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Die Erfindung betrifft ein Regelventil mit einem Ventilsitz, einem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilelement und einer auf das Ventilelement wirkenden Antriebseinrichtung.
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Üblicherweise wird ein derartiges Regelventil verwendet, um einen Flüssigkeitsstrom in Abhängigkeit von ein oder zwei Einflußgrößen zu regeln. Ein Beispiel, bei dem die Erfindung anwendbar ist, ist eine Wärmetauscheranordnung. Die Antriebsanordnung wird hierbei z. B. in Abhängigkeit von einer Strömung auf der Primärseite des Wärmetauschers und in Abhängigkeit von der Temperatur auf der Sekundarseite des Wärmetauschers geregelt.
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Eine derartige Wärmetauscheranordnung funktioniert bislang zufriedenstellend. Probleme ergeben sich aber beispielsweise dann, wenn auf der Sekundärseite zu wenig warme Flussigkeit abgenommen wird. Ein derartiges Problem tritt beispielsweise bei Fernheizungsanlagen auf, bei denen die Zufuhr des Fernheizungsmediums auf der Primärseite des Wärmetauschers geregelt werden muß. Wenn die Wärmeabnahme zu gering ist, dann wird das Ventil in der Nähe seiner Schließstellung betrieben. Diese Betriebsweise kann instabil werden, d. h. das Regelventil kann anfangen zu schwingen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelventil bereitzustellen, mit dem auch bei kleineren Durchflussmengen eine stabile Regelung erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird bei einem Regelventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Antriebseinrichtung über ein Federelement auf das Ventilelement wirkt, wobei eine Dämpfungsanordnung vorgesehen ist, die nur bei Unterschreiten eines vorbestimmten Abstandes zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement auf das Ventilelement wirkt.
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Mit dieser Ausgestaltung erreicht man auch bei kleineren Durchflußmengen eine stabile Regelung. Wenn sich das Ventilelement an den Ventilsitz annähert, dann ergibt sich eine progressive Ventilkennlinie. Man benötigt eine immer größere Kraft, um das Ventilelement an den Ventilsitz anzunähern. Die größte Kraft ist erforderlich, um das Ventilelement in Anlage an den Ventilsitz zu bringen. Für den ubrigen Regelungsbereich des Regelventils spielt die Dämpfungsanordnung, die beispielsweise als Dämpfungsfederanordnung ausgebildet sein kann, hingegen keine Rolle. Hier kann das Regelventil arbeiten, wie bisher auch. Man behält also die Vorteile eines bisher bekannten Regelventils bei, ergänzt sie aber um eine stabile Regelungsmöglichkeit auch bei kleinen Abständen zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitz.
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Vorzugsweise weist die Antriebseinrichtung einen ersten Antrieb und einen zweiten Antrieb mit einem festen Signal-Weg-Zusammenhang auf, wobei der zweite Antrieb über das Federelement auf das Ventilelement wirkt. Ein mit einer derartigen Antriebseinrichtung versehenes Regelventil wird u. a. auch als Motorventil bezeichnet, weil ein Signal, das auf den zweiten Antrieb wirkt, eine Positionsänderung des Ausgangs des zweiten Antriebs bewirkt, die direkt mit dem Signal zusammenhängt. Eine Abhängigkeit dieser Positionsänderung von äußeren Kräften ist nicht gegeben. Ein Beispiel für den zweiten Antrieb ist ein Thermostatelement mit einer nicht kompressiblen Füllung, beispielsweise einer Wachsfüllung oder einer Flüssigkeitsfüllung, die sich in Abhängigkeit von der Temperatur ausdehnt und zusammenzieht. Damit wird das Steuersignal, das auf den zweiten Antrieb wirkt, nicht unmittelbar in eine Position oder Positionsänderung umgesetzt, sondern in eine Kraft. Der zweite Antrieb wirkt nämlich über das Federelement auf das Ventilelement. Das Federelement kann nun auf äußere Kräfte reagieren, beispielsweise auf Reaktionskräfte, die vom Ventilelement zurückwirken. Damit ist es möglich, eine Dämpfung in einer Stellung des Ventilelements nahe dem Ventilsitz zu erhalten. Dies gilt auch dann, wenn der Antrieb ansonsten als direkt wirkender Antrieb ausgebildet ist, der auf ein Eingangssignal mit einer Positionsänderung reagiert. Daneben ist es möglich, mit dem Federelement die Federvorspannung von Differenzdruckventilen zu andern, so daß der Einstellpunkt des Differenzdruckes von einer externen Stelle, beispielsweise einem zentralen Regler, geändert werden kann.
