DE4028893A1 - Verbindung einer ventilspindel mit einem ventilgehaeuse und verfahren zur herstellung der verbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung einer Ventilspindel mit einem Ven­ tilgehäuse und ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung.

Derartige Verbindungen sind bekannt. Die bekannten Verbindungen sind je­ doch entweder fertigungs- und kostenaufwendig oder aufgrund der gewählten Konstruktion, insbesondere bei der Verwendung als Heizkörperventile in Warmwasser-Heizungsanlagen nicht betriebssicher genug. Viele der bekannten Verbindungen weisen mehrere der genannten Nachteile auf.

Die Erfindung hat die Aufgabe eine Verbindung einer Ventilspindel mit ei­ nem Ventilgehäuse zu schaffen, die einfach, kostengünstig und betriebssi­ cher ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventilgehäuse eine Gehäusebohrung aufweist, daß in der Gehäusebohrung ein umlaufender Ansatz rechteckigen Querschnitts angeordnet ist, daß die Ventilspindel einen umlaufenden Ansatz aufweist, der an der dem Ventilinneren zugewand­ ten Schulter des Ansatzes der Gehäusebohrung anliegt, daß die Ventilspin­ del eine umlaufende Nut rechteckigen Querschnitts aufweist, die in Höhe der vom Ventilinneren abgewandten Schulter des Ansatzes der Gehäusebohrung angeordnet ist, daß die Ventilspindel gemeinsam mit dem Ansatz und der Nut einstückig ausgebildet ist und daß eine umlaufende einstückige Scheibe vorgesehen ist, die in der Nut der Spindel angeordnet ist und die auf der vom Ventilinneren abgewandten Schulter des Ansatzes der Gehäusebohrung aufliegt.

Dadurch, daß das Ventilgehäuse eine Gehäusebohrung aufweist, daß in der Gehäusebohrung ein umlaufender Ansatz rechteckigen Querschnitts angeordnet ist und daß die Ventilspindel einen umlaufenden Ansatz aufweist, der an der dem Ventilinneren zugewandten Schulter des Ansatzes der Gehäusebohrung anliegt, wird bei der erfindungsgemäßen Verbindung die Ventilspindel voll­ ständig von der Druckseite des Ventils, also vom Ventilinneren her in das Ventilgehäuse eingeschoben und ist demgemäß aufgrund der vorgesehenen An­ sätze ausblassicher. D. h., auch bei hydraulischen Drücken, die nennens­ wert über dem Nenndruck des Rohrleitungssystems liegen, in dem das Ventil verwendet werden soll, kann es nicht passieren, daß die Ventilspindel aus dem Ventilgehäuse herausgedrückt wird.

Dadurch, daß die Ventilspindel eine umlaufende Nut rechteckigen Quer­ schnitts aufweist, die in Höhe der vom Ventilinneren abgewandten Schulter des Ansatzes der Gehäusebohrung angeordnet ist, daß eine umlaufende ein­ stückige Scheibe vorgesehen ist, die in der Nut der Spindel angeordnet ist und die auf der vom Ventilinneren abgewandten Schulter des Ansatzes der Gehäusebohrung aufliegt, ist eine hohe Festigkeit der erfindungsgemäßen Verbindung gewährleistet, da die einstückig ausgebildete Scheibe auch große axiale, auf die Ventilspindel einwirkende Kräfte in Richtung auf das Ventilinnere aufnehmen kann.

Dadurch, daß die Ventilspindel gemeinsam mit dem Ansatz und der Nut ein­ stückig ausgebildet ist, weist die erfindungsgemäße Verbindung eine sehr geringe Zahl von Einzelteilen, nämlich nur das Ventilgehäuse, die Ventil­ spindel und die Scheibe auf, was eine einfache und kostengünstige Herstel­ lung der erfindungsgemäßen Verbindung ermöglicht. Die zugehörige Ventil­ spindel und das Ventilgehäuse können mit großzügigen Toleranzen gefertigt werden, da ein Toleranzausgleich zwischen den Maßen von Ventilspindel und Ventilgehäuse über die erfindungsgemäße einstückige umlaufende Scheibe ge­ geben ist. Durch den beschriebenen Toleranzausgleich wird bei der erfin­ dungsgemäßen Verbindung ein geringes Höhenspiel der Spindel im Ventilge­ häuse sichergestellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verbindung einer Ventilspindel mit einem Ventilgehäuse ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die vom Ventilinneren abgewandte Schul­ ter der Nut von der vom Ventilinneren abgewandten Schulter des Ansatzes der Gehäusebohrung einen Abstand aufweist, der in etwa der Dicke der Scheibe entspricht, da durch diesen Abstand und die Dicke der Scheibe das Höhenspiel der Ventilspindel im Ventilgehäuse bestimmt wird. Da ein derar­ tiges Höhenspiel bei Ventilen, vor allem bei Heizkörperventilen für Warm­ wasser-Heizungsanlagen, zu minimieren ist, ist es anzustreben, den Abstand möglichst genau entsprechend der Dicke der Scheibe zu wählen. Dabei ist dieser Abstand das einzige kritische Maß bei der erfindungsgemäßen Verbin­ dung, wogegen z. B. die axiale Ausdehnung der Nut größer als die Dicke der Scheibe gewählt werden kann, weil es eine einfache und kostengünstige Mon­ tage der erfindungsgemäßen Verbindung ermöglicht. In diesem Zusammenhang kann die axiale Ausdehnung der Nut etwa dem 1,5-2fachen der Dicke der Scheibe entsprechen, also wesentlich größer als die Dicke der Scheibe sein und ist insofern vollkommen unkritisch für z. B. das Höhenspiel der Ven­ tilspindel gegenüber dem Ventilgehäuse.

