DE7833243U1 - Einstellbares rueckschlagventil - Google Patents

Description

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7. November 1978 D-Kg/K

Günter Jaekel

Weston, Ontario, Canada

ⁿ Einstellbares RUckschla»rventil

Die Erfindung betrifft ein einstellbares Rückschlagventil zur Verwendung in Flüssigkeits-Versorgungssystemen. Während es besonders nützlich ist, zum Mischen von Wasser aus einer Heißwasserleitung und einer Kaltwasserleitung Ventile oder Absperrorgane vorzusehen, ist das erfindungsgemäße Ventil in keiner Weise auf diese Anwendung begrenzt, sondern kann benutzt werden,

um den Fluß von Flüssigkeiten lind Gasen zu steuern.

Gemäß der Erfindung ist ein Rückschlagventil mit einem Ventilgehäuse, das eine Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung, eine Einlaßkammer und eine Auslaßkammer sowie einen Ventilsitz umfaßt, der einen Durchlaß zwischen beiden Kammern bildet und euf dessen Auslaßseite eine Ventilkugel durch eine Druckfeder gedruckt ist, und mit einem vomVentilgehäuse einstellbar getragenen Widerlager für die Druckfeder, wobei durch die zwischen der Ventilkugel und dem Widerlager wirkende Druckfeder eine unveränderbare Vorspannung auf die Ventilkugel ausgeübt wird, gekennzeichnet durch einen ersten Kolben, der in dem durch den Ventilsitz gebildeten Durchlaß verschiebbar gelagert ist, einen durch den Kolben gebildeten Kanal, der sich von einem am einlaßsei tigen Ende des Kolbens liegenden Kanaleingang zumindestens einer Ausgangsöffnung an der Seite des Kolbens hin erstreckt und der so angeordnet ist, daß die Ausgangsöffnung sich an einem Ende der Bewegungsbahn des Kolbens in dem durch den Ventilsitz gebildeten Durchlaß und sich am anderen Ende der 3ewegungsbahn des Kolbens auf der Auslaßseite des Ventilsitzes befindet, wobei das andere, auslaßseitige Ende des Kolbens an der Ventilkugel

einen anliegt, eine Dämpfungseinrichtung, dievsich gemeinsam mit der Ventilkugel und dem ersten Kolben bewegenden zweiten Kolben umfaßt, einen Zylinder,- der den zweiten Kolben relativ zum Ventilgehäuse beweglich führt,und durch einen Abflußweg ajs dem Zylinder, der die Geschwindigkeit der Bewegung des zweiten Kolbens zu

diesS3 bsstinnt. Obwohl bei dieser Anordnung das primäre Schließen durch die Ventilkugel bewirkt wird, erfolgt der Kauptflüssigkeitsfluß durch das Ventil durch den Kanal is Kolben und die seitliche Auslaßöffnung oder Auslaßöffnungen in diesen:. Die 3rö3e des Flusses durch das Ventil wird auf diese Weise durch den Kolben gesteuert, dessen Bewegungen durch die Größe des Leckflusses am Dänpfungszylinder vorbei in einem vorbestimmten Maße gedämpft werden, so daß jeder erforderliche Danpfungsgrad möglich ist, der benötigt wird, um Klappern und unberechenbare Wirkungen zu verhindern, di3 auftreten würden, ohne den Fluß durch das Ventil zu begrenzen. Der durch das Ventil auftretende Druckabfall kann durch Bewegen des einstellbaren Anschlages verändert werden, der durch die Ventilstange eines üblichen Absperrorganes gebildet sein kar^n.

Das Ventil kann paarweise, beispielsweise an Heißwasser- und Kaltwasserleitungen zu einem Spülungstank oder einem Waschbecken verwendet werden. In diesem Falle werden die Ventile beide genau wirken, um der. Heißwasser- und Kaltwasserzulauf zum lar.k oder zuzi Waschbecken zu proportionieren und dabei Jede Verbindung zwischen den Heißwassersystem und dem Kaltwassersysten verhindern.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßer Rückschlagventiles dargestellt. In dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Rückschlagventiles,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Anwendungsbeispieles von erfindungsgemäßen Rückschlagventilen;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Rückschlagventiles und

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Rückschlagventil, das in einen Mischhahn für ein Waschbecken eingesetzt ist.