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Vorzugsweise sind der erste Antrieb und der zweite Antrieb unter Zwischenschaltung des Federelements in Reihe angeordnet. Der zweite Antrieb wirkt also über den ersten Antrieb auf das Ventilelement, wobei zwischen den beiden Antrieben das Federelement angeordnet ist. Das Federelement bekommt dann eine weitere Aufgabe: es verhindert eine Überbeanspruchung des ersten Antriebs durch den zweiten Antrieb.
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Vorzugsweise ist der erste Antrieb durch eine Membran gebildet, die zwischen einem ersten Druckraum und einem zweiten Druckraum angeordnet ist. Man kann nun die beiden Druckräume beispielsweise mit unterschiedlichen Drücken versorgen, die auf zwei Seiten einer Drosselstelle abgenommen werden können. Man kann auf diese Weise den Durchfluß eines Fluids durch die Drosselstelle regeln. Über den zweiten Antrieb läßt sich die Vorspannung der Membran vorgeben.
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Vorzugsweise ist das Ventilelement gegen die Kraft einer Öffnungsfeder in Richtung auf den Ventilsitz bewegbar. Die beiden Antriebe müssen also zum Schließen des Ventils die Kraft der Öffnungsfeder überwinden. Dies ergibt prinzipiell ein stabiles Regelverhalten, das aber noch verbessert werden kann, wenn man den zweiten Antrieb über ein Federelement auf das Ventilelement wirken läßt. Dadurch erreicht man auch die Möglichkeit einer Nachjustierung des Elements, also eine Justierung des Einstellpunktes.
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Bevorzugterweise weist von den beiden Teilen Ventilelement und Ventilsitz mindestens eines eine Vorkontaktzone auf, in der eine Berührung zwischen Ventilsitz und Ventilelement auf einen vorbestimmten Teilbereich eines Schließbereichs beschränkt ist, die ein vorbestimmtes Verformungsverhalten aufweist und einer Annäherung von Ventilelement und Ventilsitz eine vorbestimmte Gegenkraft entgegensetzt. Diese Vorkontaktzone bildet dann sozusagen die Dämpfungsfederanordnung, die bei einer zunehmenden Annäherung des Ventilelements an den Ventilsitz eine immer größere Gegenkraft erzeugt, allerdings erst dann, wenn sich Ventilelement und Ventilsitz berühren. Wenn man einen zweiten Antrieb verwendet, bei dem das Eingangssignal nicht mehr direkt in eine Position des Ventilelements umgesetzt wird, sondern lediglich in eine Kraft, dann erhält man vor allem dann ein ausgezeichnetes Regelverhalten, wenn diese Kraft gegen eine Gegenkraft arbeiten muß, die in der Nähe des Schließzustandes des Ventils, also bei einer relativ weitgehenden Annäherung des Ventilelements an den Ventilsitz, größer wird. Dies ließe sich zwar prinzipiell mit einer Feder erreichen, die zusätzlich zu der Öffnungsfeder auf das Ventilelement wirkt, allerdings nur in der Nähe der Position, in der das Ventilelement am Ventilsitz anliegt. Eine derartige Feder ist jedoch schwierig zu montieren und zu justieren. Man kann diese Feder aber dann vermeiden, wenn man das Ventilelement und/oder den Ventilsitz so ausbildet, daß sie bei einer zunehmenden Annäherung nicht gleich