sicherheits- und Überströmventil für flüssige Medien bekanntgeworden, dessen Gehäuse einen Ein- und Auslaßstutzen vorzugsweise zum Einbau in einen Bypass zwischen einer Heizwasservorlauf- und einer Heizwasserrücklaufleitung einer Warmwasserheizungsanlage bekanntgeworden, wobei im Ventilgehäuse ein Ventilkörper mit einem Ventilschaft axial geführt und gelagert ist und der Ventilkörper durch eine Druckfeder, welche sich an einer Gehäuseschulter abstützt, in Schließstellung auf einen im Gehäuse angeordneten Ventilsitzring gepreßt ist. Eine kreisförmige Dichtfläche des Ventilkörpers ist plan ausgeführt und am Umfang mit einer Strömungskante versehen.DE-GBM 17 55 233 is a safety and overflow valve for liquid media become known, the housing of an inlet and outlet connection preferably for installation in a bypass between a heating water supply and a heating water return line Hot water heating system became known, with a valve body in the valve housing a valve stem is axially guided and supported and the valve body by a compression spring, which is supported on a housing shoulder, in the closed position on one in the housing arranged valve seat ring is pressed. A circular sealing surface of the valve body is flat executed and provided with a flow edge on the circumference.

Bei Warmwasser-Heizungsanlagen, insbesondere bei solchen, deren Heizkörper-Absperror gane in Abhängigkeit von der Raumtemperatur automatisch gesteuert werden, ist es erforder lich, ein Überströmventil anzuordnen, um auch bei geschlossenen Absperrorganen eine Min destumlaufmenge an Wasser aufrecht zu erhalten. Durch dieses eingebaute Überströmventil ist also der Betrieb der Anlage unabhängig von jeglicher Umlaufwassermenge durch die Heizkör per. Ein Schließen der Thermostatventile kann nicht zum Abschalten der Anlage infolge Was sermangels führen, da bei sinkendem Wasserumlauf in der Anlage, also bei steigendem Druck in der Vorlaufleitung, sich das Überströmventil in der Bypassleitung öffnet.In hot water heating systems, especially those whose radiator shut-off gane controlled automatically depending on the room temperature, it is required Lich to arrange an overflow valve to a min to maintain the remaining amount of water in circulation. Through this built-in relief valve So the operation of the system regardless of any amount of circulating water by the radiator by. Closing the thermostatic valves cannot shut down the system as a result of what due to the decreasing water circulation in the system, i.e. with increasing pressure in the flow line, the overflow valve in the bypass line opens.

Hierzu ist aus dem DE-GM 78 02 444 ein Überströmventil bekannt, das in der Vorlaufleitung installiert und deren Bypass mit der Rücklaufleitung verbunden wird. Dieses Überströmventil hat zwei Ventilsitze, denen jeweils ein Ventilkörper zugeordnet ist. Beide Ventilkörper sind mittels einer Stange miteinander verbunden. Ein Ventilsitz ist an der Mündung des in das Ventilge häuse einmündenden Bypass-Stutzens angeordnet. Der andere Ventilsitz ist zwischen letzterem und dem Auslaufstutzen vorgesehen und beide Ventilkörper sind in Strömungsrichtung des vorlaufenden Wassers öffnend ausgebildet.For this purpose, an overflow valve is known from DE-GM 78 02 444, which is in the flow line installed and the bypass is connected to the return line. This overflow valve has two valve seats, each of which a valve body is assigned. Both valve bodies are by means of a rod connected together. A valve seat is at the mouth of the in the Ventilge arranged bypass socket opening. The other valve seat is between the latter and the outlet nozzle and both valve bodies are in the flow direction of the leading water designed to open.

Dieses Überlaufventil ist aber sehr aufwendig und zudem auch relativ schwierig zusammenzu setzen.This overflow valve is very complex and also relatively difficult to assemble put.

Aus der DE-PS 29 31 739 ist ein Überströmventil mit einem Ein- und einem Auslaßstutzen zum Einbau in Warmwasser-Heizungsanlagen mit einer Vorlaufleitung, einer Rücklaufleitung und einer Bypass-Leitung zwischen diesen beiden Leitungen bekannt. Das Überströmventil schließt in Strömungsrichtung und die vom rückströmenden Wasser beaufschlagbare Fläche des Ventilkörpers des Ventiles ist größer als der lichte Durchgangsquerschnitt des mit dem Ventilkörper korrespondierenden Ventilsitzes. Um das Überlaufventil lageunabhängig anordnen zu können, ist dem Ventilkörper eine Schließfeder zugeordnet, wobei vorzugsweise die als Druckfeder aus gebildete Feder sich einerseits an der Ventilkörperseite und anderseits an einer im Bereich des Einlaßstutzens vorgesehenen Gehäuseschulter abstützt.From DE-PS 29 31 739 an overflow valve with an inlet and an outlet nozzle for Installation in hot water heating systems with a flow line, a return line and a bypass line between these two lines is known. The overflow valve closes in the direction of flow and the surface of the valve body that can be acted upon by the back-flowing water of the valve is larger than the clear passage cross section of the valve body corresponding valve seat. In order to be able to arrange the overflow valve regardless of the position, a closing spring is assigned to the valve body, preferably being a compression spring formed spring on the one hand on the valve body side and on the other hand in the area of Inlet connector provided supports the housing shoulder.

