DE3012078C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbe
griff des Anspruchs 1.
Bei Leitungssystemen mit geschlossenem Wasserkreislauf die
nen derartige Vorrichtungen dazu, beim Füllen und Entleeren
des Systems sowie bei thermisch bedingten Volumenänderungen
des umlaufenden Wassers den notwendigen Luftaustausch
zwischen innen und außen zuzulassen.
Eine aus der DE-PS 22 00 904 bekannte Vorrichtung der ein
leitend genannten Art besitzt ein gedrungenes Gehäuse, des
sen Höhe nur unwesentlich von seinem Durchmesser abweicht.
Das Gehäuse weist an seinem unteren Ende einen Anschluß
stutzen für das Leitungssystem auf und ist mit Umlaufwasser
bis etwas über die halbe Höhe gefüllt, während sich in dem
verbleibenden oberen Teil des Gehäuses Luft befindet. Un
mittelbar unter dem Gehäusedeckel ist in der Seitenwand des
Gehäuses ein Ventil angeordnet, von dem aus eine Ven
tilnadel bis etwa zur senkrechten Mittelachse des Gehäuses
hineinragt. In dem Umlaufwasser schwimmt ein Schwimmer mit
einer senkrecht stehenden Schwimmernadel, die an der Ven
tilnadel aufgehängt ist und somit bei unter ein bestimmtes
Niveau sinkendem Wasserstand das Ventil öffnet.
Der Abstand der Wasseroberfläche von dem Ventil ist ver
gleichsweise gering, so daß ein wesentliches Ansteigen des
Wasserspiegels nicht zugelassen werden darf, da ansonsten
auf dem Wasser schwimmende Verunreinigungen in das Ventil
gelangen können, wodurch das Ventil undicht und demzufolge
unbrauchbar würde. Das bedeutet, daß diese bekannte, anson
sten zufriedenstellend arbeitende Vorrichtung nur in sol
chen Leitungssystemen verwendet werden kann, in denen die
Druckschwankungen vergleichsweise gering sind. Die Höhe der
in dem Gehäuse befindlichen Luftblase und der Abstand des
Ventils von der Wasseroberfläche sind so, daß die Luftblase
nur bis zur Hälfte ihres ursprünglichen Volumens abnehmen
kann, um nicht Gefahr zu laufen, daß es zu einer Verun
reinigung des Ventils kommt. Das bedeutet in Anwendungs
fällen mit Verunreinigungsbestandteilen für die zulässigen
Druckschwankungen, daß sie den im Mittel herrschenden Druck
nur um weniger als 1 bar überschreiten dürfen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der einleitend genannten Art so auszubilden, daß noch bei
vergleichsweise erheblichen Druckerhöhungen im Leitungs
system, z. B. von bis zu 6 bar, sichergestellt ist, daß das
Ventil nicht mit auf der Wasseroberfläche schwimmendem
Schmutz in Berührung kommt, wobei gleichzeitig in jeder
Phase eine freie Schwimmerbeweglichkeit gegeben ist. Die
Lösung basiert auf dem Grundgedanken, daß eine ungewollte
Öffnung des Ventils sowohl von außen als auch von innen,
die einen Anstieg des Flüssigkeitsspiegels bis zum Ventil
und damit eine Berührung des Ventils mit der darauf schwim
menden Schmutzschicht zur Folge haben würde, mit Sicherheit
unmöglich gemacht wird, und zwar sowohl im Verlauf des
normalen Betriebs als auch hinsichtlich unqualifizierter
Bedienungseingriffe.
Die überraschend einfache und hinsichtlich ihres Anwendungs
bereiches vielfältige Lösung dieser Aufgabe ist im Kenn
zeichen des Anspruchs 1 angegeben.
