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Die Erfindung betrifft ein thermostatisch gesteuertes Sicherheitsventil,
insbesondere für geschlossene Warmwasserheizungsanlagen, mit einem durch eine Feder
belasteten und in einem mit dem Ventilkanal in Verbindung stehenden Raum des Ventilgehäuses
angeordneten Verschlußstück, welches mit einem Dehnkörper in Verbindung steht und
mittels dieses entgegen der Federkraft von seinem Sitz abhebbar ist, sowie mit einem
den Raum, der die Feder enthält, von der Flüssigkeit trennenden, zumindest in der
Verschieberichtung des Verschlußstückes elastischen Verbindungsorgan, dessen eines
Ende mit dem Verschlußstück flüssigkeitsdicht verbunden ist.
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Bei einem bekannten Sicherheitsventil dieser Art ist der Ventilstößel,
der das Verschlußstück mit dem Dehnkörper verbindet, durch den vom Ventilsitz gebildeten
Kanal hindurch in einen Raum geführt, der vom Wasser der zu überwachenden Anlage
erfüllt ist. Der Dehnkörper, dessen dem Stößel abgekehrtes Ende mit dem Ventilgehäuse
verbunden ist, befindet sich also ständig im Wasser der Anlage. Die das Verschlußstück
gegen den Ventilsitz drückende Feder greift am Verschlußstück auf der dem Dehnkörper
abgekehrten Seite an und ist, da sie sich im Abflußkanal befindet, gegen den Zutritt
von Wasser durch eine elastische Manschette geschützt, die sich vom Verschlußstück
bis zu einem Federteller erstreckt, der das dem Verschlußstück abgekehrte Ende der
Feder trägt. Ein solches Sicherheitsventil ist zwar in seinem Aufbau sehr einfach.
Es ist jedoch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. Beispielsweise muß, da es
nicht druckunabhängig arbeitet, die Kraft der Schließfeder so groß gewählt werden,
daß auch beim höchsten Flüssigkeitsdruck das Ventil noch sicher schließt. Da der
Druck in einer Warmwasserheizungsanlage beispielsweise zwischen 2 und
10 atil schwanken kann, kann die hohe Federkraft dann, wenn der Flüssigkeitsdruck
im unteren Bereich liegt, zu einem Festsitzen des Verschlußstückes im Ventilsitz
führen, was zur Folge hat, daß das Ventil überhaupt nicht oder nicht bei der vorgegebenen
Temperatur öffnet. Außerdem muß natürlich der Dehnkörper um so größer dimensioniert
werden, je größer die Kraft der Schließfeder ist. Da Sicherheitsventile oft
über lange Zeiträume nicht geöffnet werden, muß bei diesem vorbekannten Ventil ferner
damit gerechnet werden, daß sich im Laufe der Zeit in der Durchführung des Ventilstößels
durch den Ventilsitz Kalk ablagert. Wenn das Spiel des Ventilstößels in der Durchführung
verhältnismäßig gering ist, können diese kalkablagerungen dazu führen, daß eine
Verschiebung des Ventilstößels nicht mehr möglich ist oder zumindest behindert wird.
Würde man das Spiel sehr groß machen, so hätte der Ventilteller keine Führung mehr,
was ebenfalls zu Störungen führen könnte. Ein weiterer Nachteil dieses vorbekannten
Sicherheitsventils besteht darin, daß es dann nicht verwendet werden kann, wenn
die Meßstelle räumlich von der Montagestelle des Ventils getrennt sein muß. Hier
muß nämlich der Dehnungskörper gegenüber dem Temperatureinfluß der in das Ventil
gelangenden Flüssigkeit geschützt werden. Schließlich ist auch noch nachteilig,
daß wegen der Anordnung des Dehnkörpers auf der einen und der Schließfeder auf der
anderen Seite des Verschlußstückes der Raumbedarf relativ groß ist.
