DE7400420U

DE7400420U - Druckregelventil, insbesondere zum anschluss an fluessigkeitspumpen

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Publication number: DE7400420U
Application number: DE7400420U
Authority: DE
Original assignee: Jacuzzi Brothers Inc
Current assignee: Jacuzzi Brothers Inc
Priority date: 1973-01-30
Filing date: 1974-01-08
Publication date: 1976-08-12
Also published as: GB1414945A; ZA739722B; IT1008682B; US3814543A; BR7400654D0; FR2215564A1; FR2215564B1; DE2400636A1; GB1414944A; AU6447274A; AU470016B2; CA998316A

Description

E I S E N F Ü H R & S F' E 1 S-E R Patentanwälte

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UNS ZtICHEN J 86

ANMELDEN INH JACUZZI BROS. INC.

AKitNzt.Chen Neuanmeldung

ι--'.μ 15. Januar 1974

JACUZZI BROS. INCORPORATED, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Kalifornien, 11511 New Penton Kiahway, Little Rock, Arkansas, V.St.A.

Druckregelventil, insbesondere zum Anschluß an Flüssigkeitspumpen

Die Erfindung beschäftigt sich mit Pumpsystemen für unter Druck stehende Flüssigkeiten, insbesondere mit Wasserdrucksystemen.

Während das von der Erfindung vorgeschlagene System allgemein für das Pumpen von unter Druck stehenden Flüssigkeiten verwendet werden kann, ist es besonders zum Einsatz in Wasserdrucksystemen geeignete, und wird auch nur im Zusammenhang mit letzteren nachfolgend beschrieben.

Bei einem Wasserdrucksystem von der Art, mit der sich die Erfinduno beschäftigt, versorgt eine Pumpe eine oder mehrere Versorgungsleitungen, von denen jede an einem Auslaßventil endet. Ein Druckschalter, der normalerweise den in einer Versorgungsleitung herrschenden Drücken ausge-

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setzt ist, schaltet den Pumpenantriebsmotor, wenn der
Druck in der Versorgunasleitung unter einen vorbestimmten Wert, beispielsweise in der Größenordnung von ?0
bis 30 psi (1,4 at bis 2,1 at) absinkt und der den
Purapen^ntriebsmotor abschaltet, wenn der Druck in der \ Versorgungsleitung einen vorbestimmten hohen Wert in _; der Größenordnung von etwa 50 psi (3,5 at) erreichen
solI te.

Bei Systemen rrit mehreren, sich verzweigenden Versorgungsleitunoen, oder in Fällen, bei denen die Pumpe nicht an des zu versorgende System angepaßt ist, kann die Pumpe
Drücke aufbauen, die weit über dem zulässigen Druck des Druckschalters lieqen, wobei derartige Drücke, wenn cie in den Versorgungsleitungen auftreten, diese leicht zerstören oder beschädigen können. Eine derartio Gefährliche Situation kann auftreten, wenn der Druckschalter beispielsweise den Pumpenmotor nicht abschaltet, wenn kein Befehl zur weiteren Druckerhöhuna vorlieat, so daß die
Pumpe weiter arbeitet, obwohl dies nicht erwünscht ist. Dann kann sich ein Druck in der Versorgungsleitung aufbauen, der die Leitungen oder ihre Anschlußsteller, beschädiqen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgebe zugrunde, ein neues und verbessertes Pumpensystem zur Lieferung einer Flüssigkeit zu schaffen, deren Druck innerhalb eines sicheren
Bereiches liegt, wobei das System einen Druckanstieg in der Versorgunasleitung auf Werte, die für die vorhandenen Anschlußstellen gefährlich werden können, selbst dann
ausschließt, wenn die Pumpe nicht befehlsgemäß abgeschaltet wird. Weiter soll das System eine automatische Steuerung für das Anwerfen und das Anhalten der Pumpe
umfassen, wobei bei Ausfall der Anhaltesteuerung für die Pumpe die Versorgungsleitungen des Systems von der Pumpe

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getrennt bleiben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindunq gehen aus eier nachfeisender. Beschreibung eines bevorzugten Ausführunasbidspiels der Erfindung hervor, wobei auf die bPiqefüoten Zeichnungen Bezug genommen wird.