Zwar ist das Merkmal a) als solches aus der DE-PS 9 53 652
für sich bekannt, jedoch mit umgekehrter Funktion. Darüber
hinaus ist bei diesem bekannten, selbsttätigen Entlüfter
für den Schwimmer kein mit der Erfindung auch nur vergleich
barer Weg gegeben, ganz davon abgesehen, daß dort eine zeit
lich wiederkehrende Wirkungsweise angestrebt wird, ohne daß
auf Druckerhöhungen eingegangen wird. Außerdem sind der
bekannte Schwimmer sowie seine Funktionsteile sehr kompli
ziert aufgebaut, denn es gehören dazu unter anderem zwei
Anschlagstifte, die oberhalb am Schwimmer befestigt sind
und durch gesonderte Führungen eines oberen Bodens ragen,
um bei steigendem Schwimmer eine Anschlagscheibe anzuheben,
die dann dafür sorgt, daß über einen Packungshalter ein
Steuerkegel zum Schließen des Ventils in einen Ventilsitz
gelangt. Für die Funktion dieses Ventils ist außerdem ein
nach oben gerichteter dynamischer Druck erforderlich, damit
durch dessen Kraft der Schwimmer mit dem Ventilkegel zu
einem früheren Zeitpunkt in Schließstellung gelangt, als
dem Wasserstand entspricht. Schließlich besitzt der
Schwimmer sowie das ihn umgebende Gehäuse einen konischen
Aufbau, so daß bereits aufgrund der parallel verlaufenden,
konischen Wände von Schwimmer und Gehäuse nicht nur ein
relativ kleiner Weg für den Schwimmer frei ist, sondern bei
verschmutzter Flüssigkeit eine ganz akute Verklebungsgefahr
des Schwimmers an der Gehäusewand gegeben ist, die gerade
durch die konische Form der beiden gegenüberliegenden Wände
noch unterstützt wird, da dadurch die Anlagefläche zwischen
Schwimmer und Gehäusewand sehr groß wird.
Trotz einer gewissen Höhenbeweglichkeit des bekannten
Schwimmers wird dort kein "Luftkopf" gebildet, die Ausbil
dung eines solchen wird im Gegenteil dort sogar dadurch
verhindert, daß das Ventil erst in der oberen Schwimmerpo
sition geschlossen wird - ganz abgesehen von dem dortigen
die Schmutzfunktion beeinträchtigenden komplizierten Über
tragungsmechanismus -; das Verschmutzungsproblem wird denn
in dieser Schrift auch mit keinem Wort angesprochen.
Mit dem im Hauptanspruch angegebenen Vorschlag gelangt man
zu einer Vorrichtung, bei der die Luftblase innerhalb der
Luftkammer oberhalb des Wasserspiegels so groß ist, daß sie
durch Druckschwankungen auf einen Bruchteil ihres ursprüng
lichen Volumens, insbesondere bis auf 1/5 ihres ursprüng
lichen Volumens zusammengepreßt werden kann, ohne daß die
Gefahr besteht, daß auf dem Wasser schwimmende Verunreini
gungen od. dgl. Feststoffe mit dem Ventil in Berührung
kommen könnten. Das bedeutet gleichzeitig, daß Druck
schwankungen in dem Leitungssystem die Funktionsfähigkeit
der Vorrichtung nicht beeinträchtigen. Das rührt daher, daß
der Schwimmer weit weg, d. h. weit unterhalb des Ventils
liegt. Dadurch ist sichergestellt, daß keine Verschmutzun
gen zum Ventil gelangen können, so daß eine entsprechend
hohe Lebensdauer des Ventils und damit der gesamten Vor
richtung zu erwarten ist. Wesentlich für diese in über
raschend einfacher Weise durch die Erfindung erzielten
vorteilhaften Eigenschaften ist bei ausreichender Länge der
Schwimmernadel die Höhenbeweglichkeit des Schwimmers auf
dieser. Die freie Beweglichkeit des Schwimmers auf der
Schwimmernadel ist zudem für die dauernden Niveauschwan
kungen des Wasserspiegels während des Betriebs aufgrund
wechselnder Temperaturen und anderer Einflüsse wichtig.
Bei Anlagen mit dieser Vorrichtung treten wegen des siche
ren Abführens von Luft oder anderen Gasen Korrosionen und/
oder Kavitationserosionen nicht mehr auf. Darüber hinaus
erübrigt sich ein individuelles Entlüften der einzelnen
Heizkörper, was insbesondere bei größeren Anlagen mit zum
Beispiel einer Vielzahl von Wohneinheiten von besonderem
Vorteil ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Ventilnadel und die Schwimmernadel über Ösen an
ihren Enden miteinander verbunden sind. Hierbei empfiehlt
es sich, daß die Öse der Ventilnadel in horizontaler Ebene
verläuft und einen möglichst kleinen Durchmesser hat, wäh
rend die Öse am oberen Ende der Schwimmernadel länglich
ausgebildet sein sollte.
Durch den kleinen Durchmesser der Öse der Ventilnadel ist
ein im wesentlichen konstanter Hebelarm für das Angreifen
der Schwimmerkraft sichergestellt. Falls der Schwimmer an
der Schwimmernadel verkleben sollte, was wegen der dau
ernden Bewegung des Schwimmers entlang der Schwimmernadel
sehr unwahrscheinlich ist, stößt die obere längliche Öse
der Schwimmernadel von unten gegen den Gehäusedeckel, ohne
auf die Ventilnadel eine Kraft auszuüben, mitunter sogar
ohne die Ventilnadel zu berühren.
