CH621401A5 - - Google Patents

Description

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Proportionierungsventil zur Aufteilung eines durch den Einlasskanal des Ventils einströmenden Mediums auf zwei Ausflusskanäle in einem vorgegebenen Volumenmengenverhältnis zu schaffen, bei dem viele der bei bisherigen Ventilen notwendigen Teile nicht benötigt werden, wie z. B. Teile zur Stabilisierung eines Ventilgliedes gegen eine Feder oder das Eigengewicht des Ventilgliedes selbst, oder Teile zu veränderlichen Kopplungen bei den Arbeitsbewegungen eines Ventilgliedes. Das erfindungsgemässe Proportionierungsventil soll vorzugsweise unmittelbar in den Hauptgasstrom einsetzbar sein, wobei das einströmende Mediumsvolumen und dessen Druck zur Positionierung des Ventilgliedes verwendbar sein soll. Das Ventilglied soll sich entsprechend dem Druck des einströmenden Mediums und dem Druck des ausströmenden Mediums einstellen, wobei das Eigengewicht des Ventilgliedes selbst keinen Einfluss auf den Ventilbetrieb ausüben darf Insbesondere soll es möglich sein, das erfindungsgemässe Proportionierungsventil so auszulegen, dass der Reinigungsstrom in einem bestimmten Verhältnis zur Volumenmenge des aus einer Trocken Vorrichtung des Trocknungsmittelbett-Typs ohne Heizung austretenden Stromes einstellbar ist, wobei diese Trockenvorrichtung beispielsweise nach dem US-Patent 2 944 627 ausgebildet sein kann. Das Ventil soll aber auch in jedem beliebigen Falle anwendbar sein, in welchem eine volumenmässige Aufteilung eines in einer Mediumleitung fliessenden Gas- oder Flüssigkeitsstromes auf zwei Abströ-mungsleitungen in bestimmten Verhältnissen verlangt wird.

Das erfindungsgemässe Proportionierungsventil ist gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.

Eine typische Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäss gestaltetes Proportionierungsventil;

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2—2 in Fig. 1, in Pfeilrichtung gesehen, zur Darstellung des Ventilgliedes in seiner ersten Grenzstellung nach Fig. 1 bei minimaler Strömung durch den Reinigungsströmungs-Ausflusskanal;

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 2—2 in Fig. 1, in Pfeilrichtung gesehen, zur Darstellung des Ventilgliedes in der anderen Grenzstellung, die in Fig. 1 in gestrichelten Linien gezeigt ist, und

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der veränderlichen Grössen

5. L-VS]1/2

Pi L PJ

in Funktion der Druckdifferenz Pi—P3, welche die Bewegung des zweiten Ventilgliedes verursacht.

Das in Fig. 1 gezeigte Proportionierungsventil besitzt ein Gehäuse 1, das bei dieser Ausführungsform aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, aber zweckentsprechend aus irgendeinem Metall oder Kunststoffmaterial gefertigt sein kann. Das Gehäuse besteht aus zwei Teilen 2 und 3. Der Teil 2 besitzt einen Einlasskanal 4 für die Strömung, der mit einer Auslassleitung in Verbindung steht (z. B. wie die Auslassleitung, die aus einer unbeheizten Trockenvorrichtung der in der USA-Patentschrift Nr. 2 944 627 gezeigten Bauart herausführt). Der Teil 2 besitzt einen ersten Strömungsauslass 5 für die aus dem Ventilgehäuse kommende Strömung. Der Gehäuseteil 2 bildet eine Ventilkammer 6 und ist im wesentlichen becherförmig gestaltet. Sein offenes Ende ist durch den Gehäuseteil 3 abgeschlossen, der mittels (nicht gezeichneter) Schrauben an dem Teil 2 befestigt ist und einen zweiten Ausflusskanal 7 besitzt. Bei einer nicht mit einer Heizvorrichtung versehenen Trockenvorrichtung würde der Kanal 4 mit der von den mit Trockenmittel versehenen Betten kommenden Ausflussleitung verbunden sein, und der Kanal 7 würde der Hauptausflusskanal für den von dem in die Strömung eingeschalteten Bett der Trockenvorrichtung kommenden Gasstrom sein, während der Kanal 5 mit der Leitung für die Reinigungsströmung verbunden sein würde, die zur Regeneration des mit dem Trockenmittel versehenen Bettes dient, das aus dem Strom ausgeschaltet ist.

