DE4039644A1 - Ueberstroemventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Überströmventil mit einem Ein- und Auslaßgewindestutzen, vorzugsweise zum Einbau in die Bypassleitung zwischen der Heizwasser-Vorlauf- und der Heiz­ wasser-Rücklaufleitung einer Warmwasser-Heizungsanlage, wobei im Ventilgehäuse ein Ventilteller mit einem Ventilschaft axial geführt und gelagert ist und der Ventilteller durch eine Druckfeder, welche sich an einer Gehäuseschulter abstützt, in Schließstellung auf einem im Gehäuse angeordneten Ventilsitz­ ring preßbar ist.

Bei Warmwasser-Heizungsanlagen, insbesondere bei solchen, deren Heizkörper-Absperrorgane in Abhängigkeit von der Raum­ temperatur automatisch gesteuert werden, ist es erforderlich, ein Überströmventil anzuordnen, um auch bei geschlossenen Ab­ sperrorganen eine Mindestumlaufmenge an Wasser aufrecht zu er­ halten. Durch dieses eingebaute Überströmventil ist also der Betrieb der Anlage unabhängig von jeglicher Umlaufwassermenge durch die Heizkörper. Ein Schließen der Thermostatventile kann nicht zum Abschalten der Anlage infolge Wassermangels führen, da bei sinkendem Wasserumlauf in der Anlage, also bei steigen­ dem Druck in der Vorlaufleitung, sich das Überströmventil in der Bypassleitung öffnet.

Hierzu ist aus dem DE-GM 78 02 444 ein Überströmventil be­ kannt, das in der Vorlaufleitung installiert und dessen Bypass mit der Rücklaufleitung verbunden wird. Dieses Überströmventil hat zwei Ventilsitze, denen jeweils ein Ventilkörper zugeord­ net ist. Beide Ventilkörper sind mittels einer Stange mitein­ ander verbunden. Ein Ventilsitz ist an der Mündung des in das Ventilgehäuse einmündenden Bypass-Stutzens angeordnet. Der andere Ventilsitz ist zwischen letzterem und dem Auslaufstut­ zen vorgesehen und beide Ventilkörper sind in Strömungsrich­ tung des vorlaufenden Wassers öffnend ausgebildet.

Dieses Überlaufventil ist aber sehr aufwendig und zudem auch relativ schwierig zusammenzusetzen.

Aus der DE-PS 29 31 739 ist ein Überströmventil mit einem Ein- und einem Auslaufstutzen zum Einbau in Warmwasser-Heizungsanla­ gen mit einer Vorlaufleitung, einer Rücklaufleitung und einer Bypass-Leitung zwischen diesen beiden Leitungen bekannt. Das Überströmventil schließt in Strömungsrichtung und die vom rückströmenden Wasser beaufschlagbare Fläche des Ventilkörpers des Ventiles ist größer als der lichte Durchgangsquerschnitt des mit dem Ventilkörper korrespondierenden Ventilsitzes. Um das Überlaufventil lageunabhängig anordnen zu können, ist dem Ventilkörper eine Schließfeder zugeordnet, wobei vorzugsweise die als Druckfeder ausgebildete Feder sich einerseits an der Ventilkörperseite und andererseits an einer im Bereich des Ein­ laßstutzens vorgesehenen Gehäuseschulter abstützt.

Dieses Überströmventil ist zwar weniger aufwendig konstruiert und weist nur einen Ventilkörper auf, jedoch entspricht die Konstruktion des Ventilkörpers und des Ventilsitzes nicht den Anforderungen bei einem Warmwasser-Heizgerät, über einen größeren Förderbereich eine möglichst konstane Restförderhöhe aufrecht zu erhalten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Überström­ ventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das einfach in der Herstellung und in der Montage ist und welches über einen gewissen Förderbereich eine konstante Restförderhöhe garan­ tiert.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß die kreisförmige Dichtfläche des Ventilkörpers plan ausgeführt und am Umfang mit einer Strömungskante versehen ist, deren Radius weniger als 0,5 mm beträgt und daß das Verhältnis der Fläche des Ven­ tiltellers 1,6 und das Verhältnis des Innenquerschnittes des Ventilgehäuses zur Fläche des Ventiltellers 1,83 beträgt.