Vorteilhafterweise ist die Schwimmernadel an ihrem unteren
Ende zu einem Anschlag abgewinkelt, durch den die tiefst
mögliche Lage des Schwimmers gegenüber der Ventilnadel fest
gelegt ist.
Das Vermeiden des Überschreitens einer bestimmten Höhe
durch den Schwimmer kann durch einen oberen Anschlag für
den Schwimmer an der Schwimmernadel selbst - z. B. in Form
einer Ausbuchtung oder Kröpfung der Nadel - in deren oberem
Bereich unterhalb ihrer Öse erreicht werden, wobei dann im
Falle des Anliegens des Schwimmers an diesem Anschlag bei
weiterem Steigen des Flüssigkeitsspiegels letztlich das
zuvor im Zusammenhang mit dem äußerst unwahrscheinlichen
Verkleben erwähnte Anstoßen der Schwimmernadelöse am oberen
Gehäusedeckel eintritt, also selbst dann nicht das Ventil
ungewollt geöffnet wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Schließkraft des Ventils durch Verdrehen eines
Schließkörpers auf einer Feder stufenlos einstellbar ist,
so daß die Schließkraft den gerade vorliegenden Verhältnis
sen optimal angepaßt werden kann. Hinzu kommt, daß die Grö
ße der Dichtfläche durch die eingestellte Vorspannung der
Feder ebenfalls einstellbar ist, so daß bei stark vorge
spannter Feder eine große Dichtfläche erreicht wird, wäh
rend die Dichtfläche bei weniger stark vorgespannter Feder
entsprechend kleiner ist.
Beim Absinken des Wasserspiegels unter den Normalpegel, bei
dem das Ventil entlastet ist, kommt es nicht zu einem
schlagartigen Öffnen des Ventils, sondern beim Kippen des
Schließkörpers mit der Dichtungsauflage gegenüber dem Ven
tilkörper zunächst nur zu einer Verkleinerung der Dicht
flächenbreite auf einer Seite und zu einer entsprechenden
Vergrößerung der Dichtflächenbreite auf der anderen Seite
bis zum vollständigen Abheben auf der einen Seite, wodurch
die anfängliche Mikroentlüftung in die Normalentlüftung
übergeht. Mikroentlüftung ist eine Art Kriechen der Luft
durch den Spalt bzw. die Grenzschicht zwischen dem Ventil
körper und dem Gegenstück, also der Dichtungsauflage.
Die zum Ventilmechanismus gehörenden Teile bestehen aus
korrosionsfestem und temperaturbeständigem Material.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung dient dem
Entlüften von im einzelnen nicht näher veranschaulichten
Leitungssystemen mit geschlossenem Wasserkreislauf, wie
sie etwa bei einer Zentralheizung eines Gebäudes vorliegen.
Wesentlicher Bestandteil ist ein vertikal längliches Gehäu
se 1, das aus einem becherförmigen Bodenteil 2 mit einem
Anschlußstutzen 3 zum Anschließen des Bodenteils 2 an ein
in der Zeichnung nicht näher dargestelltes Leitungssystem
besteht.
Unter Zwischenlage einer Dichtung 4 ist eine im wesentli
chen zylindrisch gestaltete Kappe 5 auf ein Innengewinde
6 des Bodenteils 2 aufgeschraubt. Am oberen Ende der Kappe
5 mündet diese in einen senkrecht zur Gehäuselängsachse
gerichteten Stutzen 7 zur Aufnahme eines Ventilkörpers 8.
Am inneren Ende des Ventilkörpers 8 ist dieser verjüngt
(9) und besitzt hier ein Außengewinde 10.
Dem Ventilkörper 8 gegenüberliegend und koaxial hierzu ist
ein Schließkörper 11 mit einer Dichtungsauflage 12, z. B.
aus "Viton", angeordnet. Der Schließkörper 11 besitzt eben
falls ein Außengewinde 13, das mit dem Außengewinde 10 des
Ventilkörpers 18 ein durchgehendes Gewinde darstellt. Eine
Schraubenfeder 14 ist auf das Außengewinde 13 des Schließ
körpers 11 und auf das Außengewinde 10 des Ventilkörpers
8 aufgeschraubt. Durch mehr oder weniger starkes Aufschrau
ben der Feder 14 auf die beiden Außengewinde 10 und 13 wird
eine entsprechende Vorspannung der Feder 14 erreicht, wo
durch sich ein entsprechender Schließdruck zwischen der
Verjüngung 9 des Ventilkörpers 8 und der Dichtungsauflage
12 ergibt.