Das in Fig. 1 dargestellte Ventil umfaßt einen Ventilkörper 2, der aus Metall oder einem widerstandsfähigen geformten Kunststoff, wie einem glasfaserverstärkten Acethalharz, hergestellt sein kann. Das Ventilgehäuse ist mit einer von einem Ende ausgehenden Bohrung, die eine Einlaßkamin er 4 bildet, und einer vom anderen Ende ausgehenden Bohrung versehen, die eine Auslaßkammer 6 bildet. Beide Bohrungen weisen an ihren äußeren Enden Gewindebereiche 8 und 10 auf. Die Bohrungen sind durch eine weitere Bohrung· 12 miteinander verbunden, die durch einen Ventilsitz einen Durchlaß zwischen den Kammern 4 und 6 bildet. Eine mit Gewinde versehene seitliche Auslaßöffnung 16 im Ventilgehäuse ar.s der Kammer 6 kann mit einer Auslaßleitung (nicht dargestellt) vom Ventil verbunden werden, während eine Einlaßleitung (nicht dargestellt) an den Gewindebereich 8 angeschlossen werden kann.

Eine weitere seitliche Auslaßöffnung 17 kann z\i einem später näher erläuterten Zweck vorgesehen sein. In den Gewindebereich 8 ist ein Haltering 18 eingeschraubt, der eine Kolbeneinheit in einem Zylinder festlegt, der durch die Kammer 4 gebildet ist. Diese Kolbeneinheit besteht aus einem zweiten Kolben 20, der einen ersten Kolben 22 trägt, der sich in den Durchlaß 12 hineinerstreckt und diesen verschließt. Das äußere Ende des ersten Kolbens 22 liegt an einer Ventilkugel 24 an, die normalerweise in dichter .Anlage am Ventilsitz 14 durch eine Feder 26 gehalten ist, die zwischen einer auf der Ventilkugel aufliegenden Kappe 28 und einem Widerlager in Form einer Kappe 30 am Ende einer Stange 32 w^rkt.

Die Stange 32 hat einen Außengewinde tragenden Bereich 42, der in ein Innengewinde 40 in einem Stopfen 34 eingeschraubt ist, dessen Außengewinde .in den Gewindebereich 10 des Ventilgehäuses 2 eingeschraubt ist. Eine Stopfbüchse 36 hält eine flüssigkeitsdichte Packung um die Stange 32, die einen Bedienungsknopf 38 an ihrem äußeren Ende aufweist. Mittels des Knopfes 38 kann die Stellung der Kappe 30 eingestellt werden, was den Druck verändert, der auf die Ventilkugel 24 einwirkt und diese auf dem Sitz zu halten trachtet. Eine Verriegelungseinrichtung 37 kann zum Festlegen der gewünschten Stellung benutzt werden. Die Kolbeneinheit weist einen Kanal 48 auf, der sich vom elnlaßseitlgen Ende des Ventiles aus durch den ersten Kolben 22 zu einer Auslaßöffnung 44 in der Seite des

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Kolbens 22 hin erstreckt. Vorzugsweise werden zwei diametral gegenüberliegende Ausiaßöffnungen benutzt, die normalerweise durch den Ventilsitz 14 abgedeckt sind. Kleine Bohrungen 46 im zweiten Kolben 20 schaffen einen Abflußweg zwischen dessen gegenüberliegenden Seiten. Diese kleinen Bohrungen können durch Nuten in dem Rand des zweiten Kolbens 20 oder durch leichte Durchmesserverringerung des zweiten Kolbens ersetzt werden, um den gewünschten Abflußweg zu schaffen. Austauschbare Kolbeneinheiten mit den kalibrierten Bohrungen können gewählt werden_; um gewünschte Vorwärtsfluß-Charakteristiken zu schaffen. Eine Feder 50 umgibt den Kolben 22 und ist so bemessen, daß die Kolbeneinheit am Ende ihrer Aufwärtsbewegung gehemmt wird. Es können auch andere Einrichtungen zur Dämpfung des oberen Endes der Kolbenbewegung verwendet werden.