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Bei einem anderen bekannten Sicherheitsventil ist das Verschlußstück
am einen Ende einer in der Verschieberichtung des Verschlußstückes verschiebbar
im Gehäuse gelagerten Büchse befestigt, die unter der Wirkung der das Verschlußstück
vom Ventilsitz; abzuheben suchenden Feder steht. Der Dehnkörper liegt einerseits
an einem Anschlag der Büchse und andererseits an einem Träger des Gehäuses an, wobei
die Büchse sich in einem durch ein elastisches Verbindungsorgan, dessen anderes
Ende flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse verbunden ist, von der Flüssigkeit getrennten
Raum befindet. Diese Konstruktion bedingt eine relativ große Bauhöhe, so daß die
an ein Sicherheitsventil zu stellenden Anforderungen nur teilweise erfüllt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil zu
schaffen, das frei von den oben erwähnten Nachteilen der bekannten Sicherheitsventile
ist, also druckunabhängig arbeitet, eine gute, gegen Verkalkung geschützte Führung
des Ventiltellers besitzt, einen ausreichenden Schutz für den Dehnkörper gegen Temperatureinflüsse
aufweist und mit Rücksicht auf die häufig beengten Platzverhältnisse an der Einbaustelle
möglichst geringe Außenabmessungen hat.
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Ausgehend von einem Sicherheitsventil der eingangs genannten Art ist
diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verschlußstück am einen Ende
einer in der Verschieberichtung des Verschlußstückes verschiebbar im Gehäuse gelagerten
Büchse befestigt ist, die unter der Wirkung der Feder steht und den Dehnkörper,
dessen Innenraum in an sich bekannter Weise mit einem Temperaturfühler in Verbindung
steht, enthält, der einerseits an einem Anschlag der Büchse, andererseits an einem
durch mindestens einen Schlitz in der Büchse greifenden Träger des Gehäuses Anschlag
findet, wobei die Büchse sich in einem durch das elastische Verbindungsorgan, dessen
anderes Ende in an sich bekannter Weise flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse verbunden
ist, von der Flüssigkeit getrennten Raum des Gehäuses befindet.
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Zur Erzielung einer geringen Bauhöhe trägt sowohl die Anordnung des
Dehnkörpers innerhalb der Büchse als auch die Abstützung an einem Anschlag der Büchse
und einem durch mindestens einen Schlitz in der Büchse greifenden Träger des Gehäuses
bei. Eine gute Führung des Ventiltellers ist durch die relativ große Lauffläche
der Büchse und den Schutz gegen äußere Einflüsse, insbesondere den Zutritt von Wasser,
mittels des elastischen Verbindungsorgans aewährleistet. Der Schutz des Dehnkörpers
gegen Temperatureinflüsse ergibt sich durch die Anordnung in der Büchse, wohin die
Flüssigkeit nicht gelangen kann, und die Abstützung auf den Anschlag -und dem Träger.
Die Druckunabhängigkeit wird mit Hilfe des elastischen Verbindungsorgans erzielt,
dessen wirkglich gleich samer Durchmesser zu diesem Zwecke ledig dem wirksamen Durchmesser
des Ventilsitzes gewählt zu werden braucht. Die Flüssigkeit übt dann bei-
Igeschlossenem Ventil keine Kraft in axialer Richtung auf das Verschlußstück aus.
Der Schließdruck der Feder braucht deshalb nur so groß gewählt zu werden, daß er
gerade noch ausreicht, um einen sicheren Verschluß des Ventils zu gewährleisten.
Eine möglichst geringe Federkaft ist insofern vorteilhaft, als die Größe des Wärmefühlers
von der vom Dehnkörper aufzubringenden Kraft abhängt und möglichst geringe Abmessungen
des Wärmefühlers vielfach für die Anwendungsmöglichkeit des Ventils entscheidend
sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verbindungsorgan
als ein konzentrisch zur Büchse angeordneter und diese zumindest auf einem Teil
ihrer Länge aufnehmender Balg ausgebildet. Hier liegen der Dehnkörper, die Büchse
und der Balg konzentrisch übereinander, was eine äußerst kompakte Bauweise ergibt.