Durch diese Konstruktion ist es möglich, über einen aus­ reichenden großen Fördermengenbereich eine konstante Restför­ derhöhe zu erreichen. Zum Unterschied zu einem Rückschlagven­ til ist es bei einem Überströmventil nicht erforderlich, daß es absolut dicht ist. Es muß lediglich die Restförderhöhe ga­ rantieren, eine leichte Undichtheit ist erlaubt. Es kann durch diese bauliche Ausgestaltung sichergestellt werden, daß zumin­ dest für einen Pumpenfördermengenbereich von 0-20 l/min die Restförderhöhe konstant bleibt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Innendurchmesser (d) des Ventilsitzringes dem lichten Durchmesser der Bypassleitung entspricht.

Durch diese Maßnahmen wird eine Einengung des Strömungsquer­ schnittes und damit eine Erhöhung des Druckabfalles über dem Überströmventil vermieden.

Für viele Anwendungen in Heizungsanlagen ist es zweckmäßig, die Stellung des Überstromventiles, das meist in der Bypass-Lei­ tung zu einem Heizkörper angeordnet ist, anzuzeigen, oder ver­ schiedene Steuervorgänge vom Schaltzustand des Überströmventi­ les abzuleiten. Dabei ist es erstrebenswert einen zusätzlichen Druckverlust möglichst zu vermeiden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann daher vorge­ sehen sein, daß eine Meßkammer vorgesehen ist, die über min­ destens eine Bohrung in der Wand des Überströmventiles, die anströmseitig des Ventilsitzringes angeordnet ist, mit der Zu­ strömleitung verbunden ist, und in der eine mit einem Schalt­ organ in Verbindung stehende, die Kammer teilende und mittels einer Feder in Richtung einer Verkleinerung der über die Boh­ rung mit der Zuströmleitung verbundene Teilkammer der der Meß­ kammer vorgespannte Membran angeordnet ist, wobei die ober­ halb der Membran liegende Teilkammer über mindestens eine Boh­ rung mit der Abströmseite des Ventiles verbunden ist.

Durch diese Maßnahmen läßt sich auf einfache Weise der Diffe­ renzdruck, der über dem Überströmventil abfällt zur Auslösung eines Schaltvorganges ausnutzen. Dieser kann wahlweise zur Einleitung eines Steuervorganges oder einfach zur Anzeige des Schaltzustandes des Überströmventiles benutzt werden.

Weiters kann vorgesehen sein, daß der Ventilschaft hohl ausge­ bildet ist.

Auf diese Weise ergibt sich eine geringe Massenträgheit des Ventilkörpers, wodurch sich ein günstigeres Verhalten des Ven­ tiles ergibt.

Weiters kann vorgesehen sein, daß der Ventilteller mit einer Drosselbohrung versehen ist.

Durch diese kontrollierte Undichtheit ist sichergestellt, daß es nicht durch Temperatureinflüsse zu einem kurzzeitigen An­ sprechen des Ventiles auch bei fehlendem Durchfluß durch die Leitung kommt.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überströmventiles,

Fig. 2 die Regelcharakteristik eines solchen Über­ strömventiles,

Fig. 3 die Anordnung eines Überströmventiles in einer schematisch dargestellten Warmwasser-Heizungs­ anlage,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungs­ beispiel eines erfindungsgemäßen Ventiles mit einer Meßkammer, und

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Ventilteller.

