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Dokumentenidentifikation DE102006030973B3 13.12.2007
Titel Systemtrenner
Anmelder Hans Sasserath & Co. KG, 41352 Korschenbroich, DE
Erfinder Hecking, Willi, 41372 Niederkrüchten, DE
Vertreter Patentanwälte Weisse & Wolgast, 10623 Berlin
DE-Anmeldedatum 03.07.2006
DE-Aktenzeichen 102006030973
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse F16K 15/02(2006.01)A, F, I, 20060703, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16L 55/10(2006.01)A, L, I, 20060703, B, H, DE   E03C 1/10(2006.01)A, L, I, 20060703, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Systemtrenner zum physischen Trennen eines stromaufwärtigen Flüssigkeitssystems von einem stromabwärtigen Flüssigkeissystem mittels eines Auslassventils (135) in Abhängigkeit vom Druckgefälle zwischen stromaufwärtigem und stromabwärtigem Flüssigkeitssystem, weist einen stromaufwärtigen Rückflussverhinderer (148), einen stromabwärtigen Rückflussverhinderer und einem als Kolben ausgebildeten Auslassventilkörper (126), der strömungsmäßig zwischen den Rückflussverhinderern angeordnet ist, auf. Stromaufwärts von dem stromaufwärtigen Rückflussverhinderer (148) herrscht ein Eingangsdruck des stromaufwärtigen Flüssigkeitssystems, zwischen dem Auslassventilkörper (126) und dem stromabwärtigen Rückflussverhinderer ein Mitteldruck in einem Mitteldruckraum (190) und stromabwärts von dem stromabwärtigen Rückflussverhinderer ein Ausgangsdruck des stromabwärtigen Flüssigkeitssystems. An dem Auslassventilkörper (126) wirkt die Druckdifferenz zwischen Eingangsdruck und Mitteldruck in Schließrichtung einer in Öffnungsrichtung auf den Auslassventilkörper (126) wirkenden Belastungsfeder (182) entgegen. Ein den Mitteldruckraum (190) begrenzendes Hubglied (164) ist vorgesehen, das auf einer Seite von dem Eingangsdruck und auf der anderen Seite von dem Mitteldruck beaufschlagt ist und von der Druckdifferenz gegen die Wirkung einer Belastungsfeder (82) zwischen zwei Anschlägen (171; 146) beweglich ist. Der Systemtrenner ist dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsfeder (182) ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Systemtrenner zum physischen Trennen eines stromaufwärtigen Flüssigkeitssystems von einem stromabwärtigen Flüssigkeitssystem mittels eines Auslaßventils in Abhängigkeit von einem Druckgefälle mit einem stromaufwärtigen Rückflußverhinderer, einem stromabwärtigen Rückflußverhinderer und einem als Kolben ausgebildeten Auslaßventilkörper, der strömungsmäßig zwischen den Rückflußverhinderern angeordnet ist, wobei stromaufwärts von dem stromaufwärtigen Rückflußverhinderer ein Eingangsdruck des stromaufwärtigen Flüssigkeitssystems, zwischen dem Auslaßventilkörper und dem stromabwärtigen Rückflußverhinderer ein Mitteldruck in einem Mitteldruckraum und stromabwärts von dem stromabwärtigen Rückflußverhinderer ein Ausgangsdruck des stromabwärtigen Flüssigkeitssystems herrscht, und wobei an dem Auslaßventilkörper die Druckdifferenz zwischen Eingangsdruck und Mitteldruck in Schließrichtung einer in Öffnungsrichtung auf den Auslaßventilkörper wirkenden Belastungsfeder entgegenwirkt, wobei ein den Mitteldruckraum begrenzendes Hubglied vorgesehen ist, das auf einer Seite von dem Eingangsdruck und auf der anderen Seite von dem Mitteldruck beaufschlagt und von der Druckdifferenz gegen die Wirkung einer Belastungsfeder zwischen zwei Anschlägen beweglich ist.

In der DE 198 54 951 C2 ist ein Systemtrenner mit einem stromaufwärtigen und einem koaxialen, stromabwärtigen Rückflusverhinderer offenbart. Zwischen den Rückflussverhinderern ist ein in die Atmosphäre entlüftendes Ablassventil angeordnet. Das Ablassventil wird von der Druckdifferenz zwischen Eingangsdruck und Zwischenkammerdruck (Mitteldruck) gesteuert. Die Anordnung weist zwei miteinander verbundene Anschlussflansche auf, die über Zuganker fest miteinander verbunden sind. Zwischen diesen Anschlussflanschen ist die Systemtrennerbaugruppe schwimmend gelagert, so dass die Baugruppe nach Entfernen eines der Zuganker zu lösen möglich ist.