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Sieht man den den Dehnkörper abstützenden Träger an einem zwischen
der Büchse und dem Balg liegenden zylindrischen Teil des Gehäuses vor, dann ergibt
sich eine weitere Raumersparnis, weil durch den zylindrischen Teil des Gehäuses,
der zwischen der Büchse und dem Balg liegt, das dem Verschlußstück zugekehrte Ende
des Dehnkörpers so nahe an das Verschlußstück herangebracht werden kann, als dessen
Verschiebeweg es gestattet.
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Vorteilhafterweise ist der Anschlag für die dem Verschlußstück abgekehrte
Seite des Dehnkörpers als ein mittels einer Kontermutter feststellbarer Gewindebolzen
ausgebildet, der in einem Innengewinde der Büchse läuft und durch das Gehäuse hindurchgeführt
ist sowie auf dem aus dem Gehäuse herausragenden Ende eine auf diesem abstützbare
Mutter trägt. Weil hierbei der für die Einstellung der öffnungstemperatur des Ventils
vorgesehene Gewindebolzen gleichzeitig als Einrichtung zum manuellen öffnen des
Ventils benutzt werden kann, so daß hierfür mit Ausnahme der auf dem Gewindebolzen
sitzenden Mutter keine weiteren Konstruktionselemente erforderlich sind, trägt diese
Ausgestaltung ebenfalls zur Raumerspamis bei. Dasselbe gilt für eine gleichachsige
Anordnung der Feder zur Büchse und eine Abstützimg der Feder einerseits an einem
Bund der Büchse, andererseits am Gehäuse.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigt F i g. 1 a einen Längsschnitt
einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils, F i g. 1 b einen Längsschnitt
eines dem Ventil gemäß F i g. 1 a zugeordneten Wärmefühlers, F i
g. 2 ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. la.
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Eine Gewindebohrung 1 eines unteren Ventilgehäuseteils 2 ist
mit einer Ringschulter 3 und einem einen kleineren Durchmesser als diese
aufweisenden, konzentrisch zur Ringschulter und in der gleichen Ebene wie diese
liegenden Ventilsitz 4 versehen. In der Fläche innerhalb des Ventilsitzes 4 mündet
ein Auslaßkanal 5, in der Fläche zwischen dem Ventilsitz 4 und der Ringschulter
3 ein Einlaufkanal 6. Der Krnal 5 führt zu einem Anschlußstutzen
7, der Kanal 6 zu einem Anschlußstatzen 8, die mit rechtwinklig
zueinander stehender Achse im unteren Gehäuseteil 2 vorgesehen sind.
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In die Gewindebohrung 1 ist unter Zwischenlage einer Dichtung
9 ein oberer Gehäuseteil 10 eingeschraubt, der einen zylindrischen
Mantel 11 und auf der der Ringschulter 3 abgekehrten Seite eine Stirnwand
12 aufweist, die mit einer zentralen öffnung 13 versehen ist. Zur offenen
Seite des Gehäuseteils 10 hin schließt sich an die zentrale öffnung unter
Bildung einer Schulter 14 die im Durchmesser geringere Bohrung eines einstückig
mit der Stirnwand 12 ausgebildeten und konzentrisch zur zentralen Öff-
nung
13 angeordneten zylindrischen Körpers 15 an. Der Körper
15 besitzt im wesentlichen die Form einer Büchse, ist jedoch an seinem freien
Ende mit zwei diametral angeordneten, radial nach innen ragenden Vorsprüngen
16 versehen.