In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines Überströmventiles dargestellt, bei dem das Überströmventil 1 einen Einlaßstut­ zen 2 und einen Auslaßstutzen 3 besitzt, die mit entsprechen­ den Gewinden für den Anschluß an eine Bypassleitung versehen sind. In den Einlaßstutzen 2 ist ein Ventilsitzring 4 einge­ drückt. Dieser Ventilsitzring 4 weist auf seiner nach innen weisenden Seite eine nutförmige Ausdrehung 5 auf, wodurch sich einerseits ein kegelförmiger Dichtringsitz 6 und andererseits am Umfang gleichmäßig verteilte schnappbar ausgeführte Nocken 7, durch welche den Ventilsitzring 4 im Einlaßstutzen 2 sicher fixiert werden kann, ergeben. Der Innendurchmesser d des Ven­ tilsitzringes entspricht der lichten Weite der Bypassleitung. Auf dem kreisringförmigen Dichtsitz 6 liegt die kreisförmige, plane Dichtfläche eines Ventiltellers 8 auf. Der Ventilteller weist eine Strömungskante 9 auf, deren Radius maximal 0,5 mm betragen soll. Ein Ventilschaft 10 ist auf der Dichtfläche des Ventiltellers 8 abgewandten Seite vorgesehen. Aus Masseträgheitsgründen ist dieser Schaft 10 hohl ausgeführt (Fig. 5). Er ist in einer Nabe 11 eines Speichenringes 12 axial verschieblich gelagert. Der Speichenring 12, der zumin­ dest drei Speichen 13 aufweisen soll, ist in einer Ringschul­ ter 15 im Ventilgehäuse 14 eingelegt. Auf den Ventilkörper 8, 10 wirkt eine Druckfeder 16, die den Ventilteller 8 in dichtende Anlage an den kreisringförmigen Dichtsitz 6 bringt. Diese Druckfeder 16 stützt sich einerseits an der Nabe 11 und andererseits an der Rückseite des Ventiltellers 8 ab und wird vorzugsweise durch eine im Ventilteller befindliche Nut 17 bzw. durch die Mantelfläche der zum Ventilteller hin verlän­ gerten Nabe 11 geführt. Diese Nabenverlängerung dient auch als Öffnungsanschlag für den Ventilkörper 8, 10.

Um sicherzustellen, daß über einen für die Heizanlage aus­ reichend großen Pumpenfördermengenbereich eine konstante Rest­ förderhöhe erreicht wird, sind die Querschnittsverhältnisse im Überströmventil 1 von entscheidender Bedeutung. So ist es hierfür erforderlich, daß sich das Verhältnis des lichten Durchmessers d des Ventilsitzringes 4 zum Durchmesser D des Ventiltellers 8 wie 1 : 1,26 verhält, was einem Flächen­ verhältnis von 1 : 1,6 entspricht. Weiters ist es notwendig, daß das Durchmesserverhältnis des Gehäuses 14 und des Ventil­ tellers D_G/D = 1,35 beträgt. Dies ergibt ein Verhältnis der beiden Flächen von 1,83 : 1, d. h. der Gehäusequerschnitt ist um 83% größer als die Ventiltellerfläche.

Zusammen mit der Abstimmung der Druckfeder 16 auf eine vorbe­ stimmte Restförderhöhe erzielt man durch die vorliegende Kon­ struktion ein Überströmventil, welches die in der Fig. 2 dar­ gestellte Regelcharakteristik aufweist. Es ergibt sich eine in weitem Bereich senkrechte Kennlinie, die jedoch bereits bei Abweichungen von den angegebenen Querschnittsverhältnissen um einige % nicht mehr der Senkrechten entspricht (Fig. 2).

In der Fig. 3 ist die Anordnung eines derartigen Überströmven­ tiles in einer schematisch gezeichneten Heizungsanlage darge­ stellt. In der Rücklaufleitung 21 eines Warmwasser-Heizgerä­ tes 22 ist eine Umwälzpumpe 25 zu den Heizkörpern 24 gefördert, welche mit Thermostatventilen 26 versehen sind. Um bei einem Schließen dieser Thermostatventile ein Abschalten der Anlage infolge Wassermangels zu vermeiden, ist zwischen der Vor- und der Rücklaufleitung 21 eine Bypassleitung 27 mit einem erfin­ dungsgemäßen Überströmventil 1 angeordnet. Durch dieses Über­ strömventil wird erreicht, daß eine vorbestimmte Restförder­ höhe in einem Pumpenfördermengenbereich von 0-20 l/min auf­ rechterhalten werden kann.

Bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überströmven­ tiles nach der Fig. 4 weist die Wand des Ventiles 1 an dessen Zuströmseite eine Bohrung 30 auf, die eine Verbindung zu einer Meßkammer 31 herstellt, u. zw. zu deren unter einer Membran 32 liegenden Teilkammer 33. Diese Membran 32 ist durch eine Fe­ der 34 in Richtung einer Verkleinerung der unter der Mem­ bran 33 liegenden und mit der Bohrung 30 mit der Zuströmseite des Ventiles 1 verbundenen Teilkammer 33 vorgespannt. Die Mem­ bran 32 ist über ein Übertragungsglied 35 mit einem Schal­ ter 36 verbunden und betätigt diesen bei Erreichen eines vor­ bestimmten Schaltdruckes an der Zuströmseite des Ventiles 1.

Dabei sind an der Abströmseite des Ventiles weitere Bohrun­ gen 37, 37′ angeordnet, die die Abströmseite des Ventiles, also den stromab des Dichtsitzes liegenden Bereich des Venti­ les 1 mit der oberen Teilkammer 33′ der Meßkammer 31 verbin­ det.

Dadurch entspricht die Membran 32 auf den über dem Über­ strömventil anfallenden Differenzdruck an, wobei in der unteren Teilkammer 33 der an der Anströmseite 2 des Überströmventiles herrschende Druck und in der oberen Teilkammer 33′ der an der Abströmseite 3 herrschende Druck wirkt, da diese Teilkammern über Bohrungen 30, bzw. 37, 27′ mit der Anströmseite, bzw. der Abströmseite des Ventiles in Verbindung stehen.

Um ein Ansteigen des Druckes in einem nicht durchströmten Leitungsabschnitt, z. B. aufgrund eines Temperaturanstieges, zu verhindern, ist das Ventilteller 8, wie in der Fig. 5 dar­ gestellt, mit einer Drosselbohrung 38 versehen, die in den hohlen Schaft 10 des Ventiltellers 8 mündet und eine defi­ nierte Undichtheit des Überströmventiles bestimmt.

Claims (5)

1. Überströmventil mit einem Ein- und Auslaßgewindestutzen, vorzugsweise zum Einbau in die Bypassleitung zwischen der Heizwasser-Vorlauf- und der Heizwasser-Rücklaufleitung einer Warmwasser-Heizungsanlage, wobei im Ventilgehäuse ein Ventilteller mit einem Ventilschaft axial geführt und gelagert ist und der Ventilteller durch eine Druckfeder, welche sich an einer Gehäuseschulter abstützt, in Schließ­ stellung auf einen im Gehäuse angeordneten Ventilsitzring preßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Dichtfläche des Ventilkörpers (8) plan ausgeführt und am Umfang mit einer Strömungskante (9) versehen ist, deren Radius weniger als 0,5 mm beträgt und daß das Verhältnis der Fläche des Ventiltellers (4) 1,6 und das Verhältnis des Innenquerschnittes des Ventilgehäuses (14) zur Fläche des Ventiltellers (8) 1,83 beträgt.

2. Überströmventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (d) des Ventilsitzringes (4) dem lichten Durchmesser der Bypassleitung (27) entspricht.

3. Überströmventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Meßkammer (31) vorgesehen ist, die über mindestens eine Bohrung (30) in der Wand des Überströmven­ tiles (1), die anströmseitig des Ventilsitzringes (4) an­ geordnet ist, mit der Zuströmleitung verbunden ist, und in der eine mit einem Schaltorgan (36) in Verbindung ste­ hende, die Kammer (31) teilende und mittels einer Fe­ der (34) in Richtung einer Verkleinerung der über die Boh­ rung (30) mit der Zuströmleitung verbundene Teilkam­ mer (33) der der Meßkammer (31) vorgespannte Membran (32) angeordnet ist, wobei die oberhalb der Membran (32) lie­ gende Teilkammer (33′) über mindestens eine Bohrung (37, 37′) mit der Abströmseite (3) des Ventiles verbunden ist.

4. Überströmventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (10) hohl ausgebildet ist.

5. Überströmventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (8) mit einer Drosselbohrung (38) versehen ist.