DE2416286A1 - Selbstschliessende armatur - Google Patents

Description

• Selbstschließende Armatur Die Erfindung betrifft eine selbstschließende Armatur mit einem in einem zylindrischen Gehäuse längsbewegbar angeordneten Ventilkolbens einem im Boden des Gehäuses vorgesehenen Hauptventilsitz, einer Steuerdüse und einem Druckentlastungsventil.
• Bei bekannten selbstschließenden Armaturen dieser Art steht der Ventilkolben ständig unter der Einwirkung einer Druckfeder oder der Rückstellkraft einer gummielastischen Membran, die bestrebt ist, den Ventilkolben in Richtung zum Ventilsitz zu bewegen. Bei Entlastung des oberhalb des Ventilkolbens befindlichen Druck raumes wird der Ventilkolben durch den anstehenden Leitungsdruck gegen die Rückstellkraft des auf ihn einwirkenden Federelementes von seinem Sitz abgehoben.
• Abgesehen davon, dß der Hub des Ventilkolbens wegen der vorhandenen Ruckstellfeåer oder Membran nicht unbegrenzt laNg bemessen werden kann, extreme Laufzeiten also nicht erreichbar sindg wird dieser Hub besonders bei niederen Leistungsdrücken nicht voll ausgenutzt, denn der Kolben verharrt nach den Öffnen des Ventils in der Stellung; in der die mit dom Öffnungshub zunehmende Rückstellkraft des Federelementes den auf die Unterseite des Kolbens einwirkenden Leitungsdruck das Gleichgewicht hält.
• Die wegen des geringen Kolbenhubes ohnehin kurze Schließzeit des Ventilkolbens wird in diesen Fällen weiter verringert.
• Infolgedessen istauch die pro Betätigung der Armatur abgegebene Flüssigkeitsmenge entsprechend kleiner.
• Auch bei konstanten Kolbenhüben ist die durchflußmenge pro Betätigung abhängig vom jeweiligen Leitungsdruck. Dies liegt darin begründet, daß das Verhältnis der an sich konstanten Rückstellkraft des Federelementes zu den sich einstellenden strömungsbedingten Schließkräften sehr unterschiedlich sein kann.
• Der Erfindung liegt daher im wesentlichen die -Aufgabe zugrunde, eine selbstschließende Armatur der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die nach einer Betätigung des Entlastungsventils abgegebene Flüssigkeitsmenge unabhängig vom jeweiligen Leitungsdruck praktisch konstant ist.
• Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß mit dem Ventilkolben ein durch die Ventilsitzbohrung hindurchragender zylindrischer Schaft fest verbunden ist.
• Weitere Einzelheiten unc Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung und den schematisierten Zeichnungen dreier Ausführungsbeispiele sowie aus den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine selbstschließende Armatur, deren Gehäuse 1 einen Eingangsstutzen 2, einen rechtwinklig dazu angeordneten Abgangsstutzen 3 und eine koaxial zwr.
• Abgangsstutzen 3 angeordnete zylindrische Bohrung 4 aufweist, in der ein mit einer Dichtrnanschette 5 und einem zylindrischen Schaft 6 versehener Kolben 7 aur und abwärtsbewegbar angeordnet ist.
• Auf dem Schaft 6 ist ein Dichtring 8 aus Gummi oder gummielastischem Werkstoff angeordnet, der in der unteren Endlage abdichtend gegen eine kegelstumpfförmige Sitzfläche 9 anliegt und mit dieser zusammen das Hauptventil der Armatur bildet. An diese Sitzfläche schließt sich eine zylindrische Bohrung 10 an, durch die die durch den Eingangsstutzen 2 zugeführte Flüssigkeit dem Abgangsstutzen 3 zugeleitet wird.
• Erfindungsgemäß ist der zylindrische Schaft 6 des Kolbens 7 so lang bemessen, daß er auch in der oberen Endlage des Kolbens noch durch die Ventilsitzbohrung 10 hindurchragt. Die Durchmesser des Kolbenschaftes 6 und der Ventilsitzbohrung 10 sind so gewählt, daß sich bei Durchtritt des Flüssigkeitsstromes ein ge nügend hoher Druckabfall einstellt, der die hydraulische Funktion der Armatur ermöglicht. Bei verunreinigten Flüssigkeiten kann dem Eintrittsstutzen 2 ein nicht dargestelltes Schmutzfangsieb vorgeschaltet werden, damit ein Zusetzen des relativ schmalen Ringspaltesl0/6 mit Sicherheit vermieden wird.