In einem Stück mit dem Gehäuseteil 2 ist ein mittlerer zylindrischer Teil 10 ausgebildet, der an seinem inneren, zum Gehäuse 2 hin gelegenen Ende den Auslass 5 aufweist und sich in dieser Richtung in die Ventilkammer 6 hinein er5

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streckt, wobei er diese Kammer in seinem Bereich auf einen Ringraum 11 verengt, der in Strömungsverbindung mit dem Einlasskanal 4 steht. Am äusseren Ende des zylindrischen Teils 10 befindet sich ein dritter Teil 10A des Ventilgehäuses, der mit dem Teil 10 mittels (nicht gezeichneter) Schrauben verbunden ist und eine ringförmige Kammer 12 bildet. Der Gehäuseflansch 12B der Kammer 12 verbindet den Teil 10 mit dem dritten Teil 10A, welcher die untere Begrenzung der Bewegung eines ersten Ventilgliedes 15, das durch die ICammer 12 hindurch bewegbar ist, deren Innenraum mittels eines Kanals 12A in Strömungsverbindung mit dem Auslasskanal 5 steht.

Von dem zweiten Gehäuseteil 3 ragt in das Innere der Ventilkammer 6 ein Strömungsverteilerstück 13, das mit Löchern versehen ist, die es dem von der Kammer 6 kommenden Mediumstrom gestatten, in den Kanal 7 zu strömen. Die innere Oberfläche des Verteilerstücks bildet die obere Grenze der Bewegung für das erste Ventilglied 15. Dieses Glied besitzt einen scheibenförmigen flachen Teil 16, der an seiner einen Seite, die stromaufwärts von dem eintretenden Strom beaufschlagt wird, eine Druckaufnahmefläche 41, und die an ihrer anderen Seite, die von dem in der Ventilkammer 6 stromabwärts herrschenden Druck beaufschlagt wird, eine Druckaufnahmefläche 40 besitzt. Der die Scheibe 16 tragende Kolben 17 ist in Bohrungen 18 und 18A hin- und herbeweglich gelagert und führt diese Bewegungen aus, wenn die Ventilscheibe 16 sich zu der einen oder der anderen ihrer in Fig. 1 gezeigten Grenzstellungen oder in eine beliebige Zwischenstellung zwischen diesen Grenzstellungen bewegt.

Die Bohrung 18 befindet sich in einem ringförmigen Kolben 24, und die Bohrung 18A in einer Hülse 19. Die Hülse 19 ist bei 19A in den Teil 10 eingeschraubt. Die Bahn des Kolbens 17 endet innerhalb des Teils 10A an einem Anschlag 39'. Das diesem Anschlag gegenüberliegende Stirnende 39 des Kolbens 17 wirkt als Druckaufnahmefläche, die von dem am Auslass 5 herrschenden Druck des ausströmenden Mediums beaufschlagt wird.

° Der Auslass 5 steht in Strömungsverbindung mit einer ringförmigen Öffnung 20, die durch das Stirnende 22 der Hülse 19 und das Stirnende 23 eines ringförmigen Kolbens 24 begrenzt wird. Der Auslass 5 steht auch mit einem in der Wandung des Kolbens 17 ausgebildeten verjüngten Schlitz 21 und dadurch auch mit einem axialen Kanal 14 in Verbindung, der im Schaft des Ventilgliedes 15 angeordnet ist.

Die Aufwärtsbewegung des ringförmigen Kolbens 24 wird durch einen Anschlag 25 begrenzt, der mittels (nicht gezeichneter) Schrauben an dem Gehäuseteil 2 befestigt ist.

Ein System von Federn 26 ist zwischen das innere Ende des Teils 10 und den Umfangsflansch des ringförmigen Kolbens 24 eingesetzt. Diese Federn suchen den ringförmigen Kolben 24 gegen den Anschlag 25 zu drücken, biegen sich aber bei Zunahme des auf den ringförmigen Kolben wirkenden Differenzdruckes derart, dass sie dem Kolben 24 erlauben, sich zu bewegen und eine ringförmige Öffnung 20 nach Massgabe des Differenzdruckes zu vergrössern oder zu vermindern.

