DE2527021C3 - Ventilgehäuse für ein Dreiwegeventil, insbesondere für eine Wärmeträgerarmatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventilgehäuse für ein Dreiwegeventil, insbesondere für eine Wärmeträgerarmatur, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Ventilgehäuse für Dreiwegeventile sind als Gießkonstruktion bekannt, Sie werden insbesondere in Flanschausführung gebaut. Von den drei Anschlußstutzen liegen bei der bekannten Gußkonstruktion die Anschlußöffnungen des Einlaßstutzens und eines Auslaßstutzens auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilgehäuses in gleicher Höhe und der dritte ebenfalls als Auslaßstutzen dienende Anschlußstutzen verläuft senkrecht zu den beiden seitlichen Anschlußstutzen koaxial zu den Ventilsitzen an einer Stirnseite des Gehäuses. An der anderen Stirnseite des Gehäuses ist die mit dem Ventilteller verbundene Spindel herausgeführt. Das bekannte Ventil ist derart gestaltet, daß der Strömungsweg vom seitlichen Einlaß schräg zu dem stirnseitig ί hinausgeführten Austrittsstutzen in den Raum zwischen den beiden vom doppeltwirkenden Ventilteller beherrschten Ventilsitzen und dann je nach Stellung des Ventiltellers ohne Wendepunkt axial durch den einen Ventilsitz und den stirnseitig angeordneten Anschluß-

Hi stutzen, oder nach Umlenkung in die entgegengesetzte Axialrichtung in den Raum hinter dem anderen Ventilsitz und von dort nach einer scharfen Umlenkung um weniger als 90° wieder radial durch den seitlich am Ventilgehäuse mündenden Austrittsstutzen verläuft.

r> Durch einen derartigen Verlauf des Strömungsweges ist die Gießform für das Dreiwegeventil verhältnismäßig kompliziert und aufwendig und außerdem kommt es zu verhältnismäßig großen Druckverlusten im Ventil. Letzteres ist insbesondere nachteilig bei Wärmeiräger-

Ji) medien.

Bei dem bekannten Ventil muß der Ventilteller beidseitig geführt sein. Dies geschieht für diejenige Seite, welche dem stirnseitig herausgeführten Anschlußstutzen zugewendet ist, durch eine in diesem Anschluß-

."■> stutzen ausgebildete Führungsplatte, die mit Durchbrechungen für das Strömungsmedium vergehen ist. Durch eine derartige Maßnahme sind die Druckverluste weiter erhöht. Damit bei dem bekannten Ventil der Ventilteller in den Raum zwischen den beiden Ventilsitzen

«ι eingebaut werden kann, ist der stirnseitig herausgeführte Anschlußstutzen einstückig mit dem ihn beherrschenden Ventilsitz und an das Ventilgehäuse angeflanscht. Dies erfordert eine zusätzliche, genau zu bearbeitende Sitz- und Dichtfläche.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein Ventilgehäuse für ein Dreiwegventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches weniger aufwendig in der Herstellung ist und ausreichend groUc Durchgangsqucrschnitlc ermöglicht, so day !rot/ der vorhan-

iii denen Umlenkungcn im Strömiingsweg geringe Druckverlustc erzielt werden.

Dies wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspi uch I erreicht.

Durch eine derartige crfindungsgcmäUc Gestaltung

·'· des Ventilgchäuscs kann dieses als verhältnismäßig einfache Schweißkonstruktion ausgeführt werden. Das Außenrohr erhält stirnseilig zwei /.. B. als Flachböden oder als Klöpperboden ausgeführte Deckel, die angeschweißt sein können und in welchen einerseits der

'·" den dritten Anschlußstutzen bildende Rohrslut/.cn und andererseits der die Vcntilsiange aufnehmende Röhrst Jt/.cn angeschweißt sind. Letzterer Rohrstutzen kann nach außen unter Bildung des Ventilspindelgehäuses entsprechend verlängert sein. Die beiden seitlichen

'<'· Anschlußsiut/.cn werden für den im Auljenrohr mündenden Anschlußslutzen mil dem Außenrohr, und für den in dem einen Rohrstutzen mündenden Anschlußstuizen mit dem Außenrohr und diesem Rohrstutzen verschweißt.

