DE4402752A1 - Heizkörperventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizkörperventil mit einem Gehäuse sowie einer ersten Drosselstelle, die zwischen einem Ventilsitz und einem axial verstellbaren Verschlußstück gebildet ist, und einer nachgeschalteten zweiten Drosselstelle, die durch einen Spalt zwischen einer den Ventilsitz umgebenden Ringfläche und der Stirnfläche eines Einsatzes gebildet ist, insbesondere eines drehverstellbaren zylindrischen Voreinstellungs- Einsatzes, der eine höhenprofilierte Stirnfläche auf­ weist und eine Austrittsöffnung in der Umfangswand ab­ deckt.

Bei einem bekannten Heizkörperventil dieser Art (DE 38 38 205 C2) weist der Innendurchmesser eines in das Ventilgehäuse eingesetzten Zulaufrohres eine Stufe auf, deren innerer Teil als Ventilsitz und deren äuße­ rer Teil als Ringfläche, die mit dem Voreinstellungs- Einsatz zusammenwirkt, dient. In der den Einsatz umge­ benden Umfangswand befindet sich eine Austrittsöffnung, die vom Einsatz mehr oder weniger weit abgedeckt werden kann. Je nach Drehwinkellage des Einsatzes ist im Be­ reich der Austrittsöffnung ein schmaler Spalt oder eine wählbare größere Öffnung als zweite Drosselstelle wirk­ sam.

Heizkörperventile erzeugen bei gewissen Betriebsbedin­ gungen Geräusche, seien es Pfeifgeräusche oder Turbu­ lenzgeräusche. Dies gilt insbesondere, wenn das Ventil nur wenig öffnet, wie dies in Heizungsanlagenabschnit­ ten, die nur einen geringen maximalen Durchfluß haben sollen, der Fall ist. Zur Behebung dieses Nachteils sind zahlreiche Maßnahmen vorgeschlagen worden. DE 22 57 196 B ordnet dem Verschlußstück einen Mantel zu, der tangentiale Abströmschlitze aufweist. Gemäß DE 33 35 741 C2 werden im Auslaßstutzen des Ventilge­ häuses Einsätze mit Drosselkanälen angeordnet. Aus DE 41 07 969 A1 ist es bekannt, in einem drehverstellbaren zylindrischen Voreinstellungs-Einsatz mehrere Durch­ fluß-Begrenzungsbohrungen vorzusehen, die wahlweise mit der Austrittsöffnung in Verbindung gebracht werden kön­ nen und sich in Durchflußrichtung konisch erweitern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Heizkörperventil der eingangs beschriebenen Art eine Geräuschverminderung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spalt gegenüber dem Ventilsitz axial versetzt ist.

Bei dieser Konstruktion wird das Wasser zunächst in den Zwischenraum zwischen Ventilsitz und Verschlußstück umgelenkt. Das von dort radial austretende Wasser trifft auf eine geschlossene Umfangswand, an der das Wasser erneut umgelenkt wird, und anschließend auf eine zum Spalt führende Stirnfläche, an der das Wasser zum drittenmal umgelenkt wird. Hierdurch wird dem Wasser sehr viel Energie entzogen. Turbulenzen und damit ver­ bundene Geräusche werden ganz erheblich reduziert. Au­ ßerdem bildet die das Verschlußstück umgebende Umfangs­ wand eine Geräuschabschirmung, die verhindert, daß am Ventilsitz entstehende Geräusche, insbesondere Pfeifge­ räusche, nach außen übertragen und vom Heizkörper ver­ stärkt werden.

Vorteilhaft ist es, daß der Ventilsitz über die Ring­ fläche übersteht. In diesem Fall wird die Umfangswand, an der die zweite Umlenkung stattfindet, ganz oder überwiegend durch den zylindrischen Einsatz gebildet. Es können drei ausgeprägte 90°-Umlenkungen erzwungen werden, die zu einer ganz erheblichen Energieaufzehrung führen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür ge­ sorgt, daß die Ringfläche durch den Grund einer Ringnut gebildet ist, deren äußere Seitenwand im Bereich der Austrittsöffnung unterbrochen ist. In diese Ringnut greift der zylindrische Einsatz ein. Lediglich der im Bereich der Austrittsöffnung befindliche Spalt ist im Sinne der zweiten Drosselstelle wirksam.

