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Ventil Die Erfindung bezieht sich auf Ventile, insbesondere Wasserhähne,
bei denen zur Abdichtung ein Gummikörper dient, der in einem Mantel angeordnet ist,
einen Kern einschließt und durch einen Druckkörper gegen den Ventilsitz gepreßt
wird. Nach einer bekannten Ausführung wird das aus den genannten Teilen bestehende
Verschlußstück beim Schließen des Ventils parallel zur Dichtfläche des Ventilsitzes
bewegt und das Druckstück parallel zu einer Ebene, die schräg zu der Ventilsitzebene
geneigt ist, so daß bei der Verschiebung des Verschlußstückes das Druckstück den
Gummikörper gegen den Ventilsitz preßt. Ventile dieser Art haben sich in die Praxis
nicht einführen können. Die Relativbewegung des Gummis zum Ventilsitz bedingt einen
hohen Verschleiß des Gummis, und bei sandhaltigen Flüssigkeiten ist eine Abdichtung
nicht erreichbar, wenn die festen Teilchen zwischen Ventilsitz einerseits und Mantel
oder Kern andererseits gelangen. Diesen Mangel behebt die Erfindung: Erfindungsgemäß
ist das Verschlußstück so ausgebildet, daß der Mantel und das Kernstück oder mindestens
der Mantel im Verhältnis zu dem das Verschlußstück anpressenden Druckstück im Rahmen
der elastischen und plastischen Verformung der Dichtung beweglich sind und sich
zur Mittelachse des Druckkörpers schräg stellen können. Das Verschlußstück gemäß
der Erfindung wird beim öffnen und Schließen des Hahnes oder Ventils senkrecht zum
Ventilsitz bewegt, so daß eine Relativbewegung zum. Gummikörper und Ventilsitz nicht
eintreten kann: Die Beweglichkeit .des Mantels und/oder des Kernstückes gestattet,
daß diese sich schräg zur Ventilachse. stellen können, wenn feste Teilchen ihr dichtes
Anliegen am Ventilsitz verhindern,- während gleichzeitig durch den Gummikörper auch
in diesen Flächen eine Abdichtung erreicht wird. In den Gummikörperkönnen sich feste
Teilchen notfalls einbetten, ohne die Dichtheit. des. Verschlusses aufzuheben. Ein
Ventil in Form eines-Wasserhahnes, das gemäß der Erfindung ausgebildet ist, besitzt
gegenüber bekannten: Wasserhähnen den Vorteil einer wesentlich größeren Lebensdauer,
wobei diese nicht von der Kraft abhängig ist, mit der der Hahn .geschlossen wird,
sofern= diese Kraft nicht größer ist, als sie ein starker Mann ohne Werkzeug ausüben
kann. Die Dichtheit bleibt bis zum völligen- 'Verschleiß des Gummikörpers erhalten,
und zwar, glich dann, wenn der Hahn nur mit geringer Kraft zugedreht wird. Die Lebensdauer
ist hauptsächlich vom Verschleiß der Gewindespindel, aber nicht von der Dichtung
bestimmt. Die Dichtung_ selbst -besteht beispielsweise äug wasserbeständigenr und
widerstandsfähigem Gummi, obwohl auch andere Stoffe geeignet sein können. Sie kann
etwa die Härte eines Autoreifens haben, aber auch weicherer Gummi ist brauchbar.
Gummisorten mit 60 bis 70 Shore-Einheiten sind geeignet.
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Ein Wasserhahn gemäß der Erfindung ist in der Herstellung nicht teurer
als die gewöhnlichen Wasserhähne und ist gegen Verunreinigungen des Wassers,-wie
z. B. Sand, praktisch unempfindlich.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung .sind im folgenden an Hand
der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigt Abb. 1 eine Ausführungsform der Erfindung
im axialen Schnitt, Abb. 2 einen Querschnitt längs der' Linie II-11 der Fig. 1,
Abb. 3 eine Art der Befestigung der Gummidichtung, Abb. 4 ;eine Ausführungsform,
in welcher sich der Kern durch den- Kolben erstreckt, Abb. S eine Ausführungsform,
bei der die Druckvorrichtung aus einer Membran besteht, und Abb. 6 eine weitere
Ausführungsform.
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Gleiche Bezeichnungen bedeuten in den verschied; -nen Abbildungen
dasselbe. Mit »aufwärts« oder »nach oben« ist die Richtung des zuströmenden Wassers
in der Bohrung des Ventilsitzes gemeint. Hieraus, folgt auch die Bedeutung solcher
Worte, wie z. B. »obere,«-=öder »untere«.