vollflächig aneinander anliegen, sondern zunachst in einem Teilbereich. In diesem Teilbereich kann dann zwar keine Flüssigkeit mehr zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitz hindurchfließen. Diese Moglichkeit ist noch außerhalb dieses Teilbereichs gegeben, d. h. das Ventil ist noch nicht ganz geschlossen, so daß weiterhin ein Durchfluß gegeben ist. Mit zunehmender Annaherung des Ventilelements an den Ventilsitz muß diese Vorkontaktzone aber verformt werden, um letztendlich ein vollständiges Schließen des Ventils erreichen zu können. Diese Verformung erfordert eine gewisse Kraft. Diese Kraft wird der Bewegung des Ventilelements entgegengesetzt. Diese Kraft muß also über den ersten Antrieb oder den zweiten Antrieb aufgebracht werden. Wenn nun der zweite Antrieb ebenfalls über eine Kraftbeaufschlagung des Ventilelements arbeitet, dann ergibt sich die resultierende Kraft, die auf das Ventilelement wirkt, als Resultierende aus der Kraft des Federelements und der Kraft der Verformung der Vorkontaktzone. Man kann nun diese resultierende Kraft relativ gut so einstellen, daß sich ein stabiles Regelverhalten ergibt.
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Vorzugsweise ist die Vorkontaktzone durch mindestens einen Vorsprung an mindestens einem der Teile Ventilsitz und Ventilelement gebildet, der in Richtung auf das jeweils andere Teil Ventilelement oder Ventilsitz vorsteht. Um ein Schließen oder jedenfalls eine ausreichend weite Annäherung des Ventilelements an den Ventilsitz zu erreichen, muß entweder der Vorsprung verformt werden oder es muß ein Material verformt werden, in das der Vorsprung eindringt. Für diese Materialverformungen sind entsprechende Kräfte erforderlich.
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Hierbei ist bevorzugt, daß der Vorsprung aus dem gleichen Material wie das ihn tragende Teil gebildet ist. Dies laßt nun mehrere Möglichkeiten zu. Man kann den Vorsprung an einem elastomeren Element ausbilden, das am Ventilelement angeordnet ist. Ein derartiges elastomeres Element ist in der Regel vorhanden, um ein dichtes Schließen des Ventils zu erlauben. Wenn der Vorsprung ebenfalls aus dem elastomeren Material gebildet ist, dann wird der Vorsprung verformt. Man kann aber auch den Vorsprung am Ventilsitz ausbilden. Der Ventilsitz ist in der Regel aus einem härteren Material gebildet, beispielsweise einem Metall. Wenn der Vorsprung aus Metall gebildet ist, dann dringt er in das elastomere Material am Ventilelement ein und verformt es, bis eine dichtende Anlage des Ventilelements am Ventilsitz erreicht ist. Auch dies ist eine Möglichkeit, die gewunschten Gegenkräfte beim Schließen des Ventils zu erreichen. Es sollte an dieser Stelle bemerkt werden, daß es für viele Regelaufgaben gar nicht erforderlich ist, das Ventil vollständig zu schließen. Man möchte aber das Ventil in der Nähe seiner Schließstellung betreiben können, also in einem Zustand, wo der Vorsprung zumindest teilweise komprimiert ist oder der Vorsprung (wenn er am Ventilsitz ausgebildet ist) zumindest teilweise in den elastomeren Bereich des Ventilelements eingedrungen ist.