■ ' Das Federsystem besteht aus zwei Tellerfedern 29 und 30, die axial entlang dem ringförmigen Kolben 24 durch Abstandsscheiben 31 voneinander getrennt und durch schmale Anschlagflächen 28 und 27, die am Innendurchmesser der Federn vorgesehen sind, gegen die Abstandsscheiben angedrückt gehalten werden. Die Auswirkung der Ausbiegung der Federn 26 kann bei einer beliebigen Grösse der Ausbietung dadurch vergrössert werden, dass die Umfänge der oberen Oberfläche 32 und der unteren Oberfläche 33 der Abstandsscheibe derart geändert werden, dass sich die tragenden Durchmesser der Federn bei ihrer Ausbiegung ändern. Es ist ersichtlich, dass die Oberflächen 32 und 33 von den Federn weg konvex gebogen sind, wodurch die genannte Veränderung des Ausbiegeeffekts hervorgerufen wird. In jeder der Abstandsscheiben ist ein schmaler Auslasskanal 34 vorgesehen, der dazu dient, die Mediumdrücke an beiden Seiten jeder Feder miteinander auszugleichen.

Es wurde nun festgestellt, dass der untere Anschlag 39' und die ihm gegenüber liegende Stirnendfläche des Kolbens 17 von dem Druck beaufschlagt sind, der in der Ausflussleitung stromabwärts an dem Auslass 5 herrscht. Die Oberseite 40 der Ventilscheibe 16 ist von dem Druck des Mediums beaufschlagt, der stromabwärts in dem Hauptteil der Ventilkammer 6 herrscht. Die andere Seite 41 der Ventilscheibe 16 ist von dem Druck des in den Teil 11 der Ventilkammer 6 einströmenden Mediums beaufschlagt, der in der Einflussleitung des Einlasses 4 erzeugt wird. Die Fläche 41 bildet eine erste Druckaufnahmefläche des ersten Ventilgliedes, während die Fläche 40 eine zweite Druckaufnahmefläche des ersten Ventilgliedes und die Stirnendfläche 39 des Kolbens 17 eine dritte Druckaufnahmefläche des ersten Ventilgliedes 15 bildet.

In gleicher Weise hat der ringförmige Kolben 24 eine erste Druckaufnahmefläche 35, die von dem Druck des Mediums beaufschlagt wird, das sich stromaufwärts in dem Kammerteil 11 befindet, ferner eine zweite, vom Stirnende 23 gebildete Druckaufnahmefläche, die von dem Druck des Mediums beaufschlagt wird, das sich stromabwärts in der Ausflussleitung zum Auslass 5 befindet.

Eine erste veränderliche Öffnung ist die ringförmige Öffnung 37 und eine zweite veränderliche Öffnung liegt im Bereich der ringförmigen Öffnung 20 entsprechend der Breitendimension des verjüngten Schlitzes 21, die durch die Lage des Schaftes 17 bestimmt wird.

Es ist ersichtlich, dass der Mediumdruck im Einlasskanal 4 und der Mediumstrom aus dem Kammerteil 11 durch die erste veränderliche Öffnung 37 zum Kammerteil 6 bestrebt sind, die Ventilscheibe 16 des Ventilgliedes 15 und zusammen mit der Ventilscheibe den Ventilschaft 17 zur gegenüberliegenden Seite der Ventilkammer 6 in eine Gleichgewichtsstellung zu drücken, die mit unterbrochenen Linien dargestellt ist und durch den Anschlag am Strömungsverteilerstück 13 begrenzt wird.

Wenn die Ventilscheibe 16 und der Schaft 17 zum Anschlag bei 13 hin bewegt werden, so nimmt die Grösse desjenigen Teils des Schlitzes 21, der der Öffnung 20 gegenüberliegt, zu, wodurch der offene Querschnitt, der dem Durchtritt des Mediumsstroms zur Verfügung steht und dementsprechend die Mediumsmenge in dem durch den Austrittskanal 5 austretenden Strom vergrössert werden.

In der gleichen Zeit, in der sich die Ventilscheibe 16 gegen den Anschlag bei 13 bewegt, vergrössert sich die Fläche der Öffnung 37, weil die Wandung 38 der Ventilkammer 6 sich stromabwärts erweitert. Demgemäss stellt sich das Ventilglied 15 von selbst derart ein, dass es sich Mengenzunahmen der Strömung im Einlasskanal anpasst. Wenn nun die eintretende Strömung abnimmt, so läuft das Ventilglied 15 gegen die Grenzstellung zurück, in der es in Berührung mit dem in Fig. 1 gezeigten Ventilteil 10A gelangt, wobei die Grösse der Öffnung 37 verringert wird.