Wenn vom Einlaß zum Auslaß des Ventils eine Druckdifferenz entsteht, die ausreichend groß ist, einen direkt oder indirekt av.f die Ventilkugel einwirkenden Flüssigkeitsdruck zu erzeugen, um den von der Feder 26 auf diese ausgeübten Druck zu überwinden, wird die Ventilkugel abgehoben, bis die Feder so komprimiert ist, daß die auf die Ventilkugsl einwirkenden Drücke wieder ausgeglichen sind. Venn dies dazu führt, daß Teile der Ausgangsöffnungen 44 sich über den Ventilsitz 14 hinausbewegen, wird Flüssigkeit aus der Einlaßkammer μ· zur Auslaßkammer 6 über den Kanal 48 in einer Menge gelangen, die dadurch bestimmt ist,

wie weit sich der Kolben 22 entgegen der ansteigenden Kraft der Feder 26 anheben kann und wie weit das Druckgefälle über das Ventil abfällt, es sei denn, dp3 der Druck der Feder gering ist und der Gegendruck an der Auslaßöffnung 16 gering ist und der erste Kolben eine etwa mittige Stellung einnimmt, 'i der die Ausgangsöffnungen 44 teilweise unbedeckt sind. Plötzliche Bewegungen oder Schwingungen des Kolbens 22 werden weitgehend durch einen Dämpfer gedämpft, der durch einen Kolben 20 und die als Zylinder wirkende Kammer 4 gebildet ist, da Jede dieser Bewegungen oder Schwingungen eine Verlagerung oder Einführung von Flüssigkeit aus dem oder in den Bereich des durch die Kammer 4 gebildeten Zylinders oberhalb des zweiten Kolbens 20 durch einen Abflußweg 46 oder irgendeinen anderen Fließweg um den zweiten Kolben 20 und den ersten Kolben 22 herum erforderlich macht. Da der Fluß durch das Ventil durch das Zusammenwirken der Ausgangsöffnungen 44 und des Ventilsitzes gesteuert ist, eriolgt nie ein plötzliches Abschneiden oder Einsetzen des Flusses, wenn die Ventilkugel 20 auf dem Sitz aufliegt oder abgehoben wird, und auf diese Weise wird eine weitere Quelle der Geräuschentwicklung vermieden, während ein zusätzliches Dämp Ten bei der völlig geöffneten Stellung des Ventils durch die Feder 50 bewirkt wird.

Das erfindungsgemäße Ventil wird häufig verwendet als eines eines $ Ventilpaares 52 und 5^» das unterhalb eines weiteren Ventiles $ 56 angeordnet ist, wie Fig. 2 zeigt, um vorbestimmte Mengen von Heiß- und Kaltwasser aus einer getrennten Heißwasserleitung 58 und einer Kaltwasserleitung 60 einem Auslaß zuzuführen, der durch das Einzelventil 56 gesteuert ist. Ein bereits angedeutetes Verwendungsbeispiel ist das öchwimmergesteuerte Ventil einer Wasserspülungstoilette, während andere Beispiele Sprühdosen zur Bewässerung von Gewächshäusern, wobei es erwünscht ist, den Schock zu vermeiden, der durch Versprühen von sehr kaltem Wasser im Winter eintritt, und Brauseköpfe sind, bei denen es erwünscht ist, zu vermeiden, Jedesmal dann, wenn die Brause benutzt werden soll, eine vorbestimmte Wassermischung einzustellen, um eine gewünschte Temperatur zu erhalten. In

all diesen Fällen schließt die Einzelventilsteuerung von Mischein
wasser die Gefahr,^daß Wasser aus dem Heißwassersystem in das Kaltwassersystem und umgekehrt gelangen kann, es sei denn, daß Rückschlagventile verwendet werden. Das einstellbare Rückschlagventil gemäß der Erfindung ermöglicht es, daß sowhl die Rückschlagventil- wie auch die TemperaturSteuerungsfunktionen gleichzeitig in Ventilen ausgeübt werden können, die leicht | dauerhaft herzustellen und geräuscharm im Betrieb sind. Die |