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Bevorzugterweise verjüngt sich der Vorsprung zu seiner Spitze hin. In diesem Fall kann man erreichen, daß die Gegenkraft, die durch das Zusammendrücken des Vorsprungs oder das Eindrücken des Vorsprungs in den Elastomer erzeugt wird, mit zunehmender Annäherung des Ventilelements an den Ventilsitz stark zunimmt. Je weiter sich das Ventilelement an den Ventilsitz annähert, desto mehr Material muß zusammengedrückt bzw. verdrängt werden.
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Bevorzugterweise weist die Vorkontaktzone mehrere Vorsprünge auf, die symmetrisch zu einer Antriebsachse des Ventilelements angeordnet sind. In diesem Fall vermeidet man eine Schiefstellung des Ventilelements beim Anlegen an den Ventilsitz und damit einen erhöhten Verschleiß beim Antrieb des Ventilelements.
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Die Erfindung betrifft auch eine Wärmetauscheranordnung mit einem Regelventil der geschilderten Art, bei dem der erste Antrieb in Abhangigkeit von einem Differenzdruck über eine Drossel auf einer Primärseite des Wärmetauschers und der zweite Antrieb in Abhängigkeit von einer Größe auf einer Sekundärseite des Wärmetauschers gesteuert ist. Der erste Antrieb regelt damit den Durchfluß eines Wärmeträgerfluids zur Primärseite des Wärmetauschers. Der zweite Antrieb gibt dann eine Vorspannung für den ersten Antrieb vor, die aber von der Sekundärseite des Wärmetauschers beeinflußt wird.
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In einer Alternative kann der erste Antrieb in Abhängigkeit von einem Differenzdruck über eine Drossel auf einer Sekundärseite des Wärmetauschers und der zweite Antrieb von einer Große auf der Sekundärseite des Wärmetauschers gesteuert sein. Es ist auch möglich, daß der erste Antrieb in Abhängigkeit von einem Differenzdruck über eine Drossel auf einer Sekundärseite des Wärmetauschers und der zweite Antrieb von einer Größe auf der Primärseite des Wärmetauschers gesteuert ist. Beide Alternativen steuern die Sekundärseite, hier vorzugsweise den Zufluß auf der Sekundärseite.
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Hierbei ist bevorzugt, daß die Größe auf der Sekundärseite eine Temperatur ist. Man kann dann mit dem Regelventil die Temperatur auf der Sekundarseite sehr stabil regeln.
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Auch ist von Vorteil, wenn das Regelventil als Pilotventil für einen Stellantrieb einer verstellbaren Drossel angeordnet ist. Man verwendet das Regelventil also nicht direkt dazu, den Durchfluß zu steuern. Man verwendet das Regelventil vielmehr als Hilfseinrichtung zur Steuerung einer verstellbaren Drossel. Eine derartige Lösung bietet sich vor allem dann an, wenn größere Fluidmengen geregelt werden müssen.
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Hierbei ist es von Vorteil, wenn das Regelventil in einem Nebenstrompfad parallel zur verstellbaren Drossel angeordnet ist und Drücke auf beiden Seiten des Regelventils an unterschiedlichen Seiten des Stellantriebs anliegen. Der Stellantrieb für die verstellbare Drossel kann dann beispielsweise proportional zum Durchfluß durch das Regelventil betätigt werden, so daß sich eine feste Zuordnung der Strömungsmenge durch die verstellbare Drossel und durch das Regelventil ergibt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine Wärmetauscheranordnung mit einem Regelventil,
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2 das Regelventil in einer vergrößerten Darstellung ausschnittsweise,
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3 einen Schließbereich des Regelventils,
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4 eine Ventilkennlinie,
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5 eine erste Ausführungsform einer Paarung von Ventilelement und Ventilsitz,
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6 eine Schnittansicht des Ventilelements nach 5,
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7 eine alternative Ausgestaltung einer Paarung von Ventilelement und Ventilsitz,
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8 eine zweite alternative Wärmetauscheranordnung und
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9 eine dritte alternative Wärmetauscheranordnung.
