DE656643C - Auslaufventil fuer Wasserleitungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
12. FEBRUAR 1938

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Vr 656 KLASSE 47 g GRUPPE 35 οι

T 43482 XΠΙ47 g

©r.-3ng. Dieter Thoma in München Auslaufventil für Wasserleitungen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Januar 1934 ab

Das starke Geräusch, welches bei der AVasserentnahme aus den üblichen Auslaufventilen für Wasserleitungen entsteht, wenn der Wasserdruck, wie es bei städtischen Wasserleitungen die Regel ist, mehrere Atmosphären beträgt, und welches in den Häusern häufig als störend empfunden wird, hängt zum größten Teil mit dem Aufprall des aus der Drosselstelle, ζ. B. aus dem Spalt zwischen dem Ventilteller und seinem Sitz, mit großer Geschwindigkeit austretenden Wassers auf die Innenflächen des Hahngehäuses zusammen. Bei diesem Aufprall ergeben sich Verzögerungen des Wasserstromes und heftige Wirbel, und an gewissen Stellen geht der absolute Druck im Wasser bis auf Null zurück, so daß luftleere Hohlräume entstehen (Kavitation), die vom Wasserstrom in Gebiete fortgeführt werden, an denen der Druck höher ist; die Hohlräume klappen hier zusammen, und dabei entstehen unelastische harte Stöße, die störenden Lärm verursachen. Aber auch dann, wenn der Raum, in den das Wasser aus der Drosselstelle austritt, der Tosraum, genügend groß ist, entsteht Kavitationslärm, -wenn das im Tosraum enthaltene Wasser nicht in genügender Menge von der Seite her an den Strahl herantreten kann. Schließlich kann ein großer Tosraum auch seinerseits zu einer Geräuschquelle werden, wenn bei Öffnen des vordem geschlossenen Ventils in ihm eine Durchmischung von Wasser und Luft stattfindet.

Auslaufventile, bei denen der Tosraum an sich genügend groß ist, sind bekannt; bei diesen Ventilen sind aber andere Teile so ausgebildet, daß das seitliche Herantreten des im Tosraum enthaltenen Wassers an den austretenden Strahl behindert ist, so daß der Tosraum für die Unterdrückung der Gerausche nicht wirksam wird. Zu den Maßnahmen, die getroffen werden müssen, um das seitliche Herantreten an den Strahl möglich zu machen, gehört, in später noch zu erörternder Weise, das scharfkantige Absetzen der Dichtungsfläche an ihrem Austrittsrande. Auslaufventile, welche dieses Kennzeichen aufweisen, sind zwar an sich bekannt. Bei diesen bekannten \"entilen ist aber entweder der Tosraum nicht groß genug, oder es sind vorkragende Teile vorhanden, die ein genügendes seitliches Herantreten des Wassers gleichwohl unmöglich machen. Schließlich sind auch Auslaufventile bekannt, bei denen der Abfluß aus dem Tosraum durch eine Überfallkante begrenzt ist. Bei diesen liegt jedoch die Überfallkante tiefer als die Drosselstelle; bei geschlossenem Ventil entleert sich dann der Tosraum so weit, daß beim Üftnen des Ventils eine Durchmischung von AVasser und Luft eintritt, bei der Geräusch entsteht.

Die vorliegende Erfindung besteht in der

Vereinigung von Merkmalen, die sich auf die Größe und die Gestalt des Tosraumes und auf die den Abfluß aus dem Tosraum begrenzende Überfallkante beziehen.

Erfindungsgemäß wird der Tosraum so groß gemacht, daß sein senkrecht zur Ventilspindel durch die Absperrstelle gelegter Querschnitt erheblich größer, nämlich mindestens viermal so groß als der Durchflußquerschnitt bei voller Öffnung der Absperrstelle ist. Das in dem dadurch entstandenen Tosraum befindliche Wasser bremst den aus der Drosselstelle austretenden Strahl ab und verhindert so das Auf treffen des ungebremsten Strahls auf die Gehäusewand. Damit auch an der Stelle, an der der Wasserstrom sich vom Ventilteller und dem Sitz ablöst und den austretenden Strahl bildet, keine Hohlräume entstehen, muß der Tosraum außerdem so gestaltet werden, daß das in ihm befindliche Wasser seitlich, und zwar mindestens von einer Seite her, an den Strahl herantreten kann; dies wird dadurch erreicht, daß sich der Ventilteller und die Sitzfläche, oder mindestens einer dieser beiden Teile, scharfkantig unter nicht zu kleinem Winkel von der Dichtungsfläche absetzen und 'die Teile in der weiter unten noch näher dargelegten Weise auch im übrigen so gestaltet werden, daß das Wasser aus dem Tos raum seitlich an den von den scharfen Kanten bzw. von der scharfen Kante ausgehenden Strahl herantreten kann.