Eine Alternative besteht darin, daß die Ringfläche über den Ventilsitz übersteht. In diesem Fall wird die Um­ fangswand, auf welche das Wasser zuerst auftrifft, durch ein Bauteil getragen, das auch den Ventilsitz aufweist.

Der Abstand zwischen Ventilsitz und Ringfläche beträgt vorzugsweise 1 bis 4 mm. Werte unter 1 mm sind wenig wirksam. Werte über 4 mm verlängern unnötig die Bauhö­ he.

Zweckmäßigerweise ist der Ventilsitz am Innenumfang mit einer Rundung versehen. Hierdurch wird eine scharfe Kante vermieden, die zur erhöhten Pfeifgeräuschen führt. Gleichzeitig erhält man eine annähernd konstante Strömungsgeschwindigkeit im Sitzbereich. Hierdurch wird die Geräuschbildung, die auch geschwindigkeitsabhängig ist, nochmals reduziert. Insgesamt wird das Wasser mit weniger Turbulenzen um den Sitz herumgeführt.

Desweiteren ist es empfehlenswert, daß zumindest der spaltbegrenzende Abschnitt der Stirnfläche des Einsat­ zes am Innenumfang mit einer Rundung versehen ist. Auch hierdurch wird eine scharfe Kante vermieden und der Wasserstrom ohne große Turbulenzen umgelenkt.

Der Spalt hat vorzugsweise eine Weite von 0,4 bis 4 mm. Er ist damit um ein Vielfaches, insbesondere mehr als das Zehnfache größer als die Weite des Zwischenraums, die sich zwischen Verschlußstück und Ventilsitz bei der kleinsten Öffnungsstellung ergibt und etwa 0,05 mm be­ trägt.

Als günstig hat es sich herausgestellt, daß der Vorein­ stellungs-Einsatz durch eine Feder belastet ist und mit zwei Abschnitten seiner Stirnfläche an der Ringfläche anliegt, während ein dritter Abschnitt den Spalt be­ grenzt, ein daran anschließender vierter Abschnitt kon­ tinuierlich den Abstand von der Ringfläche vergrößert und ein fünfter Abschnitt mit konstantem größerem Ab­ stand zur Ringfläche verläuft. Ein solcher Voreinstel­ lungs-Einsatz wirkt über einen großen Drehwinkelbereich über den Spalt mit der Austrittsöffnung zusammen, läßt aber auch größere Öffnungen im Bereich der zweiten Drosselstelle zu.

Ventilsitz, Ringfläche und die Austrittsöffnung aufwei­ sende Umfangswand können einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sein. Dies erfordert eine spanabhebende Bearbeitung.

Eine bevorzugte Alternative besteht darin, daß Ventil­ sitz, Ringfläche und die Austrittsöffnung aufweisende Umfangswand einstückig mit einem in das Gehäuse einge­ setzten Zulaufrohr ausgebildet sind. Das Zulaufrohr läßt sich ohne Schwierigkeiten in dieser Weise vervoll­ ständigen.

Insbesondere kann das Zulaufrohr als Kunststoff- Spritzgußteil ausgeführt sein. Dies erlaubt eine preis­ günstige Massenfertigung mit hoher Präzision.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Heizkörperventil,

Fig. 2 die Abwicklung eines Voreinstellungs-Einsatzes,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Arbeitsbereichs einer ersten Ausführungsform,

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform und

Fig. 5 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Heizkörperventil ent­ spricht weitgehend einer Konstruktion, wie sie aus DE 38 38 205 C2 bekannt ist. Das Ventilgehäuse 1 weist einen Einschraubstutzen 2, einen Zulaufkanal 3 und zwei Ablaufkanäle 4 auf. In den Einschraubstutzen 2 ist der Gewindekopf 6 eines Zulaufrohrs 7 eingeschraubt. Dieses trägt einen Ventilsitz 8, der mit einem Verschlußstück 9 zusammenwirkt. Das Verschlußstück wird von einem Ven­ tilschaft 10 getragen, der mit Hilfe eines Stiftes 11, der beispielsweise von einem nicht dargestellten Ther­ mostataufsatz verschiebbar ist, axial verstellt werden kann und durch eine Rückstellfeder 12 in Öffnungsrich­ tung belastet wird.