"" Dabei sind vcrhällnismäßig grolk FrcihcilsgrudG für die Wahl der Durchgangsqucrschnittc im Ventil vorhanden, so daß die Durchgangsquerschnitte trotz der vorhandenen Umlenkungen im Strömungsweg ausreichend groß gemacht werden können, daß

" überraschend geringe Druckverluste entstehen.

Der die Ventilstangc aufnehmende Rohrstutzen eignet sich außerdem gut zu einer einseitigen und dabei einwandfreien Führung des Ventiltellers, indem die

Ventilstange in diesem Rohrstutzen auf der dem Ventilteller abgewendeten Seite der Mündungsstelle des AnschluOstutzens mit einem Führungskolben geführt wird,

Durch die aufgrund der erfindungsgemäßen Schweißkonstruktion gegebene Länge des Rohrstutzens, der auch noch entsprechend nach außen verlängert sein kann, steht die zur Verstellung des Ventiltellers erforderliche i'ührungslänge für den Führungskolben zur Verfügung.

Ein geschweißtes Ventilgehäuse mit einem seitlich mündenden Anschlußstutzen und einem koaxial zum Ventilsitz in das Gehäuse hineinragenden Rohrstutzen, von dessen Ende der Ventilsitz ausgebildet wird, ist aus der DE-OS 18 05 875 an sich bekannt. Hierbei handelt es sich jedoch um ein Zweiwegeventil, wodurch ein Vorbild entfällt, bei einem Dreiwegeventil auch den anderen Ventilsitz am Ende eines zweiten Rohrstutzens auszubilden, durch welchen die Ventilstange hindurchgeführt ist, in welchen der eine seitliche Anschlußstutzen mündet und welcher mit dem Außenrohr einen Ringraum bildet, in den der andere seitliche Anschlußstutzen des Dreiwegeventils mündet.

Wie oben bereits erwähnt, lassen sich die Durchgangsquerschnilte im Ventil für einen möglichst geringen Druckverlust auswählen. Hierzu ist vorteilhaft der die Ventilstange aufnehmende Rohrstut ^n in seiner lichten Querschnittsfläche um mehr als die Querschnittsfläche des an den Ventilteller angrenzenden Teils der Ventilstange größer als der andere Rohrstutzen. Dies ergibt gleiche Strömungsquerschnitte für beide Strömungen durch den einen oder anderen Ventilsitz, weil durch letzteren das Strömungsmedium gerade abfließt, während es im erstcrcn Rohrstutzen in den seitlich mündenden AnschluBstutzen umgelenkt wird. Wenn man in der angegebenen Weise die Slrömungsquerschnitte in den Rohrstutzen entsprechend unterschiedlich macht, lassen sich trol/, der Strömungsumlenkung in dem einen Rohrstutzen für beide durch die Ventilsitze hindurchgehenden Strömungen bis zum Austritt aus dem Ventil gleiche Druckvcrlustc erreichen. Bevorzugt sind die Strömungsquerschnitte für sämtliche drei Anschlussstutzen uniercinander gleich groß.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung zur Erzielung eines möglichst geringen Druckverlusies ist die freie Qucrschnittsflächc des Ringraumes zwischen dem die Vcntilstange aufnehmenden Rohrstutzen una dem Außenrohr größer als dor lichte Querschnitt eines der Anschlußstutzen. Hierdurch können die im Ventil erforderlichen Umlcnkungen und Umkchriingen des .Strömungsmediums in einem möglichst großen freien Querschnitt stattfinden. Da der Druckverlust vom Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit abhängig ist, kann auf diese Weise ein geringer Druckverlust tro'.z der zahlreichen Umlenkungen im Ventil erhalten werden.

Wenn der eine seitlich in das Außenrohr mündende Anschlußstutzen als Einlaßstutzen dient, kann das Strömungsmedium je nach Stellung des Ventiltellers auf dem einen oder anderen Ventilsitz durch den axial herausgeführten Anschlußstutzen oder den im anderen Rohrstutzen mündenden, ebenfalls seitlich aus dem Ventilgehäuse herausgeführten Anschlußstutzen strömen. Auch Zwischenstellungen des Ventiltellers unter Aufteilung der aus diesen beiden Anschlußstutzen fließenden Ströme sind möglich. Umgekehrt können auch diese beiden zuletzt genannten Anschlußstutzen zusammen oder einzeln als Eintrittsstuizen angeschlossen werden, wobei im ersten Fall ein einsprechendes Mischen der beiden Eininttsströme durch entsprechende Zwischenstellungen des Ventiliellers zwischen den Ventilsitzen erzielt wird.