Ein nach diesen Grundsätzen ausgebildeter Tosraum weist ein viel größeres Fassungsvermögen auf als die engen Gehäuse der üblichen Auslauf ventile. Wenn die Wasserableitung unten an den Tosraum angeschlossen ist, so daß sich bei geschlossenem Hahn der Raum wie bei den üblichen Auslaufventilen entleert, muß nach dem Öffnen des Ventils erst eine gewisse, zu lange Zeit verstreichen, bis der Tosraum mit Wasser gefüllt ist und die erstrebte Wirkung ausübt. Deswegen wird nach der vorliegenden Erfindung die Anordnung des Tosraumes verbunden mit einer besonderen Anordnung des Ablaufes. Die Wasserabführung aus dem Tosraum soll nämlich durch einen Überfall erfolgen, dessen für den Abfluß maßgebende Kante oder Schwelle höher liegt als die Drosselstelle. Nach dem vollständigen Schließen des Ventils entleert sich-dann das Gehäuse nur bis zu der Höhe der Überlauf kante; nach der Wiederöffnung des \'*entils tritt der Wasserstrahl aus der Drosselstelle sofort in Wasser aus, ohne daß ein Zustand vorhergeht, bei dem der Wasserstrahl ungebremst auf die Gehäusewand auftritt oder Luft in den Tosraum hineingeschleppt wird.

In Abb. ι ist als Beispiel eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In das im wesentlichen kugelförmige Gehäuse α tritt das Wasser durch die Zuleitung b ein, deren Ende den Sitz c für den Ventilteller (Dichtungsscheibe) d bildet. Der Innenraum g des Gehäuses α ist der Tosraum. Jm oberen Teile des Gehäuses ist die ringsherum laufende Rippe i angeordnet, die innen die Durchfluß- öffnungk frei läßt; der Rand/i der Rippe ist die Überfallkante. Der Ablauf erfolgt schließlich durch den Kanal e.

Bei öffnung des \~entils tritt das Wasser aus der Drosselstelle zwischen c und d als scheibenförmiger Strahl/ mit großer Geschwindigkeit in den Tosraum g aus. Nach dem Austritt vermischt sich der Strahl so, wie in der Abbildung durch gestrichelte Linien angedeutet ist, in allmählich zunehmender Weise mit dem seitlich (oben und unten) angrenzenden Wasser, welches dabei zum Teil mitgerissen wird. Dieses Mitreißen führt nicht zu einer Hohlraumbildung, weil Wasser, dem die Bewegungsenergie bereits zum größten Teil entzogen ist, von der Seite, im Sinne der eingezeichneten Pfeile n, nachströmen kann. Bei ganz geringer Wasserentnahme fällt das Wasser über h über; bei großer Wasserentnahme wird die Luft aus dem Raum m fortgespült. Das aus der Öffnung k austretende Wasser erfährt eine weitere Beruhigung im Raum m und tritt beruhigt in den Ablauf e ein.

Das scharfkantige Absetzen der Dichtungsfläche gibt, wie erwähnt, noch nicht die unbedingte Sicherheit dafür, daß der Tosraum in der gewünschten Weise wirksam wird. Der in Abb. 1 angedeutete Vorgang der Durchmischung des Strahls mit dem von der Seite her aus dem Tosraum heranströmenden Wasser ist in Abb. 2, die einen Teil der Abb. 1 vergrößert zeigt, genauer dargestellt. Der Mischungsraum ist nach oben durch die Gerade o-q, nach unten durch die Gerade p-r begrenzt, die um ungefähr 12⁰ gegen die Strahlrichtung geneigt sind; 0 und p sind dabei die scharfen Kanten, mit denen sich der Ventilteller und der Sitz von den Dichtungsflächen absetzen. Der Strahl reißt Wasser mit, das mitgerissene Wasser wird ergänzt durch seitlich im Sinne der Pfeile κ aus dem Tosraum in den Mischungsraum nachströmendes Wasser. Es dürfen nun offenbar am Ventilteller und am Gehäuse keine vorkragenden Teile oder Einbauten vorhanden sein, welche das seitliche Nachströmen verhindern oder stark behindern. Ein derartiger Fehler liegt besonders dann nahe, wenn, wie in Abb. 3 dargestellt, der Ventilteller aus einem Grundkörper.? mit eingesetztem Dichtungsring hergestellt ist. In Abb. 4 ist ein Teil von

