Dichtungsanordnung für Wasserabsperrvorrichtungen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungs anordnung für Wasserabsperrvorrichtungen, insbeson dere Wasserauslaufventile, mit einem ringförmigen Ven tilsitz und einem Ventilteller, der mit einem auf den Ventilsitz anpressbaren, eine Dichtfläche aufweisenden Dichtorgan versehen ist, das einen ringförmigen, bei auf dem Ventilsitz ruhendem Dichtorgan mit seiner Innen fläche über die Aussenfläche des Ventilsitzes greifen den und an diese anliegenden Wulst aufweist oder mit einem ringförmigen Ventilsitz und einem Ventilteller mit einer Dichtfläche und einem die Wulst bildenden Dichtring.
Bekannte Auslaufventile für kaltes und warmes Was ser mit Dichtungsanordnungen der genannten Art in sanitären Installationen weisen den Nachteil auf, dass nach dem Öffnen des Ventils, insbesondere bei war mem Wasser, der Wasserstrahl in unerwünschter Weise schwindet. Umgekehrt tritt häufig einige Zeit nach dem Schliessen des Warmwasserventils anhaltendes Tropfen auf. Zudem verursacht hastiges Schliessen bekannter Ventile Wasserschläge in gewissen Leitungsnetzen. Die bekannten Dichtungsanordnungen erschweren auch eine Feinregulierung des Wasserstrahls, so dass selbst bei normalem Öffnen des Ventils ein Spritzen des Wasser strahls auftritt und einen unnötig hohen Wasserver brauch zur Folge hat.
Darüber hinaus ist infolge des bereits erwähnten Schwindens und insbesondere der schlechten Mengenregulierbarkeit des Wasserstrahls eine gewünschte Mischwassertemperatur und -menge durch Regulieren der Kalt- und Warmwasserventile nur schwer einstellbar und erfordert ein wiederholtes Probieren und Nachstellen.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die ange führten Nachteile zu vermeiden. Erfindungsgemäss ist die Dichtungsanordnung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der Wulst eine freiliegende Aussenfläche auf weist, derart, dass sich der Wulst bei einer Temperatur- erhöhung mindestens angenähert ungehindert in radialer, zur Aussenfläche des Ventilsitzes senkrechter Richtung ausdehnt.
Die Erfindung wird anschliessend anhand der Zeich nung beispielsweise erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die einzelnen Bestandteile einer erfindungs- gemässen Dichtungsanordnung für ein Ventil; Fig. 2 die Dichtungsanordnung von Fig. 1 im zu sammengebauten Zustand bei geschlossenem Ventil; Fig. 3 bis 9 weitere Ausführungsformen der Dich tungsanordnung.
Gemäss Fig. 1 besitzt die Dichtungsanordnung einen Ventilteller 1, der beispielsweise mit einem Bolzen 2 zur Befestigung an einer nicht dargestellten Ventilspin del versehen ist. Der Ventilteller 1 weist einen zylindri schen Rand 3 auf, welcher zur Aufnahme einer Dicht scheibe 6 vorgesehen ist. Zur Befestigung der Dicht scheibe 6 am Ventilteller 1 ist dieser mit einem Gewin debolzen 4 versehen. Die Dichtscheibe 6 weist eine entsprechende zentrale Bohrung 7 auf, die es erlaubt, die Dichtscheibe 6 auf den Gewindebolzen 4 zu bringen und mittels einer Mutter 11 auf dem Ventilteller 1 zu befestigen.
Die Dichtscheibe 6 ist auf ihrer vom Ventilteller 1 abgewandten Seite mit einer Dichtfläche 10 versehen, die im geschlossenen Zustand des Ventils an die Stirn fläche 18 eines schematisch und nur zum Teil dar gestellten Ventilsitzes 16 anliegt und vom Ventilteller 1 an diese Stirnfläche angepresst wird. Der Ventilsitz 16 ist in bekannter Weise ringförmig ausgebildet und kann als gesonderter Bestandteil in ein nicht dargestelltes Ventilgehäuse eingesetzt, z. B. eingeschraubt werden oder einen festen Teil des Ventilgehäuses bilden. In Um kehrung können auch der Ventilsitz 16 axial beweglich und der Ventilteller 1 fest angeordnet sein. Die Dichtscheibe 6 ist zudem mit einem ringfÖrmi- gen Wulst 8 versehen.
Der Durchmesser des Wulstes 8 ist so dimensioniert, dass in geschlossenem Zustand des Ventils, d. h. wenn die Dichtscheibe 6 auf den Ventil sitz 16 angedrückt ist, die Innenfläche 9 des Wulstes 8 übe: die Aussenfläche 17 des Ventilsitzes 16 greift und an diese anliegt. In der dargestellten Ausführungsform ist die Innenfläche 9 des Wulstes kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei die Innenfläche 9 mit der Achse des Ventilsitzes 16 einen zwischen 0 und 60 liegenden Win kel- beispielsweise einen Winkel von 30 bildet. Die Dichtscheibe 6 besteht im dargestellten Ausführungs beispiel aus einem elastischen, heisswasserbeständigen Material, z. B. aus Gummi.