Das Verschlußstück 9 wird von einem zylindrischen Vor­ einstellungs-Einsatz 13 umgeben, der durch die Rück­ stellfeder 12 gegen eine den Ventilsitz 8 umgebende Ringfläche 14 am Zulaufrohr gedrückt wird. Die Stirn­ fläche 15 des Einsatzes 13 weist zwei Abschnitte 16 und 17 auf, mit denen der Einsatz an der Ringfläche 14 an­ liegt, einen dritten Abschnitt 18, der einen Spalt 19 begrenzt, einen vierten Abschnitt 20, der kontinuier­ lich den Abstand von der Ringfläche 14 vergrößert, so daß sich eine Öffnung 21 ergibt, und einen fünften Ab­ schnitt 22, der einen konstanten größeren Abschnitt zur Ringfläche 14 hat und eine Öffnung 23 begrenzt. Der Einsatz 13 wird von einer Umfangswand 24 umgeben, in der sich eine Austrittsöffnung 25 befindet, die mit den beiden Ablaufkanälen 4 und 5 in Verbindung steht. Mit Hilfe eines anhebbaren Drehknopfes 26 ist der Vorein­ stellungs-Einsatz 13 drehbar, so daß wahlweise eine der Öffnungen 19, 21 und 23 mit der Austrittsöffnung 25 in Übereinstimmung gebracht werden kann, wodurch sich ein bestimmter Drosselwiderstand ergibt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 werden für entspre­ chende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Ein grundsätzlicher Unterschied gegenüber Fig. 1 be­ steht darin, daß Ventilsitz 108, Ringfläche 114 und Um­ fangswand 124 am Ventilgehäuse 101 ausgebildet sind. Deutlich erkennbar ist die Rundung 127 am Innenumfang des Ventilsitzes 108 und die Rundung 128 am Innenumfang der Stirnfläche 115 des Einsatzes 113.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß der Ventilsitz 108 und damit der Zwischenraum 129 zwischen Verschluß­ stück 109 und Ventilsitz 108 axial gegenüber dem Spalt 119 versetzt ist. Dies hat nämlich zur Folge, daß, wie die Pfeile andeuten, die Strömung mehrfach umgelenkt werden muß. Die erste Umlenkung erfolgt an der Fläche 130 des Verschlußstücks 109, die zweite Umlenkung an der inneren Umfangsfläche 131 des Einsatzes 113 und die dritte Umlenkung an der Ringfläche 114. Hierbei wird viel Energie verzehrt, was zu einer Verminderung der Turbulenzgeräusche führt. Außerdem ragt der zylindri­ sche Einsatz 113 in die den Ventilsitz 108 umgebende Nut 132, so daß die Erzeugungsstelle der Pfeifgeräu­ sche, also der Zwischenraum 129, nach außen hin abge­ schirmt ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 werden für entspre­ chende Teile um 200 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Der Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht im wesentlichen darin, daß das Zulauf­ rohr 207 mit einem Innengewinde 233 an einem im Ventil­ gehäuse befestigten Träger 234 angebracht ist und sich daher die Austrittsöffnung 225 außerhalb des Gewindes befindet. Der Übergang vom Ventilsitz 208 zum Spalt 219 hat entgegen dem ersten Anschein auf der Zeichnung kei­ ne Drosselvorrichtung, weil die über den Umfang ver­ teilten weiteren Öffnungen 21 und 23 einen ausreichend großen Strömungsquerschnitt ergeben.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5, bei der für ent­ sprechende Teile um 300 erhöhte Bezugszeichen benutzt werden, ragt die Ringfläche 314 über den Ventilsitz 308 hinaus. Der Spalt 319 wird durch einen festen Einsatz 313 begrenzt. Auch hier ergibt sich eine dreimalige Umlenkung der Strömung, obwohl dieses nicht so ausge­ prägt ist wie in den vorstehend beschriebenen Konstruk­ tionen.