Dieses Überströmventil ist zwar weniger aufwendig konstruiert und weist nur einen Ventilkörper auf, jedoch entspricht die Konstruktion des Ventilkörpers und des Ventilsitzes nicht den Anfor derungen bei einem Warmwasser-Heizgerät, über einen größeren Förderbereich eine möglichst konstante Restförderhöhe aufrecht zu erhalten.This overflow valve is of less complex construction and has only one valve body on, but the construction of the valve body and the valve seat does not meet the requirements changes in a hot water heater, if possible over a larger delivery range to maintain a constant residual head.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Überströmventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das einfach in der Herstellung und in der Montage ist und welches über einen gewissen Förderbereich eine konstante Restförderhöhe garantiert.The invention is therefore based on the object of an overflow valve of the type mentioned To create a type that is easy to manufacture and assemble and that is one certain remaining area guaranteed a constant head.

Erfindungsgemäß werden daher zur Lösung der Aufgabe die Merkmale des Patentanspruchs vorgeschlagen.According to the invention, the features of the patent claim are therefore used to achieve the object suggested.

Durch diese Konstruktion ist es möglich, über einen ausreichenden großen Fördermengenbe reich eine konstante Restförderhöhe zu erreichen. Zum Unterschied zu einem Rückschlagventil ist es bei einem Überströmventil nicht erforderlich, daß es absolut dicht ist. Es muß lediglich die Restforderhöhe garantieren, eine leichte Undichtheit ist erlaubt. Es kann durch diese bauliche Ausgestaltung sichergestellt werden, daß zumindest für einen Pumpenfördermengenbereich von 0-20 l/min die Restförderhöhe konstant bleibt.This construction makes it possible to have a sufficiently large delivery volume to reach a constant residual head. In contrast to a check valve it is not necessary for an overflow valve to be absolutely tight. It just has to Guarantee the remaining amount, a slight leak is allowed. It can be done through this structural Design to be ensured that at least for a pump delivery rate range the remaining head remains constant from 0-20 l / min.

Für viele Anwendungen in Heizungsanlagen ist es zweckmäßig die Stellung des Überström ventiles, das meist in der Bypass-Leitung zu einem Heizkörper angeordnet ist, anzuzeigen, oder verschiedene Steuervorgänge vom Schaltzustand des Überströmventiles abzuleiten. Dabei ist es erstrebenswert einen zusätzlichen Druckverlust möglichst zu vermeiden.For many applications in heating systems, the position of the overflow is advisable valves, which is usually arranged in the bypass line to a radiator, or derive various control processes from the switching status of the overflow valve. It is it is desirable to avoid an additional pressure loss if possible.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann daher vorgesehen sein, daß eine Meßkam mer vorgesehen ist, die über mindenstens eine Bohrung in der Wand des Überströmventiles, die anströmseitig des Ventilsitzringes angeordnet ist, mit der Zuströmleitung verbunden ist, und in der eine mit einem Schaltorgan in Verbindung stehende, die Kammer teilende und mittels einer Feder in Richtung einer Verkleinerung der über die Bohrung mit der Zuströmleitung ver bundene Teilkammer der der Meßkammer vorgespannte Membran angeordnet ist, wobei die oberhalb der Membran liegende Teilkammer über mindestens eine Bohrung mit der Abström seite des Ventiles verbunden ist.According to a further feature of the invention it can therefore be provided that a measurement mer is provided, which has at least one hole in the wall of the relief valve, which is arranged on the inflow side of the valve seat ring, is connected to the inflow line, and in one with a switching element in connection, dividing the chamber and by means of a spring in the direction of a reduction in size via the bore with the inflow line bound sub-chamber of the biased membrane is arranged, the Partial chamber above the membrane has at least one bore with the outflow side of the valve is connected.

