DE4232774A1 - Verbundwasserzähler - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbundwasser
zähler mit einem Hauptzähler für die Erfassung der grö
ßeren Durchflüsse, einem in einer Nebenleitung oder einem
Nebenkanal sitzenden Nebenzähler für die Messung der
kleineren Durchflüsse und einem hinter dem Hauptzäh
ler angeordneten, mittels Differenzdruck und Federdruck
Selbsttätig wirksamen Umschaltventil, in dessen Gehäu
se der Ausgang der Nebenleitung seitlich einmündet und
in dem ein in sich geschlossener, kompletter Schaltein
satz sitzt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem solchen Verbundwasserzähler wird durch die
Kombination eines Hauptzählers mit einem Nebenzähler
ein weit größerer Meßbereich erzielt, als dies mit
einem einzelnen Großwasserzähler möglich ist.
Das Umschaltventil hat dabei die Aufgabe, durch exakte
Schaltungen die beiden geeichten Einzelzähler so für
die Wassererfassung einzusetzen, daß von der unteren
bis zur oberen Meßbereichsgrenze des Verbundwasserzäh
lers die vorgeschriebenen Meßfehlertoleranzen einge
halten werden.
Aus der DE-PS 92 631 Fig. 2 ist ein Federventil für
Verbundwasserzähler bekanntgeworden, bei dem durch eine
in einigem Abstand außerhalb des Ventilsitzes zugeord
nete Führung in welcher der Ventilkörper an seinem Um
fang auf eine kurze Strecke mit geringe Spielraum glei
tet, nachdem er von seinem Sitz abgehoben ist, zu dem
Zweck, den Druckunterschied nach erfolgtem Anheben des
Ventilkörpers sofort auf die größere Fläche wirken zu
lassen und durch die hierdurch veranlaßte sprungartige
Eröffnung des Ventils ein fehlerhaftes Anzeigen des
Wassermessers zu vermeiden.
Bei diesem Ventil kann die dargestellte meßfehlerfreie
Funktion aber nicht wie beschrieben eintreten, weil schon
bei kürzestem Abheben des Schließkörpers von seinem Sitz
eine wesentliche Differenzdruck-Minderung durch Druck
ausgleich entsteht, die dann bei gleichbleibendem Durch
fluß zu einem Stillstand des Schließkörpers in dieser
Lage und somit zu einem so geringen Durchfluß durch den
Hauptzähler führt, die dieser noch nicht erfassen kann;
größere Meßfehler beim Umschalten sind daher nicht zu
vermeiden.
Ein ähnliches Fehlverhalten tritt beim Schließen dieses
Umschaltventils ein, denn auch hierbei wird der Hauptzäh
ler-Durchfluß so stark gedrosselt, daß Meßfehler nicht
vermeidbar sind. Wegen seiner langgezogenen Bauform
ist dieses Umschaltventil für Verbundwasserzähler in
Kurzbaulänge auch nicht geeignet.
Ein weiteres Umschaltventil dieser Art geht aus der
DE-PS 30 34 056 hervor. In den Fig. 1, 2 und 3 sind hier
drei in ihrer, Bauweise verschiedene, in ihrem Wirkungs
prinzip aber fast gleiche Ventile dargestellt, die alle
den gleichen Mangel aufweisen, nämlich einen so starken
Schub in Ventilöffnungsrichtung, der nur durch eine ver
stärkte Druckfeder egalisiert werden kann, sonst öffnet
das jeweilige Ventil bei einem zu niedrigen Durchfluß
und Meßfehler sind auch hier unvermeidlich.
Ab einer bestimmten Ventiloffenstellung wird dann die
Widerstandskraft dieser Feder aber so groß, daß ein
enormer Druckverlust infolge zu geringem Durchlaßquer
schnitt entsteht, denn der Ventilhub ist nicht mehr aus
reichend.
Der zu starke Schub in Öffnungsrichtung hat zwei wesent
liche Ursachen. Bei allen drei Ventilen steht die jewei
lige Lippendichtung am Hauptdichtsitz mit ihrer vollen
Ringfläche während der Öffnungsphase unter Differenz
druckwirkung und wird bei allen drei Ventilen der je
weilige Tellerrand der Steuereinrichtung bei geschlos
senem Umschaltventil voll vom Nebenzähler-Durchfluß
umströmt, so daß der dabei entstehende Differenzdruck
den Verschlußkörper ständig in Ventil-Öffnungsrichtung
drückt. Dieser weitere Schub bedingt eine weitere Ver
stärkung der Druckfeder, so daß sich insgesamt die vorer
wähnten Mängel noch verstärken.
Eine unter Differenzdruck in Öffnungsrichtung schie
bende Lippendichtung ist auch aus der DE-PS 31 24 371
zu ersehen, ein Nachteil, den man hier mittels eines Dop
pelsitzsystems mit kleinerer Beaufschlagungsfläche in
etwa zu beseitigen versuchte. Dafür müssen aber in der
Praxis, insbesondere bei stark kalkhaltigem Wasser, unver
meidliche Ablagerungen in Kauf genommen werden, betroffen
werden hierbei hauptsächlich die Gleitpartien und die
engen Bypaßbohrungen. Fehlmessungen durch Funktionshem
mung sind daher auch bei diesem Umschaltventil nicht
auszuschließen.