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1 zeigt eine Wärmetauscheranordnung 1 mit einem Wärmetauscher 2, der über eine Primärseite 3, die einen Vorlauf 4 und einen Rücklauf 5 aufweist, mit einem Wärmeträgermedium versorgt wird, beispielsweise heißem Wasser aus einer Fernheizungsanlage. Eine Sekundärseite 6 weist eine Entnahmeleitung 7 und eine Zuflußleitung 8 auf. Über die Entnahmeleitung 7 kann man erwärmtes Brauchwasser entnehmen, das über die Zuflußleitung 8 zugefuhrt und im Wärmetauscher 2 erhitzt wird.
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Auf der Primärseite 3 ist in der Vorlaufleitung 4 ein Regelventil 9 angeordnet, das eine Schließeinrichtung 10 aufweist, die im Zusammenhang mit 2 näher erlautert wird. Die Schließeinrichtung 10 gibt einen Strömungsquerschnitt durch den Vorlauf 4 mehr oder weniger frei. Wie aus 2 zu erkennen ist, weist die Schließeinrichtung 10 einen Ventilsitz 11 und ein damit zusammenwirkendes Ventilelement 12 auf. Das Ventilelement 12 wird durch eine Öffnungsfeder 13 in Öffnungsrichtung vorgespannt.
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Das Ventilelement 12 ist mit einem Stößel 14 verbunden, der mit einem ersten Antrieb 15 verbunden ist. Der erste Antrieb 15 weist eine Membran 16 auf, die zwischen einem ersten Druckraum 17 und einem zweiten Druckraum 18 angeordnet ist. Der Stößel 14 ist mit der Membran 16 verbunden. Der erste Druckraum 17 ist mit dem Vorlauf 4 an einer Position in Strömungsrichtung vor einer einstellbaren Drossel 19 und der zweite Druckraum 18 ist mit dem Vorlauf 4 an einer Position in Strömungsrichtung hinter der Drossel 19 verbunden. Dementsprechend ergibt sich über die Membran 16 eine Druckdifferenz, die dem Druckabfall über die Drossel 19 entspricht. Der Strömungswiderstand der Drossel 19 kann gegebenenfalls über eine Handhabe 20 verändert werden. Der erste Antrieb 15 regelt den Durchfluß durch den Vorlauf 4 zunachst so, daß der Druckabfall über die Drossel 19 konstant ist.
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Die Position des Ventilelements 12 gegenüber dem Ventilsitz wird aber auch durch einen zweiten Antrieb 21 beeinflußt. Der zweite Antrieb 21 ist hier durch ein ”M” gekennzeichnet, d. h. es handelt sich um einen Motorantrieb, bei dem sich in Abhängigkeit von einem Eingangssignal E die Position eines Antriebsgliedes 22 ändert. Als Antrieb 21 kann man daher zunächst einmal Motoren verwenden, und zwar sowohl Rotationsmotoren als auch Linearmotoren. Es ist aber auch möglich, ein Thermostatelement zu verwenden, das mit einer nicht kompressiblen Füllung gefüllt ist, beispielsweise eine Wachspatrone. Eine Wachspatrone andert ihre Länge in Abhängigkeit von der Temperatur. Dabei spielen äußere Kräfte praktisch keine Rolle.
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Man kann nun einen derartig motorischen Antrieb 21 auf das Ventilelement 12 wirken lassen und zwar unter Zwischenschaltung eines Federelements 23. Das Federelement 23, beispielsweise eine Schraubendruckfeder, die in einem Rohr 24 angeordnet ist, gibt eine Positionsänderung des Antriebsgliedes 22 nicht unmittelbar an das Ventilelement 12 weiter, sondern die Positionsänderung des Ventilelements 12 hängt von weiteren Faktoren ab, insbesondere den übrigen Kräften, die auf das Ventilelement 12 wirken. Darüber hinaus hat das Federelement 23 den Vorteil, daß es eine Überlastung des Antriebs 21 verhindern kann. Wenn also das Ventilelement 12 bereits in seiner Endlage am Ventilsitz 11 anliegt, dann kann der Antrieb 21 nicht beschädigt werden, auch wenn er das Antriebsglied 22 weiter in Richtung auf den Ventilsitz 11 bewegt.