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In der Bohrung des zylindrischen Körpers 15 ist eine Büchse
17 axial verschiebbar geführt. Am unteren, geschlossenen Ende der Büchse
17 ist mittels einer Schraube 18 ein Ventilteller 19 befestigt,
der eine bei geschlossenem Ventil am Ventilsitz 4 anliegende Dichtungsscheibe 20
trägt. Auf der dem Körper 15 zugekehrten Seite ist der Ventilteller
19
mit einem Absatz versehen, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser
des zylindrischen Körpers 15. Ein Absatz mit demselben Durchmesser ist am
übergang des zylindrischen Körpers 15 zur Stirnwand 12 vorgesehen. über diese
beiden Absätze ist das untere bzw. obere Ende eines Metallbalges 21 geschoben. Die
beiden Enden des Metallbalges 21 sind mit dem Ventilteller 19 bzw. dem oberen
Gehäuseteil 10 dicht verlötet.
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Der untere Teil der Büchse 17 ist für den Durchgriff der Vorsprünge
16 in Längsrichtung geschlitzt. Eine an der Schulter 14 Anschlag findende
Außenschulter 22 der Büchse 17 begrenzt deren Verschiebebereich zum Ventilsitz
4 hin.
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In der Büchse 17 ist ein Dehnkörper 23 in Form eines
Metallbalgs angeordnet, dessen eine Balgscheibe 24 auf den Vorsprüngen
16 aufliegt. Im Bereich der anderen Balgscheibe 25 ist die Büchse
17 mit einem einseitigen Längsschlitz 26 versehen, durch den hindurch
eine Verbindungsleitung 27 in die Balgscheibe 25 eingeführt ist.
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Etwa auf der Länge des Schlitzes 26 ist die Büchse
17 mit einem Innengewinde versehen, in dem eine mit einem Außengewinde versehene
Anschlagscheibe 28 geführt ist. Die Anschlagscheibe 28 ist am unteren
Ende eines Gewindebolzens 29 befestigt, der aus der Büchse 17 und
einer Schutzkappe 30 herausragt, die konzentrisch zum oberen Gehäuseteil
10 auf einen Ansatz der Stirnwand 12 aufgesetzt und mittels Schrauben
32 (F i g. 2) an diesem befestigt ist.
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Außer dem Gewindebolzen 29 ragt durch eine zentrale Öffnung
in der oberen Stirnwand der Schutzkappe 30 eine als Kontermutter für die
Anschlagscheibe 28 dienende Gewindebüchse 33 heraus, die ebenfalls
in dem Innengewinde der Büchse 17 geführt ist und an ihrem aus der Schutzkappe
herausragende Ende zum Ansetzen eines Werkzeuges geschlitzt ist.
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über das obere Ende der Büchse 17 ist eine Schraubenfeder44
geschoben, die sich einerseits an einem Bunde35 der Büchse17, andererseits an der
Stirnseite der Schutzkappe 30 abstützt und die Büchse 17 gegen den
Ventilsitz 4 zu schieben sucht.
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Auf dem aus der Schutzkappe 30 herausragenden Teil des Gewindebolzens
29 sitzt eine Rändelmutter 35, die auf der der Schutzkappe zugekehrten
Seite eine Ausnehmung 36 aufweist, deren Durchmesser größer ist als derjenigen
der Kontermutter 33. Dreht man die Rändelmutter 35 in der Richtung,
daß sie in Anlage an die Stimfläche der Schutzkappe 30 kommt und fährt dann
mit dem Drehen fort, so wird mittels der Anschlagscheibe 28 und der Büchse
17 der Ventilteller 19 vom Ventilsitz 4 wegbewegt. Die Rändelmutter
35 gestattet damit eine manuelle Betätigung des Ventils zum Spülen und zur
Funktionsprobe. Ein Splint 37 im Gewindebolzen 29 sichert die Rändelmutter
gegen ein zu weites Herausdrehen.