Rückschlagventile 52 und 54 können ein gemeinsames Gehäuse 62 i

haben. %

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Die Auslaßöffnung 17 kann dazu verwendet werden, eine Verbindung zu einer Einrichtung zu ermöglichen, die ein Druckmesser, ein Druckschalter oder eine Einrichtung zum Einbringen von Zusätzen in die das Ventil verlassenden Flüssigkeiten sein kann. Normalerweise wird das erfindungsgemäße Ventil in Reihe mit und stromaufwärts von einem weiteren Ventil verwendet werden, beispielsweise dem Schwimmerventil eines Spültanks oder dem Steuerventil einer Bewässerung oder einem Verteilerventil. Der Druck in der Auslaßkammer 6 wird sich in Abhängigkeit davon ändern, ob dieses stromabwärts liegende Ventil geöffnet oder geschlossen ist, und der Druckmesser oder -schalter wird auf solche Änderungen ansprechen, um eine Anzeige- oder Steuerfunktion zu erfüllen. Wenn eine Zusätze einbringende Einrichtung verwendet wird, so kann diese ebenfalls so druckgesteuert sein, daß nur Zusätze abgegeben werden, wenn der Druck in der Auslaßkammer 6 abfällt, was anzeigt, daß das stromabwärts liegende Ventil geöffnet ist. Eine derartige Zusätze abgebende Einrichtung kann ein weiteres erfindungsgemäßes Ventil sein.

Während das Ventilgehäuse bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel aus geformten Kunststoff und die übrigen Teile vorzugsweise aus rostfreiem Stahl bestehen, kann das Ventil in seiner einfachsten Forin leicht hergestellt werden aus Werkstoffen, die geeignete antikorrosions- oder hitzebeständige Eigenschaften haben, wenn korrodierende oder sehr heiße Flüssigkeiten das Ventil durchströmen sollen. In Abhängigkeit von der geeigneten

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Bemessung des Abflußweges durch bzw. um den zweiten Kolben herum, arbeitet das Ventil in gleicher Weise mit Gasen wie mit Flüssigkeiten und wird in jeder Stellung einwandfrei arbeiten.

In Fig. 3 der Zeichnung ist eine abgewandelte Ausführungsform des Ventiles dargestellt, wobei für die der Fig. 1 entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet v/urden. Gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Kolben 20 zusammen mit dem zugeordneten Zylinderbereich der Einlaßkammer 4 und der Feder 50 weggelassen worden. Der Anschlag ist einstückig mit dem Ventilgehäuse ausgebildet worden und wirkt direkt mit dem Kolben 20 zusammen. Die Feder 26 umgibt einen zweiten Kolben 100, der sich von einem durch die Kappe 28 gebildeten Federwiderlager in einen Zylinder 102 hineinerstreckt, der in einem Gewinde tragenden Bereich der Stange ausgebildet ist. Die Passung zwischen dem zweiten Kolben und dem Zylinder 102 ist so gewählt, daß zwischen dem Zylinder und dem übrigen Gehäuse ein Fließbweg besteht, derart, daß eine gedämpfte Bewegung des Kolbens in und aus dem Zylinder ermöglicht wird, um auf diese Weise eine Dämpfereinheit zu schaffen. Der zweite Kolben wirkt über die Kappe 28 auf die Ventilkegel 24 und daher auf den ersten Kolben 20, um die Bewegungen dieser Teile in gleicher Weise wie die Bewegungen des Kolbens 20 im vorbeschrisbenen Ausführungsbeispiel zu dämpfen. Jedoch ist die Herstellung des Ventils vereinfacht, da der

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Haltering 18 nun einstückig mit dem Ventilgehäuse ausgebildet ist und alle Teile in das Gehäuse von einem Ende aus eingebaut oder aus diesem entnommen werden können, ohne daß es erforderlich ist, das Ventil von den zugeordneten Leitungen zu lösen., die in die Gewindeöffnungen 16, 17 und 4 eingeschraubt sind.

