CH670139A5

CH670139A5 -

Info

Publication number: CH670139A5
Application number: CH2484A
Authority: CH
Inventors: Franz Kaiser
Original assignee: Zikesch Gmbh C H
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1984-01-04
Publication date: 1989-05-12
Also published as: DE3300752C2; JPS59165806A; DE3300752A1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Dampfumformventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Dampfumformventil ist aus der GB-PS 4 98 083 bekannt. Dem durch dieses Ventil strömenden Dampf wird zur Abkühlung Wasser zugeführt. Die Menge des zugeführten Wassers wird mit einem Nadelventil in Abhängigkeit von dem Öffnungshub der Hauptspindel an die jeweils durchströmende Dampf menge angepasst. In dem Nadelventil bildet die Nadel die Hilfsspindel. Bei dieser Anpassung wird jedoch nur der Öffnungshub der Hauptspindel und nicht die Dampftemperatur berücksichtigt. Daher ist in dem bekannten Dampfumformventil ein zweites, zusätzliches Ventil vorgesehen, das von einem Temperaturfühler im aus dem Dampfumformventil austretenden Dampfstrom gesteuert wird. Das zweite Ventil dient zur Feinregelung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den regeltechnischen Aufwand bei einem Dampfumformventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wesentlich herabzusetzen und die Regelung hinsichtlich ihres Aufbaus zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Damit ist nur ein Ventil notwendig, mit dem die zugeführte Wassermenge sowohl an die durchströmende Dampfmenge als auch an die Dampftemperatur an der Ausgangsseite des Dampfumformventils anpassbar ist.

Dabei ist es bei einem Dampfumformventil, bei dem das Gestänge einen mit dem Hub der Hauptspindel schwenkbaren Haupthebel, einen den Hub der Hilfsspindel bewirkenden Hilfshebel und eine Kupplungsstange aufweist, vorteilhaft, wenn die Kupplungsstange das Stellelement enthält und mittels des Stellelements eine Längenänderung der Kupplungsstange bewirkbar ist. Das Stellelement ist vorzugsweise eine beidseitig beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Anordnung.

In dem erfindungsgemässen Dampfumformventil, bei dem der Hilfshebel zwischen dem Angriffspunkt der Hilfsspindel und dem Angriffspunkt der Kupplungsstange schwenkbar gelagert ist, lassen sich die jeweils vom Haupthebel und vom Hilfshebel auszuführenden Verstellwege in vorteilhafter Weise justieren, wenn der Schwenkpunkt lageveränderlich ist.

Bei einem erfindungsgemässen Dampfumformventil, bei dem das die Verstellung der Hauptspindel bewirkende Betätigungselement mit einem Ende des Haupthebels verbunden ist, ist eine günstige Auslegung für das Gestänge gegeben, wenn eine Anlenkstelle des Haupthebels an dessen anderem Ende liegt und die Hauptspindel zwischen diesem und der Anlenkstelle am Haupthebel angreift.

Es lassen sich günstige Verhältnisse für die Kraftübertragung erzielen, wenn die Kupplungsstange an einem zwischen dem Angriffspunkt der Hauptspindel und dem Angriffspunkt des Betätigungselementes liegenden Punkt mit dem Haupthebel verbunden ist. Dies gilt insbesondere für eine Ausführungsform, bei der die Hauptspindel und die Hilfsspindel aus der diametral entgegengesetzten Richtung in das Ventilgehäuse eintreten.

Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, dass das Betätigungselement eine Kolben-Zylinder-Anordnung ist, deren einer Teil sich auf einem Festpunkt abstützt, und dass die Kupplungsstange oder ein Ende des Stellelementes mit dem

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anderen Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden ist.

Ein bekanntes Gas-Luft-Mischventil für Gasheizungen (FR-PS 5 32 355) weist eine Hauptspindel und eine innerhalb dieser konzentrisch angeordnete Hilfsspindel zum Steuern der Zusammensetzung und des Durchflusses des Gas-Luft-Gemisches auf. Dieses Misch ventil steht jedoch weder mit der Erfindungsaufgabe noch mit der erfindungsgemässen Lösung in einem Zusammenhang.