Durch die Maßnahmen des Patentanspruchs läßt sich auf einfache Weise der Differenzdruck, der über dem Überströmventil abfällt zur Auslösung eines Schaltvorganges ausnutzen. Dieser kann wahlweise zur Einleitung eines Steuervorganges oder einfach zur Anzeige des Schaltzustandes des Überströmventiles benutzt werden.By means of the measures of the patent claim, the differential pressure, which falls above the overflow valve can be used to trigger a switching operation. This can either be used to initiate a control process or simply to display the Switching state of the overflow valve can be used.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Show:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überströmventiles, Fig. 1 shows a section through an embodiment of an overflow valve according to the invention,

Fig. 2 die Regelcharakteristik eines solchen Über strömventiles, FIG. 2 shows the control characteristics of such an strömventiles,

Fig. 3 die Anordnung eines Überströmventiles in einer schematisch dargestellten Warmwasser-Heizungs anlage, Fig. 3 shows the arrangement of a system overflow valve in a schematically illustrated hot-water heating,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungs beispiel eines erfindungsgemäßen Ventiles mit einer Meßkammer, und Fig. 4 shows a section through a further embodiment example of a valve according to the invention with a measuring chamber, and

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Ventilteller. Fig. 5 shows a section through a valve plate.

In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines Überströmventiles dargestellt, bei dem das Überströmventil 1 einen Einlaßstut zen 2 und einen Auslaßstutzen 3 besitzt, die mit entsprechen den Gewinden für den Anschluß an eine Bypassleitung versehen sind. In den Einlaßstutzen 2 ist ein Ventilsitzring 4 einge drückt. Dieser Ventilsitzring 4 weist auf seiner nach innen weisenden Seite eine nutförmige Ausdrehung 5 auf, wodurch sich einerseits ein kegelförmiger Dichtringsitz 6 und anderseits am Umfang gleichmäßig verteilte schnappbar ausgeführte Nocken 7, durch welche der Ventilsitzring 4 im Einlaßstutzen 2 sicher fixiert werden kann, ergeben. Der Innendurchmesser d des Ven tilsitzringes entspricht der lichten Weite der Bypassleitung. Auf dem kreisringförmigen Dichtsitz 6 liegt die kreisförmige, plane Dichtfläche eines Ventiltellers 8 auf. Der Ventilteller weist eine Strömungskante 9 auf, deren Radius maximal 0,5 mm betragen soll. Ein Ventilschaft 10 ist auf der Dichtfläche des Ventiltellers 8 abgewandten Seite vorgesehen. Aus Masseträgheitsgründen ist dieser Schaft 10 hohl ausgeführt (Fig. 5). Er ist in einer Nabe 11 eines Speichenringes 12 axial verschieblich gelagert. Der Speichenring 12, der zumin dest drei Speichen 13 aufweisen soll, ist in einer Ringschul ter 15 im Ventilgehäuse 14 eingelegt. Auf den Ventilkörper 8, 10 wirkt eine Druckfeder 16, die den Ventilteller 8 in dichtende Anlage an den kreisringförmigen Dichtsitz 6 bringt. Diese Druckfeder 16 stützt sich einerseits an der Nabe 11 und anderseits an der Rückseite des Ventiltellers 8 ab und wird vorzugsweise durch eine im Ventilteller befindliche Nut 17 bzw. durch die Mantelfläche der zum Ventilteller hin verlän gerten Nabe 11 geführt. Diese Nabenverlängerung dient auch als Öffnungsanschlag für den Ventilkörper 8, 10.In Fig. 1, an embodiment of an overflow valve is shown, in which the overflow valve 1 has an inlet pipe 2 and an outlet pipe 3 , which are provided with corresponding threads for connection to a bypass line. In the inlet port 2 , a valve seat ring 4 is pressed. This valve seat ring 4 has a groove-shaped recess 5 on its inward-facing side, which results in a conical sealing ring seat 6 on the one hand and, on the other hand, uniformly distributed snap-in cams 7 , by means of which the valve seat ring 4 can be securely fixed in the inlet port 2 . The inner diameter d of the valve seat ring corresponds to the clear width of the bypass line. Formed on the annular sealing seat 6, the circular, planar sealing surface lying on a valve disk. 8 The valve disk has a flow edge 9 , the radius of which should be a maximum of 0.5 mm. A valve stem 10 is provided on the sealing surface of the valve plate 8 facing away from the side. For reasons of inertia, this shaft 10 is hollow ( FIG. 5). It is axially displaceably mounted in a hub 11 of a spoke ring 12 . The spoke ring 12 , which should have at least three spokes 13 , is inserted in an annular shoulder 15 in the valve housing 14 . A compression spring 16 acts on the valve body 8 , 10 and brings the valve plate 8 into sealing contact with the annular sealing seat 6 . This compression spring 16 is supported on the one hand on the hub 11 and on the other hand on the back of the valve plate 8 and is preferably guided through a groove 17 located in the valve plate or through the lateral surface of the hub 11 extended to the valve plate. This hub extension also serves as an opening stop for the valve body 8 , 10 .