Um das Radialspiel der Ventilspindel im Ventilgehäuse gering zu halten, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Abstand des Bodens der Nut von der Wandung der Gehäusebohrung im Bereich der Scheibe etwa der Kreisringstärke der umlaufenden einstückigen Scheibe entspricht.

Z. B. zur flüssigkeitsdichten Abdichtung des Ventilinneren gegenüber dem Ventiläußeren kann auf der vom Ventilinneren abgewandten Seite der Scheibe eine O-Ringdichtung vorgesehen sein, die zwischen der Ventilspindel und der Gehäusebohrung angeordnet ist. Aus dem gleichen Grund kann der umlau­ fende Ansatz der Ventilspindel eine umlaufende Nut aufweisen, in der eine zweite O-Ringdichtung angeordnet ist, die an der Gehäusebohrung anliegt und auf der dem Ventilinneren zugewandten Seite des Ventilgehäuses die Ab­ dichtung gegen das Ventiläußere übernimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Verbindung einer Ven­ tilspindel mit einem Ventilgehäuse ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel vom Ventilinneren her in die Gehäusebohrung des Ventilgehäu­ ses gesteckt wird, daß anschließend die konisch geformte Scheibe auf den vom Ventilinneren abgewandten Teil der Ventilspindel aufgesteckt und in die Gehäusebohrung bis zur vom Ventilinneren abgewandten Schulter des An­ satzes der Gehäusebohrung eingeschoben wird und daß anschließend mittels eines kreisringförmigen Stempels die Scheibe flach und in die Nut der Ven­ tilspindel eingepreßt wird.

Dadurch, daß eine vor der weiteren Bearbeitung und Montage konisch ge­ formte Scheibe verwendet wird, kann die konisch geformte Scheibe in den Ringspalt zwischen der Ventilspindel und der Gehäusebohrung eingeschoben werden. Anschließend wird mittels eines kreisringförmigen Stempels, der ebenfalls in den Ringspalt zwischen der Ventilspindel und der Gehäuseboh­ rung eingeschoben wird, die vormals konisch geformte Scheibe flach gepreßt und beim Vorgang des Flachpressens in die Nut der Ventilspindel derart eingepreßt, daß der Abstand der vom Ventilinneren abgewandten Schulter der Nut von der vom Ventilinneren abgewandten Schulter des Ansatzes der Gehäu­ sebohrung durch die einstückige umlaufende Scheibe ausgefüllt wird.

Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, als Verbindungs­ mittel zwischen der Ventilspindel und dem Ventilgehäuse eine einstückige umlaufende Scheibe zu verwenden, die z. B. gegenüber geteilten Scheiben, wie z. B. Sprengringen, wesentlich größere Axialkräfte auf die Ventilspin­ del abfangen und zum Ventilgehäuse ableiten kann, als bei vorbekannten Verbindungen. Die Scheibe kann einfach in das Ventilgehäuse eingelegt wer­ den. Zum Eindrücken der Scheibe in die Nut der Ventilspindel sind relativ geringe Kräfte erforderlich. Mittels des kreisringförmigen Stempels kann die umlaufende Scheibe tief in die Nut eingedrückt werden.

Aufgrund des beschriebenen erfindungsgemäßen Aufbaus der Verbindung und aufgrund des beschriebenen Verfahrensablaufes ist es problemlos möglich, die erfindungsgemäße Verbindung zwischen der Ventilspindel und dem Ventil­ gehäuse quasi vollautomatisch mit entsprechenden Handhabungsgeräten durch­ zuführen.

