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Absperrventil mit einem Topfkolbenverschlußstück aus elastischem Material
Die Erfindung betrifft ein Absperrventil, dessen Gehäuseeintrittsöffnung in die
das axial verschiebbare Verschlußstück aufnehmende Bohrung des Gehäuses axial einmündet,
während die Austrittsöffnung des Gehäuses von dieser Bohrung radial ausgeht, wobei
das Gehäuse mit einem ringförmigen konischen Dichtsitz versehen ist, an dessen konischer
Ringfläche das aus elastisch verformbarem Material bestehende und mit einer nach
der Eintrittsöffnung zu offenen axialen Ausnehmung versehene, unter dem Einfluß
des Flüssickeitsdruckes ständig im Sinne einer dichten Anlage an den Wandungen der
Bohrung des Gehäuses aufgeweitete, e-inen Topfkolben bildende Verschlußstück mit
seiner ringförmigen, zugleich die Austrittsöffnung steuernden Stimfläche in der
Schließstellung anliegt.
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Bei einem solchen bekannten Absperrventil ist das als Topfkolben ausgebildete
Verschlußstück mittels einer den Topfboden durchsetzenden Schraubverbindung an einem
Kolbenschaft befestigt, der in der eigentlichen Schraubspindel axial verschiebbar
ge-führt ist. Der Kolbenschaft ist dabei von einer Schraubenfeder umgeben,
über welche das Verschlußstück bei der Abschlußstellung der Schraubspindel elastisch
nachgiebig in seiner Abschlußstellung gehalten wird, bei der das Verschlußstück
mit einem Innenkonus seiner dem Topfboden abgelegenen Ringfläche auf der ebenfalls
konischen Ringfläche eines Dichtsitzes flächig anliegt.
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Nachteilig ist bei einer solchen Konstruktion des Absperrventils,
daß es den Durchfluß in seiner Abschlußstellung nicht genügend zuverlässig unterbricht.
So besteht z. B. die Gefahr, daß das Verschlußstück durch den Flüssigkeitsdruck
entgegen der Kraft der Schraubenfeder von seinem Dichtsitz abgehoben wird.
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ußerdem kann die Abdichtung auf dem Dichtsitz durch die flächige Anlage
der genannten Ringfläche des Verschlußstückes nur mit einem verhältnismäßig geringen
Flächendruck erfolgen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel
zu vermeiden und das eingangs genannte Absperrventil so zu vervollkommnen, daß bei
allen praktisch in Betracht zu ziehenden Betriebsverhältnissen eine besonders zuverlässige
Arbeit des Ventils gewährleistet bleibt.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
Verschlußstück in an sich bekannter Weise mit einem Schraubantrieb direkt verbunden
st und in der Schließstellung mit seiner ringförmigen Stirnfläche an der Ringfläche
des konischen Dicht-;itzes nur mit Linienberührung im Sinne einer zu-;ätzlichen
Abdichtung anliegt. Durch die gemeinsame Anwendung eines solchen direkt wirksamen
Schraubantriebes und einer Anpressung des Verschlußstückes mit Linienberührung am
konischen Dichtsitz des Gehäuses ergibt sich ein außerordentlich zuverlässiger Abschluß
des Ventils, bei dem über die übliche Aufweitung des topfförrnigen Verschlußstückes
gegen die Gehäusewand hinaus an der Anpreßstelle der ringförn-ügen Stirnfläche des
Verschlußstückes noch eine zweite Sicherung für die wirksame Abdichtung geschaffen
ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Verbindung des Topfkolbenverschlußstückes
mit dem Antrieb ohne Durchbrechung des Topfkolbenbodens, wodurch auch an dieser
Verbindungsstelle jeglicher Durchtritt von Leckflüssigkeit nach der Antriebsspindel
hin ausgeschlossen wird.