:m einzelnen zeiaen:

Fia. 1 pin Wasserversorqunqssvstem, in welchem die Erfindung Anwendunq finden kann;

Fig. ?: eine perspektivische Ansicht einer Regeleinrichtunq des Systems, in welcher die Erfineung verkörpert ist;

Fia. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Druckregelventil, das eine wesentliche Komponente der Regeleinrichtung nach Fiq. 2 bildet;

Fia. 4a-4c ähnliche Ausschnitte zur Erläuterung des

Betriebsverhaltens des Ventils aus Fig. 3; und

Fig. 5 ein Diagramm zum Vergleich des Betriebsverhaltens einer Tauchpumpe aus dem System gemäß Fig. 1 sowie der zugehörigen Drücke, die in einer mit der Erfindung ausgestatteten Versorgungsleitung auftreten würden.

Bei der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist diese gemäß Fig. 1 in einem mit einer Tauchpumpe arbeitenden System dargestellt, das eine Tauchpumpe 1 und einen Antriebsmotor 2 aufweist, die beide unter dem Wasserspiegel in einem Brunnengehäuse 3 angeordnet sind; aus dem Brunnengehäuse versorgt die Pumpe eine zu einer Regeleinrichtung 7 führende Leitung 5, von welcher eine Hauptversorgungsleitung 9 ausgeht. Die Regeleinrichtung 7 ist im größeren Maßstab in Fig. dargestellt. Die Hauptversorgungsleitung kann mit mehreren Unter-Versorgungsleitungen und Einzelleitungen verbunden sein, von denen jede in einem Abgabeventil endet, welches nicht dargestellt ist und von konventioneller Bauart sein kenn.

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Die Regeleinrichtunq 7 umfaßt ein neues und verbessertes Druckregelventil 11, in welc hem sich der entscheidende E;findungsgedanke verkörpert.

Des Druckt eye 1 venti I "weist ein Gehäuse 12 ffiit einer mit Gewinde versehenen Einlaßöffnuna 13 an einem Ende und einer mit Gewinde versehenen Auslaßöffnunq 15 am qeqenüberlieqenden Ende auf, wobei das Einlaßende 13 mit der Pumpen-Abcjabeleitung 5 und das geqer.überlieqende Ausle.ßende mit der Versorgungsleitung 9 verbindbar sind.

Das Einlaßende wird von einer Trennwand 17 abae£chlossen, durch die im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Einlaßöffnung eine mit Gewinde versehene i. ff nunq 1^Γ) führt, in welche ein einen Ventilsitz 22 auf weisendes Anschlußstück 21 eingeschraubt ist.

In axialer Ausrichtung auf den Ventilsitz wird ein Verschlußkörper 25 von einem von ■-': ;,^r Membran 29 ausaehenden Bügel 27 gehalten, wobei die Membran ?9 eine Öffnung in dem Gehäuse überspannt und in ihrer Position von einem Federgehäuse 31 gehalten wird, welches in die Öfftiunq eingesetzt ist.

In dem Federgehäuse befindet sich eine Druckfeder 33, die an einem Ende gegen die Membran und am anderen Ende qeqen eine Justierschraube 35 anliegt, welche durch das Ende des Fecergehäuses derart ragt, daß der Schraubenkopf 37 zur Einstellung oder Justierung zugänglich bleibt. Die Einstellung der Feder bestimmt die Größe des geregelten Druckes an der Aulaßöffnung 15 des Ventils entsprechend konventioneller Übung.

Im Durchs^tzweg für die Flüssigkeit befindet sich zwischen der Einlaßöffnung 13 und der Kamineröffnung 19 ein

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Filter 4', d-τ. mit dem Wasser aus der Pumpe ankommende Fremdi.tofie unri-Körppr zurückhält.

y.-r. or.tnimiiit der vorstehenden Beschreibunq, daß das brück rpfo 1 vrr.t i 1 unter Druck stehende Flüssiakeit durch die Lini'Miotrnunq nus oe-r Fun", pe aufnimmt, wer.n letztere ■'iuft, cv-ß die Flüssiakeit durch das Ventil strömt und <·*■-·r^ ie n^ch den jenseits der Auslaßöffnunq herrschenden Verhältnissen ein Rückdruck sich qeaen die Membran auf-ί'-'it, ,if-r necjen die Druckfeder wirkt, und deß dann, wenn <:ieser Riickriruck denjeniqen Wert übersteiqt, der durch eic Ki ns te ΐ iur.ci der Feder voroeqeben ist, die Membran rieh πρ>.!Ρπ die Feder, diese zusammendrückend, beweaen wird, w : ei c:.T.n der Verschlußkörper in Richtuna auf • -.er. Ver.t : ; r. i tz rcweat wird. Während dieser Bewequna des Verschlußk^rpors führt ein Anstiea des Druckabfalls i'.ber dem 7rr;ti L dazu, ceß die Membran in ihre Ursprung-

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si er. der Vprsrhl ußkörper daher um eine Position herum beweaen, wodurch der Druck an der Auslaßöffnunq im wesentlicr.nn ·=".ιί einen Wert gehalten wird, der der Einstelluno der Feder entspricht, und zwar trotz des Pumpendruckes am Einlaßende des Ventils.