Fig. 4 zeigt eine weitere Abänderung des Ventils, das in das Gehäuse eines Üblichen Kahnes oder einer Absperranordnung eingebaut ist, wobei die Gesamtheit der ursprünglichen Konstruktion beibehalten wurde bis auf den Sitz, die Dichtscheibe und den diese halternden Träger. In Fig. 4 sind die gleichen Bezugszeichen verwendet worden wie in Fig. 1 und 3. Die Stange 32 und deren Gewinde tragender Bereich 42 wie auch der Stopfen 34, die Stopfbuchse 36, der Bedienungsknopf 38, das Ventilgehäuse 2 und die Auslaßöffnung 16 sind durch Teile der üblichen Hahnkonstruktion gebildet, die ihrerseits einen Teil eines üblichen Mischhahnes bilden kann, der einen weiteren in der Zeichnung nicht dargestellten Ventilteil, Verbindungsstücke 104 -and einen Schwenkauslaß 106 umfaßt. Der Ventilsitz 14, der Haltering ¹8 und die Bohrung 12 sind in einem Schraubeinsatz 108 ausgebildet, der den üblichen Einschraubventilsitz ersetzt. Der übliche Dichtring und der diesen halternden Träger ist durch den Kolben 22, die Ventilkugel 24, die Feder 26, die Kappe 28 und den Kolben 100 ersetzt, wobei der Zylinder

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für den Kolben durch die vorhandene Bohrung gebildet wird,
die zur Aufnahme der Führungsstange des die Dichtscheibe
halternden Träger dient. Die Arbeitsweise ist die gleiche wie bei dem vorbeschriebenen Ausfuhrungsbeispiel.ini Vergleich zur üblichen Kahnkonstruktion ist die Schwierigkeiten erbringende Dichtscheibe eliminiert und eine Rückschlagventilwirkung ist vorgesehen, die ein Mischen von Wasser aus der Warmwasserzuführung mit demjenigen der Kaltwasserzuführung und umgekehrt völlig vermeidet und bei der die Dämpfungswirkung _t die durch der Kolben 100 und den Zylinder 102 bewirk+ wird, jedes Schlagen und Klappern verhindert. Da die Ventilkugel 24 frei drehbar
1st und ständig den Sitz 14 wiedeiTbilden wird, wenn nie abwärts auf diesen gedruckt wird, wenn die Stange 32 abwärts zum
Schließen des Ventiles geschraubt wird, sind Leckprobleme im wesentlichen vermieden. Darüber hinaus ist es möglich, eine
große Anzahl von vorhandenen Hahnkonstruktionen in einfachster Weise in die erfindungsgemäße Konstruktion zu überfuhren, in dem diejenigen Teile ausgetauscht werden, die im allgemeinen während der Lebensdauer eines Absperrhahnes sowieso ersetzt
werden müssen.

Claims (7)

Dipl.-lng.W.DaSÜ'.e DipUr.g.H.-J.I'.-'Part P σ t e η i ο π w c ! l e FrankenfoisierSt!GGS 137 Bergisd-. Glcdcciui 3 Gunter Jaekel Weston, Ontario, Canada Schutzansprüche