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Mit Hilfe des Federelements 23 kann der Antrieb 21 also die Vorspannung verandern, gegen die der erste Antrieb 15 arbeiten muß. Damit kann der Einstellpunkt des durch den ersten Antrieb 15 gebildeten Differenzdruckreglers von außen geändert werden, nämlich uber das Signal E.
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Bei der in 1 dargestellten Wärmetauscheranordnung ist ein Regler 25 vorgesehen, dem ein Temperatursollwert TSET einerseits und die Temperatur in der Entnahmeleitung 7 andererseits zugeführt wird. Aus der Differenz dieser beiden Temperaturen bildet der Regler 25 das Signal E, das dem Antrieb 21 zugeführt wird. Wenn die Temperatur zu niedrig ist, dann wird das Antriebsglied 22 vom Ventilsitz 11 weg bewegt. Das Federelement 23 entspannt sich und die auf den ersten Antrieb 15 wirkende Federkraft wird verringert. Dementsprechend wirkt eine geringere Schließkraft auf das Ventilelement 12 und es kann mehr Wärmeträgerflüssigkeit auf der Primärseite 3 des Warmetauschers 2 strömen. Umgekehrt wird die Federkraft des Federelements 23 erhöht, wenn die Temperatur des Brauchwassers in der Entnahmeleitung 7 zu groß ist.
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Um das Regelverhalten weiter verbessern zu können, sieht man eine progressive Ventilkennlinie vor, die in 4 dargestellt ist. Die Strömungsmenge Q, die zwischen dem Ventilsitz 11 und dem Ventilelement 12 durchgelassen wird, hängt nichtlinear vom Signal E ab. Diese Nichtlinearität wird, wie dies im folgenden beschrieben werden wird, automatisch in Abhängigkeit von der Position des Ventilelements 12 relativ zum Ventilsitz 11 eingestellt.
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Um dies zu symbolisieren, ist eine Dämpfungsfeder 40 dargestellt, die durch einen gehäusefesten Anschlag 41 an einer weiteren Expansion gehindert wird, durch ein am Stößel 14 angeordnetes Betätigungselement 42 aber komprimiert werden kann, wenn das Betätigungselement 42 am Anschlag 41 vorbeibewegt wird. In einigen Fällen kann man den Anschlag 41 auch weglassen, wenn die Länge der Dämpfungsfeder 40 im entspannten Zustand kurz genug ist. Die Dämpfungsfeder wirkt also nur, wenn das Ventilelement 12 relativ dicht am Ventilsitz 11 steht.
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Bei einer Positionsanderung X1, bei der sich das Ventilelement 12 bereits in der Nahe des Ventilsitzes 11 befindet, erfolgt nur eine kleine Änderung Y1 der Strömungsmenge Q. Wenn sich das Ventilelement 12 hingegen in einer größeren Entfernung vom Ventilsitz 11 befindet, dann ergibt sich bei der gleich großen Signaländerung X2 eine entsprechend größere Änderung Y2 der Durchflußmenge. Es gilt also Y1 / X1 < Y2 / X2
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Um diese progressive Ventilkennlinie praktisch automatisch erzeugen zu können, ist eine spezielle Ausgestaltung der Paarung von Ventilsitz 11 und Ventilelement 12 vorgesehen.
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3 zeigt eine Ansicht des Ventilelements 12 von der Seite aus, die dem Ventilsitz 11 gegenüberliegt. Eine Linie 26 gibt eine Grenze an, an der der Ventilsitz 11 anliegt, wenn das Ventil geschlossen ist.