In Fig. 1 ist schliesslich eine Mutter 11 mit einem Innengewinde 12 dargestellt, welche zur Befestigung der Dichtscheibe 6 auf den Gewindebolzen 4 des Ventil tellers 1 geschraubt wird. Die Mutter 11 ist mit einem mehrkantigen, z. B. sechskantigen Ansatz 13 versehen. Der Kopf 14 der in der Art einer Hutmutter ausge bildeten Mutter 11 ist kegelförmig, um die Wasser strömung in Richtung des Austritts zu lenken.
In Fig. 2 ist die aus dem Ventilteller 1, der Dicht scheibe 6 und der Mutter 11 zusammengebaute Dich tungsanordnung dargestellt, und zwar in der auf den Ventilsitz 16 aufgedrückten Lage. Wie ersichtlich, liegt die Dichtscheibe 6 auf der Stirnfläche 18 des Ventil sitzes 16 an und sperrt dadurch den von unten her durch das Innere des Ventilsitzes erfolgenden Wasserzufluss. Gleichzeitig liegt der Wulst 8 der Dichtscheibe 6 an der zylindrischen Aussenfläche 17 des Ventilsitzes 16 an und bewirkt infolge der k; gelstumpfförmigen Ausbil dung der Innenfläche des Wulstes 8 und des elasti schen Materials der Dichtscheibe 6 auch an dieser Stelle eine Abdichtung.
Wie aus Fig. 2 ferner ersichtlich ist, ist der Durchmesser des Basis der Dichtscheibe 6 klei ner als der Innendurchmesser des Randes 3, so dass im zusammengebauten Zustand zwischen der Innenfläche des Randes 3 und der Randfläche der Dichtscheibe 6 ein radialer Spalt 5 vorliegt. Durch den Rand 3 des Ventiltellers 1 wird ein Ausweichen und eine bleibende Deformation der Dichtscheibe 6 in radialer Richtung begrenzt. Die kegelförmig ausgebildete Mutter 11 liegt im Innern des, Ventilsitzes 16, also in der Wasser strömung.
Die Wirkungsweise der mit dem Wulst 8 versehenen Dichtscheibe 6 beim Schliessen und Öffnen des Ventils kann unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wie folgt beschrieben werden: Wenn durch Betätigen der nicht dargestellten Spin del der Ventilteller 1 und damit die Dichtscheibe 6 nur sehr wenig vom Ventilsitz 16 angehoben werden, ent steht zwischen der Stirnfläche 18 des Ventilsitzes und der Dichtscheibe 6 ein kleiner Spalt, so dass das im Innern des Ventilsitzes befindliche, unter Druck stehen de Wasser bis zum Wulst 8 vordringen kann. Dagegen liegt die Innenfläche 9 des Wulstes 8 immer noch min destens teilweise an der Aussenfläche 17 des Ventil sitzes an und bewirkt eine gewisse Abdichtung.
Infolge der Konizität der Innenfläche 9 und da der Wasserdruck den Wulst 8 geringfügig nach aussen drückt, kann eine sehr geringe Wassermenge zwischen dem Wulst 8 und der Aussenfläche 17 hindurchtreten. Bei weiterem Anheben des Ventiltellers 1 vergrössert sich der Spalt zwischen der Stirnfläche 18 des Ventil sitzes und der Dichtscheibe 6, was bei bekannten Dich- tungs-Anordnungen den sofortigen Durchfluss einer relativ grossen Wassermenge bewirken würde.
In der dargestellten Anordnung wird jedoch der Spalt zwischen dem Wulst 8 und der Aussenfläche 17 des Ventilsitzes infolge der eng anliegenden und konischen Ausbildung des Wulstes nur relativ geringfügig vergrössert. Da durch erfolgt die Zunahme des Wasserflusses nicht schlagartig, sondern proportional zur axialen Verschie bung der Dichtscheibe. Es ist demnach möglich, durch vIerhältnismässig grosse axiale Verschiebungen des Ven tiltellers 1, beispielsweise durch eine sich über einen grossen Winkelbereich erstreckende Drehung einer mit einem Gewinde versehenen Spindel, die durch das Ven til fliessende Wassermenge fein zu dosieren.
Beim Schliessen des Ventils erfolgt die Drosselung der durchfliessenden Wassermenge in gleicher Weise all mählich, was das Auftreten von Wasserschlägen im Lei tungsnetz verhindert. Zudem liegt bei der beschriebenen Dichtungsanordnung infolge der zusätzlichen Dichtung durch den an der Aussenfläche 17 des Ventilsitzes anliegenden Wulst 8 der Dichtscheibe eine vergrösserte Dichtfläche vor.
Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Dich tungsanordnung liegt darin, dass sie das unerwünschte Schwinden des Wasserstrahls nach dem Öffnen eines Warmwasserventils weitgehend, bzw. das Nachtropfen des Ventils nach dem Schliessen vollständig beseitigt. Es ist gefunden worden, dass die genannten Erscheinun gen bei bekannten Anordnungen wegen der Ausdehnung der elastischen Dichtscheibe bei der Erwärmung durch das fliessende Warmwasser, bzw. wegen der Kontrak tion beim Abkühlen nach dem Schliessen des Ventils auftreten.
Bei der Erwärmung dehnt sich die Dicht scheibe axial aus, so dass der eingestellte Spalt zwischen der Dichtscheibe und dem Ventilsitz kleiner wird und der Wasserdurchfluss auf Grund der starken Abhängig keit der Durchflussmenge von der Spaltbreite beträcht lich gedrosselt wird. Umgekehrt zieht sich beim Abkühl- len der auf den Ventilsitz gepressten Dichtscheibe diese zusammen, so dass der Druck der Dichtscheibe auf den Ventilsitz stark vermindert wird und das unter Druck stehende Wasser mindestens tropfenweise zwischen den Dichtflächen durchdringen kann.
Diese lästigen Eig-nschaften üblicher Ventile sind bei der beschriebenen Dichtungsanordnung deshalb ver mieden, weil sich die Wärmeausdehnung der Dicht scheibe nicht nur in axialer, sondern in noch vermehr tem Mass in radialer Richtung auswirkt. Wohl wird auch der Spalt zwischen der Dichtscheibe 6 (Dichtfläche 10) und dem Ventilsitz 16 (Stirnfläche 18) bei einer Wärmeausdehnung verkleinert.
Es dehnen sich aber die Dichtscheibe 6 und deren Wulst 8 in noch vermehrtem Mass radial aus, so dass die Durchflussöffnung zwischen der Innenfläche 9 des Wulstes und der Aussenfläche 17 des Ventilsitzes breiter wird und dadurch eine infolge der axialen Ausdehnung hervorgerufene Drosselung des Wasserdurchflusses kompensiert wird. Umgekehrt presst sich der Wulst 8 beim Abkühlen infolge radialer Kon traktion der Dichtscheibe stärker an die Aussenfläche 17 des Ventilsitzes an, so dass ein Tropfen, selbst bei nur leicht angezogenem Ventil, nicht auftreten kann.
Dieses Verhalten wird anhand der Fig. 7 bis 9 erläutert. In Fig. 7 ist der linke Teil einer den Fig. 1 bis 3 entsprechenden Ventilkonstruktion dargestellt. Die konische Innenfläche 9, deren kleinster Durchmesser D im offenen Zustand des Ventils, wie aus den Fig. 8 und 9 ebenfalls ersichtlich ist, etwas kleiner ist, als der Aus sendurchmesser des Ventilsitzes 16, wird in der ge schlossenen Lage gemäss Fig. 7 unter Deformation seit lich an den Ventilsitz 16 gepresst.
Fig. 8 zeigt die Teile des Ventils gemäss Fig. 7 in geöffneter Lage. Dabei ist der kleinste Durchflussquer- schnitt mit f bezeichnet. Die Neigung der Innenfläche 9 gegenüber der Horizontalen kann so gewählt werden, dass diese Fläche 9, unter Berücksichtigung der Deh nungsmöglichkeit der Dichtscheibe 6, thermisch gemäss der Linie A expandiert, d. h. unter Beibehaltung der Lage der Innenfläche 9 bezüglich des Ventilsitzes 16.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der mass- gebende Querschnitt f unabhängig von der Temperatur des ausfliessenden Wassers immer gleich goss bleibt, so dass der einmal eingestellte Wasserfluss bei steigender Temperatur nicht kleiner wird, wie dies bei den bisher bekannten Ventilen der Fall ist. Das bekannte Verhalten bringt eine Kontraktion des Wasserstrahls infolge des Einflusses -heissen Wassers mit sich, da sich das Dicht element radial nicht ausdehnen kann, z. B. im Sinne der Kurve Bin Fig. 9. Diese Kurve ergibt eine Verkleine rung des engsten Querschnittes f zu f', wie ohne weite res ersichtlich ist.
Durch Wahl der Dimensionierung kann im vorgese- hnen Temperaturintervall die Ausdehnungsmöglich keit der Dichtscheibe 6 so gestaltet werden, dass die radiale Ausdehnung Q x und die axiale Q y den defor mierten Punkt immer auf der ursprünglichen Innenfläche 9 belassen und diesen höchstens entsprechend der Tem peraturdifferenz auf dieser Fläche verschieben, wie dies Fig. 9 zeigt (Kurve A).
Der kleinste Durchmesser D der Innenfläche 9 ist auch nach der thermischen Expansion noch etwas kleiner oder höchstens gleich gross wie der Aussendurchmesser des Ventilsitzes 16, so dass beim Schliessen des heissen Ventils dieses nicht tropft, da in jedem Falle die Innenfläche 9, wenn auch weniger satt, an der Mantel fläche des Ventilsitzes 16 anliegt. Im Verlaufe des Ab- kühlens dieses Ventils wird dieses Anliegen der Innen fläche 9 an der Aussenfläche des Ventilsitzes 16 immer straffer.
Eine derartige Ventilkonstruktion stellt daher nicht nur die Konstanz eines einmal eingestellten Heisswasser- flusses sicher, und zwar unabhängig von Zeit und Temperatur, sondern gibt auch die Sicherheit, dass dieses Ventil weder nach dem Gebrauch für Kalt- noch für Heisswasser in geschlossenem Zustand zu tropfen beginnt.
Die das Schwinden des Wasserstrahls bewirkende axiale Ausdehnung der Dichtscheibe 6 ist in der An ordnung der Fig. 2 zudem dadurch vermindert, dass infolge des radialen Spaltes 5 sich auf die Basis der Dichtscheibe 6 in radialer Richtung ausdehnen kann.
Da der eingestellte Wasserstrahl praktisch unver ändert bleibt, und es möglich ist, den Wasserstrahl fein zu regulieren, lassen sich mit der beschriebenen Dich tungsanordnung Mischwassertemperaturen bei beliebi ger entnommener Wassermenge bequem einstellen und verändern. Zudem muss zum tropffreien Schliessen des Ventils mittels des Ventiltellers ein geringerer Druck auf den Ventilsitz ausgeübt werden als bei den bekannten Dichtungsanordnungen, insbesondere auch, wenn die Dichtscheibe nach längerem Gebrauch deformiert ist.
Zur Erzielung der beschriebenen fortschrittlichen Wirkungen kann der Neigungswinkel a der kegelstumpf- förmigen Innenfläche 9 des Wulstes 8 (Fig. 1) in weiten Grenzen verändert werden, wobei er aber mit Vorteil kleiner als 60 ist. Im Grenzfall kann der Neigungs winkel a 0 betragen, d. h. der Wulst 8 eine zylindrische Innenfläche 9 aufweisen. Die Ausbildung des ringförmi gen Ventilsitzes 16 kann in Übereinstimmung mit den bekannten Ausführungsformen erfolgen.
Die Abmessun gen der Dichtscheibe 6, beispielsweise der innere Durch messer des Wulstes 8, der Neigungswinkel a der Innen fläche 9 des Wulstes und die axiale Höhe des Wulstes 8 sowie die formliche Ausbildung der Dichtflächen 17 und 18 des Ventilsitzes können zur Erzielung optimaler Resultate aufeinander abgestimmt werden. Es hat sich aber gezeigt, dass es auch möglich ist, bei bekannten, ursprünglich mit einer flachen Dichtscheibe versehenen Dichtungsanordnung, -n die Dichtscheibe zusammen mit dem Ventilteller gegen eine beschriebene Dichtscheibe und Ventilteller ohne Veränderung des ursprünglichen Ventilsitzes auszuwechseln, wodurch eine weitgehende Vermeidung der angeführten Nachteile der bekannten Dichtungsanordnung erzielt wird.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der Dichtungsanordnung unterscheidet sich von den Aus führungsformen der Fig. 1 und 2 dadurch, dass eine Dichtscheibe 20 vorgesehen ist, deren Aussenwand durchgehend zylindrisch ist. Der Ventilteller 1 weist wiederum einen Rand 3 auf, wobei der Durchmesser des Ventiltellers 1 und der Innenfläche des Randes 3 entsprechend grösser sind als bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2. Diese Ausführungsform eignet sich deshalb besonders für Neukonstruktionen. Zur Erzeu gung des radialen Spaltes 5 ist der Innendurchmesser des Randes 3 grösser gewählt als der Aussendurch messer der Dichtscheibe 20.
Die Dichtscheibe 20 weist ebenfalls den ringförmigen Wulst 8 auf und ist mittels der Mutter 11 am Ventilteller 1 befestigt.
Statt der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Befesti gungsmutter 11 mit kegelförmigem Kopf 14 kann auch eine gewöhnliche Flachmutter verwendet werden. Die dargestellte Mutter 11 weist den Vorteil auf, dass sie die Wasserströmung in den radialen Aussenbereich des Ven tilsitzes in die unmittelbare Nähe der Dichtflächen lenkt, was eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse be wirkt.
Eine weitere Befestigungsmöglichkeit der Dicht scheibe 6 bzw. 20 am Ventilteller 1 besteht darin, dass statt der Mutter 11 eine Klemmhaube oder ein Klemm ring vorgesehen sind, die auf den Bolzen 4 aufge schoben und auf diesem festgeklemmt werden. Hierbei entfällt das Gewinde des Bolzens 4, der glatt ausgebildet oder mit einer Nut zur Aufnahme des Klemmelementes versehen sein kann. Die Dichtscheibe 6 bzw. 20 kann auch mit Hilfe des Bolzens 4 auf dem Ventilteller 1 aufgenietet sein.
Bei weiteren Ausführungsformen der Dichtungsan ordnung kann statt einer zentralen Befestigung der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Rand 3 zur Befestigung der Dichtscheibe am Ventilteller benützt werden, wobei der Bolzen 4 des Ventiltellers und die entsprechende zentrale Bohrung 7 der Dichtscheibe entfallen. So ist es beispielsweise möglich, die Innenfläche des Randes 3 des Ventiltellers konisch statt zylindrisch auszubilden und die mit einer zylindrischen oder entsprechend koni schen Aussenwand versehene Dichtscheibe durch den Rand 3 des Ventiltellers 1 z. B. lose zu fassen.
Eine weitere drehbare Befestigung erfolgt beispielsweise mit- tels eines Ringes, der gleichzeitig in einer an der Innen fläche des Randes (Fig. 1 bis 3) und einer an der Aussenfläche der Dichtscheibe 6 bzw. 20 vorgesehenen Umfangsnut liegt.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist die zylindrische Seitenwand 22 eines Ventiltellers 2 an der Stelle des ringförmigen Wulstes 23 einer Dicht scheibe 24 umgebördelt. Zwischen der Innenfläche der Seitenwand 22 und der Randfläche der Dichtscheibe 24 ist wiederum der radiale Spalt 5 vorgesehen, der eine radiale Wärmeausdehnung der Dichtscheibe 24 er möglicht. Die Dichtscheibe 24 kann auch in etwa halber Höhe mit einer nicht dargestellten Umfangsnut versehen sein, in welche der umgebördelte Teil der Seitenwand 22 greift. Dadurch liegt der Wulst 23 vollständig frei und kann sich in der beschriebenen Weise beim Öffnen des Ventils unter dem Druck des Wassers und bei einer Er wärmung radial ausdehnen.
Es ist auch möglich, den ringförmigen Wulst als von der auf den Ventilsitz aufdrückbaren Dichtscheibe getrenntes Teil auszubilden. In Fig. 5 ist eine derartige Ausführungsform dargestellt. Ein Ventilteller 25 weist auf seiner Innenseite eine Fläche 26 auf, die als Dicht fläche für die Stirnfläche eines ringförmigen Ventilsitzes vorgesehen ist. Am Rande der Fläche 26 ist eine Ring nut 27 angebracht, die zur Aufnahme eines Dichtringes 28 mit der Innenfläche 9 dient. Die Ringnut 27 und/ oder die entsprechenden Flächen des Dichtringes 28 können konisch ausgebildet sein, um ein Festklemmen des Dichtringes 28 in der Nut 27 zu ermöglichen.
Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform berücksichtigt den Umstand, dass es von Vorteil ist, für den Dichtring 28 bzw. den ringförmigen Wulst 8 oder 23 (Fig. 1 bis 4) ein verhältnismässig weiches, elastisches Material zu verwendwn, dass andererseits aber die auf die Stimseite des Ventilsitzes aufgedrückte Dichtfläche 26 (Fig. 5) bzw. 10 (Fig. 1) zur Vermeidung einer Deformation mit Vorteil aus einem härteren Material, z. B. einem Kunststoff oder Metall, besteht.
Eine weitere Ausführungsform mit einem Dichtring ist in Fig. 6 dargestellt. Ein als Ventilglocke ausgebil deter Ventilteller 29 ist mit einer inneren Umfangsnut 30 versehen, in welche ein Dichtring 31 eingelegt ist. Der Dichtring 31 weist einen viereckigen Querschnitt auf, wobei die Innenfläche 9 des Dichtrings wiederum mit Vorteil gegenüber der Aussenfläche 17 -des ring förmigen Ventilsitzes 16 geneigt ist. Die zur Aufnahme des Dichtrings 31 vorgesehene Nut 30 kann in den Ventilteller 29 eingestochen werden oder es kann der glockenförmige Teil des Ventiltellers 29 entsprechend umgebördelt werden.
Hierbei ist ein radialer Spielraum 5 zwischen dem Aussenrand des Dichtrings 31 und der angrenzenden Innenfläche des Ventiltellers 29 vorge sehen.
Statt des dargestellten Dichtrings kann auch ein O-Ring mit kreisförmigem Querschnitt verwendet wer den, wobei die Nut 30 eine entsprechende Querschnitts form aufweist.
Auch bei den in den Fig. 4-6 dargestellten Dich tungsanordnungen kann der Ventilteller 24, 25, 29 mit einem zentralen, einen kegelförmigen Kopf aufweisen den Lenkorgan für die Wasserströmung ähnlich der Mutter 11 der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Aus führungsformen -.,ersehen werden.
Die beschriebenen Dichtungsanordnungen können so ausgebildet sein, dass die Abdichtung gegen den Ventilsitz ausschliesslich durch die Innenfläche des Wul stes, nicht aber zusätzlich durch eine an die Stirnseite des Ventilsitzes angedrückte Dichtfläche erfolgt.
Sealing arrangement for water shut-off devices The present invention relates to a sealing arrangement for water shut-off devices, in particular water outlet valves, with an annular Ven tilsitz and a valve plate which is provided with a sealing element which can be pressed onto the valve seat and which has a sealing surface, which is an annular when resting on the valve seat Sealing member with its inner surface gripping the outer surface of the valve seat and having a bead resting against it or with an annular valve seat and a valve plate with a sealing surface and a sealing ring forming the bead.
Known outlet valves for cold and warm What water with sealing arrangements of the type mentioned in sanitary installations have the disadvantage that after opening the valve, especially with was mem water, the water jet disappears in an undesirable manner. Conversely, continuous dripping often occurs some time after the hot water valve has closed. In addition, hasty closing of known valves causes water hammer in certain pipe networks. The known sealing arrangements also make it difficult to fine-tune the water jet, so that even when the valve is opened normally, the water jet splashes and results in unnecessarily high water consumption.
In addition, due to the already mentioned shrinkage and in particular the poor volume control of the water jet, a desired mixed water temperature and volume is difficult to set by regulating the cold and hot water valves and requires repeated testing and readjustment.
The purpose of the present invention is to avoid the disadvantages mentioned. According to the invention, the sealing arrangement is characterized in that at least the bead has an exposed outer surface such that the bead expands at least approximately unhindered in a radial direction perpendicular to the outer surface of the valve seat when the temperature increases.
The invention is then explained, for example, with reference to the drawing. 1 shows the individual components of a sealing arrangement according to the invention for a valve; FIG. 2 shows the sealing arrangement of FIG. 1 in the assembled state with the valve closed; Fig. 3 to 9 further embodiments of the device arrangement you.
According to Fig. 1, the sealing arrangement has a valve disk 1 which is provided, for example, with a bolt 2 for attachment to a valve spindle, not shown. The valve disk 1 has a cylindri's edge 3, which is provided for receiving a sealing disk 6. To attach the sealing disk 6 to the valve plate 1, this is debolzen 4 provided with a threaded. The sealing disk 6 has a corresponding central bore 7 which allows the sealing disk 6 to be brought onto the threaded bolt 4 and to be fastened to the valve disk 1 by means of a nut 11.
The sealing washer 6 is provided on its side facing away from the valve disk 1 with a sealing surface 10 which, when the valve is closed, rests against the end face 18 of a valve seat 16 which is schematically and only partially provided and is pressed against this end face by the valve disk 1. The valve seat 16 is annular in a known manner and can be used as a separate component in a valve housing, not shown, for. B. be screwed or form a fixed part of the valve housing. In order to reverse the valve seat 16 can be axially movable and the valve disk 1 can be fixed. The sealing disk 6 is also provided with an annular bead 8.
The diameter of the bead 8 is dimensioned so that in the closed state of the valve, i. H. when the sealing washer 6 is pressed onto the valve seat 16, the inner surface 9 of the bead 8 exercises: the outer surface 17 of the valve seat 16 engages and rests against it. In the embodiment shown, the inner surface 9 of the bead is frustoconical, the inner surface 9 forming an angle of 30, for example, with the axis of the valve seat 16, between 0 and 60. The sealing washer 6 consists in the illustrated embodiment example of an elastic, hot water-resistant material, for. B. made of rubber.
In Fig. 1, finally, a nut 11 is shown with an internal thread 12, which is screwed to the fastening of the sealing washer 6 on the threaded bolt 4 of the valve plate 1. The mother 11 is with a polygonal, z. B. hexagonal approach 13 is provided. The head 14 of the nut 11 formed in the manner of a cap nut is conical in order to direct the water flow in the direction of the outlet.
In Fig. 2, the assembly arrangement from the valve plate 1, the sealing disc 6 and the nut 11 is shown, in the pressed onto the valve seat 16 position. As can be seen, the sealing disk 6 rests on the end face 18 of the valve seat 16 and thereby blocks the water inflow from below through the interior of the valve seat. At the same time, the bead 8 of the sealing washer 6 rests against the cylindrical outer surface 17 of the valve seat 16 and, as a result of the k; truncated gel training of the inner surface of the bead 8 and the elastic's material of the sealing washer 6 also at this point a seal.
As can also be seen from Fig. 2, the diameter of the base of the sealing washer 6 is klei ner than the inner diameter of the edge 3, so that in the assembled state there is a radial gap 5 between the inner surface of the edge 3 and the edge surface of the sealing washer 6. The edge 3 of the valve disk 1 limits evasion and permanent deformation of the sealing disk 6 in the radial direction. The conical nut 11 is located inside the valve seat 16, ie in the water flow.
The operation of the sealing washer 6 provided with the bead 8 when closing and opening the valve can be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows: If the valve disk 1 and thus the sealing washer 6 only very little by actuating the not shown spin del are raised from the valve seat 16, there is a small gap between the end face 18 of the valve seat and the sealing washer 6, so that the pressurized water inside the valve seat can penetrate to the bead 8. In contrast, the inner surface 9 of the bead 8 is still at least partially on the outer surface 17 of the valve seat and causes a certain seal.
As a result of the conicity of the inner surface 9 and since the water pressure pushes the bead 8 slightly outwards, a very small amount of water can pass between the bead 8 and the outer surface 17. When the valve disk 1 is raised further, the gap between the end face 18 of the valve seat and the sealing disk 6 increases, which in known sealing arrangements would cause a relatively large amount of water to flow through immediately.
In the arrangement shown, however, the gap between the bead 8 and the outer surface 17 of the valve seat is enlarged only relatively slightly due to the tight-fitting and conical design of the bead. Since the increase in the water flow does not occur suddenly, but proportional to the axial displacement of the sealing washer. It is therefore possible by relatively large axial displacements of the Ven tilteller 1, for example by rotating a threaded spindle over a large angular range, to finely meter the amount of water flowing through the Ven til.
When the valve closes, the amount of water flowing through is throttled in the same way gradually, which prevents water hammers from occurring in the pipeline network. In addition, in the case of the sealing arrangement described, there is an enlarged sealing surface due to the additional seal due to the bead 8 of the sealing disk resting on the outer surface 17 of the valve seat.
A major advantage of the described device arrangement is that it largely eliminates the undesired shrinkage of the water jet after opening a hot water valve, or completely eliminates the dripping of the valve after closing. It has been found that the phenomena mentioned occur in known arrangements because of the expansion of the elastic sealing disk when heated by the flowing hot water, or because of the contra tion when cooling after closing the valve.
When heated, the sealing washer expands axially, so that the set gap between the sealing washer and the valve seat becomes smaller and the water flow is reduced considerably due to the strong dependence of the flow rate on the gap width. Conversely, when the sealing washer is pressed onto the valve seat cools, it contracts so that the pressure of the sealing washer on the valve seat is greatly reduced and the pressurized water can penetrate at least drop by drop between the sealing surfaces.
These annoying properties of conventional valves are avoided in the sealing arrangement described because the thermal expansion of the sealing washer has an effect not only in the axial direction, but to an even greater extent in the radial direction. The gap between the sealing disk 6 (sealing surface 10) and the valve seat 16 (end surface 18) is also reduced in the event of thermal expansion.
However, the sealing washer 6 and its bead 8 expand radially to an even greater extent, so that the flow opening between the inner surface 9 of the bead and the outer surface 17 of the valve seat becomes wider and a throttling of the water flow caused by the axial expansion is compensated. Conversely, the bead 8 presses itself more strongly against the outer surface 17 of the valve seat during cooling due to the radial contraction of the sealing washer, so that a drop cannot occur even when the valve is only slightly tightened.
This behavior is explained with reference to FIGS. 7 to 9. In Fig. 7 the left part of a valve construction corresponding to Figs. 1 to 3 is shown. The conical inner surface 9, the smallest diameter D in the open state of the valve, as can also be seen from FIGS. 8 and 9, is slightly smaller than the diameter of the valve seat 16, is in the ge closed position shown in FIG Deformation pressed against the valve seat 16 since Lich.
FIG. 8 shows the parts of the valve according to FIG. 7 in the open position. The smallest flow cross-section is denoted by f. The inclination of the inner surface 9 relative to the horizontal can be selected so that this surface 9, taking into account the expansion possibility of the sealing washer 6, expands thermally according to the line A, i. H. while maintaining the position of the inner surface 9 with respect to the valve seat 16.
This ensures that the decisive cross-section f always remains the same regardless of the temperature of the outflowing water, so that the water flow once set does not decrease with increasing temperature, as is the case with the valves known up to now. The well-known behavior brings a contraction of the water jet as a result of the influence -hot water with it, since the sealing element can not expand radially, z. B. in the sense of the curve Bin Fig. 9. This curve results in a reduction of the narrowest cross-section f to f ', as can be seen without further res.
By choosing the dimensioning, the expansion possibility of the sealing washer 6 can be designed in the envisaged temperature interval so that the radial expansion Q x and the axial Q y always leave the deformed point on the original inner surface 9 and at most according to the temperature difference move this area, as shown in FIG. 9 (curve A).
Even after the thermal expansion, the smallest diameter D of the inner surface 9 is still somewhat smaller or at most the same size as the outer diameter of the valve seat 16, so that when the hot valve is closed it does not drip, since the inner surface 9 is in any case less full , on the jacket surface of the valve seat 16 is applied. In the course of the cooling of this valve, this contact between the inner surface 9 and the outer surface of the valve seat 16 becomes more and more tight.
Such a valve construction therefore not only ensures the constancy of a hot water flow once set, regardless of time and temperature, but also ensures that this valve does not begin to drip when it is closed, neither after use for cold nor for hot water .
The axial expansion of the sealing washer 6 causing the shrinkage of the water jet is also reduced in the arrangement of FIG. 2 in that due to the radial gap 5, the sealing washer 6 can expand in the radial direction on the base.
Since the set water jet remains practically unchanged, and it is possible to fine-tune the water jet, mixed water temperatures can be conveniently set and changed with the described device arrangement for any amount of water removed. In addition, in order to close the valve without dripping by means of the valve disk, less pressure has to be exerted on the valve seat than in the known sealing arrangements, in particular when the sealing disk is deformed after prolonged use.
To achieve the progressive effects described, the angle of inclination α of the truncated conical inner surface 9 of the bead 8 (FIG. 1) can be varied within wide limits, but it is advantageously less than 60 °. In the borderline case, the angle of inclination a can be 0, i.e. H. the bead 8 have a cylindrical inner surface 9. The formation of the annular valve seat 16 can be carried out in accordance with the known embodiments.
The dimensions of the sealing washer 6, for example the inner diameter of the bead 8, the angle of inclination a of the inner surface 9 of the bead and the axial height of the bead 8 and the shape of the sealing surfaces 17 and 18 of the valve seat can be coordinated to achieve optimal results will. It has been shown, however, that it is also possible, in known sealing arrangements originally provided with a flat sealing disk, to replace the sealing disk together with the valve disk for a sealing disk and valve disk described without changing the original valve seat, thereby largely avoiding the above Disadvantages of the known sealing arrangement is achieved.
The embodiment of the sealing arrangement shown in FIG. 3 differs from the embodiments of FIGS. 1 and 2 in that a sealing disk 20 is provided, the outer wall of which is continuously cylindrical. The valve disk 1 again has an edge 3, the diameter of the valve disk 1 and the inner surface of the edge 3 being correspondingly larger than in the embodiment of FIGS. 1 and 2. This embodiment is therefore particularly suitable for new designs. To generate the radial gap 5, the inner diameter of the edge 3 is selected to be greater than the outer diameter of the sealing disk 20.
The sealing disk 20 also has the annular bead 8 and is fastened to the valve disk 1 by means of the nut 11.
Instead of the fastening nut 11 shown in FIGS. 1 to 3 with a conical head 14, an ordinary flat nut can also be used. The illustrated nut 11 has the advantage that it directs the water flow in the radial outer area of the Ven tilsitzes in the immediate vicinity of the sealing surfaces, which improves the flow conditions.
Another possibility of fastening the sealing washer 6 or 20 on the valve disk 1 is that instead of the nut 11, a clamping hood or a clamping ring are provided, which are pushed onto the bolt 4 and clamped thereon. The thread of the bolt 4, which can be smooth or provided with a groove for receiving the clamping element, is omitted here. The sealing washer 6 or 20 can also be riveted onto the valve disk 1 with the aid of the bolt 4.
In further embodiments of the Dichtungsan order can be used instead of a central attachment of the edge 3 shown in Figs. 1 to 3 to attach the sealing washer to the valve disk, the bolt 4 of the valve disk and the corresponding central bore 7 of the sealing disk are omitted. For example, it is possible to form the inner surface of the edge 3 of the valve disk conically instead of cylindrical and the sealing disk provided with a cylindrical or corresponding conical outer wall through the edge 3 of the valve disk 1 z. B. to be grasped loosely.
A further rotatable fastening takes place, for example, by means of a ring which lies simultaneously in a circumferential groove provided on the inner surface of the edge (FIGS. 1 to 3) and in a circumferential groove provided on the outer surface of the sealing washer 6 or 20.
In the embodiment shown in Fig. 4, the cylindrical side wall 22 of a valve disk 2 is beaded at the point of the annular bead 23 of a sealing disk 24. Between the inner surface of the side wall 22 and the edge surface of the sealing disk 24, the radial gap 5 is again provided, which allows radial thermal expansion of the sealing disk 24. The sealing disk 24 can also be provided approximately halfway up with a circumferential groove (not shown) into which the flanged part of the side wall 22 engages. As a result, the bead 23 is completely exposed and can expand radially in the manner described when the valve is opened under the pressure of the water and when it is heated.
It is also possible to design the annular bead as a part that is separate from the sealing disk that can be pressed onto the valve seat. Such an embodiment is shown in FIG. A valve disk 25 has on its inside a surface 26 which is provided as a sealing surface for the end face of an annular valve seat. At the edge of the surface 26 an annular groove 27 is attached, which serves to receive a sealing ring 28 with the inner surface 9. The annular groove 27 and / or the corresponding surfaces of the sealing ring 28 can be of conical design in order to enable the sealing ring 28 to be clamped in the groove 27.
The embodiment shown in FIG. 5 takes into account the fact that it is advantageous to use a relatively soft, elastic material for the sealing ring 28 or the annular bead 8 or 23 (FIGS. 1 to 4) the end face of the valve seat pressed-on sealing surface 26 (Fig. 5) or 10 (Fig. 1) to avoid deformation with advantage of a harder material, eg. B. a plastic or metal.
Another embodiment with a sealing ring is shown in FIG. A valve disc 29 designed as a valve bell is provided with an inner circumferential groove 30 into which a sealing ring 31 is inserted. The sealing ring 31 has a quadrangular cross section, the inner surface 9 of the sealing ring in turn being inclined advantageously with respect to the outer surface 17 of the ring-shaped valve seat 16. The groove 30 provided for receiving the sealing ring 31 can be pierced into the valve disk 29 or the bell-shaped part of the valve disk 29 can be correspondingly flanged.
Here, a radial clearance 5 between the outer edge of the sealing ring 31 and the adjacent inner surface of the valve disk 29 is easily seen.
Instead of the illustrated sealing ring, an O-ring with a circular cross-section can also be used, the groove 30 having a corresponding cross-sectional shape.
4-6, the valve disk 24, 25, 29 with a central, a conical head have the steering element for the water flow similar to the nut 11 of the embodiments shown in FIGS. 1 to 3 - ., can be seen.
The sealing arrangements described can be designed in such a way that the seal against the valve seat takes place exclusively through the inner surface of the bead, but not additionally through a sealing surface pressed against the end face of the valve seat.