DE4039644C2 - Überströmventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Überströmventilanordnung mit einem Ein- und Auslaßgewindestutzen zum Einbau in eine Bypassleitung zwischen einer Heizwasser-Vorlauf- und einer Heizwasser-Rücklaufleitung einer Warmwasser-Heizungsanlage.

Aus der CH-PS 604 056 ist ein Überströmventil mit einer Differenzdruckerfassungseinrichtung bekanntgeworden. Diese ist als Anzeigevorrichtung mit zwei druckbeaufschlagten Kammern ausgebildet, wobei ein beweglicher Kolben mit einer Skala verbunden ist.

Weitere Differenzdruckregler sind aus der DE-OS 30 09 790 und 27 50 098 bekanntgeworden, bei der es jedoch auf die Ausschaltung eines Brenners eines Wasserheizers bei Gasüberdruck ankommt.

Aus dem DE-GBM 17 55 233 ist ein Sicherheits- und Überströmventil für flüssige Medien bekanntgeworden, dessen Gehäuse einen Ein- und Auslaßstutzen vorzugsweise zum Einbau in einen Bypass zwischen einer Heizwasservorlauf- und einer Heizwasserrücklaufleitung einer Warmwasserheizungsanlage bekanntgeworden, wobei im Ventilgehäuse ein Ventilkörper mit einem Ventilschaft axial geführt und gelagert ist und der Ventilkörper durch eine Druckfeder, welche sich an einer Gehäuseschulter abstützt, in Schließstellung auf einen im Gehäuse angeordneten Ventilsitzring gepreßt ist. Eine kreisförmige Dichtfläche des Ventilkörpers ist plan ausgeführt und am Umfang mit einer Strömungskante versehen.

Bei Warmwasser-Heizungsanlagen, insbesondere bei solchen, deren Heizkörper-Absperror­ gane in Abhängigkeit von der Raumtemperatur automatisch gesteuert werden, ist es erforder­ lich, ein Überströmventil anzuordnen, um auch bei geschlossenen Absperrorganen eine Min­ destumlaufmenge an Wasser aufrecht zu erhalten. Durch dieses eingebaute Überströmventil ist also der Betrieb der Anlage unabhängig von jeglicher Umlaufwassermenge durch die Heizkör­ per. Ein Schließen der Thermostatventile kann nicht zum Abschalten der Anlage infolge Was­ sermangels führen, da bei sinkendem Wasserumlauf in der Anlage, also bei steigendem Druck in der Vorlaufleitung, sich das Überströmventil in der Bypassleitung öffnet.

Hierzu ist aus dem DE-GM 78 02 444 ein Überströmventil bekannt, das in der Vorlaufleitung installiert und deren Bypass mit der Rücklaufleitung verbunden wird. Dieses Überströmventil hat zwei Ventilsitze, denen jeweils ein Ventilkörper zugeordnet ist. Beide Ventilkörper sind mittels einer Stange miteinander verbunden. Ein Ventilsitz ist an der Mündung des in das Ventilge­ häuse einmündenden Bypass-Stutzens angeordnet. Der andere Ventilsitz ist zwischen letzterem und dem Auslaufstutzen vorgesehen und beide Ventilkörper sind in Strömungsrichtung des vorlaufenden Wassers öffnend ausgebildet.

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

Aus der DE-PS 29 31 739 ist ein Überströmventil mit einem Ein- und einem Auslaßstutzen zum Einbau in Warmwasser-Heizungsanlagen 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 aus­ gebildete Feder sich einerseits an der Ventilkörperseite und anderseits an einer im Bereich des Einlaßstutzens 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 Anfor­ derungen bei einem Warmwasser-Heizgerät, über einen größeren Förderbereich eine möglichst konstante Restförderhöhe aufrecht zu erhalten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Überströmventil 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 garantiert.

Erfindungsgemäß werden daher zur Lösung der Aufgabe die Merkmale des Patentanspruchs vorgeschlagen.