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Es sind bereits nach Art eines Topfkolbens ausgebildete Verschlußstücke
von Absperrventilen bekannt, deren ringförinige Stirnflächen eben ausgebildet sind.
Abgesehen davon, daß die nÜt diesen Ringflächen zusammenwirkenden Sitzflächen des
Ventilgehäuses ebenfalls eben ausgebildet sind und dadurch eine Linienberührung
ausschließen, werden diese bekannten
Topfkolbenverschlußstücke
auch nicht mit einem direkt wirksamen Schraubantrieb gegen den genannten Dichtsitz
gepreßt. Die nunmehrige Erfindung konnte deshalb durch diese bekannten Absperrventile
nicht nahegelegt werden.
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Es sind auch bereits Absperrventile mit Topfkolbenverschlußstücken
bekannt, bei denen das Verschlußstück direkt durch die Spindel gegen den Gehäusedichtsitz
geschraubt werden kann. Auch dort ist jedoch die ringförnüge Stimfläche des Topfkolbens
der konischen Ringform des Dichtsitzes angepaßt, so daß sich bei der Abdichtung
nur verhältnismäßig geringe Flächendrücke ergeben können. überdies ist ungünstig,
daß die seitlich des Verschlußstückes ausgehende Austrittsöffnung das Verschlußstück
vollständig umgibt, womit das Material des Verschlußstückes ungünstig hart sein
muß, wenn es bei der Abschlußstellung des Ventils nicht seitlich in die ringförmige
Austrittsöffnung ausweichen und dan-üt die einwandfreie weitere Betätigbarkeit des
Ventils in Frage stellen soll. Die nunmehrige Erfindung, mit der durch das aufweitbare
topfförmige Verschlußstück eine zweifache Sicherung gegenüber einem Leckwerden des
Ventils erreicht ist, konnte also auch durch diese vorbekannte Konstruktion nicht
nahegelegt werden.
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Es ist schließlich auch schon bekanntgeworden, ein zylindrisches Verschlußstück
eines Absperrventils in seiner Abschlußstellung gegen einen konischen ringförmigen
Dichtsitz anzupressen. Abgesehen davon, daß hier die Linienberührung der ebenen
Stirnfläche des Verschlußstückes nur an der besonders empfindlichen - und
damit leicht verletzlichen - Stirnkante des Dichtsitzes möglich ist, handelt
es sich bei dem bekannten Verschlußstück auch nicht um eine Topfkolbenausführung,
die etwa eine seitliche Aufweitung im Sinne einer weiteren Sicherung der Abdichtung
zulassen könnte. Der mit der vorliegenden Erfindung offenbarte Gedanke einer zweifachen
Sicherung der Abdichtung des geschlossenen Ventils konnte somit auch durch diese
vorbekannte Konstruktion nicht angeregt werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
es zeigt Fig. 1 ein Absperrventil gemäß der Erfindung für eine Haushalt-Wasserleitung
in der Schließstellung in Seitenansicht (Teile des Hahnes sind - zur besseren
Sichtbarmachung von Einzelheiten - geschnitten dargestellt), rig. 2 den riahn
gemäß Fig. 1 in ganz geöffneter Stellung (im übrigen in gleicher Darstellung
wie Fig. 1),
Fig. 3 das Verschlußstück des Ventils gemäß den Fig.
1 und 2 in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben, Fig. 4 das in
Fig. 3 dargestellte Verschlußstück in einer perspektivischen Ansicht schräg
von unten, Fig. 5 ein gegenüber den Fig. 3 und 4 abgewandeltes Verschlußstück
in einer Seitenansicht, wobei ein Teil des Verschlußstückes geschnitten dargestellt
ist, Fig. 6 ein als Ablaßventil einer Haushalt-Waschmaschine ausgebildetes
Absperrventil in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung und Fig.
7 ein als Heizkörperregulierventil einer Warmwasserheizung ausgebildetes
Absperrventil in einem Längsschnitt.