Einen in Ventilschließstellung vom Nebenzähler-Durchfluß
voll umströmten Tellerrand des Verschlußkörpers zeigt
auch die DE-PS 30 55 047, so daß auch hier ein nicht vermeid
barer zusätzlicher Schub in Öffnungsrichtung vorliegt,
der wiederum nur mittels eines Doppelsitzsystems unge
fähr ausgeglichen werden konnte, um eine zu starke Druck
feder zu vermeiden. Dafür sind aber auch hier die vor
erwähnten Schwierigkeiten durch Ablagerungen und ähnli
ches im Innenraum und an dem Bypaß kaum vermeidbar.
Meßfehler infolge dieser Nachteile sind daher auch bei
dieser Ventilkonstruktion nicht auszuschließen.
Außer den bisher genannten Umschaltventilen gibt es noch
eine ganze Anzahl ähnlicher Bauarten, bei denen entweder
ein schiebender Teller oder eine schiebende Lippendich
tung oder sogar beides vorliegt, so daß auch hier Feder
probleme und dadurch zu hohe Druckverluste und Meßfeh
ler vorkommen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für Verbund
wasserzähler, insbesondere für solche in Kurzbaulänge,
ein Federumschaltventil zu schaffen, das einen mit geringen
Mitteln im Aufbau einfaches, leicht austauschbares
und im praktischen Einsatz in einem Rohrnetz trotzdem
funktionssicheres Schaltorgan aufweist, so daß zusätzli
che Meßfehler innerhalb der vorgeschriebenen Einbauzeit
vermieden werden.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 gesehen.
Dadurch, daß die gesamte Vorderfläche und auch die äuße
re Tellerfläche in der erfindungsgemäßen Schließlage
vom Nebenstrom weder an-noch umströmt werden, kann auf
die Tellerrandfläche in Ventilschließstellung durch den
Nebenstrom keinerlei Schub in Öffnungsrichtung erfol
gen. Der Tellerrand steht völlig frei in dem ihm zuge
ordneten neutralen Ringraum und schirmt mit seiner Rück
seite die Ringkammer gegen den Nebenstrom völlig ab,
so daß in der Kammer jegliche Strömung verhindert wird.
Der Tellerrand nimmt in der erfindungsgemäßen neutra
len Lage eine Wartestellung ein, bis der Differenzdruck
an dem abgedichteten Ventilsitz so angestiegen ist, daß
er das Absperrorgan unter Wahrung der Abdichtung gegen
den Widerstand der Druckfeder soweit stromabwärts schiebt,
bis der Tellerrand aus der Ringkammer gleitet und in
den Nebenstrom eintaucht. Jetzt erst kommt der Teller
rand in bezug auf die Ventilöffnung als Öffnungshilfe
zur Wirkung, denn nun wird der Tellerrand und damit das
gesamte Absperrorgan vom beim Umströmen eintretenden
zusätzlichen Differenzdruck weiter in Öffnungsrichtung
geschoben, bis der Tellerrand berührungslos in den koni
schen Teil der Ringkammer gleitet und dann infolge einer
weiteren Steigerung des Differenzdrucks bis hinter die
se Staustelle gebracht wird.
Hier nimmt das Absperrorgan eine erste Öffnungsstellung
ein und der Öffnungsvorgang ist damit fehlerfrei beendet.
Das gesamte Zusammenwirken der einzelnen Vorgänge erfolgt
durch die ständige Differenzdruck-Steigerung in einem
Zug so schnell, daß dabei jegliche Meßfehler durch Schalt
verzögerungen ausgeschlossen sind.
Die erfindungsgemäße Ringkammer dient somit in Ventil
schließstellung als völlig neutrale Aufnahmezone für
den Tellerrand des Absperrorgans und ist dabei in Be
zug auf die Ventilöffnung anfangs völlig wirkungslos.
Die vorgenannte Schilderung des Öffnungsvorgangs be
zieht sich auf ein Schaltorgan, bei dem der Nebenstrom
vom Nebenkanal aus zwischen den zylindrischen und den
konisch verjüngten Teil der Ringkammer geleitet wird.
Bei einer Umschaltventil-Bauart bei der das Nebenzähler
wasser infolge eines anderen Schaltsystems direkt in
den hinteren Teil des Ventilgehäuses einströmt, geht
die Schaltfunktion etwas anders vonstatten.
Hier steht der Ventilteller ohne jede Funktion solan
ge in der konischen Ringkammer in Wartestellung, bis
durch ein Steuerventil in der Nebenleitung der Neben
strom stark gedrosselt wird und infolge erhöhter Dif
ferenzdruckwirkung ein Stoß auf das Absperrorgan erfolgt.