• Das Gehäuse 1 ist.oben durch einen Deckel 11 verschlossen.
• In diesem Deckel ist zunächst ein Druckentlastungsventil angeordnet, dessen Verschlußstück 12 am unteren Ende eines durch eine Bohrung des Deckels 1 hindurchgeführten Schaftes 13 befestigt ist. Dieser Schaft 13 ist durch einen 0-Ring 25 gegenüber dem Deckel 11 abgedichtet, trägt am oberen Ende eine Betätigungsplatte 14 und steht ständig unter der Einwirkung eines eine bistabile Stellung ermöglichenden Federelementes.
• Dieses Federelement ist in der Zeichnung schematisch als Schraubendruckfederpaar 15 dargestellt. Die Federn 15 stützen sich derart an einem Kragen 16 des Deckels 11 ab, daß sie sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen des Entlastungsventils über ihre Totpunktlage hinweg bewegt werden und somit dieses Ventil sowohl in der Offenlage als auch in der Schließlage halten. Von dem Sitz 17 des Entlastungsventils aus führt ein Kanal 18, 19 durch die Wandungen des Deckels 11 und des Gehäuses 1 zum Abgangsstutzen 3.
• In der Wandung des Gehäuses 1 ist ferner ein zum Eingangsstutzen K hin offener Kanal 19 vorgesehen, an dessen oberes Ende sich ein im Deckel 11 vorgesehener Kanal 20 anschließt.
• In einer quer zum Zylinder 4 verlaufenden Gewindetohrung des Deckels 11 ist eine Stellschraube 21 angeordnet, die einen zylindrischen Zapfen 22 trägt, der spielfrei in eine sich an den Kanal 20 anschließende Querbohrung hineinragt und mit einem keilförmigen Längsschlitz 23 versehen ist, dessen Querschnitt von der Stirnfläche des Zapfens 22 aus kontinuierlich abnimmt. Diese Anordnung stellt eine ein und verstellbare Steuerdüse dar, die es ermöglicht, die Stärke des durch die Kanäle 19 und 20 dem oberen Teil des Zylinders 4 zugefuhrten Flüssigkeitsstromes und damit die Schließgeschwindigkeit des Ventilkolbens 7, 8 exakt stufenlos zu regulieren. Durch ein im Bereich der Kanäle 19 und 20 zwischen Gehäuse 1 und Deckel 11 eingespanntes Sieb 24 wird eine Verstopfung des Schlitzes 23 der Steuerdüse wirksam verhindert.
• Die vorstehend beschriebene Armatur arbeitet wie folgt: Im Ruhezustand der Armatur befinden sich das Hauptventil 8, 9 und das Entlastungsventil 12, 17 in der Schließlage.
• Durch einen Druck auf die Platte 14 des Entlastungsventils wird dessen Verschlußstück 12 von seinem Sitz 17 abgehoben und durch die dabei über ihre Totpunktlage hinweggeschwenkten Druckfedern 15 in der in Fig. 1 gezeigten Offenlage gehalten, so daß die in dem oberhalb des Kolbens 7 liegenden Teil des Zylinders 4 befindliche Flüssigkeit, z.B. Wasser, durch den Kanal 18, 19 und den Stutzen 3 abfließen kann.
• Infolge dieser Druckentlastung des oberen Zylinderraumes und des auf die Unterseite des Kolbens 7 einwirkenden Leitungsdruckes wird der Kolben 7 im Zylinder 4 aufwärts bewegt und damit auch das Hauptventil 8, 9 geöffnet. Gegen Ende der Aufwärtsbewegung stößt der Kolben 7 gegen das Verschlußstück 12 des Entlastungsventils, das dadurch wieder geschlossen und durch die Federn 15 in der Schließlage gehalten wird.
• Durch das jetzt durch die Steuerdüse a2, 23 in den oberhalb des Kolbens 7 liegenden Teil des Zylinders eintretende Wasser steigt der Druck in diesem Teil des Zylinders 4 wieder an. Durch diesen Druckanstieg wird der Kolben 7 mit einer Kraft, die sich in erster Linie aus dem am Ringspalt 10/6 abfallenden Differenzdruck und der Fläche des Schaftes 6 ergibt, in Schließstellung bewegt, bis der Dichtring 8 gegen die Sitzfläche 9 anliegt und somit das Hauptventil wieder geschlossen ist.