Durch diese Konstruktion ist es möglich, über einen ausreichenden großen Fördermengenbe­ reich eine konstante Restförderhöhe zu erreichen. Zum Unterschied zu einem Rückschlagventil ist es bei einem Überströmventil nicht erforderlich, daß es absolut dicht ist. Es muß lediglich die Restforderhöhe garantieren, eine leichte Undichtheit ist erlaubt. Es kann durch diese bauliche Ausgestaltung sichergestellt werden, daß zumindest für einen Pumpenfördermengenbereich von 0-20 l/min die Restförderhöhe konstant bleibt.

Für viele Anwendungen in Heizungsanlagen ist es zweckmäßig die Stellung des Überström­ ventiles, das meist in der Bypass-Leitung zu einem Heizkörper angeordnet ist, anzuzeigen, oder verschiedene Steuervorgänge vom Schaltzustand des Überströmventiles abzuleiten. Dabei ist es erstrebenswert einen zusätzlichen Druckverlust möglichst zu vermeiden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann daher vorgesehen sein, daß eine Meßkam­ mer vorgesehen ist, die über mindenstens eine Bohrung in der Wand des Überströmventiles, die anströmseitig des Ventilsitzringes angeordnet ist, mit der Zuströmleitung verbunden ist, und in der eine mit einem Schaltorgan in Verbindung stehende, die Kammer teilende und mittels einer Feder in Richtung einer Verkleinerung der über die Bohrung mit der Zuströmleitung ver­ bundene Teilkammer der der Meßkammer vorgespannte Membran angeordnet ist, wobei die oberhalb der Membran liegende Teilkammer über mindestens eine Bohrung mit der Abström­ seite des Ventiles verbunden ist.

Durch die Maßnahmen des Patentanspruchs läßt sich auf einfache Weise der Differenzdruck, 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.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

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 anderseits am Umfang gleichmäßig verteilte schnappbar ausgeführte Nocken 7, durch welche der 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 anderseits 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-Zeizgerä­ tes 22 ist eine Umwälzpumpe 23 angeordnet. Das Heizwasser wird über eine Vorlaufleitung 25 zu den Heizkörpern 24 gefördert, welche mit Thermostatventilen 26 versehen sind. Um bei einem Schließen dieser Thermostatventiles 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 recht erhalten 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 spricht die Membran 32 auf den über dem Über­ strömventil anfallenden Differnzdruck 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 (1)

1. Überströmventilanordnung (1) mit einem Ein- und Auslaßgewindestutzen (2 und 3) zum Einbau in eine Bypassleitung (27) zwischen einer Heizwasser-Vorlauf und einer Heizwasser-Rücklaufleitung (25 und 21) einer Warmwasser-Heizungsanlage, wobei im Ventilgehäuse (1') ein, Ventilkörper (8) mit einem hohlen Ventilschaft (10) axial geführt und gelagert ist und der mit einer mit der Höhlung verbundenen Drosselbohrung (38) versehene Ventilkörper (8) durch eine Druckfeder (16), welche sich an einer Gehäuseschulter abstützt, in Schließstellung auf einen im Ventilgehäuse (1') angeordneten Ventilsitzring (4) preßbar ist, wobei die kreisscheibenförmige Dichtfläche des Ventilkörpers (8) plan ausgeführt und am Umfang mit einer Strömungskante (9) versehen ist, deren Radius weniger als 0,5 mm beträgt, wobei das Verhältnis der Fläche des Ventilsitzringes (4) zur Fläche des Ventilkörpers (8) 1,6 und das Verhältnis des Innenquerschnittes des Ventilgehäuses (14) zur Fläche des Ventilkörpers (8) 1,83 beträgt, und wobei eine Differenzdruckerfassungseinrichtung vorgesehen ist, die über minde­ stens je eine Bohrung (30, 37) im Ventilgehäuse (1') beiderseits des Ventilsitzringes (4) mit dem Ventil verbunden ist und die als membrangeteilte Meßkammer (31) ausgebildet ist, wobei die Membran (32) mittels eines Übertragungsgliedes (35) einen Schalter (36) betätigt und mittels einer Feder (34) in Richtung einer Verkleinerung der über die Bohrung (30) mit der Zuströmseite verbundenen Teilkammer (33) der Meßkammer (31) vorgespannt ist.