Der Teller wird dabei durch die kurze konische Ringkam
mer bis etwas hinter deren Ende gedrückt und verbleibt
dann hier in seiner ersten Öffnungsstellung.
Bei einer weiteren Durchflußsteigerung löst sich der
Teller und damit das gesamte Absperrorgan, bei beiden
Schaltsystemen aus der ersten Öffnungsstellung und
wird bei maximal ein Durchfluß in seine größte Hubend
stellung gedrückt.
Die starke Einengung des Dichtsitz-Durchgangs erbringt
eine so kleine Druckfläche für den Öffnungs-Differenz
druck (etwa 0,2-0,3 bar), so daß die Druckfeder weit
schwächer gestaltet werden kann, als bei einem Dicht
sitz-Durchgang entsprechend der Ventil-Nennweite und,
dadurch liegt das Kraftmoment beim Öffnen des Ventils
ähnlich niedrig wie bei einem vergleichbaren Doppel
sitzventil, aber ohne dessen Nachteile.
Gemeinsam mit dem langgezogenen Einlauftrichter und
dem äußerst kurz gehaltenen Dichtsitz-Kanal ergibt sich
daraus trotz der Einengung bei der Nennbelastung des
Verbundwasserzählers ein Druckverlust, der immer noch
innerhalb der Eichvorschriften für diese Zähler liegt.
Dazu verhilft auch noch eine weitere durch die Erfin
dung ermöglichte Funktion im Ventilinneren.
Der stark eingeengte Dichtsitz-Durchgang bringt näm
lich zudem noch einen erheblichen Vorteil in bezug auf
die Feder-Entlastung in Ventil-Offenstellung, denn der
Flächensprung beziehungsweise das Flächenverhältnis
zu dem schon maximal großen Absperrorgan-Teller wird
größer, je kleiner der Dichtsitz gestaltet werden kann
und dadurch wird die Entlastung wesentlich größer.
Infolge dessen wird der bei der Teller-Umströmung für
die notwendige Schubleistung benötigte Differenzdruck
verminderbar, wodurch sich daraus folgend dann auch der
Gesamtdruckverlust vermindert.
Durch die besondere Ausbildung der Lippendichtung wird
gewährleistet, daß als Wirkdruckfläche für den Öffnungs
differenzdruck allein die Fläche zwischen dem Gleitbol
zen und dem eingeengten Dichtsitz-Durchgang maßgebend
ist und die Vorspannkraft der Druckfeder nur dem sich
daraus ergebenden Kraftmoment (Fläche×Differenzdruck)
entspricht.
Die Lippe der Lippendichtung wird im Ventilschließzustand
bei kleineren Durchflüssen bis zur Ventilöffnung vom
Druck im Hauptzähler fest auf ihren Dichtsitz gepreßt,
das ermöglicht ein labyrinthähnliches Kanalsystem auf der
Frontseite des Absperrorgans.
In der Öffnungsphase bewegt sich das Absperrorgan dann
infolge der Differenzdruckwirkung etwas stromabwärts,
nur die Innenpartie der Lippe verbleibt noch auf ihrem
Dichtsitz, bis sie funktionsbedingt im weiteren Verlauf
der Ventilöffnung von ihrer Auflage abgehoben wird und
der Hauptzähler anläuft.
Somit wird bei dieser Dichtungsart keinerlei Zusatzschub
in Öffnungsrichtung ermöglicht.
Wird ein O-Ring für die Ventilabdichtung vorgesehen,
dann dichtet dieser mit seinem Außendurchmesser den
Dichtsitzdurchgang ab, so daß auch hier kein zusätzlicher
Schub in Öffnungsrichtung erfolgen kann. In der Öffnungs
phase gleitet der O-Ring ein kurzes Stück innerhalb des
Dichtsitzdurchgangs, das bringt ebenfalls einen abgedich
teten Anfangshub des Absperrorgans.
Beide Dichtungen werden beim Schließvorgang des Umschalt
ventils erst in der letzten Schließphase wieder für die
Abdichtung des Schalteinsatzes benötigt.
Durch das Zusammenwirken der erfindungsgemäßen Punkte
a bis e wird somit erreicht, daß auch bei einem Umschalt
ventil mit nur einem Dichtsitz am Hauptdurchgang ohne
zusätzliche Hilfsmittel und ohne größeren Aufwand ein
wandfreie Öffnungs-und Schließvorgänge ermöglicht wer
den, sogar bei zwei sehr unterschiedlichen Schaltsyste
men.
Die Ventilkonstruktion nach der Erfindung ist äußerst
einfach in ihrem Aufbau und vermeidet alle bisher bei
Federventilen dieser Art bekannten Mängel, die, insbeson
dere durch den engen Bypaß und auch durch Hohlräume im
Ventilinneren, sowie durch zu starke Reibung mancher
Gleitteile auftreten können, die Wasserbeschaffenheit
ist dabei von großer Bedeutung.