In der gleichen Zeit steht das Ventilglied 15 unter vollständigem Druckausgleich, so dass es eine Zwischenstellung einnehmen kann, die nach Massgabe der volumetrischen Strömung in der Einlassleitung zwischen den beiden Grenzstellungen verlangt wird, wobei der an der Fläche 41 herrschende Druck, der das Ventilglied 15- in der Kammer 6 gegen den Anschlag bei 13 zu bewegen sucht, durch einen entsprechenden Druck an der Ventilfläche 40 und der Ventilschaftstirnfläche bei 39 ausgeglichen wird. Dieser Druck entspricht dem Differenzdruck zwischen der Kammer 6

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und dem Strömungsauslass 5, der die Ventilscheibe 16 durch die Kammer 6 gegen ihre untere Grenzstellung zu bewegen sucht. Somit wirkt der in der Kammer 6 herrschende Druck nicht mehr als treibende Kraft und ist die vom Ventilglied 15 in der Kammer 6 eingenommene Stellung lediglich eine 5

Funktion der volumetrischen, durch die Öffnung 37 einströmenden Menge. Es ist ersichtlich, dass, wenn Ps (absoluter Druck im sekundären Gasausgang) konstant ist und wenn der Druck des einströmenden Mediums erhöht wird und sich z. B. verdoppelt, der Differenzdruck P2 (absoluter Druck im 10 primären Gasausgang) minus P3 an der durch das erste Ventilglied und das zweite Ventilglied bei 20 und 21 bestimmten Öffnung sich nicht entsprechend verdoppelt, sondern auf einen grösseren als den doppelten Betrag anwächst. Es ist daher notwendig, diesen Differenzbetrag zu kom- 15 pensieren, und diese Kompensation wird durch den das zweite Ventilglied bildenden ringförmigen Kolben 24 geliefert. Das Federsystem, das dieses Ventilglied bremst, biegt sich zwischen den Flächen 27 und 28 um sich selbst nach innen, wenn der Differenzdruck zwischen der Kammer 11 2o und dem Auslass 5 zunimmt. Wenn sich die Federn des Federsystems biegen, ändern sich ihre Berührungspunkte mit den gekrümmten Flächen 32 und 33, wodurch das Verhältnis des Biegemoments zum Differenzdruck abnimmt. Auf diese Weise erhält man eine einstellbare veränderliche Feder- ^ kraft und kann dadurch die ringförmige Öffnung 20 verändern und auch die Zunahme der aus dem Auslass 5 austretenden Strömung verhindern oder vermindern, die sonst auftreten würde.

Es ergibt sich, dass das erste Ventilglied 15 und das zweite 30 Ventilglied 24 in Kombination miteinander die Strömung bzw. die Strömungsgeschwindigkeit am Auslass 5 auf jedes beliebige Volumen und jeden beliebigen Druck im Verhältnis zum Druck und der Strömung am Einlass 4 einstellen. Die Einstellung kann man mit vernünftiger Genauigkeit durch Anwendung der folgenden mathematischen Formeln erhalten, und das Ergebnis kann man durch ein empirisches Annäherungsverfahren verbessern. Die physikalischen Dimensionen können auf optimale Werte gebracht werden, mit denen beliebige Ausführungscharakteristika erzielt werden können.

Dieser mathematischen Beschreibung des Proportionie-rungsventils liegt die Annahme zugrunde, dass es zur Regelung der Reinigung einer nicht mit einer Heizvorrichtung versehenen Trockenvorrichtung dient.

Es sei angenommen: 45

Absoluter Druck des einströmenden Gases = Pi

Absoluter Druck des primären abströmenden Gases = P2 Absoluter Druck des sekundären abströmenden Gases = Pg Strömungsgeschwindigkeit des einströmenden Gases beim Druck Pi = Vi50

Strömungsgeschwindigkeit des primären austretenden

Gases beim Druck P2 = V2

Strömungsgeschwindigkeit des sekundären austretenden

Gases beim Druck Ps = Vs

Querschnitt der ersten variablen Öffnung = A155

Querschnitt der zweiten variablen Öffnung = A2

Die Beschreibung basiert auf der Bedingung, dass Vs gleich Vi wird, wenn das Verhältnis von

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kritisch wird, d. h. wenn

P2 Ps P2 Ps

Gasströmung durch die zweite variable Öffnung A2 den Höchstwert annimmt.

Die Temperatur wird als konstant angenommen. Für die erste variable Öffnung gilt:

(P1-P2) — Ki • di

(1)

wobei Ki = eine Durchfluss- oder Ausflusszahl für die Mediumabgabe an der ersten variablen Öffnung Ai, einschliesslich die Umrechnungskonstanten für die physikalische Einheit, und di = die Dichte des Gases beim Druck Pi ist.

Die Kraft, die das erste Ventilglied in der gleichen Richtung zu bewegen sucht wie der eintretende Gasstrom, ist:

Fi = Pi ■ Bi - P2 • B2 (2)

wobei

Fi = die Kraft;

Bi = die Grösse der ersten durch den Druck Pi beaufschlagten Fläche; und B2 = die Grösse der zweiten, durch P2 beaufschlagten Fläche ist.

Wenn aber infolge der Konstruktion Bi — B2 ist, so wird

Fi = (Pi - P2) • Bi

(3)

Für den Fall von Gleichgewicht wird die Kraft Fi ausgeglichen durch eine gleiche und entgegengesetzte Kraft, die durch den Differenzdruck P2 — Ps geliefert wird, der auf die dritte Fläche Bs des ersten Ventilgliedes wirkt, so dass:

(Pi - P2) • Bi = (P2 - Ps) • Bs

(4)

Setzt man (Pi — P2) nach Gleichung (1) unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit (Vi) ein, so wird:

35

40

Ki • di

VA 2

— I • Bi = (P2 — Ps) • B3 Ai^

[~(P2 — Ps) • Bs"] oder Vi = Ai •

L Ki • di • Bi J

1/2

(5)

Wenn nun kritisch wird, d. h. wenn

P2 Ps P2

jenen Wert dieses Verhältnisses überschreitet, bei dem die Gasströmung durch die zweite variable Öffnung A2 den Höchstwert annimmt, so gilt für Vs:

Vs =

A2 • P2 • K2

ds

(6)

wobei K2 = die Durchfluss- oder Ausflusszahl für die Mediumabgabe an der zweiten variablen Öffnung A2, einschliesslich die Umrechnungskonstanten der physikalischen Einheit, und ds = die Dichte des Gases beim Druck Ps ist.

Zufolge der Konstruktion ist nun aber Vi == Vs. Verbindet man nun die Gleichungen (5) und (6) miteinander, so gilt

Ai

65

r(P2-Ps)-B3 -|

L Kx • di • Bi J

1/2

A2 • P2• K2 ds

.... (7)

einem Wert dieses Verhältnisses überschreitet, bei dem die

Es sei nun angenommen, dass (Pi — P2) klein ist, so dass in der Gleichung (6) Pi = P2 wird.

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Es sei ferner di = Ci • Pi und ds = Cs • Ps, wobei Ci und C3 Konstanten sind.

Diese Konstanten werden wie folgt miteinander kombiniert:

K'

C3

r Bs_

LKi. Cl

-1

1/2

K2 LKi • Ci • Bi J Hieraus lässt sich die Gleichung (7) vereinfachen zu:

(8)

0

Pi — P»~| 1/2 Pi

=A2 —

Pi J Ps

10

K • Ai • | | = A2— (9)

Die zweite variable Öffnung des Ventils ist durch die

Masse x und y bestimmt, x seinerseits wird durch die Lage 15 des ersten Ventilgliedes und y durch di& Lage des zweiten Ventilgliedes bestimmt, so dass A2 = x ■ y. Wenn x der Grösse Ai proportional ist, so wird x = Ks • Ai, wobei Ks eine Konstante ist. Dann wird

20

A2 = Ks • Ai • y

(10)

Setzt man für A2 in der Gleichung (9) die vorstehende Formel für A2 ein, so wird:

K-Ai

Pi

: Ks • Al • y • —

p?r-

K Ps r Psl 1/2 oder y = 1 (12)

Ks Pi L PiJ

25

30

Das Diagramm in Fig. 4 zeigt den variablen Teil der rechten Seite der vorstehenden Gleichung als Ordinate und den Differenzdruck (Pi — P3) als Abszisse; dieser Differenzdruck veranlasst die Bewegung des zweiten Ventilgliedes.

Die Extremstellungen der Bewegung sind diejenigen, bei denen die korrekten Werte von y bei dem Maximalwert und dem Minimalwert von (Pi — P3) auftreten; bei Zwischenwerten folgt y der Form der Kurven der Fig. 4. Da die Lage des zweiten Ventilgliedes bei grösseren oder kleineren Werten von (Pi — Ps) nicht stark ins Gewicht fällt, ist es am einfachsten, zuzulassen, dass das zweite Ventilglied eine Ruhestellung erreicht, wenn (Pi — Ps) = O, wenngleich das Ventilglied auch so vorbelastet sein kann, dass es den konstruktionsbedingten Minimalwert von (Pi — Ps) einnimmt. In gleicher Weise kann die Verwendung geeigneter Begrenzungsanschläge das Ventil hindern, eine maximale Bewegungsstrecke zu überschreiten, wie sie dem konstruktionsbedingten Maximalwert von (Pi—Ps) entspricht.