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In drei radialen Gewindebohrungen des Ansatzes 31 der Stimwand
12 ist je ein Druckkörper 39 verschiebbar geführt, der mittels
einer Feder 40 gegen
die äußere Mantelfläche der Büchse
17 gepreßt wird. Die Feder 40 stützt sich andererseits an einer Schraube
41 ab. Die durch die Druckkörper 39 erzeugte Reibung bei einer Verschiebung
der Büchse 17
dient als Dämpfung, die ein Schlagen oder Rattem des Ventils
verhindert. Zum selben Zwecke ist am Ventilteller 19 eine Dämpfungsscheibe
42 befestigt. Die Dämpfungsscheibe 42 besteht aus einem zylindrischen, an der Mantelfläche
des Ventiltellers 19 anliegenden und mit diesem verbundenen Teil und einem
flanschartigen Teil, der in den Ringraum zwischen dem Ventilteller und den zylindrischen
Mantel des oberen Gehäuseteils 10 ragt.
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Die Verbindungsleitung 27 ist von dem in die obere Balgscheibe
25 eingeführten Ende aus in einer Schraubenlinie einmal um die Büchse
17 und die über sie geschobene Feder 44 herum und durch eine öffnung in der
Schutzkappe 30 nach außen geführt. Das andere Ende mündet in einen Wärmefühler
43, der an sich bekannt ist und deshalb hier nicht im einzelnen erläutert ist.
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Die Wirkungsweise des Ventils ist folgende: Die Feder 44 drückt mittels
der Büchse 17 den Ventilteller 19 normalerweise gegen den Ventilsitz
4, so daß das Ventil geschlossen ist. Die Rändelmutter 35
muß natürlich so
weit nach oben gedreht sein, daß sie nicht auf der Schutzkappe 30 aufliegt,
wenn das Ventil geschlossen ist. Steigt die Temperatur, die auf den Wärmefühler
43 einwirkt, so dehnt sich der Dehnkörper 23 aus. Da die Lage der unteren
Balgscheibe 24 festgelegt ist, verschiebt sich hierbei die obere Balgscheibe
25. Infolge der schraubenartigen Führung der Verbindungsleitung
27 wird die Verschiebung der oberen Balgscheibe 25 nicht behindert.
Bei einer bestimmten Temperatur kommt die obere Balgscheibe 25 in Anlage
an die Anschlagscheibe 28. Dehnt sich nun der Dehnkörper 23 infolgte
steigender Temperatur noch weiter aus, so wird der Ventüteller 19 entgegen
der Kraft der Feder 44 vom Ventilsitz 4 abgehoben. Der Metallbalg 21 gestattet eine
solche Verschiebung, verhindert aber das Eindringen von Flüssigkeit aus dem mit
dem Kanal 6 in Verbindung stehenden Ringraum zwischen dem zylindrischen Mantel
11 und dem Bal-21 in denjenigen Teil des Ventils, in dem sich die Büchse
17, der Dehnkörper 23 und die von der Schutzkappe 30 abgedeckten
Teile befinden.
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Der wirksame Durchmesser des Balges 21 ist gleich dem wirksamen Durchmesser
des Ventilsitzes 4. Dadurch stehen die am Ventilteller 19 angreifenden hydraulischen
Kräfte im Gleichgewicht, weil der Kanal 5
als Abflußkanal eines Sicherheitsventils
ins Freie führt und deshalb drucklos ist. Die beim öffnen des Ventils vom Dehnkörper
23 aufzubringende Kraft ist daher gleich der Gegenkraft der Feder 44 und
deshalb verhältnismäßig gering.
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Fällt die Temperatur wieder unter den eingestellten Maximalwert, so
schließt die Feder 44 das Ventil. Die Öffnungstemperatur hängt vom Abstand der Anschlagscheibe
28 von den Vorsprüngen 1-6 ab. Durch ein mehr oder weniger weites
Hineindrehen der Anschlagscheibe 28 in die Büchse 17 läßt sich daher
diejenige Temperatur, bei der das Ventil öffnet, einstellen.