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Das Absperrventil besteht gemäß den Fig. 1 und 2 im wesentlichen
aus einem Gehäuse 10 mit einem Teil 101, der eine vom freien Ende
ausgehende Längsbohrung 102 einheitlichen Durchmessers aufweist. Diese Bohrung bildet
an ihrem Grund einen ringförnügen, leicht konisch gestalteten Dichtsitz
103. An den Dichtsitz 103 schließt sich ein Anschlußstück 104 des
Gehäuses an, während das Teil 101 an seinem freien Ende ein Außengewinde
105 trägt, welches mit nachstehend noch näher beschriebenen weiteren Teilen
des Ventils zusammenwirkt.
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Durch den ringförmigen Dichtsitz 103 und das Anschlußstück
104 führt ein Flüssigkeits-Eintrittskanal 106, während von einer Stelle der
Seitenwandung der Bohrung 102 aus eine Austrittsöffnung 107 durch eine schräg
nach unten geneigte Austrittstülle 108 nach außen führt.
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Innerhalb der Bohrung 102 ist ein Verschlußstück 11 (vgl. Fig.
3 und 4) verschiebbar gelagert, welches nach dem Eintrittskanal
106 hin aus einem zylindrischen, topfförinigen Kolben 111 besteht,
an dem nach dem freien Ende der Bohrung 102 hin eine Spindel 112 vorgesehen ist,
die aus der Bohrung 102 nach außen hinausragt.
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Das Verschlußstück 11 ist aus einem nachgiebig verformbaren,
aber trotzdem verhältnismäßig steifen Kunststoff - vorzugsweise aus dem unter
der Bezeichnung Polytetrafluoräthylen bekannten Kunststoff - aus einem Stück
hergestellt, kann aber gemäß Fig. 5 auch aus zwei Teilen zusammengesetzt
sein, wobei der eine, der Topfkolben 111, aus dem Kunststoff und die Spindel
112 z. B. aus einem geeigneten Metall besteht. Wie aus den Fig. 1 bis
5 hervorgeht, ist das Verschlußstück 11 mit einer an sich bekannten
Ringnut mit einem darin gelagerten Dichtring 12, wobei der Dichtring 12 z. B. einen
an sich bekannten 0-förmigen Querschnitt aufweisen kann, zur Abdichtung gegenüber
dem Gehäuse versehen.
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Die Spindel 112 ist am freien Ende beiderseits unter gleichzeitiger
Bildung einer entsprechenden Ab-
stufung abgeflacht zu einem Zapfen
113, auf den mit einem entsprechend geformten Schlitz 141 ein Drehgriff 14
aufgesetzt ist, der mit einem hülsenförnügen und mit Innengewinde versehenen Teil
142 mehr oder weniger auf das Außengewinde 105 des Teils 101 des Gehäuses
10 aufgeschraubt werden kann.
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Der Drehgriff 14 ist mittels einer axialen Schraube 143 am Zapfen
113 festgeschraubt.
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Der Teil 101 des Gehäuses 10 ist im Bereich seines freien
Endes von einem Anschlagstift 15 quer durchsetzt, der die Auswärtsbewegung
des Verschlußstückes 11 in einer Stellung begrenzt, bei der dieses den Austritt
der Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung 107 ganz freigibt.
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Bei der Betätigung des beschriebenen Ventils durch Drehen des Drehgriffes
14 wird das Verschlußstück 11 sowohl gedreht als auch axial verschoben. Dabei
wird das Verschlußstück 11 je nach seiner vorherigen Stellung und der Drehrichtung
des Drehgriffes 14 im Sinne einer öffnung oder eines Abschlusses der Austrittsöffnung
107 verschoben.
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In der Abschlußstellung liegt die ringförmige Stimkante gegen den
leicht konisch geformten ringförmigen Dichtsitz 103 des Gehäuses entlang
einer Kreislinie an, wodurch jeglicher Flüssigkeitsdurchtritt nach der Austrittsöffnung
107 hin unterbrochen ist.