Verschiedene Federanordnungen wurden verwendet, um die im Diagramm nach Fig. 4 gezeigten Verhältnisse zu erhalten. Zwei Federscheiben, von denen jede eine lineare Charakteristik besitzt, können miteinander so kombiniert werden, dass sie eine nichtlineare Bewegung erzeugen, welche der gewünschten Form der Bewegung sehr nahe kommt. Bei dem hier gezeigten Beispiel wird eine einzige flache Federscheibe so unterstützt, dass, wenn sie sich abbiegt, der Durchmesser ihrer Unterlage abnimmt und die Feder steifer wird. Auf diese Weise wird eine stetig variable Federkraft erzeugt. Durch eine geeignete Formung des Umrisses der Unterlage der Feder wird die Bewegung des zweiten Ventilgliedes genau an die Form der Kurven nach Fig. 4 herangebracht.

2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

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1. Proportionierungsventil zur Aufteilung eines durch den Einlasskanal (4) des Ventils einströmenden Strömungsmediums in einem vorgegebenen Volumenmengenverhältnis auf zwei Ausflusskanäle (5, 7), gekennzeichnet durch 5

ein im Strömungsweg zwischen dem Einlasskanal (4) und den Ausflusskanälen (5,7) liegendes, in einer in einem Gehäuse (1) angeordneten Ventilkammer (6) zwischen Grenzstellungen in Gleichgewichtsstellungen axial verschiebbares erstes Ventilglied (15) mit einem den Eingangsdruck (Pi) und 1° den ersten, im ersten Ausflusskanal (7) auftretenden Ausgangsdruck (P2) abfühlenden Teil (16), welcher eine dem Eingangsdruck (Pi) ausgesetzte erste Fühlfläche (41) und eine dem ersten Ausgangsdruck (P2) ausgesetzte zweite Fühlfläche (40) besitzt, und durch welche Drücke (Pi, P2) das 15 erste Ventilglied (15) in der einen oder in der anderen Richtung in der Ventilkammer (6) bewegbar ist, und eine vom zweiten, im zweiten Ausflusskanal (5) auftretenden Ausgangsdruck (P8) und der Stellung des ersten Ventilgliedes (15) in der Ventilkammer (6) abhängig beauf- 20 Schlagte dritte Druckfühlfläche (39), durch deren Beaufschlagung das erste Ventilglied (15) in Richtung auf den ersten Ausflusskanal (7) belastet wird, wodurch das erste Ventilglied (15) in eine Gleichgewichtsstellung gelangt, die der Einlassvolumenmenge und dem Unterschied zwischen 25 den von den auf die zweite und die dritte Druckfühlfläche (40, 39) wirkenden Ausgangsdrücken (P2, P3) erzeugten Kräften proportional ist,

wobei ferner das mit dem ersten Ventilglied (15) verbundene druckabfühlende Teil (16) zusammen mit der Wand 30 (38) der Ventilkammer (6) eine erste veränderbare Öffnung (37) für den Durchtritt des Mediums vom Einlasskanal (4) in die Ventilkammer (6) begrenzt, deren Grösse von der momentanen Stellung des ersten Ventilgliedes (15) abhängt,

wobei das erste Ventilglied (15) weiterhin mit einer Wan- 35 dung (22) des zweiten Abflusskanals (5) eine zweite veränderbare Öffnung (20) für den Abfluss von Medium in den zweiten Abflusskanal (5) begrenzt, wobei die Grösse der zweiten veränderlichen Öffnung (20) von der Stellung des ersten Ventilgliedes (15) und der Stellung eines zweiten, un- 40 abhängig vom ersten Ventilglied (15) bewegbaren Ventilgliedes (24) abhängig ist,

wobei das zweite Ventilglied (24) eine dem Eingangsdruck (Pi) ausgesetzte erste Druckaufnahmefläche (35) besitzt, welcher Eingangsdruck (Pi) das zweite Ventilglied (24) 45 vom ersten Ausflusskanal (7) weg zu bewegen sucht, und eine zweite Druckaufnahmefläche (23) aufweist, die vom zweiten Ausgangsdruck (Ps) im zweiten Ausflusskanal (5) beaufschlagt wird, der das zweite Ventilglied (24) zum ersten Ausflusskanal (7) hin zu bewegen trachtet, und 50