Die einstückige Ausführung des Schalteinsatzträgers mit
der konischen Ringkammer beziehungsweise dem konischen
Stauring nach dem Anspruch 2 hat den Vorteil, daß die
beiden Teile infolge der starren Verbindung absolut
zentrisch zueinander liegen und der Tellerrand des Ab
sperrorgans rundherum immer einen gleichmäßigen Ring
spalt zu der Ringkammer und dem konischen Stauring ein
hält.
Exzentrische Abweichungen, die beim Zusammenschrauben
der beiden Teile auftreten können, entfallen somit.
Eingespart werden durch Einstückigkeit auch etliche
Herstellkosten und der bisher übliche Montageaufwand.
Ein nach dem Anspruch 3 aus Kunststoff gespritzter ein
stückiger Schalteinsatzträger ist in den Herstellkosten
weit billiger als ein mechanisch bearbeitetes Guß-oder
Preßteil. Dadurch werden erhebliche Kosten gespart und
zusätzlich ist ein solches Kunststoffteil auch noch
viel leichter als ein Metallteil.
Ein fest mit der Nabe des Schalteinsatzes verbundener
zentraler Gleitbolzen nach dem Anspruch 4 erspart zu
sätzliche Bolzenhalterungen oder ähnliches und somit
einige Herstellkosten. Wird der Gleitbolzen in die Na
be eingespritzt, dann erhält er eine absolut zentrische
Lage und zusätzlich, entfallen die Montagekosten.
Wird das Absperrorgan nach dem Anspruch 5 aus Kunst
stoff gespritzt, dann entstehen weit geringere Herstell
kosten, als bei einer mechanischen Fertigung, insbesonde
re bei einem Absperrorgan mit einer Lippendichtung, bei
der eine spezielle Halterung nötig ist. Weiterhin kön
nen bei einem Kunststoffteil sehr leicht Verstärkungs
rippen vorgesehen werden, was bei einer mechanischen Her
stellung wesentlich schwieriger ist.
Bei einer Verbundzähler-Baulänge nach dem Anspruch 6
ist es möglich, anstelle eines senkrechten Woltmann
zählers einen Verbundwasserzähler mit einem waagerech
ten, kurzen Hauptzähler und einem Umschaltventil in Kurz
baulänge in eine vorhandene Rohrleitung einzubauen, wenn
sich die Durchflußverhältnisse so ändern, daß der Meßbe
reich des Einzelzählers nicht mehr ausreicht, um alle
Durchflüsse im Rahmen der Eichordnung zu erfassen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Schalteinsätze nach
dem Anspruch 7 bringt den Vorteil, daß sie für die bei
den derzeit üblichen Umschaltventil-Konstruktionen mit
Doppelsitz-Schalteinsätzen geeignet sind. Mit angepaß
ten Außenmaßen versehen, können beide Versionen einer
Nenngröße dann jederzeit als Austausch-Schalteinsätze
verwendet werden, die bekannten Umschaltventilgehäuse
bleiben unverändert.
Die schmalen Steuerschlitze nach dem Anspruch 8 bewir
ken in Verbindung mit dem Tellerrand des Absperrkörpers
im Moment des Öffnens eine erhebliche Beschleunigung
des Schaltvorgangs, denn schon nach kurzem immer noch
abgedichteten Öffnungsweg des Absperrkörpers wird durch
Nebenstromstau ein kurzfristig stark erhöhter Diffe
renzdruck erzielt, so daß sich das Ventil infolgedessen
schlagfertig öffnet und der Hauptzähler anläuft.
Die beiden Dichtflächen nach dem Anspruch 9 dienen im
Schließzustand des Umschaltventils als Anlagen für eine
Dichtung auf dem Gleitbolzen. Die Flächen sind je nach
der Dichtungsart mit Planflächen versehen, sie können
aber auch stufenförmig oder ähnlich ausgebildet sein,
wenn die Dichtung an der Nabe oder am Absperrorgan be
festigt werden soll.
Durch die Dichtung nach dem Anspruch 10 wird unter an
derem verhütet, daß durch den feinen Gleitspalt zwischen
dem Gleitbolzen und der Führungsbohrung des Absperror
gans im Ventilschließzustand ein gewisser Druckaus
gleich zwischen dem Ventilvordruck und dem Druck im
Gehäuse-Hinterteil stattfinden kann.
Die Dichtung dient außerdem in der letzten Schließpha
se als Puffer für das zurückgleitende Absperrorgan.
Mittels der Dichtung nach dem Anspruch 11 wird über
eine kurze Wegstrecke eine Längsabdichtung erreicht,
die etwa dem Hub entspricht, den der Tellerrand des Ab
sperrorgans zurücklegen muß, bis er im Öffnungsfall von
dem durch die Steuerschlitze fließenden Nebenstrom er
faßt und weiter in Richtung Ventilausgang gedrückt wird.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der
Zeichnung dargestellt und zwar zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Verbund
wasserzählers in Kurzbaulänge von oben,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Umschaltventil in
Schließstellung im Längsschnitt, mit einer Neben
strom-Zuführung in den Schalteinsatz,
Fig. 3 einen Schalteinsatz nach der Fig. 2 in
maximaler Offenstellung,
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Umschaltventil in
Schließstellung im Längsschnitt, mit einer Neben
strom-Zuführung frei in das Ventilgehäuse,
Fig. 5 einen Schalteinsatz nach der Fig. 4 je
doch mit einem O-Ring als Abdichtorgan am Ventil-
Absperrkörper,
Fig. 6 einen Querschnitt durch die Schlitzzone
des Schalteinsatzträgers.