In dem erfindungsgemässen Dampfumformventil, bei dem die Hauptspindel als eine der Zuführung von Wasser dienende Hohlspindel ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn die Hauptspindel den Sitz für die relativ zur Hauptspindel axial bewegliche Hilfsspindel und einen ausgangsseitig an den Hilfssitz anschliessenden Lochzylinder aufweist, die Hilfsspindel vom Lochzylinder eng anliegend umgeben ist und die Grösse des am Lochzylinder jeweils freigegebenen Wasseraustrittsquerschnitts von der relativen axialen Lage zwischen Lochzylinder und Hilfsspindel abhängig ist. Hierdurch ist es möglich, die Feinregelung der Wasserzufuhr in unmittelbarer Nähe desjenigen Bereiches zu bewirken, in dem das Wasser dem Dampf zugegeben wird. Das Wasser kann deshalb unter einem geringeren Druck zugeführt werden als bisher. Dies hat auch eine Energieeinsparung zur Folge.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch ein Dampfumformventil in einer ersten Ausführungsform;

Figur 2 einen Teil der Darstellung nach Figur 1 in vergrös-sertem Massstab;

Figur 3 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Teil des Dampfumformventils in einer abgewandelten Ausführungsform.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Dampfumformventil hat ein Ventilgehäuse 10 von etwa kreisförmigem Querschnitt. Eine Trennwand 11 unterteilt den Innenraum des Ventilgehäuses 10 in einen eingangsseitigenTeil 12 und einen ausgangsseitigen Teil 13. Über einen Anschlussstutzen 14 wird dem Dampfumformventil Dampf zugeführt. Der entspannte Dampf tritt durch einen weiteren Anschlussstutzen 15 aus.

Im mittleren Bereich der Trennwand 11 ist ein Ventilsitz 16 ausgebildet. In diesen greift ein Schliessteil 17 ein, der das untere Ende einer Hauptspindel 18 bildet. Diese ist eine Hohlspindel, die eine Kammer 19 im Ventilgehäuse 10 durchsetzt und im Bereich der Kammer 19 mit Durchbrechungen 20 versehen ist. Über einen Anschlussstutzen 21 in die Kammer 19 eingeführtes Wasser kann also in einen inneren Kanal 22 der Hauptspindel 18 gelangen.

Der Schliessteil 17 hat einen in den ausgangsseitigen Teil 13 des Ventilgehäuses 10 hineinragenden Lochring 23 und einen zu diesem konzentrischen inneren Lochzylinder 24, die beide zur besseren Verteilung und Vermischung von Dampf und Wasser dienen. Innerhalb des Lochzylinders 24 befindet sich eine Hilfsspindel 25, die sich in Verlängerung der Hauptspindel 18 erstreckt und das Ventilgehäuse 10 an einer Stelle durchsetzt, die der Durchtrittsstelle der Hauptspindel 18 diametral gegenüberliegt. Im Übergangsbereich zwischen dem Kanal 22 und dem Innenraum des Lochzylinders 24 ist ein Hilfssitz 26 in Form einer konischen Querschnittsverengung ausgebildet. Das freie Ende 25' der Hilfsspindel 25 ist dieser Form so angepasst, dass es wie ein Schliessteil am Hilfssitz 26 anliegen und die Wasserzufuhr sperren kann.

Das aus dem Ventilgehäuse 10 herausragende Ende der

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Hauptspindel 18 ist mit einem Haupthebel 27 gelenkig verbunden, der mit seinem einen Ende an einem Punkt 28 schwenkbar gelagert ist. An dem anderen Ende des Haupthebels 27 greift die zu einer Kolbenzylinderanordnung 29 gehörende Kolbenstange 30 an, während sich das andere Ende der Kolbenzylinderanordnung 29 auf einem Festpunkt 31 abstützt.

Das eine Ende einer Kupplungsstange 32 ist zwischen den Angriffspunkten von Hauptspindel 18 und Kolbenstange 30 mit dem Haupthebel 27 verbunden. Das andere Ende der Kupplungsstange 32 greift an einem Hilfshebel 33 an, der um einen Schwenkpunkt 34 beweglich ist. Das andere Ende des Hilfshebels 33 ist mit der Hilfsspindel 25 verbunden. Der Schwenkpunkt 34 ist, wie nur schematisch angedeutet, gegenüber dem Ventilgehäuse 10 in Längsrichtung des Hilfshebels 33 verschiebbar, so dass das Verhältnis der vom Hilfshebel 33 gebildeten beiden Hebelarme veränderbar ist.