• Durch mehr oder weniger tiefes Eindrehen des mit dem Düsenschlitz 23 versehenen Zapfen 22 der Stellschraube 21 hat man die Möglichkeit, den Wasserzulauf in den oberhalb des Kolbens 7 liegenden Teil des Zylinders 7 und 30mit die Schließgeschwindigkeit des Hauptventils 8, 9 und infolgedessen die nach jeder Betätigung austretende Wassermenge beliebig und exakt zu regulieren. Wegen der vollhydraulischen Arbeitsweise dieser selbstschließenden Armatur ist die pro Betätigung austretende Wassermenge unabhängig von etwaigen Druckschwankungen im zuführenden Leitungssystem stets sehr genau konstant. Außerdem ist der Kolbenhub der erfindungsgemäßen Armatur konstruktiv nicht beschränkt, so daß mindestens theoretisch beliebig lange Laufzeiten erreichbar sind.
• Durch die bistabile Ausführung des Entlastungsventils 12, 17 - bei genügender Reibkraft des D4chtungsringes 25 kann evtl.
• auch auf die Ferdern 15 verzichtet werden -, braucht die Be-Betätigung des Entiastungsventils unter sehr kurzzeitig zu erfolgen, ohne daß dadurch die Laufzeit des Kolbens 7 bzw. die Schließzeit des Hauptventils und damit die abgegebene Gesaintwassermenge verringert werden.
• Da bis auf dsn Kolben 7 alle beweglichen und evtl. einer Wartung bedürfenden Teile in Deckel 11 der armatur untergebrscht sind, ist die Wartung der Armatur sehr einfach.
• Die Armatur nach Fig. 2 unterscheidet sich insofern von der Ausführungsform nach Fig. 1, als hier das Entlastungsventil 12 nicht bistabil gel-agert ist, sondern unter der Einwirkung einer den äußeren Teil des Ventilschaftes 13 umschließenden Schraubendruckfeder 26 steht, durch die das Entlastungsventil in der in Fig. 2 gezeigten Schließlage gehalten und nach jeder Betätigung sofort selbsttätig in diese Lage zurückbewegt wird.
• Ferner ist bei dieser Ausführungsform in einer Gewindebohrung des Deckels 11 eine Schraubspindel 27 angeordnet, deren Gewindeschaft in den Druckentlastungskanal 18 hineinragt und es ermöglicht, den Durchtrittsquerschnitt dieses Kanals zu regulieren.
• Bei dieser Ausführungsform bewegt sich der Kolben 7 mit dem Hauptventilkörper 18 je nach Einstellung der Schraubspindel 27 mehr oder weniger verzögert in die Öffnungsstellung. Beispielsweise kann die Spindel 27 so eingestellt werden, daß der gesamte Hub des Ventilkolbens erst dann erreicht wird, wenn das Entlastungsventil durch Druck auf die Platte 14 fünf Sekunden lang offengehalten wurde. Bei kürzerer Betätigung ist auch die Öffnungszeit des Hauptventils 7, 8 und damit die abgegebene Gesamtwassermenge geringer.
• Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die zunächst sämtliche Merkmale der Ausführungsform nach Fig. 1 aufweist, darüber hinaus aber im Deckel 11 noch ein zweites, federbelastetes Entlastungsventil 28, an dessen Sitz 29 sich Kanäle 30 und 31 anschließen, von denen der letzteres (31) in den Zylinderraum (4) einmündet, und zwar liegt die Mündung (32) bei in der Schließlage befindlichem Hauptventil 8 9 geringfügig oberhalb des unteren Randes der Kolbenmanschette 5.
• Hierbei ist der Funktionsablauf folgender: Beim Betätigen des Entlastungsventils 12 führt der Ventilkolben 7, 8 ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 seinen vollen Öffnungshub aus. Soll jedoch die Armatur vor Ablauf der mittels der Steuerdüse 22, 23 (Fig. 1) eingestllten Spüldauer zum Abschluß kommen, so wird das zweite Entlastungsventil 28 geöffnet. Dadurch werden die Zylinderräume oberhalb und unterhalb des Kolbens 7 2kurzgeschlossen", so daß der Kolben 7 beschleunigt so weit in Schließrichtung zurückläuft, bis seine Dichtmanschette 5 die Kanalmündung 32 überfährt. Die restlichen wenigen Millimeter- Schließhub werden mit der üblichen Verzögerung durchfahren, so daß beim endgültigen Schluß des Hauptventils 8, 9 keine unerwünschten Rückschläge in der Zuführungsleitung auftreten können.