Der in der Fig. 1 schematisch dargestellte Verbundwas
serzähler besteht im wesentlichen aus dem Hauptzähler
dem in einer Nebenleitung 2 sitzenden Nebenzähler 3 und
dem Umschaltventil 4, welche miteinander verschraubt und
gegenseitig abgedichtet sind.
Das in der Fig. 2 dargestellte Umschaltventil 4 für Ver
bundwasserzähler besitzt das Ventilgehäuse 5 mit Ein
gangsflansch 37 und Ausgangsflansch 38, sowie den An
schlußstutzen 39 für den Nebenzähler 3.
Das von diesem kommende Wasser fließt über den Nebenka
nal 2 in den zentralen Ringkanal 40 des Ventilgehäuses 5.
In dem Ventilgehäuse 5 sitzt der kompakte Schalteinsatz
7, der mit seinem Paßring 42 in dem Gehäuse-Einpaß 43
geführt und mittels des O-Rings 44 gegenüber dem Gehäu
se-Hinterteil 11 abgedichtet ist.
Der Schalteinsatz 7 besteht im wesentlichen aus dem
Schalteinsatzträger 13, dem längsbeweglichen Absperr
organ 9 mit der Lippendichtung 27 oder dem O-Ring 26,
dem raumfesten, zentralen Gleitbolzen 8, der vorgespann
ten Druckfeder 12 mit Spannmutter 45.
Mit seinem Vorderteil 46 ist der Gleitbolzen 8 in die
Nabe 30 des Schalteinsatzträgers 13 eingeschraubt oder
eingespritzt. Stützrippen 47 verbinden die zentrale Na
be 30 mit dem Außenring 48 des Schalteinsatzträgers 13.
Eingeklemmt zwischen dem Tellerrand 17 des Absperror
gans 9 sitzt das Außenteil 28 der Lippendichtung 27.
Das Innenteil 29 der Lippendichtung 27 wird im Ventil
schließzustand vom Absperrorgan 9 über die labyrinth
förmige Auflage 50 durch die Druckfeder 12 fest gegen
die kreisförmige Dichtkante 49 des Schalteinsatzträgers
13 gepreßt.
Der Schalteinsatzträger 13 besitzt eine neutrale Ring
kammer 15, eine Schlitzzone 51 und eine konische Staustu
fe 52. Das Absperrorgan 9 hat einen tellerförmigen Rand
17, der im Ventilschließzustand berührungsfrei in der
neutralen Ringkammer 15 steht.
Nach dem Ausströmen aus dem zentralen Ringkanal 40 fließt
das Nebenzählerwasser durch die Stauschlitze 31 der
Schlitzzone 51, dann durch die konische Staustufe 52,
zum Gehäuse-Hinterteil 11 mit dem Gehäuse-Ausgang 41
und von hier aus zu einer nicht dargestellten Wasser-
Entnahmestelle.
Der tellerförmige Rand 17 steuert mit seiner äußeren
Kante 18 im Zusammenwirken mit der Schlitzzone 51 und
der konischen Staustufe 52 sowohl beim Öffnungsvorgang
des Umschaltventils 4, als auch bei dessen Schließvorgang
die Schaltbewegungen des Absperrorgans 9 völlig berüh
rungslos.
In Ventil-Offenstellung fließt das vom Hauptzähler 1
erfaßte Wasser durch den langgezogenen konischen Ein
lauftrichter 23 und den kurzen Dichtsitzdurchgang 24
unter Umströmen des Absperrorgans 9 mit seinem Teller
rand 17 zum Gehäuse-Ausgang 41 und von da zur Wasserent
nahmestelle.
Der Längsschnitt durch den Schalteinsatz 7 nach der
Fig. 3 zeigt die Stellung des Absperrorgans 9 bei ma
ximalem Ventilhub. Das Absperrorgan 9 liegt dabei mit
seiner Nabe 53 an der Federspannmutter 45 an.
Aus dem Längsschnitt durch den Umschaltventil-Bereich
4 nach der Fig. 4 ist zu ersehen, daß der Außenring 48
mit dem Paßring 42 des Schalteinsatzträgers 13 bei die
sem Schalteinsatz 7 wegen eines anderen Schaltsystems
baulich etwas verändert ist.
Dies ist nötig, weil der Schalteinsatz bei dieser Aus
führung außen völlig geschlossen sein muß, da der Neben
strom hier aus Funktionsgründen nicht in den Schaltein
satz 7 geleitet wird, sondern diesen umgeht und an belie
biger Stelle frei in das Ventilgehäuse-Hinterteil 11
fließt.