Von dem Schließkörper 11 aus ragt eine Ventilnadel 15 etwa
bis in die Mitte einer von der Kappe 5 begrenzten Luftkam
mer 16. Am inneren, freien Ende besitzt die Ventilnadel
15 eine Öse 17, die (entgegen der zeichnerischen Darstel
lung) in einer horizontalen Ebene liegt und einen möglichst
kleinen Durchmesser besitzt. In die Öse 17 ist eine Schwim
mernadel 18 mit einer länglichen oberen Öse 19 eingehängt.
Am unteren Ende ist die Schwimmernadel 18 zu einem unteren
Anschlag 20 für einen auf der Schwimmernadel 18 freibeweg
lichen Schwimmer 21 abgewinkelt. Der Schwimmer 21 ist mit
einer zentralen Bohrung 22 versehen, die im Durchmesser
so groß bemessen ist, daß der Schwimmer 21 sich in der Höhe
entsprechend dem gerade vorliegenden Niveau der Wasserober
fläche zwischen einem unteren Anschlag 23 im Bodenteil 2
und einem oberen Anschlag 24 in der Kappe 5 frei bewegen
kann, so daß durch den unteren Anschlag eine Überlastung
der Feder des Ventils vermieden wird und aufgrund des obe
ren Anschlags sichergestellt ist, daß der Schwimmer eine
bestimmte Höhe nicht überschreiten kann und demzufolge mit
Sicherheit nicht gegen das Ventil anstoßen kann. Der Schwim
mer 21 hat von der Kappe 5 und von dem Bodenteil 2 einen
so großen Abstand, d. h. eine relativ große, freie Wasser
oberfläche zwischen dem Schwimmer und der Gehäuseinnenwand
verbleibt, daß es nicht zum Blockieren oder Verkleben des
Schwimmers 21 mit den benachbarten Wandungen infolge von
auf der Wasseroberfläche 25 bzw. 26 schwimmenden Verunreini
gungen kommen kann.
Die Aufgabe des oberen Anschlags kann
durch einen Anschlag 24 a in Form einer seit
lichen Ausbuchtung oder Kröpfung der Schwimmernadel 18 er
füllt werden.
Im Ventilkörper ist eine rechtwinklig abgebogene Bohrung
27 vorgesehen, damit das Ventil 8, 11, 12 nicht von außen
mit einer Nadel od. dgl. geöffnet und/oder beschädigt werden
kann.
Bei Anordnung der Vorrichtung auf einem Steigrohr einer
Zentralheizungsanlage wird bei der ersten Inbetriebnahme
während des Füllens der Heizungsanlage der Schwimmer 21
sich in seiner unteren Lage befinden, also auf dem unteren
Anschlag 23 des Bodenteils 2 aufliegen. Hierbei ist das
Ventil 8, 11, 12 über die Schwimmernadel 18 und die Ventil
nadel 15 geöffnet. Während des Flutens des Leitungssystems
wird die Luftkammer 16 über das Ventil 8, 11, 12 entlüftet.
Dieser Entlüftungsvorgang hört in dem Moment auf, in dem
der Wasserspiegel in dem Gehäuse 1 den Schwimmer 21 in die
mit ausgezogenen Linien dargestellte untere Stellung angeho
ben hat, d. h. das Wasserspiegelniveau 25 erreicht ist. In
dieser Lage schließt sich das Ventil. Der Druck im Raum
16 ist zu diesem Zeitpunkt gleich dem Umgebungsdruck; von
nun an kann im System Überdruck aufgebaut werden. Erst bei
einem Überdruck von z. B. 6 bar im Gehäuse 16 befindet der
Schwimmer 21 sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel
in der mit unterbrochenen Linien dargestellten oberen Stel
lung, d. h. das Wasserspiegelniveau 26 ist erreicht.
Bei jedem Lufteintritt in die Luftkammer 16 wird der Was
serspiegel 25 ungeachtet des dann herrschenden Druckes ge
senkt, womit auch der Schwimmer 21 sinkt und über die
Schwimmernadel 18 sowie die Ventilnadel 15 das Ventil 8,
11, 12 dann geöffnet wird, wenn die durchgezogene Position
des Schwimmers unterschritten wird. Das Ventil wird dann
so lange geöffnet, d. h. es wird solange entlüftet, bis der
Schwimmer wieder auf die mit durchgezogenen Linien darge
stellte untere Stellung angehoben worden ist.