Mit Vorteil ist der Ventilteller, oder wenigstens sein seine Dichtflächen aufweisender Teil mit dem zugehörigen Ende der Ventilstange verschraubt, so daß er nachträglich gelöst und ausgewechselt oder nachbearbeitet werden kann. Hierzu ist eine seitliche öffnung im Außenrohr des Ventilgehäuses erforderlich, durch welche der Ventilteller nach dem Lösen von der Ventilstange oder der abgelöste Teil des Ventilteller hindurchpaßt. Die seitliche öffnung ist im Bereich eines Ventilsitzes in der Umfangsfläche des Außenrohres ausgebildet und mit einem anflanschbaren Flanschdekkel verschließbar. Durch eine derartige Anordnung der Öffnung ist der Ventilteller von außen her zugänglich, ohne daß e;, dadurch zu einer Lageverschiebung der drei Anschlußstutzen kommt. Ein de ..:rt ausgebildetes Ventilgehäuse ist daher insbesondere als Gehäuse eines Einschweißventils geeignet.

Ein aus Einzelteilen zusammengesetztes Dre'wegeventilgehäuse mit durch eine seitliche, verschließbare Öffnung ausbaubarem Verschlußteil ist an sich bekannt (FR-PS 20 78 989).

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles, welches aus der Zeichnung ersichtlich ist. näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Dreiwegeventil und

Fig. 2 eine Seitenansicht des Drciwegeventils aus F i g. 1 aus der Richtung von rechts in Fig. 1.

Wie aus Fig. ί ersichtlich, ist das dargestellte Dreiwegeventil im wesentlichen vollständig als verhältnismäßig einfache Schweißkonstruktion ausgeführt. Das Ventilgehäuse ist aus einem Außenrohr 1 gebildet, an dessen beiden Stirnseiten jeweils ein als Klöppel boden ausgebildeter Deckel 2, 3 angeschweißt ist. In Mittelöffnungen der Deckel sind jeweils ein in das Audenrohr hineinragender Rohrstutzen 4, 5 angeschweißt, wobei der Rohrstutzen 4 größer als der Rohrstutzen 5 ist. An ihren einander zugekehrten Fnden der Rohrstutzen 4, 5 ist jeweils ein Ventilsitz 6, 7 durch Panzerung der Rohrstutzenenden mit einem harten Edelstahl gebildet. Durch den größeren Rohrstutzen 4 ist die mit dem plattenförmigen Ventilteller 8. der doppeltwirkend mit den beiden koaxialen Ventilsitzen 6, 7 zusammenwirkt und hierzu zwischen den beiden Ventilsitzen angeordnet ist, verbundene Ventilstange 9 herausgeführt, so daß der Ventilteller 8 mittels der zugehörigen Ventilspindel 10 über ein Handrad Il wahl-,eise zu dem einen oder anderen Ventilsitz 6, 7 verstellt werden kann.

Der im Durchmesser kleinere Rohrstutzen 5 dient gleichzeitig als Anschlußstutzen 12. Ein weiterer Anschlußstutzen 13 ist gegenüber den Ventilsitzen 6, 7 zur Ventilspindelseite hin versetzt mit dem Außenrohr 1 verschweißt und mündet radial in den Ringraum 14 zwischen dem Außenrohr 1 und dem größeren Rohrstutzen 4. Diametral gegenüberliegend zum Anschlußstutzen 13 und koaxial dazu ist der dritte Anschlußstutzen 15 durch das Außenrohr 1 hindurchgeführt und mit diesem verschweißt. Dieser Anschlußstutzen 15 mündet seitlich in den größeren Rohrstutzen 4 und ist mit diesem ebenfalls verschweißt.