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Aus der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnung geht hervor, daß
das Innere des Topfkolbens
111 in üblicher Weise stets dem vollen Flüssigkeitsdruck
an der Einlaßstelle des Ventils ausgesetzt ist,
| wodurch der Topfkolben111 bei höheren Flüssig- |
| keitsdrücken, wie sie z. B. in Haushalt-Wasserleitungs- |
| systernen vorkommen, nachgiebig nach außen aufge- |
| weitet wird und dadurch dicht an den jeweils um den |
| Topfkolben herum befindlichen Teil der Bohrung 102 |
| angepreßt wird. Infolgedessen ist das Ventil auch in |
| seiner teilweise oder ganz geöffneten Stellung stets |
| genügend dicht, ohne daß bei geschlossenem Ventil |
| etwa unbedingt ein Aufsitzen des Verschlußstückes
11 |
| auf dem ringförmigen Dichtsitz 103 notwendig wäre. |
| Die vollständige Dichtheit des Ventils gegenüber |
| einem Lecken an der Stelle des Drehgriffes 14 wird |
| aber trotzdem noch durch den zwischen dem Ver- |
| schlußstück 11 und der Bohrung 102 befindlichen |
| Dichtring 12 unterstützt. |
| In Fig. 6 ist ein als Ablaßventil einer Haushalt- |
| Waschmaschine ausgebildetes Absperrventil gezeigt, |
| das in allen seine Funktion betreffenden Teilen ge- |
| nauso wie das Ventil gemäß den Fig. 1 bis 4 ausge- |
| bildet ist. Es erübrigt sich deshalb eine besondere |
| Beschreibung dieses Ventils. |
Das Absperrventil gemäß Fig.
7 ist als Heizkörperregulierventil einer Warmwasserheizung
ausgebildet, wobei das Gehäuse
10 mit einem Eintrittskanal 10'a und einem
Austrittskanal IO'b beiderseits mittlerer Querwände
109 in axialer Richtung
aufeinanderfolorend versehen ist. Die Querwände
109 bilden den leicht konischen
ringförmigen Dichtsitz
103, an den sich eine Bohrung 102' anschließt, die
in einem dem Teil
10 1 des Ventils gemäß Fig.
1 entsprechenden Teil
10 c
des Regulierventils angeordnet ist und der Bohrung 102 des Ventils
gemäß Fig.
1 entspricht.
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Inne rhalb dieser Bohrung 102' einheitlichen Durchmessers ist
das Verschlußstück 11' gelagert, welches aus Polytetrafluoräthylen besteht
und im wesentlichen genauso wie das vorher beschriebene geformt ist.
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Die Spindel 112 ragt aus dem Gehäuse 10' heraus und ist dort
mit einer hülsenförmigen und auf den Teil 10c des Gehäuses aufschraubbaren
Mutter 17
und außerdem mit einem Handrad14' verbunden.
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Die Wirkungsweise des Heizkörperregulierveritils gemäß Fig.
7 entspricht der Wirkungsweise der vorher beschriebenen Absperr-ventile,
so daß sich auch hier eine wiederholende Beschreibung erübrigt.
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Die Erfindung ist schließlich nicht auf Kalt- und Warmwasserventile
oder Regulierventile der dargestellten und beschriebenenArteingeschränkt, sondern
sie eignet sich daneben für viele andere Ventilarten, z. B. auch für solche, bei
denen ein Verschlußstück über eine mit Gewinde versehene Betätigungsspindel betätigt
wird, die in eine drehbare, aber axial nicht bewegliche Mutter eingreift, welche
ihrerseits von einem Drehgriff oder Handrad aus betätigt wird. Im letzteren Fall
wird das Verschlußstück zum Öffnen oder Schließen des Ventils lediglich in axialer
Richtung verschoben, jedoch nicht gleichzeitig gedreht.