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Das Ventilelement 12 weist in Umfangsrichtung verteilt vier Vorsprünge 27 auf, zwischen denen sich Lücken 28 befinden. Die Vorsprünge 27 sind symmetrisch um eine Achse 29 verteilt. Die Achse 29 ist die Mittelachse des Stößels 14.
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Die Lücken 28 erweitern sich radial nach außen.
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Wenn sich das Ventilelement 12 an den Ventilsitz 11 annähert, dann kommen die Vorsprünge 27 zunächst zur Anlage an den Ventilsitz 11. Wie aus 6 zu erkennen ist, ist das Ventilelement 12 gebildet aus einem Kern 30, der einen elastomeren Überzug 31 trägt. Man kann auch ein getrenntes elastomeres Element verwenden, das auf andere Weise mit dem Kern 30 verbunden ist. Die Vorsprünge 27 sind einstückig mit den Elastomer 31 verbunden. Der Ventilsitz 11 ist hingegen aus einem härteren Material gebildet, beispielsweise einem Metall.
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Wenn nun das Ventilelement 12 mit den Vorsprüngen 27 am Ventilsitz 11 zur Anlage kommt, dann wird einer Weiterbewegung des Ventilelements 12 auf den Ventilsitz 11 zu ein zunehmend größerer Widerstand entgegengesetzt. Dieser Widerstand ist dadurch bedingt, daß die Vorsprünge 27 verformt werden müssen, bis das Ventilelement 12 letztendlich dichtend am Ventilsitz 11 anliegt. An dieser Stelle sollte bemerkt werden, daß es bei dem in 2 dargestellten Regelventil 9 vielfach gar nicht darauf ankommt, den Vorlauf 4 vollständig unterbrechen zu konnen. Man möchte die Strömung durch den Vorlauf 4 nur so beeinflussen können, daß ein gewünschter Druckabfall über die Drossel 19 erzielt wird.
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Die Vorsprünge 27 verjüngen sich zu ihrer Spitze hin, d. h. zu der Position, die am weitesten dem Ventilsitz 11 benachbart ist. Dadurch wird ein noch stärkerer Anstieg der Gegenkraft erzeugt, die beim Annähern des Ventilelements 12 an den Ventilsitz 11 erforderlich ist.
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Man kann alternativ oder zusätzlich zu den Vorsprüngen 27 am Ventilelement 12 auch Vorsprünge 32 am Ventilsitz 11' verwenden, wie dies in 7 dargestellt ist. Teile, die denen der 5 entsprechen, sind mit gestrichenen Bezugszeichen versehen. Auch hier ist das Ventilelement 12' mit einem elastomeren Element versehen, jedenfalls in dem Bereich, der dem Ventilsitz 11 gegenüberliegt. Die Vorsprünge 32 sind hingegen aus dem gleichen Material, wie der Ventilsitz 11', also beispielsweise aus Metall.
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Wenn nun das Ventilelement 12' stärker an den Ventilsitz 11' angenähert wird, dann drücken sich die Vorsprünge 32 in das elastomere Element am Ventilelement 12' ein und verursachen dadurch ebenfalls eine Gegenkraft, die man zur Verdrängung von Material benötigt. Diese Materialverdrängung ist erforderlich, um Platz für die Vorsprünge 32 zu schaffen. Die Vorsprünge übernehmen also die Funktion der Dämpfungsfeder 40.
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8 zeigt eine gegenüber 1 abgewandelte Ausführungsform einer Wärmetauscheranordnung. Gleiche und einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen.
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Eine Zapfstelle 43 für warmes Wasser ist in der Entnahmeleitung 7 auf der Sekundarseite 6 des Wärmetauschers 2 angeordnet. Der Regler 25 regelt nun den Durchfluß Q, indem er die Schließeinrichtung 10 auf der Primärseite 3 des Wärmetauschers 2 betätigt. Die Schließeinrichtung 10 ist in diesem Fall im Rucklauf 5 der Primärseite 3 angeordnet.