In der DE 199 02 574 C1 ist ein Systemtrenner mit einem stromaufwärtigen und stromabwärtigen Rückflussverhinderer offenbart. Der stromabwärtige Rückflußverhinderer ist koaxial zur Rohrleitung angeordnet. Der stromaufwärtige Rückflußverhinderer ist in einem senkrecht zur Rohrachse angeordneten Stutzen angeordnet. Zwischen den Rückflussverhinderern ist eine Mittelkammer mit Mittelkammerdruck gebildet. Ein rohrförmig ausgebildetes Absperrorgan des Ablaufventils ist gegen den Druck einer Feder verschiebbar in dem Stutzen auf einem gehäusefesten Kolben geführt. Der stromaufwärtige Rückflussverhinderer ist innerhalb des Absperrorgans vorgesehen.

Die DE 203 20 356 U1 offenbart einen Systemtrenner mit zwei Rückflussverhinderern, die unter einem Winkel in einem Gehäuse angeordnet sind. Zwischen den Rückflussverhinderern ist ein einen nach außen gerichteten Ablaufkanal steuernder Ventilkörper vorgesehen. Der federbeaufschlagte Ventilkörper ist mit einer Membrandichtung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet.

DE 102 14 747 A1 offenbart einen Systemtrenner mit einem stromaufwärtigen und stromabwärtigen Rückflussverhinderer und einem dazwischen angeordneten Entlastungsventil. Die Rückflussverhinderer und der Ventilkörper des Entlastungsventils sind koaxial zueinander angeordnet und als Ganzes zu einer Baugruppe vereinigt.

Keine der genannten Dokumente offenbart ein den Mitteldruckraum zwischen den Rückflussverhinderern begrenzendes Hubglied, das von der Druckdifferenz gegen die Wirkung einer Belastungsfeder zwischen zwei Anschlägen beweglich ist und mit dem Eingangsdruckschwankungen kompensierbar sind.

Ein gattungsgemäße Systemtrenner und seine Verwendung in Heizungssystemen ist in der Hauptanmeldung DE 10 2005 031 422.8 der Anmelderin offenbart. Der Systemtrenner umfasst eine Anordnung, bei welcher vier Federn verwendet werden. Jeweils eine Feder ist in den Rückflußverhinderern vorgesehen. Eine weitere Feder dient zur Belastung des Auslaßventilkörpers. Eine vierte Feder beaufschlagt das Hubglied, welches geringe Druckschwankungen des Eingangsdrucks kompensiert. Jede der Federn weist eine Federkraft mit einer Toleranz auf. Bei der Einstellung der Druckverhältnisse addieren sich diese Toleranzen.

Offenbarung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anordnung zu vereinfachen und die Einstellgenauigkeit der Druckverhältnisse zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Belastungsfeder einlaßseitig an dem Hubglied abgestützt ist und die Federkraft über das Hubglied bei Erreichen seines einlaßseitigen Anschlags auf den Auslaßventilkörper wirkt, so daß die Belastungsfeder, die auf das Hubglied wirkt, gleichzeitig als Belastungsfeder für den Auslaßventilkörper dient.

Dann sind keine separaten Federn für das Hubglied und den Auslaßventilkörper mehr erforderlich. Vielmehr kann die gleiche Feder für beide Bauteile verwendet werden. In der Betriebsstellung drückt die gemeinsame Belastungsfeder gegen das Hubglied, so daß diese am einlaßseitigen Anschlag anliegt. Dann wirkt die Federkraft auch auf den Auslaßventilkörper. Der Auslaßventilkörper wird also seinerseits von der Federkraft gegen den Eingangsdruck in seiner Position gehalten.

Bei geringem Druckanstieg des Eingangsdrucks wird das Hubglied gegen die Federkraft der gemeinsamen Belastungsfeder bis zum auslaßseitigen Anschlag bewegt. Steigt der Druck weiter, so öffnet auch der Rückflußverhinderer.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Systemtrenner in Betriebsstellung.

2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Systemtrenner in 1 in Kompensationsstellung.

3 zeigt einen Ausschnitt aus dem Systemtrenner in 1 in Durchflußstellung.

4 zeigt einen Ausschnitt aus dem Systemtrenner in 1 in Trennstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in den 14 dargestellte Anordnung dient dem gleichen Zweck und ist bis auf nachstehend beschriebene Kolbenanordnung baugleich wie die Armatur der Hauptanmeldung, auf welche hier Bezug genommen wird.

In 1 ist mit 110 ein rohrartiges Armaturengehäuse bezeichnet. Das Armaturengehäuse 110 weist einen Einlaß 114 auf. Das Armaturengehäuse 110 weist am entgegengesetzten Ende ein Auslaß (nicht dargestellt) auf. In dem Armaturengehäuse 110 ist ein Anschlag für einen Auslaßventilkörper, der von einem Kolben 126 gebildet ist, vorgesehen.

In dem Armaturengehäuse 110 ist eine zylindrische Kammer 132 gebildet. In der Kammer 132 ist der Kolben 126 geführt. Von der Kammer 132 geht ein Auslaß 134 ab, welcher einen mit der Atmosphäre verbundenen Ablaufstutzen 136 aufweist.

Der Kolben 126 dient als Auslaßventilkörper. Der Kolben 126 ist auf seiner Mantelfläche mit einer Dichtung 138 abdichtend in der zylindrischen Kammer 132 geführt. An seiner stromabwärtigen Stirnfläche bildet der Kolben 126 einen ringförmigen Ventilsitz 140.

Der Ventilsitz 140 liegt in der in 1 dargestellten, stromabwärtigen Endstellung an einer Sitzdichtung 142 an. Mit der Mantelfläche überdeckt der Kolben 126 den Auslaß 134. Das ist ein Auslaßventil 135.

Der Kolben 126 weist einen zentralen Durchgang 144 auf. An dem Kolben 126 ist an dessen stromaufwärtigem Ende ein nach innen ragender, ringscheibenförmiger Rand 146 gebildet. In dem Durchgang 144 sitzt ein stromaufwärtiger, allgemein mit 148 bezeichneter Rückflußverhinderer.

Der Rückflußverhinderers 148 weist ein Sitzteil 152 auf. Das Sitzteil 152 bildet den Ventilsitz 172 des Rückflußverhinderers 148. Das Sitzteil ist nach unten in 2 offen und erstreckt sich in axialer Richtung über die gesamte Länge des Rückflußverhinderers 148. Das Sitzteil 152 ist an einen Federwiderlagerkörper 154 angeformt. Der Federwiderlagerkörper 154 ist mit einem außermittigen, axialen Durchgang 156 versehen. Weiterhin weist der Federwiderlagerkörper 154 um einen zentralen Durchbruch 160 des Federwiderlagerkörpers in axialer Richtung eine Ringnut 162 auf. Die Ringnut 162 ist zur stromaufwärtigen Seite hin offen. In der Ringnut 162 bildet der Federwiderlagerkörper 154 ein Federwiderlager für eine Schraubenfeder 180.

Der Ventilsitz 172 wirkt mit einem Ventilschließkörper 174 zusammen. Der Ventilschließkörper 174 weist einen konischen Kopf 176 und einen Schaft 178 auf. Der Schaft 178 ist in dem Durchbruch 160 geführt. Der Schaft 178 ist von der Schraubenfeder 180 umgeben. Die Schraubenfeder 180 ist mit einem Ende in der Ringnut 162 geführt und liegt mit dem anderen Ende an dem Kopf 176 an.

Das Sitzteil 152 ist in einen als Kompensationskolben ausgebildetes Hubglied 164 eingeschraubt. Der Kompensationskolben 164 ist schalenförmig mit einem zylindrischen Mantel und einem zentralen Durchbruch 170. Der Kompensationskolben 164 ist in einem Führungszylinder 165 axial beweglich geführt. Der Führungszylinder 165 ist mit einem Gewinde 169 in den Auslaßventilkörper 126 eingeschraubt und gegen dessen Innenfläche mit einer Dichtung 166 abgedichtet.

Der Führungszylinder 165 weist stromabwärtig einen nach innen ragenden Rand 171 auf. Der Rand 171 dient als Anschlag für den Kompensationskolben 164. Ein stromaufwärtiger Anschlag wird von dem Rand 146 des Auslaßventilkörpers 126 gebildet, an welchem der Kompensationskolben 164 mit einem Ringvorsprung 168 zur Anlage kommt.

Eine Schraubenfeder 182 ist an einer Schulter (nicht dargestellt) auf der Innenseite des Armaturengehäuses 110 abgestützt und liegt stromabwärts an stromabwärtigen Stirnfläche des Kompensationskolbens 164 an. Die Schraubenfeder 180 sucht den Kompensationskolben zur stromaufwärtigen Seite hin gegen den Rand 146 zu drücken. Die Federkraft der Feder 180 wirkt über den Kompensationskolben auch auf den Rand 146. Dadurch wird über den Rand 146 der Auslaßventilkörper 126 des Auslaßventils von der Feder 180 belastet. Der Schraubenfeder 180 wirkt die Druckdifferenz zwischen dem Eingangsdruck und dem Druck hinter dem stromaufwärtigen Rückflußverhinderer entgegen.

Stromab von der beschriebenen Anordnung sitzt in dem Armaturengehäuse ein stromabwärtiger Rückflußverhinderer (nicht dargestellt). Der stromabwärtige Rückflußverhinderer ist im Prinzip ähnlich aufgebaut wie der stromaufwärtige Rückflußverhinderer 148 und daher nicht im einzelnen beschrieben. Beide Rückflußverhinderer öffnen nur in Richtung vom Eingangsdruck zum Ausgangsdruck hin.

Zwischen dem Auslaßventilkörper 126 und dem stromabwärtigen Rückflußverhinderer ist ein Mitteldruckraum 190 gebildet.

Die Schraubenfeder 180 des Rückflußverhinderers 148 ist stärker als die Schraubenfeder 182, die auf den Auslaßventilkörper 126 und den Kompensationskolben 164 wirkt. Daher öffnet der Rückflußverhinderer erst, wenn der Auslaßventilkörper 126 und der Kompensationskolben 164 durch die Druckdifferenz zwischen Eingangsdruck und dem im Mitteldruckraum herrschenden Mitteldruck in seine stromabwärtige Endstellung bewegt ist. Diese Situation ist in den 2 und 3 dargestellt. In 1 ist die Anordnung in ihrer Betriebsstellung dargestellt. Dabei ist der Kompensationskolben in seiner stromaufwärtigen Endstellung, das Auslaßventil 135 ist geschlossen und der Rückflußverhinderer 148 ist geschlossen. In 2 ist die Situation bei leicht erhöhtem Eingangsdruck dargestellt. In dieser „Kompensationsstellung" ist der Kompensationskolben 164 gegen den Druck der Feder 182 nach rechts in der Figur in seine stromabwärtige Endstellung verschoben. Der Rückflußverhinderer ist jedoch vollständig geschlossen.

In 3 ist die Durchflußstellung dargestellt. Dann ist sowohl der Kompensationskolben 164 in seiner stromabwärtigen Endstellung als auch der Rückflußverhinderer 148 geöffnet. Das Auslaßventil 135 ist geschlossen.

Wenn in der Durchflußstellung der Durchgang zum Auslaßstutzen gegenüber dem Auslaß 135 und der Atmosphäre abgeschlossen ist, werden die Rückflußverhinderer von dem Wasserdruck aufgedrückt. Das Heizungssystem wird auf einen Ausgangsdruck aufgefüllt, der etwas unter dem Eingangsdruck liegt. Der Kompensationskolben 164 liegt unter dem Einfluß der Druckdifferenz gegen den Einfluß der Schraubenfeder 182 an dem stromabwärtigen Anschlag, d.h. an dem nach innen ragenden Rand 171 an, wie in 3 dargestellt ist.

Tritt eine Änderung des Eingangsdrucks ein, so bewegt die Schraubenfeder den Kompensationskolben 164 zur stromaufwärtigen Seite hin. Damit wird das Volumen des Mitteldruckraumes 190 vergrößert und der Mitteldruck sinkt ebenfalls ab. Die Schraubenfeder 182 wird etwas entspannt. Es stellt sich ein neuer Gleichgewichtszustand, der in 2 dargestellt ist, ein, bei welchem eine etwas verminderte Druckdifferenz der Federkraft der etwas entspannten Schraubenfeder 182 entgegenwirkt. Der Kolben 126 wird dadurch noch nicht bewegt.

Bei stärkerem Druckabfall des Eingangsdrucks sinkt die Druckdifferenz linear mit der Entspannung der Schraubenfeder aber weniger stark, als der Eingangsdruck sinkt. Schließlich erreicht der Kompensationskolben den stromaufwärtigen Anschlag, indem sich der Ringvorsprung 168 an den Rand 146 des Auslaßventilkörper 126 anlegt. Diese Betriebsstellung ist in 1 dargestellt.

Jetzt kann ein weiterer Druckabfall des Eingangsdrucks nicht mehr durch Volumenvergrößerung des Mitteldruckraumes 190 kompensiert werden. Ein weiterer Druckabfall des Eingangsdruckes bewirkt ein Absinken der Druckdifferenz unter den Schwellwert. Der Auslaßventilkörper 126 wird durch die Schraubenfeder 182 in seine stromaufwärtige Endstellung gedrückt. Er hebt dann mit dem ringförmigen Ventilsitz 140 von der Ringdichtung 142 ab und stellt eine Verbindung zum Ablauf 135 her. Diese Trennstellung ist in 4 dargestellt.

Das Verhalten des System- oder Rohrtrenners ist gegenüber der Anordnung in der Hauptanmeldung unverändert. Auch hier wird ein unnötiges Öffnen des Auslaßventils vermieden. Der Druckausgleich bewegt sich in einem unkritischen Druckbereich. Bei einem Rückfluß von Heizungswasser durch einen undichten stromabwärtigen Rückflußverhinderer fährt der Kompensationskolben sofort in seine stromaufwärtige Endstellung. Dann findet kein Druckausgleich statt, und das Auslaßventil spricht sofort an.

Da der Auslaßventilkörper und das Hubglied unterschiedliche Wirkdurchmesser aufweisen, ist die erforderliche Reihenfolge der Öffnungsbewegungen, nämlich zuerst Auslaßventilkörper, dann Kompensationskolben, anschließend Rückflußverhinderer bzw. die Schließbewegungen in umgekehrter Reihenfolge bei gleicher Federkraft automatisch vorgegeben.


Anspruch[de]
Systemtrenner zum physischen Trennen eines stromaufwärtigen Flüssigkeitssystems von einem stromabwärtigen Flüssigkeitssystem mittels eines Auslaßventils (135) in Abhängigkeit von einem Druckgefälle, mit

(a) einem stromaufwärtigen Rückflußverhinderer (148),

(b) einem stromabwärtigen Rückflußverhinderer und

(c) einem als Kolben ausgebildeten Auslaßventilkörper (126), der strömungsmäßig zwischen den Rückflußverhinderern angeordnet ist,

wobei

(d) stromaufwärts von dem stromaufwärtigen Rückflußverhinderer (148) ein Eingangsdruck des stromaufwärtigen Flüssigkeitssystems, zwischen dem Auslaßventilkörper (126) und dem stromabwärtigen Rückflußverhinderer ein Mitteldruck in einem Mitteldruckraum (190) und stromabwärts von dem stromabwärtigen Rückflußverhinderer ein Ausgangsdruck des stromabwärtigen Flüssigkeitssystems herrscht,

(e) an dem Auslaßventilkörper (126) die Druckdifferenz zwischen Eingangsdruck und Mitteldruck in Schließrichtung einer in Öffnungsrichtung auf den Auslaßventilkörper (126) wirkenden Belastungsfeder (182) entgegenwirkt, und

(f) ein den Mitteldruckraum (190) begrenzendes Hubglied (164) vorgesehen ist, das auf einer Seite von dem Eingangsdruck und auf der anderen Seite von dem Mitteldruck beaufschlagt ist und von der Druckdifferenz gegen die Wirkung einer Belastungsfeder (182) zwischen zwei Anschlägen (171; 146) beweglich ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

(g) die Belastungsfeder (182) einlaßseitig an dem Hubglied (164) abgestützt ist und die Federkraft über das Hubglied (164) bei Erreichen seines einlaßseitigen Anschlags (146) auf den Auslaßventilkörper (126) wirkt, so daß die Belastungsfeder (182), die auf das Hubglied (164) wirkt, gleichzeitig als Belastungsfeder (182) für den Auslaßventilkörper (126) dient.
Systemtrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) der stromaufwärtige Rückflußverhinderer (148) in dem mit einem zentralen Durchgang (144) versehenen Auslaßventilkörper (126) sitzt,

(b) das Hubglied ein Kolben (164) mit einem zentralen Durchbruch (176) ist und seinerseits zwischen den Anschlägen (171; 146) in einem Führungszylinder (165) geführt ist.
Systemtrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) ein Ventilsitzteil (152) des Rückflußverhinderers (148) in dem Kolben (164) angeordnet ist und

(b) auf dem Ventilsitz ein federbelasteter Ventilschließkörper (174) des Rückflußverhinderers (148) aufsitzt.
Systemtrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz des Rückflußverhinderers von einem offenen Sitzkörper (152) gebildet ist, der sich in axialer Richtung über die gesamte Länge des Rückflußverhinderers (148) erstreckt und auslaßseitig ein Federwiderlager des Rückflußverhinderers bildet. Systemtrenner nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungszylinder (165), in welchem der das Hubglied bildende Kolben (164) geführt ist, innerhalb des Auslaßventilkörpers (126) angeordnet ist und auslaßseitig einen nach innen ragenden Rand (171) aufweist, welcher einen auslaßseitigen Anschlag für den Kolben (164) bildet und einlaßseitig offen ist, so daß der Auslaßventilkörper (126) für den das Hubglied bildenden Kolben (164) einen einlaßseitigen Anschlag bildet.






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