Die bei allen Schaltbewegungen auch hier erforderliche
Nebenstrom-Steuerung übernimmt ein separates in der Ne
benleitung 2 angeordnetes, nicht näher dargestelltes
Steuerventil 21 mit einem Kegel und einer Druckfeder.
Der Schalteinsatz nach der Fig. 5 zeigt eine Abdichtungs
art am Hauptsitz 24, bei der anstelle einer Lippendich
tung ein O-Ring 26 Verwendung findet. Der O-Ring 26 ist
fest in eine Ringnute 54 des Absperrorgans 9 einge
spannt und überbrückt ebenfalls dichtend eine kurze
Wegstrecke 14.
Am Querschnitt nach der Fig. 6 durch die Schlitzzone 51
mit den Steuerschlitzen 31 des Schalteinsatzträgers 13
erkennt man den weiteren Weg des Nebenstroms nach Ver
lassen des Ringkanals 40 im Ventilgehäuse 5.
Die Steuerschlitze sind äußerst kurz gehalten, damit
das Absperrorgan 9 mit seinem Tellerrand 17 schon nach
geringem Hub vom Nebenstrom erfaßt und weiter in Öff
nungsrichtung geschoben wird.
Der Öffnungsvorgang des Umschaltventils 4 nach der Fig. 2
geht wie folgt vonstatten:
Bei geschlossenem Schalteinsatz 7 und somit stillste
hendem Meßflügel des Hauptzählers (Woltmannzählers) 1
strömt das zu erfassende Wasser über die Nebenleitung 2
mit dem Nebenzähler 3 durch den Anschlußstutzen 39 in
den Ringkanal 40 des Ventilgehäuses 5 und nach dem Durch
lauf der Steuerschlitze 31 und der konischen Staustufe
52 über das Gehäuse-Hinterteil 11 zum Gehäuse-Ausgang 41.
Von hier aus wird der Nebenstrom zu der nicht darge
stellten Wasser-Entnahmestelle geleitet, die Wassermen
ge ist dabei noch nicht allzu groß.
Beim Durchströmen der Nebenleitung 2, sowie des Neben
zählers 3 entsteht dabei ein Druckabfall von etwa 0,2
bis 0,4 bar, so daß im Ventil-Innenraum 11 ein um dieses
Maß niedrigerer Druck vorherrscht, als im Woltmannzäh
ler 1.
Dieser Differenzdruck wird üblicherweise als Öffnungs
kraft für den Schalteinsatz 7 benutzt, beaufschlagt wird
hierbei nur die Vorderseite des am Hauptdurchgang 24
abgedichteten Absperrorgans 9.
Bei einem vorbestimmten Durchfluß öffnet sich dann der
Schalteinsatz 7 infolge der Differenzdruckwirkung auf
das Absperrorgan 9 gegen den Widerstand der vorgespann
ten Druckfeder 12 selbsttätig und das Wasser strömt
dann überwiegend durch den Woltmannzähler 1, den Schalt
einsatz 7 und den hinteren Teil 11 zu dem Ventilaus
gang 41; eine geringe Wassermenge fließt dabei weiter
den Nebenzähler 3.
Während des Öffnungsvorgangs gleitet das Absperrorgan 9
mit seinem tellerförmigen Rand 17 stromabwärts berüh
rungslos aus der Ringkammer 15 durch die Schlitzzone 51
in die konische Stufe 52 und kann dann infolge des hin
ter dieser auftretenden Staudrucks nicht mehr in seine
Ausgangsstellung zurückgleiten. In dieser Lage wirkt
die Staustufe 52 wie eine hydraulische Raste. Zwischen
stellungen des Absperrorgans 9 sind während des Öff
nungsvorgangs nicht möglich, weil die Anfangsbewegung
des Absperrorgans 9 durch die biegsame Lippendichtung
27 über eine bestimmte Strecke abgedichtet bleibt und
im weiteren Verlauf der Öffnungsbewegung der Differenz
druck als schiebende Kraft ständig zunimmt, denn die Ring
spalte werden stetig enger.
Umschaltmeßfehler sind somit während des Öffnungsvor
gangs infolge der schnellen Gleitbewegung des Absperr
organs 9 nicht möglich.
Steigt der Durchfluß weiter an, dann wird das Absperror
gan 9 vom durchlaufenden Wasser gegen den Widerstand
der Druckfeder 12 auf dem Gleitbolzen 8 weiter stromab
wärts geschoben, bis es seine maximale Hub-Endstellung
erreicht hat.
Das Schließen des Umschaltventils 4 und somit Abschal
ten des Hauptzählers 1 erfolgt in umgekehrter Reihen
folge. Bei einer Durchflußabnahme gleitet das Absperr
organ 9 durch die Schließkraft der Druckfeder 12 aus
seiner Endstellung solange stromaufwärts, bis es wieder
an die Staustufe 52 gelangt. Hier nimmt das Absperrorgan
9 erneut seine Staustellung ein, bis die Kraft der Druck
feder 12 den Stauwiderstand der hydraulischen Raste über
winden kann.