In die Kupplungsstange 32 ist eine als Stellelement dienende Kolbenzylinderanordnung 35 konstruktiv integriert. Diese ist ebenso wie die Kolbenzylinderanordnung 29 in beiden Richtungen beaufschlagbar. Die Kolbenzylinderanordnung 35 wird über einen hier nicht dargestellten Regelkreis in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz betätigt, die aus der im ausgangsseitigen Teil 13 des Ventilgehäuses 10 herrschenden Dampftemperatur und einer vorgegebenen Solltemperatur gebildet ist.

Im einzelnen hat das beschriebene Dampfumformventil folgende Arbeitsweise:

Die Zeichnung zeigt das Dampfumformventil in seiner Schliessstellung. Durch entsprechende Beaufschlagung der Kolbenzylinderanordnung 29 wird der Haupthebel 27 nach oben gedrückt. Hierdurch wird die Hauptspindel 18 angehoben, so dass der Schliessteil 17 vom Ventilsitz 16 abhebt und der unter hohem Druck stehende Dampf an dem Lochring 23 des Schliessteils 17 vorbei in den ausgangsseitigen Teil 13 des Ventilgehäuses 10 strömen kann. Mit dem Haupthebel 27 werden gleichzeitig die Kupplungsstange 32, die mit der Kolbenstange der Kolbenzylinderanordnung 35 identisch ist, angehoben, so dass der Hilfshebel 33 um den Schwenkpunkt 34 geschwenkt wird und die Hilfsspindel 25 nach unten hin von dem Hilfssitz 26 abhebt. Somit kann gleichzeitig auch Wasser durch den Lochzylinder 24 in den ausgangsseitigen Teil 13 des Ventilgehäuses 10 gelangen und die Abkühlung des Dampfes bewirken. Solange der Dampf noch nicht die gewünschte Temperatur hat, wird über die von der Regelung ermittelte Regelabweichung die Kolbenzylinderanordnung 35 unabhängig von der Stellung des Haupthebels 27 betätigt, so dass die Hilfsspindel 25 je nach den Vorzeichen der Regelabweichung einen kleineren oder einen grösseren Bereich des Lochzylinders 24 für den Wasserdurchtritt freigibt, bis die gewünschte Dampftemperatur am Ausgang des Dampfumformventils erreicht ist.

Die Ausführungsform nach Figur 3 unterscheidet sich gegenüber der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 in folgenden Punkten:

Es ist jetzt eine Hilfsspindel 36 vorgesehen, die durch die als Hohlspindel ausgeführte Hauptspindel 18 hindurchgeführt ist und an ihrem oberen Ende mit einem Hilfshebel 37 verbunden ist. Das untere Ende 36' der Hilfsspindel 36 bildet in Schliessstellung des Dampfumformventils zusammen mit einem Hilfssitz 38 die Abdichtung der Wasserzufuhr. Der Hilfssitz 38 befindet sich etwa im Übergangsbereich zwischen dem Kanal 22 und dem Lochzylinder 24.

Der Hilfshebel 37 ist an einem Schwenkpunkt 39 gelagert, der in Längsrichtung des Hilfshebels 37 verschiebbar ist.

Dies ist nur schematisch angedeutet. Mittels der Verschiebbarkeit kann das Verhältnis der durch den Hilfshebel 37 gebildeten beiden Hebelarme verändert werden.

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Eine Kupplungsstange 40 ist konstruktiv mit einer Kolben- linderanordnung 29 so beaufschlagt, dass der Haupthebel 27 Zylinderanordnung 41 integriert und mit der Kolbenstange mittels des Zylinders derselben nach oben gedrückt wird, derselben identisch. Der Zylinder der Kolbenzylinderanord- Hierbei wird auch die Kolbenzylinderanordnung 41 nach nung 41 ist im Bereich seines unteren Endes mit dem oben hin mitgenommen, so dass der Hilfshebel 37 um den Zylinder der Kolbenzylinderanordnung 29 verbunden. Letz- s Schwenkpunkt 39 bewegt wird. Somit wird die Hilfsspindel tere dient zur Betätigung des Haupthebels 27 und ist im 36 in einer zur Bewegungsrichtung der Hauptspindel 18 entUnterschied zu der Ausführungsform nach den Figuren 1 gegengesetzten Richtung nach unten gedrückt. Das untere und 2 nur in einer um 180° gedrehten Lage eingebaut, so dass Ende der Hilfsspindel 36 gibt somit zunächst den oberen sich jetzt die Kolbenstange 30 auf dem Festpunkt 31 abstützt. Bereich des Lochzylinders 24 für den Wasserdurchtritt frei.