Abb. 3 vergrößert gezeichnet. Durch die >cliarfe Kante ο am Dichtungsring ist die Gerade ö-i/ so gezogen, daß sie die Begrenzungslinie des Grundkörpers s berührt; der Winkel 2, den diese Linie mit der Strahlrichtung o-v bildet, sei als Öffnungswinkel bezeichnet. Wenn der Öffnungswinkel α kleiner als 12° ist, ragt der Grundkörper in den Mischungsraum hinein, so daß unmittelbar nach dem Austritt an der Kante 0 überhaupt kein Wasser aus dem Tosraum seitlich an den Strahl heranströmen kann. Um das seitliche Heranströmen zu ermöglichen, muß der Öffnungswinkel mindestens etwa i6° betragen; zweckmäßig wird er noch größer gemacht. Eine richtige Ausführung ist in Abb. 5 gezeichnet; der von den Geraden o-v und 0-Ii₁ eingeschlossene Öffnungswinkel Ot₁ ist hier 30⁰, so daß zwischen der Begrenzung o-q des Mischungsraumes und dem Grundkörper s Platz bleibt, um das seitliche I leranströmen des Wassers im Sinne der Pfeile tu zu ermöglichen.

Für etwa unterhalb der scharfen Kante ρ (Abb. 2j vorhandene Vorkragungen oder Einbauten gilt sinngemäß dasselbe; auch hier muß der Öffnungswinkel mindestens etwa i6° betragen. Falls (Abb. 6) der Ventilsitz über den Bereich der Dichtungsfläche hinaus fortgesetzt ist, findet eine Durchmischung mit Totwasser nur an der Oberseite des Strahles statt; demgemäß besteht eine Bedingung hinsichtlich des Öffnungswinkels (3 min) auch nur für den Raum oberhalb des Strahles.

Der Fall, daß der Ventilsitz oder der Ventil-U¹Iler über den Bereich der Dichtungsfläche hinaus fortgesetzt ist, ist zugleich der einzige ' Fall, bei dem ein scharfkantiges Absetzen nur eines der beiden Teile genügt; auf derjenigen Strahlseite, auf der eine Ablösung und Durchmischung mit Totwasser nicht stattfindet, wird auch kein Wasser mitgerissen, so daß das Fehlen der scharfen Kante dort nicht schadet.

Aus der Bedingung, daß hinter der scharfen Kante bzw. hinter den scharfen Kanten ein Öffnungswinkel von mindestens i6° frei bleiben muß, folgt auch, daß der Winkel, unter den das Absetzen an der scharfen Kante erfolgt, auf keinen Fall kleiner als diese i6° sein darf. Es hat sich jedoch ge-' zeigt, daß dieser Winkel für die scharfe Kante im allgemeinen nicht genügt und daß der Absetzwiiikcl mindestens etwa 25'" sein muß: eine Vergrößerung über dieses Min"dest-'55 maß hinaus ist zweckmäßig, und in der Regel wird es, .wie es auch in den Abbildungen dargestellt ist, am besten sein, den Absetzwinkel, gleich 90⁰ zu machen.

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Auslaufventil für Wasserleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrund Drosselstelle {c, d) in einem Räume angeordnet ist, dessen senkrecht zur \"entilspindel durch die Absperrstclle gelegter , Querschnitt mindestens viermal so groß ist als der Durchflußquerschnitt bei voller Öffnung der Absperrstelle, daß sich der Ventilteller und der Sitz (oder mindestens einer dieser beiden Teile) scharfkantig ' von der Dichtungsfläche absetzen, wobei hinter den scharfen Kanten (bzw. hinter der scharfen Kante) ein Öffnungswinkel von mindestens i6° von Einbauten frei bleibt, und durch eine höher als die Absperrstelle liegende Überfallkante oder Schwelle, die bei geschlossenem A'entil den Abfluß aus dem die Drosselstelle umgebenden Raum begrenzt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen