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Durchflussregelventil mit einem unter Strömungsdruck entgegen
Federwirkung beweglichen Drosselorgan
Die Erfindung betrifft ein Durchflussregelventil, bei dem ein unter dem Strömungsdruck entgegen Federwirkung beweglicher Drosselkörper in der jeweiligen durch den Strömungsdruck bedingten Regelstellung den Durchflussquerschnitt so bestimmt, dass die Durchflussmenge bei unterschiedlichen Druckverhältnissen in der Leitung weitgehend konstant bleibt. Solche Regelventile sind beispielsweise für den Betrieb von Zapfstellen, insbesondere Spülventilen für Abortanlagen, erwünscht. In hohen Gebäuden sind die statischen Drücke und auch die an der Zapfstelle verfügbaren Fliessdrücke sehr unterschiedlich.
Zur Erzielung gleichbleibender Betriebsverhältnisse für solche Spülanlagen sind bereits Drosselorgane mit einer auf Druckdifferenz ansprechenden Drosselstelle zur Regelung der Durchflussmenge bekannt. Hiefür wurde beispielsweise vorgeschlagen, elastisch gegeneinander bewegliche Scheiben mit versetzten Durchbrechungen unter dem Strömungsdruck gegeneinander zu bewegen.
Die Erfindung beseitigt nun diese Nachteile dadurch, dass das Drosselorgan einen Widerstandskörper bildet, der düsenartig einen zentralen Durchfluss aufweist und der mit freiem Spiel in den gesteuerten Durchflussquerschnitt eintaucht. Erfindungsgemäss ist dabei der Düsenkörper über seinen vollen Regelweg im Durchflussquerschnitt frei beweglich. Erfindungsgemäss wird der Vorteil erreicht, dass ein ruhiges Arbeiten des unter Federwirkung stehenden Widerstandskörpers gesichert ist, weil auch in der Grenzlage bei hohen Leitungsdrücken ein hartes Aufsetzen und Abschliessen des Strömungsweges nicht möglich ist.
Ein weiterer massgebender Vorteil besteht darin, dass sich der gesteuerte freie Durchflussquerschnitt nur allmählich verändert, ohne dass stärkere Wirbelbildungen entstehen, weil der Strömungsfluss durch den düsenartigen Durchfluss des Drosselorgans und um dieses herum ohne scharfe Richtungsänderungen erfolgt. Es wird eine weitgehend gleichmässige Strömung erhalten, so dass auch Strömungsgeräusche vermieden werden.
Nach der Erfindung bildet der Widerstandskörper einen Stromlinienkörper, der in seinen äusseren Begrenzungen in bezug zur Federkraft in seiner jeweiligenstellung demRegelwert einer konstantenDurchflussmenge angepasst ist. Diese weitere Massnahme begünstigt die vorstehend angeführten Vorteile der gleichmässigen Strömung, zumal die durch und um den Widerstandskörper verlaufenden Strömungen sich hinter dem veränderlichen Durchflussquerschnitt vereinigen und die verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten an der Drosselstelle sich hinter dieser in dem anschliessenden grossen Strömungsweg angleichen.
Diese Wirkung der gleichmässigen Strömung kann erfindungsgemäss noch dadurch unterstützt werden, dass hinter der Drosselstelle eine weitere an deren Regelweg anschliessende Drosselstelle mit der Düsenaustrittsöffnung des Drosselorgans und einen in den Leitungsweg geschalteten Verteiler gebildet wird.
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen : Fig. l einen Mittelschnitt durch das Durchflussregelventil, Fig. 2 den Widerstandskörper in Seitenansicht der Fig. 1, Fig. 3 einen Mittelschnitt durch ein anderes Durchflussregelventil, Fig. 4 das Regelventil in Fig. 3 in Drosselstellung, Fig. 5 ein Durchflussregelventil in Verbindung mit einem Spülventil, Fig. 6 den Widerstandskörper nach Fig. 5 in Seitenansicht und Fig. 7 den in Fig. 3 strichpunktiert angedeuteten Regelkörper in Seitenansicht.
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In dem Rohrgehäuse 1 ist axial beweglich und durch den an seinem hinteren Ende vorgesehenen sternförmigen Körper 3 geführt der Widerstandskörper 2 axial beweglich gelagert. Der Widerstandskörper steht unter der Wirkung der Feder 4 und ist in seiner Endlage in dem Rohrgehäuse 1 durch einen Sprengring 5 gesichert. Der Durchflussquerschnitt 6 des Rohrgehäuses 1 ist so gross gehalten, dass der Widerstandskörper 2 bei seiner Axialbewegung in Pfeilrichtung auch in seiner grössten Drosselstellung berührungsfrei in den Durchflussquerschnitt 6 eintaucht. Der Durchflussquerschnitt 6 ist so bemessen, dass er die maximale Durchflussmenge bestimmt. Dieser Durchflussquerschnitt 6 begrenzt sich bei dem eingetauchten düsenartigen Widerstandskörper 2 auf dessen Durchflussquerschnitt am vorderen Düsenende 7.
Der Ringquerschnitt zwischen der äusseren Begrenzung des Widerstandskörpers und der Durchflussöffnung 6 ist unwesentlich. Der Widerstandskörper 2 ist auf einen entsprechend bemessenen freien Querschnitt eingezogen und bildet einen konischen Auslauf 7. Der Auslauf 7 wird so bemessen, dass zwischen dem grössten Durchflussquerschnitt 6 und dem kleinsten durch den Widerstandskörper 2 bei dessen vollem Eintauchen entstehenden Ausflussquerschnitt ein allmählicher Übergang mit gleichbleibender Durchflussmenge vorliegt.
Der Widerstandskörper 2 kann dabei, wie dies in den Fig. 3, 4 und 5 angedeutet ist, stromlinienartig ausgebildet sein.
In den Strömungsweg hinter dem Durchflussregelventil ist, wie dies in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet ist, ein Verteiler 8 eingefügt. Dieser Verteiler 8 kann nach Art der Strahlregler, wie dies in der Draufsicht in Fig. 7 gezeigt ist, ausgeführt sein. Er kann aber auch aus einer Lochplatte bestehen.
Dieser Verteiler kann zentral einen kegelförmigen Leitkörper 9 tragen. Die Anordnung des Verteilers 8 kann im Abstand zum Drosselquerschnitt so vorgenommen werden, dass bei sehr hohen Leitungsdrücken nach Überschreiten der grössten Drosselstellung der Verteiler 8 mit der Auslauföffnung des Widerstandskörpers 2 eine weitere Drosselstelle bildet und gleichzeitig der Flüssigkeitsstrom radial abgelenkt wird und die gleichmässige Verteilung der Strömung über den ganzen Querschnitt begünstig wird.
Bei den Ausführungen nach den Fig. 1-4 bildet das Durchflussregelventil ein fertiges Ventil, welches in den Einlaufstutzen eines Zapfhahnes eines Spülventils oder in den Leitungsweg eines sonstigen Ver- brauchers eingeschoben wird. Vorteilhaft wird das Durchflussregelventil mit seinem Düsenkörper 2 und Gehäuse 1 aus Kunststoff hergestellt.
Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist das Durchflussregelventil in den Anschlussstutzen eines Spülventils 10 eingebaut.
Die Wirkungsweise des Durchflussregelventils ergibt sich wie folgt :
Der Strömungsdruck der Flüssigkeit auf den Widerstandskörper bewegt diesen in der Pfeilrichtung.
Die den Widerstandskörper 2 in seiner Ausgangsstellung haltende Feder 4 hat entsprechende Vorspannung, so dass erst bei einem grösseren Strömungsdruck, bei welchem die Durchflussregelung für die Verbrauchsstelle notwendig wird, der Widerstandskörper 2 seine Bewegung in drosselndem Sinne beginnt. Der Widerstandskörper taucht dann allmählich in den Durchflussquerschnitt 6 ein. Das Auslaufstück 7 und die äussere Umgrenzung des Widerstandskörpers 2 sind dabei so bemessen, dass zwischen dem vollen und dem gedrosselten Querschnitt eine allmähliche Regelung erfolgt, so dass sich während des Regelvorganges eine konstante Durchflussmenge ergibt. Dies ist von Bedeutung, wenn das Durchflussregelventil in Verbindung mit einem Spülventil benutzt wird. Das Spülventil kann dann ohne zusätzliche Regelung bei unterschiedlichen Leitungsverhältnissen betrieben werden.
Der Spüler passt sich dann selbsttätig an die unterschiedlichen Leitungsverhältnisse in den zulässigen Grenzen an.
Der Widerstandskörper 2 teilt den Durchflussquerschnitt auf, ohne dass für die Strömung störende Widerstände vorhanden sind. Die Ströme durch und um den Widerstandskörper vereinigen sich am Austrittsende des Düsenkörpers und hiebei gleichen sich die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Ströme wieder aus, ohne dass Geräuschbildungen entstehen können.
Das Führungskreuz 3, gegen welches sich die Feder 4 abstützt, hat in dem Gehäusequerschnitt entsprechendes Spiel. Dies trifft auch für die statt des Kreuzes am hinteren Ende des Widerstandskörpers 2 angewendete Lochscheibe 11 zu, welche Durchtrittsschlitze 12 hat (Fig. 6).
Die Strömungswege sind infolge der Ausbildung des Durchflussregelventils der Erfindung so gestaltet, dass störende Ablagerungen von Unreinigkeiten und Fremdkörpern nicht erfolgen.
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Flow control valve with a counter under flow pressure
Spring action moving throttle body
The invention relates to a flow control valve in which a throttle body movable under the flow pressure counter to spring action determines the flow cross-section in the respective control position caused by the flow pressure so that the flow rate remains largely constant in the line under different pressure conditions. Such control valves are desirable, for example, for the operation of tapping points, in particular flushing valves for toilet facilities. In tall buildings, the static pressures and the flow pressures available at the tap are very different.
In order to achieve constant operating conditions for such flushing systems, throttle elements with a throttle point that responds to pressure difference for regulating the flow rate are already known. For this purpose, it has been proposed, for example, to move disks which can be moved elastically against one another and have offset perforations against one another under the flow pressure.
The invention now eliminates these disadvantages in that the throttle element forms a resistance body which, like a nozzle, has a central flow and which dips into the controlled flow cross-section with free play. According to the invention, the nozzle body is freely movable over its full control path in the flow cross section. According to the invention, the advantage is achieved that a smooth operation of the resistance body, which is under spring action, is ensured because even in the limit position at high line pressures, a hard contact and closure of the flow path is not possible.
Another decisive advantage is that the controlled free flow cross-section changes only gradually without the formation of stronger eddies, because the flow through the nozzle-like flow of the throttle element and around it occurs without sharp changes in direction. A largely uniform flow is obtained, so that flow noises are also avoided.
According to the invention, the resistance body forms a streamlined body, the outer limits of which are adapted to the control value of a constant flow rate in relation to the spring force in its respective position. This further measure promotes the above-mentioned advantages of the uniform flow, especially since the flows running through and around the resistance body combine behind the variable flow cross-section and the different flow speeds at the throttle point are aligned behind this in the subsequent large flow path.
According to the invention, this effect of the uniform flow can be further supported by the fact that behind the throttle point another throttle point is formed following its control path with the nozzle outlet opening of the throttle element and a distributor connected into the conduction path.
The invention is illustrated by way of example in the drawings. 1 shows a central section through the flow control valve, FIG. 2 shows the resistance body in a side view of FIG. 1, FIG. 3 shows a central section through another flow control valve, FIG. 4 shows the control valve in FIG. 3 in the throttle position, FIG Flow control valve in connection with a flushing valve, FIG. 6 shows the resistance body according to FIG. 5 in a side view, and FIG. 7 shows the control body indicated by dash-dotted lines in FIG. 3 in a side view.
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In the tubular housing 1, the resistance body 2 is axially movably supported and guided through the star-shaped body 3 provided at its rear end. The resistance body is under the action of the spring 4 and is secured in its end position in the tubular housing 1 by a snap ring 5. The flow cross section 6 of the tubular housing 1 is kept so large that the resistance body 2, when it moves axially in the direction of the arrow, also plunges into the flow cross section 6 without contact in its largest throttle position. The flow cross section 6 is dimensioned so that it determines the maximum flow rate. With the immersed nozzle-like resistance body 2, this flow cross section 6 is limited to its flow cross section at the front nozzle end 7.
The ring cross-section between the outer boundary of the resistance body and the flow opening 6 is insignificant. The resistance body 2 is drawn into a correspondingly dimensioned free cross-section and forms a conical outlet 7. The outlet 7 is dimensioned so that between the largest flow cross-section 6 and the smallest outflow cross-section created by the resistance body 2 when it is fully immersed, a gradual transition with a constant flow rate present.
The resistance body 2 can, as is indicated in FIGS. 3, 4 and 5, be streamlined.
A distributor 8 is inserted into the flow path behind the flow control valve, as is indicated by dash-dotted lines in FIG. 3. This distributor 8 can be designed in the manner of the jet regulator, as shown in the plan view in FIG. 7. But it can also consist of a perforated plate.
This distributor can carry a conical guide body 9 centrally. The distributor 8 can be arranged at a distance from the throttle cross-section so that at very high line pressures after the largest throttle position has been exceeded, the distributor 8 with the outlet opening of the resistance body 2 forms a further throttle point and at the same time the liquid flow is deflected radially and the flow is evenly distributed is favored over the entire cross-section.
In the embodiments according to FIGS. 1-4, the flow control valve forms a finished valve which is inserted into the inlet connection of a tap of a flushing valve or into the line path of another consumer. The flow control valve with its nozzle body 2 and housing 1 is advantageously made of plastic.
In the embodiment according to FIG. 5, the flow control valve is installed in the connecting piece of a flushing valve 10.
The mode of operation of the flow control valve is as follows:
The flow pressure of the liquid on the resistance body moves it in the direction of the arrow.
The spring 4 holding the resistance body 2 in its initial position has a corresponding preload, so that the resistance body 2 begins its movement in a throttling sense only at a higher flow pressure at which the flow control for the point of consumption is necessary. The resistance body then gradually dips into the flow cross section 6. The outlet piece 7 and the outer boundary of the resistance body 2 are dimensioned so that a gradual regulation takes place between the full and the throttled cross-section, so that a constant flow rate results during the regulation process. This is important when the flow control valve is used in conjunction with a flush valve. The flushing valve can then be operated with different line conditions without additional regulation.
The dishwasher then adapts automatically to the different line conditions within the permissible limits.
The resistance body 2 divides the flow cross-section without the presence of resistances which interfere with the flow. The currents through and around the resistance body unite at the outlet end of the nozzle body and the different speeds of the currents equalize each other without the formation of noise.
The guide cross 3, against which the spring 4 is supported, has corresponding play in the housing cross section. This also applies to the perforated disk 11 which is used instead of the cross at the rear end of the resistance body 2 and which has through-slots 12 (FIG. 6).
As a result of the design of the flow control valve of the invention, the flow paths are designed so that disruptive deposits of impurities and foreign bodies do not occur.
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