Das Dampfumformventil ist in einer Mittelstellung darge- io Die Feinregelung der zugeführten Wassermenge wird wiestellt. Um den Schliessteil 17 vom Ventilsitz 16 abzuheben derum durch entsprechende Beaufschlagung der Kolbenzy-und das Dampfumformventil zu öffnen, wird die Kolbenzy- linderanordnung 41 bewirkt.

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3 Blatt Zeichnungen

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670139 PATENTANSPRÜCHE

1. Dampfumformventil, mit einem Ventilgehäuse (10), mit einer durch ein Betätigungselement (29) in axialer Richtung beweglichen Hauptspindel (18) zur Betätigung eines Schliessteils ( 17), mit einer dem fein regulierbaren Zugeben von Wasser in einer von der Grösse des jeweiligen Spindelöffnungshubs und der ausgangsseitigen Dampftemperatur abhängigen Menge dienenden Einrichtung (25,26,36,38), die mit einem innerhalb des Gehäuses (10) angeordneten Regelventil versehen ist, das eine an ihrem Ende als weiteres Schliessteil ausgebildete, von aussen betätigbare Hilfsspindel (25 ; 36) und einen in den ausgangsseitigen Teil (13) des Ventilgehäuses (10) mündenden Hilfssitz (26; 38) aufweist, und mit einem Gestänge (27,32,33 ; 37,40), das die Hauptspindel (18) und die Hilfsspindel (25 ; 36) kraftübertragend miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass zur Feinregulierung der zugegebenen Wassermenge in den Kraftübertragungsweg des Gestänges ein in Abhängigkeit von der ausgangsseitigen Dampftemperatur arbeitendes Stellelement (35,41) eingeschaltet ist.

2. Dampfumformventil nach Anspruch 1, bei dem das Gestänge einen mit dem Hub der Hauptspindel (18) schwenkbaren Haupthebel (27), einen den Hub der Hilfsspindel (25 ; 36) bewirkenden Hilfshebel (33,37) und eine Kupplungsstange (32,40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsstange (32,40) das Stellelement (35,41) enthält und mittels des Stellelements (35,41) eine Längenveränderung der Kupplungsstange (32,40) bewirkbar ist.

3. Dampfumformventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (35,41) eine beidseitig beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Anordnung ist.

4. Dampfumformventil nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Hilfshebel (33 ; 37) zwischen dem Angriffspunkt der Hilfsspindel (25 ; 36) und dem Angriffspunkt der Kupplungsstange schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkpunkt (34,39) lageveränderlich ist.

5. Dampfumformventil nach einem der Ansprüche 2-4, bei dem das die Verstellung der Hauptspindel bewirkende Betätigungselement (29) mit einem Ende des Haupthebels

(27) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlenkstelle (28) des Haupthebels (27) an dessen anderem Ende liegt und die Hauptspindel (18) zwischen dem Angriffspunkt des Betätigungselementes (29) und der Anlenkstelle

(28) am Haupthebel (27) angreift (Fig. 3).

6. Dampfumformventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsstange (32) an einem zwischen dem Angriffspunkt der Hauptspindel (18) und dem Angriffspunkt des Betätigungselementes (29) liegenden Punkt mit dem Haupthebel (27) verbunden ist.

7. Dampfumformventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement eine Kolben-Zylinder-Anordnung (29) ist, deren einer Teil sich auf einem Festpunkt (31) abstützt, und dass die Kupplungsstange (40), insbesondere ein Ende des Stellelements (41), mit dem anderen Teil (30) der Kolben-Zylinder-Anordnung des Betätigungselementes (29) verbunden ist (Fig. 3).

8. Dampfumformventil nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Hauptspindel als der Zuführung von Wasser dienende Hohlspindel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptspindel (18) den Hilfssitz (26; 3 8) für die relativ zur Hauptspindel (18) axial bewegliche Hilfsspindel (25 ; 36) und einen ausgangsseitig an den Hilfssitz (26; 38) anschliessenden Lochzylinder (24) aufweist, dass die Hilfsspindel (25 ; 36) vom Lochzylinder (24) anliegend umgeben ist und dass die Grösse des am Lochzylinder (24) jeweils freigegebenen Wasseraustrittsquerschnitts von der relativen axialen Lage zwischen Lochzylinder (24) und Hilfsspindel (25 ; 36) abhängig ist (Fig. 1-3).