An das Gehäuse des Druckreqelventils ist ein Druckschalter 43 anceschraubt, und dem an der Auslaßseite des Ventils herrschenden Druck ausgesetzt; der Druckschalter 43 ist vermöge dieser Kupplung dem in der Versorgungsleitung des Systems verbleibenden Druck ausgesetzt. Dieser Druckschalter ist in üblicher Weise in den Schaltkreis für den Kotor ? eingeschaltet, welcher die Pumpe 1 antreibt, wobei der Schalter so eingestellt ist, daß der Pumpenmotor in den Stromkreis einqeschalter wird, wenn der Druck in der Versorgungsleitung unter einen vorbestimmten niedrigen Wert, etwa in der Größenordnung von 1,4 at bis 2,1 at (20 oder 30 psi) abaefallen ist, und wobei der Pum-

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penmotor von der Spannungsquelle getrennt wird, wenn der Druck ir. der Versorqungsleitung auf einen höheren vorbestimmten. Wert ansteigt, der gleichwohl noch innerhalb des Sicherheitsbereiches für die Anschlußstellen und die druckempfindlichen Stellen der Versorqunosleituna liegt.

Tr. Verbindung mit dem Druckregelventil und dem Druckschalter befindet sich eine kleine dehnungsfähige Zelle 45 ο.ca1.Druckvorrichtung, deren Funktion darin besteht, den Druck in der Versorgungsleitung während der Ruhezustände des Systems aufrecht zu erhalten, und bei Cffnen einer Versorgungsleitung den Druck schnell soweit abfallen zu lassen, daß die niedrige Druckeinstellung des Druckschalters erreichu und der Pumpenmotor gestartet wird, während unter anderen Umständen, etwa bei kleinen Leckagen innerhalb des Systems, der Start des Pumpenmotors verzögert wird. Eine derartige Vorrichtung umfaßt eine Gummiblase 46 in einem Gehäuse 47, das die größtmögliche Ausdehnung der Blase auf ein begrenztes Volumen oder eine begrenzte Kapazität in der Größenordnung von 340 g Wasser beorenzt.

Diese Druckvorrichtung kann vorzugsweise in einen Kanal 48 in dem Gehäuse des Druckregelventils an der Niederdruckseite eingeschraubt werden, wobei der Kanal zweckmäßig auf den Verschlußkörper 25 ausgerichtet ist.

Wenn eine derartige Druckausgleichsvorrichtung mit dem System verbunden ist, dann wird bei Beendigung der Flüssigkeitsentnehme aus der Versorgungsleitung die Druckausgleichsvorrichtung auf den in der Versorgungsleitung zum Zeitpunkt des Abschlusses herrschenden Druck 'aufgeladen¹'. Bei einem späteren Cffnen des Entnahmeventils wird die

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Druckausqleichsvorrichtung sich sogleich auf den Druckwert "entladen", bei dem der Druckschalter den Pumpenmotor anwirft und die Pumpe in Aktion setzt.

Obgleich sich unter gewissen Umständen begreiflicherweise Drücke aufbauen können, die in der Versorgungsleitung sehr wahrscheinlich zu Beschädigungen an den Anschlußstellen oder sonstigen druckempfindlichen Abschnitten des Systems führen wurden, wird der tatsächlich in der Versorgungsleitung herrschende Druck auforund der Funktion des Druckregelventils wesentlich niedriger und vor allem bei einem sicheren Wert bleiben, der von der Einstellung der Druckreglerfeder bestimmt ist, während gleichzeitig die für die Versorgung zu erfüllenden Forderungen befriediat werden.

Wenn während derjenigen Betriebsphasen des Systems, bei denen die durch die Entnahme von Flüssigkeit aus der Versorgungsleitung an den Entnahmestellen bedingten Anforderungen an das System nahezu erfüllt sind, können Druckschwierigkeiten in der Versorgungsleitung erwartet werden, da dann, wenn während dieser Betriebsphase die Entstehung hoher Drücke in der Versorgungsleitung gestattet wird, derartige Drücke von der Druckausgleichsvorrichtung aufrechterhalten werden und bestehen bleiben werden, bis durch eine neue Entnahme bedingte Anforderung an das System auftritt. Unter diesen Umständen können die druckempfindlichen Teile oder Anschlußstellen der Versorgungsleitung sehr wohl destruktiv wirkenden Drücken über längere Zeitspannen hin ausgesetzt sein, was mit Wahrscheinlichkeit zu einer Zerstörung der Anschlußstellen führen wird. Es ist daher geboten, das Entstehen möqlicherweise destruktiv wirkender Drücke während des Schließens rier Entnahmeventile am Ende der Versorgungsleitung zu verhindern.

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Diesem Erfordernis wird normalerweise durch zufriedenstellendes Funktionieren des Druckschalters erfüllt, der dafür vorgesehen ist, die Pumpe abzuschalten, während der Versorqungsleitungsdruck noch auf einem sicheren Wert liegt. Wenn jedoch der Druckschalter Fehlverhalten zeigt oder ausfällt, wird die Pumpe weiterlaufen, obwohl sämtliche Entnahmeventile geschlossen sind, so daß in einem konventionellen System unter diesen Bedingungen die Pumpe frei wäre, ihren maximal erreichbaren Druck in der Versorgungsleitung suf-zubauen. Dieses hier angesprochene Problem wird von der bevorzugten Ausführungs

form der Erfindung in vorzüglicher und gleichwohl besonders einfacher Modifikation an der Ausführung des Druckregelventils gelöst.

Diese Modifikation sieht vor, daß der Ventilsitz 23 absichtlich '"fehlerhaft" dadurch gemacht wird, daß eine oder mehrere, kleine V-Nuten 24 in dem Sitz selbst vorgesehen werden, und daß der Verschlußkörper 2 5 mit einer Dichtunasscheibe 55 aus Gummi oder äquivalentem Material vorzugsweise Neopren-Gummi von 50-65 Härtegraden (Durometer ) vorgesehen wird, wobei die Dichtungsscheibe 55 qeqen einen Metallstopfen 57 qehalten wird, der in den Haltebügel 21 eingeschraubt ist. Der Metallstopfen erstreckt sich vorzugsweise in den Kanal 48 und ist an seinem abgewandten Ende mit einem Schraubendreherschlitz versehen. Bei Abnahme der Druckausgleichsvorrichtung kenn daher der Verschlußkörper durch den Kanal mit Hilfe üblicher Werkzeuge eingebaut oder abgenommen werden.

Die Nuten können einen 60° Winkel bilden und eine Tiefe

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von 0,813 mm (0,032 ) über dem Ventilsitz haben, was

im einzelnen von den Eigenschaften des Dichtungsmaterial

abhänot.

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tatsächlich verwendete Dichtungsmaterial und die Abmessungen der Nute (n) kann den jeweiligen an dao System gestellten Anforderungen angepaßt werden.

Beim Aufrechterhalten eines geregelten Druckes an der Auslaßseite des Druckregelventils verändert sich der Abstand des Verschlußkörpers von dem Ventilsitz mit den jeweiliaen Entnahme-Anforderungen. Wenn weniger Flüssigkeit am Ende der Versorgungsleitungen entnommen wird und damit die Anforderungen geringer werden, wie bei Schließen eines Entnahmeventils (Hahnes), wird der Verschlußkörper si :h auf seine Geschlossen-Steilung zu bewegen. Wenn schließlich der in der Versorgungsleitung noch erforderliche Druckaufbau nach Null zu abnimmt, wird der Verschlußkörper aufsitzen bis auf die Nocken, die Leckacekanale für einen begrenzten Durchsatz an Medium erlauben. Wenn ein derartiger begrenzter Kediumc'urchsatz den abnehmenden Bedarf an Flüssigkeit übersteigt, wird in der Versorgungsleitung ein Druck_t-!ufbau eingeleitet, der, innerhalb eines Anstieges vor. c>r Größenordnung von 9 Ib (etwa 4 kq) z.B. je nach der Figenschaft des Dichtungsmaterials und der Form der Nuten, die Dichtungsscheibe in die Nuten drückt und die Versorqunasleitung von der Pumpe vollständig abtrennt, wodurch für den Fall, daß in der Zwischenzeit der Druckschalter ausgefallen ist oder den Pumpenmotor nicht abgeschaltet hat, ein sich fortsetzendes Arbeiten der Pumpe den in der Versoraungsieitung endlich herrschenden Druck nicht weiter beeinflussen kann, da die Versorgungsleitung jetzt vollstandia von der Pumpe isoliert oder abgesperrt ist.

Obqleich somit die Pumpe selbst außerordentlich nohe Drucke entwickeln kann, die für die mit der Versorgungsleitung verbundenen Anschlüsse destruktiv wirken wurden, ist der Versoraunasleitunqsabschnitt des Systems jetzt gegenüber dem Auf. ^u derartig hoher Drücke Geschützt.

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Durch die Verwendung von Nuten als Neben-Pfade um den Verschlußkörper herum wird im Gegensatz zu kleinen Löchern oder dergleichen ein Verschlemmen

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während der Öffnungszeiten des Ventilkörpers selbst reinigen.

In Fig. 5 erläutern die dort eingetragenen Kurven ein typisches Beispiel der Erfindung, das ein Tauchpumpensystem wie in Fig. 1 dargestellt sein mag. Für dieses spezielle System zeigt die Pumpenleitungskurve 61, daß oei Abgabe von einschließlich 2 Galunen pro Minute (etwa 1,9 Liter pro Minute) die Pumpe einen maximalen Druck von über 180 psi (12,7 at) entwickeln konnte, was weit über das hinausgeht, was als mit den empfind]ichen Versorgungsleitungsteiien verträglich angesehen werden kann. Das Druckregeiventii konnte die Versorgungsleitung von der Pumpe bei einem sicheren Druck 63 in der Versorgungsleitung abtrennen, der in der Größenordnung von 59 psi (etwa 4,15 at) liegt. wobei der Druckschalter in diesem Beispiel se eingestellt ist, daß er den Pumpenmotor bei einem niedrigeren Wetc 65 in der Größenordnung von 50 psi (3,52 at) abschaltet. Somit findet das tatsächliche Abschalten im Falie eines Ausfalls eines Druckschalters bei etwa 9 Ib (0,6 at) höher statt als bei dem Abschaltdruck, auf den der Druckschalter eingestellt ist, wobei diese Differenz in ausreichender Weise die Toleranz im Ansprechen der Druckschalter berücksichtigt und sicherstellt, daß der Druckhalter eine ausreichende Gelegenheit zu funktionieren erhält, ehe das Druckregelventil die Versorgungsleitung abtrennt, wenn der Druckschalter Fehlverhalten zeigt und die Pumpe weiterläuft.

Relativ zu einem derartigen sicheren Druckwert 63 ist das Druckregelventil so eingestellt, daß es Druck unter

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einem solchen Wert längst der Kurve 67 weitergibt, Deginnend mit dem Einschaltdruck 69 des Druckschalters, wobei der Abschaltdruck des Druckschalters auf den bei 65 angedeuteten Wert eingestellt ist.

Die Erfindung wurde vorstehend an einem Ausführungsbeispiel, insbesondere im Zusammenhang mit einem F'umpsystem für Wasseranlagen beschrieben. Dem Fachmann ist jedoch klar, daß die Erfindung auf diese Anlagen keineswegs beschränkt ist_T daß an dem beschriebenen Beispiel vielmehr vielerlei Änderungen vorgenommen werden, ohne daß dadurch von dem der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken abgewichen wird.

Insgesamt wurde ein Pumpsystem für Druckmedien beschrieben, in welchem ein Druckschalter das Starten und Anhalten einer Pumpe innerhalb eines vorgegebenen Druckbereiches steuern kann; für den Fall eines Fehiverhaltens des Druckschalters wird die an die Pumpe angeschlossene Versorgungsleitung von der Pumpe abgetrennt, um die Versorgungsleitung gegenüber dem Aufbau von möglicherweise zerstörend wirkenden Drucken zu schützen.

Claims

Ansprüche

1. Druckregelventil mit einem Gehäuse (12), in welches eine Einlaßöffnung (13) zur Aufnahme von unter Jruck stehendem Medium, eine Auslaßöffnung (15) zur Abgabe des aufgenommenen Mediums unter reduziertem Druck sowie einen Verschlußkörper (25) mit zugehörigem Ventilsitz (23) zwischen Einlaßnnd Auslaßöffnung im Strömungspfad aufweist, wobei bei anfänglichem Aufsetzen des Verschlußkörpers auf den Ventilsitz ein Leckageweg (51) um den Ventilkörper herum vorgesehen ist, welcher Leckageweg nach dem anfänglichen Aufsetzen des Verschlußkörpers auf dem Ventilsitz verschließbar ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilsitz (23) mindestens eine den Leckageweg bildende Nut (51) ausgebildet ist; und daß auf dem Verschlußkörper (25) eine Dichte igsscheibe (55) zum Verschließen des Leckagawec;es vorgesehen ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzichnet, daß ein Druckschalter (43) an dem Gehäuse (12) befestigt ist und unter der Einwirkung des reduzierten Druckes auf der Abstromseite des Gehäuses steht.

4. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine ausdehnbare Zelle (45),die an dem Gehäuse (12) befestigt ist und unter Einwirkung des reduzierten Druckes auf der Abstromseite des Gehäuses steht.

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