Das Absperrorgan 9 gleitet dann ohne Verzug in seine
Schließstellung zurück, denn durch die jetzt auftreten
de Ringspalt-Erweiterung wird die Schließbeschleunigung
ständig verstärkt.
Der Hauptstrom ist somit schlagartig unterbunden und
die noch fließende Wassermenge erfaßt der Nebenzähler 3
solange allein, bis keine Wasserentnahme mehr stattfin
det und beide Zähler 1 und 3 stillstehen.
Der Öffnungsvorgang des Umschaltventils 4 nach der Fig. 4
weicht etwas von dem vorbeschriebenen Vorgang ab, weil
hier das vom Nebenzähler kommende Wasser direkt in den
hinteren Raum 11 des Ventilgehäuses 5 geleitet wird
und von da aus zu der Wasserentnahmestelle strömt
Maßgebend für die Nebenstromführung in den hinteren
Raum 11 ist der erweiterte Nebenleitungsausgang 6.
In der Öffnungsphase wird deshalb der Nebenstrom durch
ein hinter dem Nebenzähler 3 in der Nebenleitung 2 an
geordnetes Steuerventil 21 so stark gedrosselt, daß die
größte Wassermenge dann durch den Hauptzähler 1 fließt
und von hier aus das Absperrorgan 9 beaufschlagt. Dieses
erhält dadurch einen stoßartigen Schub in Richtung Ven
tilausgang.
Infolgedessen durchgleitet das Absperrorgan auch hier
die konische Staustufe 52 und nimmt hinter dieser die
schon erwähnte Rast- oder Staustellung ein, bis das Ab
sperrorgan 9 durch einen gesteigerten Durchfluß wei
ter stromabwärts geschoben wird. Auch bei diesem Ventil
endet der Maximalhub des Absperrorgans 9 an dem An
schlag 45.
Das Schließen dieses Umschaltventils 4 erfolgt eben
falls von der konischen Staustufe 52 aus. Während der
tellerförmige Rand 17 des Absperrorgans 9 diese durch
gleitet, wird das Absperrorgan 9 durch die Ringspaltver
größerung in seiner Schließbewegung so beschleunigt, daß
es schlagartig auf den Dichtsitz 49 zurückgleitet und
diesen verschließt.
Das bis zu dieser Situation durch den Hauptzähler 1
fließende Wasser wird danach wieder dem Nebenzähler 3
zugeleitet und erweitert dadurch zwangsweise den feder
abhängigen Durchflußquerschnitt im bis dahin fast ge
schlossenen Steuerventil 21 in der Nebenleitung 2.
Die Durchflüsse durch den Woltmannzähler 1 und den Ne
benzähler 3 werden somit auch hier selbsttätig so ge
schickt gesteuert, daß Meßfehler durch nicht richtig
erfaßbare Wassermengen dabei nicht auftreten können.
Beide Umschaltventile 4 sind zudem noch so ausführbar,
daß mit ihnen auch ein Wasserrückfluß z. B. bei einem
Rohrbruch vor dem Verbundwasserzähler verhindert wird.
Zur Druckverlust-Minderung besteht noch die Möglichkeit,
die Nebenleitung 2 zu erweitern und als Nebenzähler 3
einen druckverlustarmen Mehrbereichszähler zu verwenden.
Claims (11)
1. Verbundwasserzähler mit einem Hauptzähler (1) für
die Erfassung der größeren Durchflüsse, einem in einer
Nebenleitung oder einem Nebenkanal (2) sitzenden Neben
zähler (3) für die Messung der kleineren Durchflüsse
und einem hinter dem Hauptzähler (1) angeordneten, mit
tels Differentdruck und Federdruck selbsttätig wirksamen
Umschaltventil (4), in dessen Gehäuse (5) der Ausgang
(6) der Nebenleitung (2) seitlich einmündet und in dem
ein in sich geschlossener, kompletter Schalteinsatz (7)
sitzt, dessen in Ventillängsachse auf einem zentralen
Gleitbolzen (8) verschiebbar geführtes Absperrorgan
(9) vom Druck in der Hauptleitung (10) in Ventilöffnungs
richtung und von dem im Ventilgehäuse-Hinterteil (11)
herrschenden, durch den bei laufendem Nebenzähler (3)
entstehenden Niederdruck, sowie durch eine vorgespannte
Druckfeder (12) in Ventilschließrichtung beaufschlagt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) der Träger (13) des Schalteinsatzes (7) eine strom abwärts offene und außen in Achsrichtung über eine kur ze Wegstrecke (14) zylindrische oder konische Ringkam mer (15) aufweist,
- b) die Frontpartie (16) des tellerförmigen Randes (17) am Absperrorgan (9) sich in Ventilschließstellung inner halb der zylindrischen Ringkammer (15) des Schalteinsatz trägers (13) befindet und zwischen dem äußeren Teller rand (18) und dem Ringkammermantel (19) ein schmaler Ringspalt (20) vorhanden ist, wenn ein Schaltsystem vor liegt, bei dem der Nebenstrom seitlich in den Schaltein satz (7) geleitet wird,
- c) der tellerförmige Rand (17) am Absperrorgan (9) sich in Ventilschließstellung innerhalb der konischen Ring kammer (15) des Schalteinsatzträgers (13) befindet und zwischen dem Tellerrand (18) und dem Ringkammermantel (19) ein schmaler Ringspalt (20) vorhanden ist, wenn ein Schaltsystem vorliegt, bei dem der Nebenstrom frei in den hinteren Teil (11) des Ventilgehäuses (5) geleitet wird und als Öffnungshilfe zusätzlich ein Steuerventil (21) Verwendung findet,