Die Nennweiten der Anschlußstutzen 12, 13, 15 entsprechen jeweils der Nennweite des Ventils. Die

lichte Querschnittsfläche des größeren, die Ventilstange aufnehmenden Rohrstutzens 4 ist gegenüber dem lichten Querschnitt der Anschlußstutzen um mehr als die Querschnittsfläche des Verbindungsstücks 9 größer. Der freie Querschnitt des Ringraumes 14 zwischen dem Rohrstutzen 4 und dem Außenrohr 1 ist noch größer als die Querschnitte der Anschlußstutzen 12, 13, 15. Durch diese Querschnittswahl wird trotz der zahlreichen Umlenkungen im Ventil ein geringer Druckverlust erreicht.

Am spindelscitigen Rndc der Ventilstange 9 ist ein Führungskolben 16 mit den erforderlichen Toleranzen im Rohrstutzen 4 geführt. Der Führungskolben 16 isi in seinem axial mutieren Teil im Durchmesser verkleinert, so daß an seinen Stirnenden 2 im Abstand voneinander angeordnete ringförmige Rihrungsflächen 17, 18 entstehen. Zur Ventilspindel 10 hin ist an der entsprechenden Stirnfläche des Rihmngskolbens 16 ein kappenlörmiges Wälzkugclgehäusc 19 angeschweißt, in welches durch eine Axialbohrung 20 das finde der Ventilspindel 10 mit einer Ringnut 21 hineinragt. In der Ringnut 21 laufen Wälzkugeln 22. die durch eine seitliche Zuführbohrung 23 im Kugeigehause 19 eingeführt sind. Die Wälzkugeln 22 stützen sich außerdem an einer rings der Axialbohrung 20 für das Ende der Ventilspindel ausgebildeten Innenschulter ab. so daß sie gleichzeitig als Mitnehmer für den l'ührungskolben 16 und damit den Ventilteller 8 beim Herausschrauben der Ventilspindel dienen. Das Ende der Ventilspindel ist stirnseitig ballig ausgeführt und an tier entsprechenden Stirnseite des Rihrungskolbens 16 gleitend abgestützt.

Der Rohrstutzen 4 ist nach außen über eine Verlängerung 24 um ein beträchtliches Stück verlängert und trägt am Ende der Verlängerung 24 einen Flansch fur den mit dem Muttergewindestück 26 verschweißten (iegenflansch 27 des Ventilspindelgehäuses. Die beiden Mansche 25 und 27 sind über einen Dichtring 28 abgedichtet. Zur Abdichtung der Ventilspindel 10 gegen das Innere des Ventilgehäuses ist einerseits am Wälzkugelgehäuse 22 und andererseits am Mutterge-

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ι :n.

Es ist ersichtlich, daß die beiden Flansche 25 und 27 auch nahe am zugeordneten Deckel 2 des Ventilgehäuses etwa an der Stelle 30 angeordnet sein können, wobei dann zwischen dem Muttergewindestück 26 und dem Gegenflansch 27 ein entsprechendes Verbindungsrohr eingeschweißt wird, welches gegenüber dem Durchmesser des Rohrstutzens 4 verkleinert sein kann.

Wie aus den Fig. I und 2 ersichtlich, ist im Bereich des ventilspindelseitigen Ventilsitzes 6 eine Öffnung 31 an der Umfangsfläche des Außenrohrs 1 durch einer kurzen Rohrstutzen 32 ausgebildet. Im dargestellter Fall verläuft der Rohrstutzen 32 mit seiner Achs« senkrecht zu den Achsen der Anschlußstutzen 13 und 15 Der Durchmesser der Öffnung 31 ist, wie ersichtlich größer als der Durchmesser des plattenförmiger Ventiltellers 8, so daß dieser durch die Öffnung que hindurchpaßt. Der plattenförmigc Ventilteller 8 isl an Stirnende der Ventilstangc 9 über einen mit diese einstückigen Schratibbol/en 3} und eine Mutler 3' verschraubt, die am Ventilteller 8 durch Schweißpunktt 35 gesichert werden kann. Nahe an dem Ventilteller i sind an der Ventilstange 9 /wci Schlüsselflächen 3( ausgebildet, die in Fig. I um 90 um die Ventilachs verdreht eingezeichnet sind. Der die öffnung 3 bildende Rohrstutzen 32 trägt am l-.ndc einer angeschweißten Flansch 37. welcher mit einem Flansch deckel 38 über einen Dichtring 39 abgedichtet /im Verschließen der Öffnung 31 verflanscht werden kann.