1. Rückschlagventil mit einem Ventilgehäuse, das eine Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung, eine Einlaßkammer und eine Ausleßkamraer sowie einen Ventilsitz umfaßt, der einen Durchlaß zwischen beiden Kammern bildet und auf dessen Auslaßseite eine Ventilkugel durch eine Druckfeder gedrückt ist,und mit einem vom Ventilgehäuse einstellbar getragenen Widerlager für die Druckfeder, wobei durch die zwischen die Ventilkugel und dem Widerlager wirkende Druckfeder eine veränderbare Vorspannung auf die Ventilkugel ausgeübt wird, gekennzeichnet durch einen ersten Kolben (22), der in dem durch den Ventilsitz (14) gebildeten Durchlaß (12) verschiebbar gelagert ist, einen durch den Kolben gebildeten Kanal (48), der sich von einem am einlaßseitigen Ende des Kolbens liegenden Kanaleingang zumindestens einer Ausgangsöffnung (44) an der Seite des Kolbens hinerstreckt und der so angeordnet ist, daß die Ausgangsöffnung sich an

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einem Ende der Bewegungsbahn des Kolbens in dem durch den Ventilsitz (14) gebildeten Durchlaß (12) und sich am anderen Ende der Bewegungsbahn des Kolbens (22) auf der Auslaßseite des Ventilsitzes (14) befindet, wobei das andere, auslaßseitige Ende des Kolbens an der Ventilkugel (24) anliegt, eine Dämpfungseinrichtung, die einen sich gemeinsam mit der Ventilkugel (24) und dem ersten Kolben (22) bewegenden zweiten Kolben (20 bzw. 100) umfaßt, einen Zylinder (4 bzw. 102). der dan zweiten Kolben (20 bzw, 100) relativ zum Ventilgehäuse (2) beweglich führt, und durch einen Abflußweg (46) aus dem Zylinder, der die Geschwindigkeit der Bewegung des zweiten Kolbens (20 bzw. 100) in diesem bestimmt.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (22) und der zweite Kolben (20) einen Teil bilden und daß der Zylinder (4) der Dämpfungseinrichtung an der Einlaßseite des Ventilsitzes (14) ausgebildet ist.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 1, descen einstellbares Widerlager eine Stange mit einem ein Gewinde tragenden Bereich umfaßt, der in einem mit Innengewinde versehenen Teil

am Ventilgehäuse drehbar gelagert ist und sich durch eine von diesem getragene Stoffbuchse aus dem Ventilgehäuse herauserstreckt, dadurch gekennzeich net, daß der erste Kolben (22) vom zweiten Kolben (100) getrennt ist, daß der zweite Kolben (100) entgegen dem ersten Kolben (22) auf die Ventilkugel (24) einwirkt und daß die Feder (26) zwischen der Stange (32) und einem Widerlager (28) am zweiten Kolben (100) wirkt.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (102) der Dämpfungseinrichtung in dem Gewinde tragenden Bereich (42) der Stange (32) ausgebildet ist.

5. Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung mit einem gleichen Rückschlagventil (54) in einer Einheit (62) in Verbindung mit einem weiteren einfachen Ventil (56), wobei die Einlaßöffnungen der Rückschlagventile (52, 54) mit Zuführungsleitungen (58 und 60) für Heißwasser und Kaltwasser und die Auslaßöffnungen der Rückschlagventile (52, 54) mit dem Eingang des weiteren Ventils (56) verbunden sind.

6. Rückschlagventil nach Anspruch 3» das als Absperrhahn ausgebildet ist, wobei das Ventilgehäuse, das eine Stange bildende verstellbare Widerlager, der ein Innengewinde aufweisende Teil und die Stopfbüchse Teile eines üblichen derartigen Absperrhahnes bildeten, bei dem die Stange normalerweise verwendet wird, um eine Dichtscheibe an einem Träger, der in einer Bohrung in der Stange gehaltert 1st, auf einen auswechselbaren Ventilsitz im Ventilgehäuse zu drücken, da urch gekennzeichnet, daß die letztgenannten Teile durch den ersten (22) und den zweiten Kolben (100), den Ventilsitz (108), die Ventilkugel und die Feder (26) ersetzt sind.

7. Umbausatz für einen Absperrhahn nach Anspruch 6, dadurch gekernzeichnet, daß er den ersten und den zweiten Kolben (22, 100), einen Ventilsitz (198), eine Ventilkugel (24) und eine Feder (26) zum Ersetzen der üblichen Hahnteile umfaßt.