In Abb. 1. bezeichnet
1 einen Teil des Gehäuses des Hahnes, 2 den Wasserkanal und 4 die Spindel mit dem
üblichen Gewinde 6. Der Ventilsitz 14, Zweckmäßig aus rostfreiem Stahl, wird von
der vorspringenden Kante des Flansches 7 des Gehäuses 1 des Hahnes gehalten und
gegen dieses mit einem Dichtungsring 15 abgedichtet. Die Kante 7 ist in bekannter
Weise in eine entsprechende Ausnehmung des Ventilsitzes 14 eingebördelt. .Das Verrschlußstück
als Ganzes ist mit 45 bezeichnet. Es besteht aus einem Zylinder 8, einem Druckkörper
9 in Form eines Kolbens, einem Kern 10 und einer elastischen Dichtung Il
aus Gummi. Die geometrische Achse des Ventilkegels ist mit der der Spindel 4, des
Sitzes 14 und des Wasserkanals 2 koaxial. Wenn der Zylinder 8 und der Kolben 9 aus
Messing sind, das den Gummi angreifen kann, bringt man eine Schutzscheibe 12 aus
einem Kunststoff oder aus Zinn zwischen dem Kolben und dem Gummi an und verzinnt
aus demselben Grund den Zylinder 8 und auch den Kern 10, falls dieser auch aus Messing
ist. Der Kolben 9 kann die Verzinnung an der Innenfläche des Zylinders 8 stellenweise
abschaben. Die Scheibe 12, welche im Vergleich mit einer Verzinnung dick ist, schützt
den Gummi vor dem Kontakt mit diesen kleinen Stellen bloßgelegten Messings. Der
Flansch 18 des Kolbens 9 ist umgebördelt, so daß er den Kopf 19 der Spindel 4 umgreift.
Hierdurch wird der Ventilkegel 45 als Ganzes beweglich zur Spindel 4. Der Kern
10 ist oben um so viel weiter oder jedenfalls so geformt, daß er bei offenem
Hahn mit Sicherheit vom Gummi 11 festgehalten wird. Er weist unten eine Fläche
20 von solcher Form auf, daß sie beim Schließen des Hahnes immer auf dem Ventilsitz
14 aufliegt und von diesem völlig abgedeckt wird. Der Zylinder 8 endet unten mit
einer Fläche 21, deren innerer Durchmesser kleiner ist als der des Kolbens 9. Die
obere Kante 24 des Zylinders ist umgebördelt, so daß Kolben und Zylinder etwas beweglich
miteinander vereint sind.
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Der Ventilkegel 45 wird folgendermaßen zusammengesetzt: Zuerst wird
der Kern 10 in eine entsprechende Vertiefung der Gummidichtung 11 hineingedrückt.
Dann werden diese Teile von oben in den Zylinder 3 hineingelegt, in welchem sie
unten von der konischen Wand 25 festgehalten werden. Hierauf wird die Scheibe 12
und der Kolben 9 in den Zylinder 8 eingelegt und schließlich die Kante 24 umgebördelt.
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Der Wasserhahn bzw. das Ventil wirkt auf folgende Weise: Beim Schließen
des Hahnes legen sich die Flächen 20 und 21 an der oberen ebenen Fläche 27 des Stahlrings
14 an. Nach dem Anlegen steigt der Druck in der Gummidichtung 11, denn sie
wird vom Kolben 9 komprimiert. Da der innere Durchmesser der Fläche 21 kleiner ist
als der des Kolbens 9 oder da überhaupt der Zylinder 8 innen nach unten kleiner
wird, wird der Zylinder vom Druck im Gummi gegen die ebene Fläche 27 gedrängt. Die
Fläche 21 wird sich daher gegen diese Fläche legen. D_ aß der Kern 10 und somit
auch die Fläche 20 von demselben Druck gegen die Fläche 27 gepreßt werden, ist offensichtlich.
Es kann daher zwischen der Fläche 27 und den Flächen 20 und 21 kein Gummi hinausgedrückt
werden, was wesentlich ist. Er kann auch nicht zwischen dem Zylinder 8 und dem Kolben
9 hinausgedrückt werden, denn diese beiden Teile können leicht mit genügender Präzision
hergestellt werden, oder- man könnte hier in bekannter Weise einen Dichtungsring
anbringen. Als solcher kann jedoch die Scheibe 12 dienen. Zwischen den Flächen 20
und 21 wird der Gummi gegen die Fläche 27 gedrückt und dichtet gegen diese ab.
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In Abb. 3 ist-gezeigt, wie die Gummidichtung 11, anstatt von einer
konischen Fläche 25 wie in Fig. 1, von einer ringförmigen ebenen Fläche 29 festgehalten
wird. Dies ist der einzige Unterschied zwischen de.--i Abb. 1 und 3.
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In Abb. 4 ist der Kern mit 10a bezeichnet. Er ist mit einem Schaft
10 b versehen, der durch ein Loch 30 in der Spindel 4 hindurchragt, wodurch
der Ventilkegel geführt wird. Er erstreckt sich also auch durch ein entsprechend
zentrales Loch 32 im Kolben 9a, in das er mit angemessenem Spielraum hineinpaßt.