Wenn das Ventil 8, 11, 12 geschlossen ist, kann ein ausrei
chender Überdruck im Luftraum 16 aufgebaut werden. Während
dieses Vorganges wird die Luft in der Kammer 16 kompri
miert, wodurch die Wasseroberfläche 25 bzw. 26 und der
Schwimmer 21 entsprechend längs der Schwimmernadel 18 frei
aufwärts bewegt werden.
Die Dimensionen der Luftkammer 16 sind so ausgelegt, daß
eine auf der Wasseroberfläche 25 bzw. 26 schwimmende
Schmutzschicht bei einem Druckwechsel bis zu 5 bar in siche
rer Entfernung vom Ventil 8, 11, 12 gehalten wird. Bei ei
ner Druckerhöhung um 5 bar vermindert sich entsprechend
die in der Kappe 5 befindliche Luftblase auf 1/5 ihres ur
sprünglichen Volumens, wodurch der Wasserspiegel 25 bis
auf die Höhe 26 ansteigt und hierbei den Schwimmer 21 mit
nimmt. Hierdurch gelangt der Wasserspiegel 25, der einen
ursprünglichen Abstand H von dem oberen Anschlag 24 hatte,
an diesen bis auf einen Abstand von 1/5 H heran.
Die Vorrichtung wirkt auch als Sicherung gegen Wasserman
gel. Wenn etwa durch Wasserverlust ein in der Zeichnung
nicht näher dargestelltes Ausdehnungsgefäß einer Zentral
heizungsanlage geleert worden ist und keine Nachspeisung
aus dem Ausdehnungsgefäß in das Leitungssystem mehr erfol
gen kann, wird bei fortschreitendem Wasserverlust der Was
serspiegel 25 in dem Gehäuse 1 absinken. Dabei wird das
Ventil 8, 11, 12, geöffnet, wodurch der bis dahin in dem
Gehäuse 1 bestehende Überdruck von beispielsweise 0,5 bar
abgebaut wird. Dadurch fällt in dem gesamten Leitungssy
stem der Druck um ebenfalls 0,5 bar ab, wodurch ein in dem
Leitungssystem vorgesehener, in der Zeichnung nicht näher
veranschaulichter Druckschalter reagiert und entweder den
Brenner am Kessel abschaltet und/oder gleichzeitig eine
Nachspeisung von Frischwasser einleitet bzw. die Notwendig
keit dafür signalisiert.
Claims (7)
1. Schwimmerbetätigte Vorrichtung zum Entlüften von Lei
tungssystemen mit geschlossenem Wasserkreislauf, mit
einem Schwimmergehäuse, an dessen oberem Ende ein
Ventil mit einer in das Gehäuse hineinragenden Ventil
nadel angeordnet ist, an der der Schwimmer mit einer
Schwimmernadel höhenbeweglich aufgehängt ist, gekenn
zeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
- a) der Schwimmer (21) ist zwischen zwei Anschlä gen (20; 24, 24 a) in der Höhe auf der Schwim mernadel (18) freibeweglich angeordnet,
- b) die Schwimmernadel (18) läßt beim Abheben des Schwimmers (21) vom unteren Anschlag (20) ein Schließen des Ventils (8, 11, 12) zu, und
- c) die Schwimmernadel (18) sowie das Schwimmerge häuse (1) weisen eine bei einer Druckerhöhung noch einen genügenden Sicherheitsabstand zwischen Wasseroberfläche (26) und Ventil (8, 11, 12) gewährleistende Länge auf.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilnadel (15) und die Schwimmernadel (18)
über Ösen (17, 19) an ihren Enden miteinander ver
bunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Öse (17) der Ventilnadel (15) in
horizontaler Ebene verläuft.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öse (19) am
oberen Ende der Schwimmernadel (18) länglich ausge
bildet ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4, gekennzeichnet durch die Ausbildung des unteren
Anschlags (20) als Abwinklung am unteren Ende der
Schwimmernadel (18).
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Anschlag
(24 a) aus einer Schwimmernadelverformung, z. B. einer
Kröpfung derselben besteht.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft
des Ventils (8, 11, 12) durch Verdrehen seines Schließ
körpers (11) auf einer Feder (14) stufenlos einstell
bar ist.
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Publications (2)
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