Um insbesondere bei einer automatischen Montage die Montage einfach und kostengünstig durchführen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Konizität der Scheibe derart gewählt wird, daß sie vor dem Einpressen in den Ringspalt zwischen der Ventilspindel und der Gehäusebohrung mit Spiel hineinpaßt. Aus dem gleichen Grunde ist es vorteilhaft, wenn die Kreisringform des Stempels derart gewählt wird, daß er in den Ringspalt zwischen der Ventilspindel und der Gehäusebohrung mit Spiel hineinpaßt.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verbindung ist in den Zeich­ nungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher er­ läutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Verbindung einer Ventilspindel mit einem Ventilgehäuse in einem Schnitt durch die Mittelachse und

Fig. 2 eine Explosionszeichnung einer erfindungsgemäßen Verbindung gemäß Fig. 1, aus der die Montagefolge der erfindungsgemäßen Verbindung besonders deutlich wird.

In der Fig. 1 rechts von der Mittelachse ist die erfindungsgemäße Verbin­ dung nach durchgeführter Montage dargestellt. In der Fig. 1 links von der Mittelachse ist die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindung bei einem vorgegebenen Montageschritt dargestellt.

In der Fig. 1 weist ein Ventilgehäuse (1) eine Gehäusebohrung (2) auf, die einen umlaufenden Ansatz (3) rechteckförmigen Querschnitts aufweist. In die Gehäusebohrung (2) ist eine Ventilspindel (4) vom Ventilinneren (16) her derart eingesteckt, daß ein Ansatz (5) der Ventilspindel (4) am Ansatz (3) der Gehäusebohrung (2) anliegt.

Dabei ist der Ansatz (5) umlaufend ausgebildet und liegt an der dem Ven­ tilinneren zugewandten Schulter (6) des Ansatzes (3) der Gehäusebohrung (2) an. Die Ventilspindel (4) weist eine umlaufende Nut (7) auf, deren vom Ventilinneren (16) abgewandte Schulter von der vom Ventilinneren abgewand­ ten Schulter (8) des Ansatzes (3) einen Abstand (d) aufweist, der der Dicke einer umlaufenden einstückigen Scheibe (9) entspricht.

Die axiale Ausdehnung (D) der Nut (7) entspricht gemäß der Fig. 1 etwa dem 1,5-2fachen der Dicke der umlaufenden einstückigen Scheibe.

Oberhalb der umlaufenden einstückigen Scheibe (9) ist eine erste O-Ring­ dichtung (10) in einem O-Ring-Dichtungsraum angeordnet, der durch eine Stopfbuchsmutter (11), die mittels eines Gewindes am Ventilgehäuse (1) be­ festigt ist, begrenzt wird.

Eine zweite O-Ringdichtung (12) ist in einer umlaufenden Nut (13) des An­ satzes (5) der Ventilspindel (4) angeordnet, so daß das Ventiläußere ge­ genüber dem Ventilinnenraum (16) durch insgesamt zwei Dichtungsmittel flüssigkeitsdicht abgedichtet ist.

In der Fig. 1 links ist die konische Formgebung der Scheibe (14) vor dem Einpressen mittels eines kreisringförmigen Stempels (15) in die Nut (7) der Ventilspindel (4) erkennbar. Nach dem Einpressen der konischen Scheibe (14) in die Nut (7) ist die Scheibe (9) flachgedrückt, wie in der Fig. 1 rechts erkennbar. Nach dem Flachdrücken ist die Kreisringdicke der Scheibe etwa genau so groß wie der Abstand (A) zwischen dem Boden der Nut (7) der Ventilspindel (4) und der Gehäusebohrung (2).

In Fig. 2 sind gleiche und gleichwirkende Einrichtungsteile wie in der Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt. Man erkennt in der Fig. 2, daß die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindung in folgender Rei­ henfolge abläuft: zuerst wird der O-Ring (12) auf die umlaufende Nut (13) des Ansatzes (5) der Ventilspindel (4) aufgezogen. Dann wird die Ventil­ spindel (4) gemeinsam mit der zweiten O-Ringdichtung (12) in die Gehäuse­ bohrung (2) des Ventilgehäuses (1) vom Ventilinneren (16) her eingescho­ ben. Anschließend wird vom Ventiläußeren her die konisch geformte Scheibe (14) auf die Ventilspindel (4) gesteckt und in den Ringspalt zwischen der Ventilspindel (4) und der Gehäusebohrung (2) hineingeschoben, bis die ko­ nisch geformte Scheibe (14) auf der vom Ventilinneren (16) abgewandten Schulter (8) des rechteckförmigen Ansatzes (3) der Gehäusebohrung (2) auf­ liegt. Dann wird gemäß Fig. 1 links die konisch geformte Scheibe (14) mittels des kreisringförmigen Stempels (15) in die umlaufende Nut (7) der Ventilspindel (4) eingepreßt, derart, daß die Dicke der nunmehr flachge­ drückten Scheibe (9) den Abstand (d) überbrückt.