Um sicherzustellen, daß über einen für die Heizanlage aus reichend großen Pumpenfördermengenbereich eine konstante Rest förderhöhe erreicht wird, sind die Querschnittsverhältnisse im Überströmventil 1 von entscheidender Bedeutung. So ist es hierfür erforderlich, daß sich das Verhältnis des lichten Durchmessers d des Ventilsitzringes 4 zum Durchmesser D des Ventiltellers 8 wie 1 : 1,26 verhält, was einem Flächen verhältnis von 1 : 1,6 entspricht. Weiters ist es notwendig, daß das Durchmesserverhältnis des Gehäuses 14 und des Ventil tellers D_G/D = 1,35 beträgt. Dies ergibt ein Verhältnis der beiden Flächen von 1,83 : 1, d. h. der Gehäusequerschnitt ist um 83% größer als die Ventiltellerfläche.In order to ensure that a constant residual delivery head is achieved over a sufficiently large pump delivery range for the heating system, the cross-sectional conditions in the overflow valve 1 are of crucial importance. So it is necessary for this that the ratio of the inside diameter d of the valve seat ring 4 to the diameter D of the valve plate 8 behaves as 1: 1.26, which corresponds to an area ratio of 1: 1.6. Furthermore, it is necessary that the diameter ratio of the housing 14 and the valve plate D _G / D = 1.35. This results in a ratio of the two areas of 1.83: 1, ie the housing cross section is 83% larger than the valve disc area.

Zusammen mit der Abstimmung der Druckfeder 16 auf eine vorbe stimmte Restförderhöhe erzielt man durch die vorliegende Kon struktion ein Überströmventil, welches die in der Fig. 2 dar gestellte Regelcharakteristik aufweist. Es ergibt sich eine in weitem Bereich senkrechte Kennlinie, die jedoch bereits bei Abweichungen von den angegebenen Querschnittsverhältnissen um einige % nicht mehr der Senkrechten entspricht. (Fig. 2)Together with the adjustment of the compression spring 16 to a pre-determined residual head, the present con struction achieves an overflow valve which has the control characteristic shown in FIG. 2. The result is a characteristic curve that is vertical in a wide range, which, however, already no longer corresponds to the vertical in the event of deviations from the specified cross-sectional ratios by a few%. ( Fig. 2)

In der Fig. 3 ist die Anordnung eines derartigen Überströmven tiles in einer schematisch gezeichneten Heizungsanlage darge stellt. In der Rücklaufleitung 21 eines Warmwasser-Zeizgerä tes 22 ist eine Umwälzpumpe 23 angeordnet. Das Heizwasser wird über eine Vorlaufleitung 25 zu den Heizkörpern 24 gefördert, welche mit Thermostatventilen 26 versehen sind. Um bei einem Schließen dieser Thermostatventiles ein Abschalten der Anlage infolge Wassermangels zu vermeiden, ist zwischen der Vor- und der Rücklaufleitung 21 eine Bypassleitung 27 mit einem erfin dungsgemäßen Überströmventil 1 angeordnet. Durch dieses Über strömventil wird erreicht, daß eine vorbestimmte Restförder höhe in einem Pumpenfördermengenbereich von 0-20 l/min auf recht erhalten werden kann.In Fig. 3, the arrangement of such Überströmven tiles in a schematically drawn heating system is Darge. In the return line 21 of a hot water heater 22 , a circulation pump 23 is arranged. The heating water is conveyed via a flow line 25 to the radiators 24 , which are provided with thermostatic valves 26 . In order to avoid a shutdown of the system due to lack of water when this thermostat valve closes, a bypass line 27 with an overflow valve 1 according to the invention is arranged between the forward and the return line 21 . By means of this overflow valve it is achieved that a predetermined residual delivery height in a pump delivery rate range of 0-20 l / min can be maintained.

Bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überströmven tiles nach der Fig. 4 weist die Wand des Ventiles 1 an dessen Zuströmseite eine Bohrung 30 auf, die eine Verbindung zu einer Meßkammer 31 herstellt, u. zw. zu deren unter einer Membran 32 liegenden Teilkammer 33. Diese Membran 32 ist durch eine Fe der 34 in Richtung einer Verkleinerung der unter der Mem bran 33 liegenden und mit der Bohrung 30 mit der Zuströmseite des Ventiles 1 verbundenen Teilkammer 33 vorgespannt. Die Mem bran 32 ist über ein Übertragungsglied 35 mit einem Schal ter 36 verbunden und betätigt diesen bei Erreichen eines vor bestimmten Schaltdruckes an der Zuströmseite des Ventiles 1.In the embodiment of a Überströmven tiles according to the invention according to FIG. 4, the wall of the valve 1 on its inflow side has a bore 30 which connects to a measuring chamber 31 , u. between their subchamber 33 lying under a membrane 32 . This diaphragm 32 is biased by a Fe 34 in the direction of a reduction of temperature below the Mem bran 33 and connected to the bore 30 with the upstream side of the valve chamber 1 part 33rd The Mem bran 32 is connected via a transmission member 35 with a scarf ter 36 and actuates this when reaching a certain switching pressure on the inflow side of the valve 1st

Dabei sind an der Abströmseite des Ventiles weitere Bohrun gen 37, 37' angeordnet, die die Abströmseite des Ventiles, also den stromab des Dichtsitzes liegenden Bereich des Venti les 1 mit der oberen Teilkammer 33' der Meßkammer 31 verbin det. Here, at the outflow side of the valve further prepared holes 37 'are arranged to the downstream side of the valve, that is, the downstream of the sealing seat lying area of the Venti les 1 with the upper part of chamber 33' of the measuring chamber 37 det 31 verbin.

Dadurch spricht die Membran 32 auf den über dem Über strömventil anfallenden Differnzdruck an, wobei in der unteren Teilkammer 33 der an der Anströmseite 2 des Überströmventiles herrschende Druck und in der oberen Teilkammer 33' der an der Abströmseite 3 herrschende Druck wirkt, da diese Teilkammern über Bohrungen 30, bzw. 37, 27' mit der Anströmseite, bzw. der Abströmseite des Ventiles in Verbindung stehen.As a result, the diaphragm 32 responds to the differential pressure occurring across the overflow valve, the pressure prevailing on the inflow side 2 of the overflow valve in the lower subchamber 33 and the pressure prevailing on the outflow side 3 in the upper subchamber 33 ', since these subchambers over Bores 30 or 37, 27 'are connected to the upstream or downstream side of the valve.

Um ein Ansteigen des Druckes in einem nicht durchströmten Leitungsabschnitt, z. B. aufgrund eines Temperaturanstieges, zu verhindern, ist das Ventilteller 8, wie in der Fig. 5 dar gestellt, mit einer Drosselbohrung 38 versehen, die in den hohlen Schaft 10 des Ventiltellers 8 mündet und eine defi nierte Undichtheit des Überströmventiles bestimmt.To increase the pressure in a line section not flowed through, e.g. B. due to a temperature rise to prevent the valve plate 8 , as shown in FIG. 5 is provided with a throttle bore 38 which opens into the hollow shaft 10 of the valve plate 8 and a defined leakage of the overflow valve is determined.

Claims

1. overflow valve arrangement ( 1 ) with an inlet and outlet threaded connection ( 2 and 3 ) for installation in a bypass line ( 27 ) between a heating water supply and a heating water return line ( 25 and 21 ) of a hot water heating system, wherein in the valve housing ( 1 '), a valve body ( 8 ) with a hollow valve stem ( 10 ) is axially guided and supported and the valve body ( 8 ), which is provided with a throttle bore ( 38 ) connected to the cavity, by means of a compression spring ( 16 ) which is supported on a housing shoulder , in the closed position can be pressed onto a valve seat ring ( 4 ) arranged in the valve housing ( 1 '), the circular disk-shaped sealing surface of the valve body ( 8 ) being flat and having a flow edge ( 9 ) on the circumference, the radius of which is less than 0.5 mm is, the ratio of the area of the valve seat ring ( 4 ) to the area of the valve body ( 8 ) 1.6 and the ratio of the inner cross section of the Ventilge housing ( 14 ) to the surface of the valve body ( 8 ) is 1.83, and a differential pressure detection device is provided which has at least one bore ( 30 , 37 ) in the valve housing ( 1 ') on both sides of the valve seat ring ( 4 ) with the valve is connected and which is designed as a diaphragm-divided measuring chamber ( 31 ), the diaphragm ( 32 ) actuating a switch ( 36 ) by means of a transmission element ( 35 ) and by means of a spring ( 34 ) in the direction of a reduction in the size of the bore ( 30 ) the sub-chamber connected to the inflow side ( 33 ) of the measuring chamber ( 31 ) is biased.