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Der erste Antrieb 15 wird durch eine Differenz zwischen zwei Drücken PI und PII angesteuert, die an beiden Seiten der Drossel 19 anstehen. In diesem Fall ist die Drossel 19 in der Zuflußleitung 8 der Sekundarseite 6 angeordnet. Sie ist in der dargestellten Ausführungsform nicht verstellbar, sondern als feste Drossel ausgebildet. Der Antrieb 15 wird also durch die Druckdifferenz geregelt, die beim Durchströmen der Flüssigkeit auf der Sekundärseite 6 entsteht.
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Normalerweise wirkt eine elektrische Betätigungseinrichtung direkt auf den Stößel 14. Bei hoher Primärtemperatur und hohem Primärdifferenzdruck können Stabilitätsprobleme entstehen. Bei Zapfbeginn und bei Zapfschluß ist die Reaktionsgeschwindigkeit normalerweise durch die Geschwindigkeit der Antriebseinrichtung und die Verhältnisse um den Temperatursensor herum begrenzt.
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Dieses Problem ist bei einem thermostatischen Einstellelement normalerweise kleiner. In der vorliegenden Ausführungsform wird dieses thermostatische Einstellelement durch eine Feder und einen Motor ersetzt. Hierbei dient aber das vom Antrieb 21 angetriebene Antriebsglied nicht als Positionsgeber für den Stößel 14, sondern ist Teil des Kräftegleichgewichts, das letztendlich die Position des Stößels bestimmt. Über die Membran 16 gibt es ein ”feed-forward”-Glied, das eine schnelle Reaktion hat. Die Wirkung der Dämpfungsfederanordnung 40 wird verwendet, um eine stabile Regelung zu erreichen.
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9 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Wärmetauscheranordnung, bei der Teile, die denen der 1 bis 8 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Das Regelventil 9 ist bei dieser Ausgestaltung auf der Sekundärseite 6 des Wärmetauschers 2 angeordnet und zwar in der Zuflußleitung 8. In der Zuflußleitung 8 befindet sich, genau wie bei der Ausgestaltung nach 8, eine Drossel 19, die eine Druckdifferenz erzeugt. Diese Druckdifferenz wird verwendet, um den ersten Antrieb 15 anzusteuern.
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Eine Temperatur T aus dem Vorlauf 4 der Primärseite 3 des Wärmetauschers wird verwendet, um, ggf. über einen Regler 25, den zweiten Antrieb 21 anzusteuern. Die beiden Antriebe 15, 21 werden also zum einen von der Temperatur auf der Primärseite 3 des Wärmetauschers 2 und zum anderen durch den Verbrauch auf der Sekundärseite 6 des Wärmetauschers 2 gesteuert.
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Bei der Ausgestaltung nach 9 wird allerdings der Durchfluß durch die Sekundärseite 6 des Wärmetauschers 2 nicht direkt durch das Regelventil 9 gesteuert. Das Regelventil 9 dient hier vielmehr als Pilotventil für eine verstellbare Drossel 50. Die verstellbare Drossel 50 wird über einen Stellantrieb 51 betätigt. Der Stellantrieb 51 weist eine Membran 52 auf, die von einem Druck in einem ersten Druckraum 53 einerseits und von einem Druck in einem zweiten Druckraum 54 und einer Feder 55 in die andere Richtung betatigt wird. Der Druck im Druckraum 53 entspricht dem Druck vor dem Schließelement 10 des Regelventils 9. Der Druck im zweiten Druckraum 54 entspricht dem Druck hinter dem Schließelement 10 des Regelventils 9, das in einem Nebenstrompfad 56 zur verstellbaren Drossel 50 angeordnet ist. Die verstellbare Drossel 50 wird also über den Druckabfall an der Schließeinrichtung 10 des Regelventils 9 gesteuert.