Die dünne Scheibe aus Kunststoff, Zinn oder anderem Material zwischen dem Kolben
und dem Gummi ist mit 12 a bezeichnet. Der Raum 30 ist mit dem Außenraum durch den
Kanal 33. verbunden. Die obere Fläche des Kolbens 9 a liegt an der unteren Fläche
der Spindel 4 an. Wenn man den Hahn zudreht, wird die Gummidichtung 11a unter Druck
gesetzt und mit dem Zylinder 8 a und dem Kern 10 a gegen die Fläche 27 gedrückt.
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In Abb. 5 ist der Kolben der vorhergehenden Beispiele durch eine Membran
9 a ersetzt. Es ist zweckmäßig, diese Membran, den Zylinder, der hier 8 b genannt
ist, und den Schaft 32 aus einem Stück zu machen. Der Schaft 32 ist in der Bohrung
30 der Spindel 4 geführt. Die obere Fläche der Membran liegt an der unteren Fläche
der Spindel 4 an. Wenn man den Hahn zudreht, federt die Membran, wodurch der Gummi
zusammengepreßt wird und gegen. die Fläche 27 abdichtet. Gegen diese Fläche werden
auch die Flächen 20 und 21, wie vorher beschrieben, gedrückt.
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Es sei angenommen, daß die Flächen 20 und 21 für sich beim
Anliegen an die Fläche 27 keinen Verschluß bewerkstelligen, daß jedoch der Gummi
abgenutzt wird. In dem Maß, in dem der Verschleiß des Gummis fortschreitet, wird
neuer Gummi vom Kolben bis an die Fläche 27 gepreßt, wobei er einer ständigen Formveränderung
unterzogen wird. Eine solche Formveränderung geschieht aber nur bei hohem Druck;
daher muß der Hahn manchmal fest zugedreht werden. Dies braucht aber nur ein paarmal
im Jahr zu geschehen; dieser Nachteil besteht also nur theoretisch, aber kaum in
der Praxis. Will man diesen Nachteil aber vermeiden, so kann dies dadurch geschehen,
daß man die Kanten 20 und 21 aus so verschleißbarem Material, z. B.
Messing, und vor allem so schmal gestaltet, daß sie ebenso leicht oder leichter
als der Gummi sich abnutzen.
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In Abb. 6 ist der Kern 10 c mittels des Schaftes 34. mit dem
Kolben 9 e vereinigt. Der Schaft 34 ist aber so dünn, daß man ihn leicht zusammendrücken-
kann, falls nicht der Druck im Gummi 11 c dieses verhindert. Wenn der der Fläche
27 gegenüberliegende Gummi sich abnutzt, wird der Druck im Innern des Gummis geringer.
Dadurch wird es möglich, den Schaft ein wenig zusammenzudrücken und somit den Druck
zu erhöhen. In dem- Maß, in dem sich der Gummi abnutzt, wird der Schaft 34 automatisch
kürzer.
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Da der Querschnitt des Kolbens groß ist, läßt es sich so einrichten,
daß der Druck im Gummi den Wert nicht überschreiten kann, bei welchem der Zylinder
8,
8a sich zu deformieren beginnt. Dies gilt auch, wenn der Hahn mit der vollen Kraft
eines starken Mannes, jedoch ohne Werkzeug, zugedreht wird.
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Der Zylinder 8 und der Kern 10 können aus einem Stück hergestellt
werden. Diese beiden Teile können daher gegebenenfalls fest miteinander verbunden
sein. Die Verbindung darf jedoch nicht mit der ebenen Fläche 27 zwischen den Kanten
20 und 21 in Berührung kommen, denn dann würde sie den vollständigen Kontakt des
Gummis mit dieser Fläche verhindern und somit das Abdichten ausschalten. Die Verbindung
könnte allenfalls die Form von dünnen, schmalen Speichen haben, welche im Innern
des Gummis 11 die beiden Körper 8 und 10 verbinden. Die Konstruktion wäre möglich,
aber da sie nur eine Komplikation ohne praktische Vorteile bedeuten würde, ist sie
nicht an Hand einer Zeichnung beschrieben worden. Aus dem gleichen Grund ist auch
nicht gezeigt worden, wie die ebene Fläche 27 durch eine Fläche anderer, z. B. sphärischer
Form, ersetzt werden könnte und wie dann auch die nach unten abgrenzende Fläche
des Ventilkegels 45 anders geformt werden müßte.
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Selbstverständlich kann der Hahn auch für andere Flüssigkeiten als
Wasser benutzt werden. Er kann auch für Gase verwendet werden. Aber die größte Anwendung
wird er wohl für Wasser finden.