wobei ferner mindestens ein Vorspannglied (29, 30) vorgesehen ist, das das zweite Ventilglied (24) zum ersten Ausflusskanal (7) hin zu bewegen und dessen Bewegung in der Gegenrichtung mit zunehmender Kraft zu hemmen sucht,

aber eine Bewegung in der Gegenrichtung erlaubt, wenn die 55 Bewegungskraft in der Gegenrichtung ein vorgegebenes Minimum überschreitet, um die Grösse der zweiten veränderbaren Öffnung (20) aufgrund des Eingangsdruckes (Pi) und des zweiten Ausgangsdruckes (Ps) zu beeinflussen.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 60 der den Eingangsdruck (Pi) und den ersten Ausgangsdruck (Pa) abfühlende Teil (16) des ersten Ventilgliedes (15) eine Scheibe ist, deren beide Seitenflächen (40, 41) als erste bzw. zweite Druckabfühlflächen wirksam sind, wobei deren Umfang zusammen mit der Wand (38) der Ventilkammer (6) die 65 erste veränderbare Öffnung (37) begrenzt; dass die genannte Wand (38) sich von der Einmündung des Einlasskanals (4) weg erweitert, so dass die Fläche der ersten veränderbaren

Öffnung (37) mit zunehmendem Abstand der Scheibe (16) von der Einmündung zunehmend grösser wird; dass die genannte Scheibe (16) auf dem einen Ende eines Ventilschaftes (17) aufgebaut ist, und dass das andere Ende dieses Schaftes die dritte Druckfühlfläche (39) aufweist; dass der Ventilschaft (17) mit einer axialen Bohrung (14) und einem von dieser ausgehenden radialen länglichen und sich in Längsrichtung verjüngenden Schlitz (21) versehen ist, welcher sich durch die Schaftwand hindurch erstreckt und die axiale Bohrung (14) mit der zweiten veränderbaren Öffnung (20) verbindet; und dass der Ventilschaft (17) in einer Bohrung (18) des zweiten Ventilgliedes (24) und in einer Bohrung (18A) einer im Ventilgehäuse (2,10) eingesetzten Hülse (19), welche Bohrung mit der erstgenannten Bohrung (18) fluchtet, hin und her verschiebbar so gelagert ist, dass der genannte radiale Schlitz (21) in jeder Stellung des ersten Ventilgliedes (15) zwischen dessen Grenzstellüngen im Bereich der zweiten veränderbaren Öffnung (20) liegt.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannglieder (29, 30) am zweiten Ventilglied (24) ringförmige Federscheiben sind, deren konvexe Flächen auf konvexen Sitzflächen (32, 33) einer zwischen den Federscheiben liegenden Abstandsscheibe (31) so anliegen, dass bei der Biegung der Federscheiben (29, 30) der Auflagebereich zwischen den Federscheiben und der Abstandsscheibe (31) radial nach innen wandert, wobei eine Versteifung der Feder-scheiben auftritt.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand der Zentrumsöffnung einer der Federscheiben (29, 30) flexibel am zweiten Ventilglied (24) anliegt.

In der USA-Patentschrift 2 944 627 ist eine zweibettige, mit einem Trocknungsmittel arbeitende Trockenvorrichtung oder eine sonstige, mit einem adsorbierenden Bett arbeitende Gasfraktionierungsvorrichtung beschrieben, bei welcher das eine mit Trocknungsmittel oder mit einem sonstigen Adsorptionsmittel versehene Bett ausserhalb der Strömung liegt und regeneriert wird, während das andere Bett in die Strömung eingeschaltet ist. Ein bestimmter Teil des aus dem im Gasstrom liegenden Bett austretenden Gasstroms wird als Reinigungsstrom für die Regenerierung des verbrauchten Bettes abgelenkt, worauf der Reinigungsstrom für gewöhnlich entweder in die Atmosphäre abgelassen oder in die Vorrichtung zurückgeführt wird.

Bei dieser Trockenvorrichtung oder sonstigen Gasfraktionierungsvorrichtung ist typisch, dass Heizvorrichtungen oder sonstige Energie verbrauchende Vorrichtungen zur Regenerierung des Bettes nicht verwendet werden. Die Regenerierung des ausserhalb der Strömung liegenden verbrauchten Bettes wird im allgemeinen bei einem geringeren Gasdruck durchgeführt als der Adsorptionsvorgang des in der Strömung liegenden Bettes. Wenn man dieses Regenerierungsverfahren anwendet, so geht ein beträchtlicher Teil, bis zu ungefähr 10 0/0 des gesamten Hauptgasstromes, als Reinigungsstrom verloren. Verwendet man jedoch mit Druckschwingungen oder mit konstanter Wärme arbeitende Trockenvorrichtungen, so kann der Regenerationsdruck dem Adsorptionsdruck nahekommen, und wenn er diesen Druck erreicht, beträgt das Verhältnis des Reinigungsstromes zum Hauptstrom nahezu 100 °/o. Eine Erhöhung der Temperatur des Reinigungsstroms ermöglicht es, das Verhältnis von Reinigungsstrom zu Hauptstrom zu verringern, da der Sättigungsgrad des Reinigungsstromes dann zunimmt.