Claims (12)

Patentansprüche

1. Selbstschließende Armatur mit einem in einem Gehäuse längsbewegbar angeordneten Ventilolben, einem im Boden des Gehäuses vorgesehenen Hauptventilsitz, einer Steuerdüse und einem Druckentlastungsventil, d a d u r c h g e k e n n z e z c h n e t daß mit dem Ventilkolben (7,8) ein durch die Ventilsitzbohrung (10) hindurchragender zylindrischerlEchaft (6) fest verbunden ist.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vom Eingangsstutzen (2) zum oberen Teil des Zylinders (4) führenden Kanal (19,20) eine Steuerdüse (22) mit regulierbarem Durchlaßquerschnitt vorgesehen ist.

3. Armatur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdüse durch einen mit einer Stellschraube verbundenen, spielfrei in eine zylindrische Bohrung hineinragenden zylindrischen Zapfen (22) gebildet ist, der einen sich von seiner äußeren Stirnseite aus kontinuierlich verengenden Längsschlitz (23) aufweist.

4. Armatur nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdüse (22,23) ein Schmutzauffangsieb (24) vorgeschaltet ist.

5. Armatur nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmutzauffangsieb (24) im Bereich der Kanäle (19 und 20) zwischen der oberen Stirnfläche des Gehäuses (1) und dem Deckel (11) angeordnet ist.

6. Armatur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckentlastungsventil (12) und /oder die Steuerdüse (22,23) im Gehäusedeckel (11) angeordnet sind.

7. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Schaft (13) des Entlastungsventils (12) zwei symmetrisch zueinander angeordnete Druckfedern (15) angreifen, die das Ventil (12) sowohl in der Offenlage als auch in der Schließlage halten.

8. Armatur nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß vom Sitz (17) des Entlastungsventils (12) aus ein Kanal (i8, 19) zum Abgangsstutzen (3) der Armatur führt.

9. Armatur nach Amspruch 1, 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Druckentlastungsventil (12) eine Druckfeder (26) im Schließrichtung einwirkt und im Bereich des Kanals (18,19) eine Stellschraube (27) angeordnet ist:, deren Spitze je nach Einstellung den Durchlaßquerschnitt des Kanals (18,19) mehr oder weniger verengt.

10o Armatur nach Anspruch 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (27) in einer Gewindebohrung des Gehäusedeckels (11) angeordnet ist.

11. Ablaufarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Druckentlastungsventil (28,29) vorgesehen ist, von dessen Sitz aus (29) ein Kanal (30,31) zum unteren Teil des Zylinders (4) führt.

12. Armatur nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (32) des Kanals (31) bei in der Schließlage befindlichtem Ventilkolben (7,8) etwas oberhalb des unteren Randes der Manschette (5) des Kolbens (7) liegt.

L e e r s e i t e