- d) die Hauptstrom-Durchflußzone (22) des Schalteinsat zes (7) aus einem stromabwärts verjüngten Einlauftrichter (23) und einem gegenüber der jeweiligen Ventilnennweite sehr stark eingeengten und äußerst kurzen Dichtsitz-Durch gang (24) besteht und
- e) das Absperrorgan (9) an seiner Vorderseite (25) eine elastische Dichtung, beispielsweise einen O-Ring (26) oder eine Lippendichtung (27) trägt, wobei die Lippen dichtung an ihrem Außenteil (28) fest mit dem Absperr organ (9) verbunden ist, während ihr Innenteil (29) sich bei der Ventilöffnung unter Einhaltung der Dichtheit in axialer Richtung entgegen der Durchflußrichtung ein vorbestimmtes Maß verbiegt.
2. Verbundwasserzähler nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schalteinsatzträger (13) und die ko
nische Ringkammer beziehungsweise der konische Stauring
(15) einstückig ausgeführt sind.
3. Verbundwasserzähler nach den Ansprüchen 1 und 2, da
durch gekennzeichnet, daß der einstückige Schalteinsatz
träger (13) vorzugsweise aus Kunststoff gespritzt ist.
4. Verbundwasserzähler nach den Ansprüchen 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der Gleitbolzen (8) in die
Haltenabe (30) des Schalteinsatzträgers (13) eingeschraubt
oder eingespritzt ist.
5. Verbundwasserzähler nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Absperrorgan (9) vorzugsweise aus
Kunststoff gespritzt ist.
6. Verbundwasserzähler nach Anspruch 1 und weiteren,
dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (4)
eine solche Kurzbaulänge besitzt, welche gemeinsam mit
der Baulänge des Hauptzählers (1) der größeren Baulän
ge eines genormten Woltmannzählers senkrechter Bauart
entspricht.
7. Verbundwasserzähler nach Anspruch 1 und anderen, da
durch gekennzeichnet, daß der erfindungsgemäße Schalt
einsatz (7) so ausgebildet sein kann, daß er entweder
für eine Verbundwasserzähler-Ausführung bei der das
den Nebenzähler durchströmende Wasser über eine spe
zielle Nebenleitung oder einen Nebenkanal (2) direkt
in den Schalteinsatz (7) geleitet wird oder für eine
Bauart, bei der funktionsgemäß das Nebenzähler-Wasser
unter Umgehung des Schalteinsatzes (7) frei in den
Innenraum (11) des Gehäuses (5) einströmt, verwendbar
ist.
8. Verbundwasserzähler nach Anspruch 1 und weiteren,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schalteinsatzträger
(13) zwischen dem zylindrischen und dem konischen Teil
der Ringkammer (15) mehrere auf den Ringkammermantel
(19) verteilte schmale Steuerschlitze (31) aufweist,
durch die der Nebenstrom im Ventilschließzustand voll
ständig und in Ventiloffenstellung teilweise in das
konische Teilstück der Ringkammer (15) fließt, wenn er
seitlich in den Schalteinsatz (7) geleitet wird.
9. Verbundwasserzähler nach Anspruch 1 und weiteren,
dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Rückseite (32)
der Haltenabe (30) des Schalteinsatzträgers (13), als
auch die Vorderseite (33) des Absperrorgans (9) als
Dichtflächen ausgebildet sind.
10. Verbundwasserzähler nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen der Haltenaben-Rückseite (32)
und der Absperrorgan-Vorderfront (33) eine elastische
leicht gepreßte Dichtung (34) sitzt.
11. Verbundwasserzähler nach den Ansprüchen 9 und 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (34) auf einer
Frontseite eine lippenähnliche Ausbildung (35) aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924232774 DE4232774A1 (de) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | Verbundwasserzähler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924232774 DE4232774A1 (de) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | Verbundwasserzähler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4232774A1 true DE4232774A1 (de) | 1994-03-31 |
Family
ID=6469232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19924232774 Withdrawn DE4232774A1 (de) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | Verbundwasserzähler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4232774A1 (de) |
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1992
- 1992-09-30 DE DE19924232774 patent/DE4232774A1/de not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: H. MEINECKE AG, 30880 LAATZEN, DE |
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8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: DEWALD, HANS-PETER, DIPL.-KAUFM., 68259 MANNHEIM, DE |
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