Beim Betrieb von Adsorptionssystemen mit Zwillingsbetten ist es üblich, die Arbeitsbedingungen in bezug auf eine vorgegebene Umlaufzeit festzulegen und die Betten bei Be

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PATENTANSPRÜCHE

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endigung der vorgegebenen Umlaufzeit für jeden Arbeitsumlauf aus dem Strom auszuschalten. Bei dieser Arbeitsweise ist die Grösse des Reinigungsstromes notwendigerweise auf das Maximum der Belastungsmöglichkeit der Trockenvorrichtung eingestellt, wenngleich diese Belastung selten auftreten wird. Diese Einstellung bedeutet aber eine Verschwendung an Rei-nigungsströmung, weil das Ausmass der Belastung des adsorbierenden Bettes in der Strömung am Ende eines Arbeitsumlaufs natürlich von der Menge bzw. der relativen Menge an adsorbierendem Stoff abhängt, der im Bett zurückgehalten wird, z. B. Feuchtigkeit. Häufig tritt der Fall ein, dass diese Menge sich stark ändert, so dass ein Bett vor dem Ende des Arbeitskreislaufes nicht völlig verbraucht werden kann. Die Verwendung von mehr Reinigungsgas als zur Regenerierung eines Bettes notwendig ist, bedeutet natürlich Verschwendung an Reinigungsgas.

Eine wirtschaftlichere Lösung der Aufgabe könnte darin bestehen, das Verhältnis der Grösse des Reinigungsstroms nach Massgabe des Volumens des abströmenden Gases einzustellen, derart, dass, wenn ein grosses Gasvolumen durch den in der Strömung befindlichen Tank befördert wird, ein verhältnismässig starker Reinigungsstrom für die Regenerierung umgelenkt wird, während andererseits, wenn das Volumen des Hauptstroms gering ist, der Reinigungsstrom entsprechend herabgesetzt werden kann. Auf diese Weise kann das Arbeiten eines Zwillingstanksystems besser an die tatsächlichen Arbeitsbedingungen angepasst werden, wie es für einen hohen Wirkungsgrad der Abtrennung bzw. Reinigung und für einen hohen Wirkungsgrad bei der Regenerierung zu verlangen ist, ohne dass unerwünschte Verschwendung von wertvollem abströmendem Gas als Reinigungsstrom auftritt.

Um an Reinigungsgas zu sparen, muss bei der Bemessung der anteiligen Volumenverhältnisse der Ströme nicht nur die volumetrische Grösse der eintretenden Strömung, sondern auch die Grösse der Adsorptionsdrücke in Rechnung gestellt werden. Es wurde schon darauf hingewiesen, dass der Mengenanteil des Reinigungsstroms zunimmt, wenn sich der Reinigungsdruck und der Adsorptionsdruck einander nähern. Die zur anteiligen Bemessung der Ströme zur Verfügung stehenden Ventile sind nicht darauf eingerichtet, den Reinigungsstrom volumetrisch im Verhältnis zum Hauptstrom und das Druckverhältnis derart einzustellen, dass es eine vollständige Regenerierung eines verbrauchten Bettes gewährleistet, ohne dass Reinigungsgas verschwendet wird. Die verfügbaren Ventile sind zu kompliziert und besitzen eine Vielzahl von in empfindlicher Weise voneinander abhängigen Teilen, so dass fehlerhaftes Arbeiten des Ventils praktisch während langer Betriebszeiten auftritt. Da das fehlerhafte Arbeiten des Reinigungsstromes dazu führt, dass ein verbrauchtes Bett nicht vollständig regeneriert wird, kann dies zu einem Durchbruch des adsorbierten Stoffes führen, so dass das abströmende Gas nicht vollständig fraktioniert oder nicht vollständig von der zu entfernenden Komponente befreit ist. Man darf daher bei den meisten Systemen unzuverlässiges oder ungenaues Arbeiten des Ventils nicht während längerer Zeiträume zulassen.