Es ist ersichtlich, daß durch die vorstehend beschrie bene Schraubbefestigung des Ventiltellers 8 und dii Anordnung der Öffnung 31 der Ventilteller 8 an- oder abgeschraubt werden kann, so daß er nachgearbeite oder ausgetauscht werden kann. Hierzu wird der Ventilteller 8 mittels der Ventilspindel 10 in eint Zwischenstellung zwischen den Ventilsitzen 6 und 7 gebracht, in welcher mit entsprechenden Schlüsselr einerseits die Ventilstange 9 an den Schlüsselflächen 3f und andererseits die Mutter 34 durch die öffnung 31 hindurch erfaßt werden können. Die Mutter 34 kam auch durch den Anschlußstutzen 12 hindurch mit einen Steckschlüssel verschraubt werden. Nach dem Löser der Schraubverbindung kann der Ventilteller 8 durch die öffnung 31 hindurch herausgenommen werden. Eint derartige Ausführungsform eignet sich insbesondere be einem Einschweißventil, weil hierbei der Ventilteller f durch die öffnung 31 hindurch zugänglich ist. ohne daf. die Lage des Ventils oder eines der Anschlußstutzen 12

Rohren verschweißt festgelegt bleiben. Die Ausbildung der Dichtflächen am Ventilteller 8 aus einem weicher Metall ermöglicht das einfache Nacharbeiten. D: Anschlußstutzen 12, 13, 15 können jedoch für eine Flanschausführung des Ventils auch mit entsprechenc angeschweißten Flanschen verschen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ventilgehäuse für ein Dreiwegeventil, insbesondere für eine Wärmeträgerarmatur, mit zwei koaxial einander gegenüberliegenden Ventilsitzen, zwischen denen ein abwechselnd zum einen oder anderen Ventilsitz über eine durch den einen Ventilsitz hindurchgeführte Ventilstange und eine mit dieser verbundene Ventilspindel verstellbarer Ventilteller angeordnet ist, und mit drei AnschluBstutzen, von denen einer koaxial zu den Ventilsitzen und zwei seitlich am Ventilgehäuse angeordnet sind und von denen zwei jeweils mit dem Raum auf der dem Ventilteller abgewandten Seite der Ventilsitze und der dritte mit dem Raum zwischen den Ventilsitzen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse in Schweißkonstruktion ausgeführt und aus einem Außenrohr (1) gebildet ist, in welches von beiden Enden her zwei koaxiale Rohrstutzen (4, 5) hineinragen, an deren inneren Enden die Ventilsitze (6, 7) ausgebildet sind und von denen der eine Rohrstutzen (4), durch welchen die Ventilstange (9) hindurchgeführt ist, mit dem Außenrohr (1) einen Ringraum (14) bildet, in welchen der eine seitliche Anschlußstutzen (13) mündet und durch weichen der andere seitliche Anschlußstuizen (15) in den die Ventilstange (9) aufnehmenden Rohrstutzen (4) mündend hindurchgeführt ist, und der dritte Anschlußstutzen (12) von dem anderen Rohrstutzen (5) gebildet ist.

2. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hie Ventilstange (9) aufnehmende Rohrstutzen (4) in seiner lichten Querschnittsfläche um mehr als die Querschnitisfläche des an den Ventilteller (8) angrenzenden Teils der Ventilstange (9) größer als der andere Rohrs;ut/.en(5)ist.

3. Ventilgehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Ringraums (14) zwischen dem die Vcntilstange (9) aufnehmenden Rohrstutzen (4) und dem Außenrohr (1) größer als der lichte Querschnitt eine·; der Anschlußstutzen (12,13,15) ist.

4. Ventilgehäuse nach einem der Ansprüche I bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (1) eine seitliche Öffnung (31) aufweist, durch welche der von der Ventilstange lösbare, die Dichtflächen tragende Teil des Ventilteilers (8) hindurchpaßt und welche im Bereich eines Ventilsitzes (6) an dem Außenrohr (1) angeordnet und mit einem Flanschdeckel (38) verschließbar ist.