Die axiale Versetzung zwischen der Fläche des Ventil­ sitzes 308 und der Ringfläche 314 sollte zwischen 1 und 4 mm liegen, wobei sich der Wert von etwa 2 mm als be­ sonders günstig erwiesen hat. Die Rundungen 127 und 128 haben vorzugsweise einen Radius von 1 mm. Gegenüber einem Heizkörperventil gemäß DE 38 38 205 C2 bedarf es lediglich der Absenkung der Ringfläche 14, also der Erzeugung einer Nut, wie 132, so daß die Geräuschminde­ rungs-Effekte mit einem sehr geringen zusätzlichen Auf­ wand erzielbar sind, der ohne Schwierigkeiten in den normalen Produktionsprozeß einbezogen werden kann. Selbstverständlich läßt sich der Effekt auch dadurch erzielen, daß der Ventilsitz 12 angehoben und ein kür­ zerer Ventilschaft 10 bzw. Stift 11 verwendet wird.

Claims (12)

1. Heizkörperventil mit einem Gehäuse sowie einer er­ sten Drosselstelle, die zwischen einem Ventilsitz und einem axial verstellbaren Verschlußstück gebil­ det ist, und einer nachgeschalteten zweiten Dros­ selstelle, die durch einen Spalt zwischen einer den Ventilsitz umgebenden Ringfläche und der Stirnflä­ che eines Einsatzes gebildet ist, insbesondere ei­ nes drehverstellbaren zylindrischen Voreinstel­ lungs-Einsatzes, der eine höhenprofilierte Stirn­ fläche aufweist und eine Austrittsöffnung in der Umfangswand abdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (19; 119; 219; 319) gegenüber dem Ventil­ sitz (8; 108; 208; 308) axial versetzt ist.

2. Heizkörperventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilsitz (8; 108; 208) über die Ringfläche (14; 114; 214) übersteht.

3. Heizkörperventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringfläche (14; 114; 214) durch den Grund einer Ringnut (132) gebildet ist, deren äußere Seitenwand im Bereich der Austrittsöffnung (25; 125; 225) unterbrochen ist.

4. Heizkörperventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringfläche (314) über den Ventil­ sitz (308) übersteht.

5. Heizkörperventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Ventilsitz (8) und Ringfläche (14) 1 bis 4 mm be­ trägt.

6. Heizkörperventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (108) am Innenumfang mit einer Rundung (127) versehen ist.

7. Heizkörperventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der spaltbe­ grenzende Abschnitt (18) der Stirnfläche (15) des Einsatzes (13) am Innenumfang mit einer Rundung (128) versehen ist.

8. Heizkörperventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (19) eine Weite von 0,4 bis 4 mm hat.

9. Heizkörperventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Voreinstellungs- Einsatz (13; 113; 213) durch eine Feder (12) bela­ stet ist und mit zwei Abschnitten (16, 17) seiner Stirnfläche (15) an der Ringfläche (14) anliegt, während ein dritter Abschnitt (18) den Spalt (19) begrenzt, ein daran anschließender vierter Ab­ schnitt (20) kontinuierlich den Abstand von der Ringfläche (14) vergrößert und ein fünfter Ab­ schnitt (22) mit konstantem größerem Abstand zur Ringfläche (14) verläuft.

10. Heizkörperventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilsitz (108), Ring­ fläche (114) und die Austrittsöffnung (125) aufwei­ sende Umfangswand (124) einstückig mit dem Gehäuse (101) ausgebildet sind.

11. Heizkörperventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilsitz (8, 208), Ringfläche (14, 214) und die Austrittsöffnung (25, 225) aufweisende Umfangswand (24; 224) einstückig mit einem in das Gehäuse (1) eingesetzten Zulauf­ rohr (7; 207) ausgebildet sind.

12. Heizkörperventil nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zulaufrohr (7) als Kunststoff- Spritzgußteil ausgeführt ist.