Anschließend wird der erste O-Ring (10) über die Ventilspindel (4) ge­ streift und in den Ringspalt zwischen der Ventilspindel (4) und der Gehäu­ sebohrung (2) eingedrückt. Schließlich wird die Stopfbuchsmutter (11) auf das Ventilgehäuse (1) aufgeschraubt und schließt den oberen O-Ringraum, der die erste O-Ringdichtung (10) trägt, nach außen ab.

Nach Durchführung der beschriebenen Montageverfahrensschritte ist die er­ findungsgemäße Verbindung hergestellt. Die erfindungsgemäße Verbindung weist im wesentlichen drei Teile auf, nämlich die Ventilspindel (4), das Ventilgehäuse (1) und die umlaufende einstückige Scheibe (9). Die einfache Montage der erfindungsgemäßen Verbindung ist dadurch gewährleistet, daß die einstückige umlaufende Scheibe (9) vor dem Verpressen in die Nut (7) der Ventilspindel (4) konisch ausgebildet ist und erst durch das Verpres­ sen mittels des kreisringförmigen Stempels (15) die form- und kraftschlüs­ sige Verbindung der Ventilspindel (4) mit dem Ventilgehäuse (1) herstellt.

Claims (11)

1. Verbindung einer Ventilspindel mit einem Ventilgehäuse, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) eine Gehäusebohrung (2) auf­ weist, daß in der Gehäusebohrung (2) ein umlaufender Ansatz (3) rechteckigen Querschnitts angeordnet ist, daß die Ventilspindel (4) einen umlaufenden Ansatz (5) aufweist, der an der dem Ventilinneren (16) zugewandten Schulter (6) des Ansatzes (3) der Gehäusebohrung (2) anliegt, daß die Ventilspindel (4) eine umlaufende Nut (7) rechteckigen Querschnitts aufweist, die in Höhe der vom Ventilinne­ ren (16) abgewandten Schulter (8) des Ansatzes (3) der Gehäuseboh­ rung (2) angeordnet ist, daß die Ventilspindel (4) gemeinsam mit dem Ansatz (5) und der Nut (7) einstückig ausgebildet ist und daß eine umlaufende einstückige Scheibe (9) vorgesehen ist, die in der Nut (7) der Ventilspindel (4) angeordnet ist und die auf der vom Ven­ tilinneren (16) abgewandten Schulter (8) des Ansatzes (3) der Gehäu­ sebohrung (2) aufliegt.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Ven­ tilinneren (16) abgewandte Schulter der Nut (7) von der vom Ven­ tilinneren (16) abgewandten Schulter (8) des Ansatzes (3) der Gehäu­ sebohrung (2) einen Abstand (d) aufweist, der in etwa der Dicke der Scheibe (9) entspricht.

3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Ausdehnung (D) der Nut (7) größer ist als die Dicke der Scheibe (9).

4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Ausdehnung (D) der Nut (7) etwa dem 1,5-2fachen der Dicke der Scheibe (9) entspricht.

5. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) des Bodens der Nut (7) von der Wandung der Gehäusebohrung (2) im Bereich der Scheibe (9) etwa der Kreisringstärke der Scheibe (9) entspricht.

6. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Ventilinneren (16) abgewandten Seite der Scheibe (9) eine O-Ring­ dichtung (10) vorgesehen ist, die zwischen der Ventilspindel (4) und der Gehäusebohrung (2) angeordnet ist.

7. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umlau­ fende Ansatz (5) der Ventilspindel (4) eine umlaufende Nut (13) auf­ weist, in der eine zweite O-Ringdichtung (12) angeordnet ist und die an der Gehäusebohrung (2) anliegt.

8. Verfahren zur Herstellung der Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Ventilspindel (4) vom Ventilinneren (16) her in die Gehäusebohrung (2) des Ventilgehäuses (1) gesteckt wird, daß anschließend die konisch geformte Scheibe (14) auf den vom Ventilinneren (16) abgewandten Teil der Ventilspindel (4) aufge­ steckt und in die Gehäusebohrung (2) bis zur vom Ventilinneren (16) abgewandten Schulter (8) des Ansatzes (3) der Gehäusebohrung (2) eingeschoben wird und daß anschließend mittels eines kreisringförmi­ gen Stempels (15) die Scheibe (9) flach- und in die Nut (7) der Ven­ tilspindel (4) eingepreßt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konizität der Scheibe (14) derart gewählt wird, daß sie vor dem Einpressen in den Ringspalt zwischen der Ventilspindel (4) und der Gehäusebohrung (2) mit mechanischem Spiel hineinpaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreis­ ringform des Stempels (15) derart gewählt wird, daß er in den Ringspalt zwischen der Ventilspindel (4) und der Gehäusebohrung (2) mit mechanischem Spiel hineinpaßt.

11. Verbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Heizkörperventil für Warmwasser-Heizungsanlagen.