DE1075389B - Zumischventil mit Differenzdrucksteuerung, insbesondere für Zweikammersysteme - Google Patents
Zumischventil mit Differenzdrucksteuerung, insbesondere für ZweikammersystemeInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
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- F16K3/34—Arrangements for modifying the way in which the rate of flow varies during the actuation of the valve
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft ein Zumischventil mit Diffei enzdrucksteuerung, wie es für das genau gesteuerte
Zumischen von Zumischflüssigkeit, beispielsweise von Lösungen oder Konzentraten, zu der Flüssigkeit eines
Hauptstroms verwandt wird.
Das Zumischventil ist insbesondere für die Anwendung bei einem Zweikammersystem bestimmt; ein
solches Zweikammersystem ist in der speziellen Beschreibung genau erläutert.
Ein solches Zumischventil, das nach dem sogenannten Differenzdruckprinzip arbeitet, ist in den Hauptstrom
eingeschaltet; die vor und hinter dem Ventil herrschenden Drücke besitzen eine von der Strömungsgeschwindigkeit
und anderen Faktoren abhängige Differenz, und dieser Differenz druck wird dazu
benutzt, das Ventil, das als Steuerungsorgan für die Zufuhr von Zumischflüssigkeit, wie beispielsweise
von Konzentrat in den Hauptström benutzt wird, und dessen zugeordnete Organe so zu steuern, daß der am
Ventil voreingestellte Wert des zuzumischenden Anteils an Zumischflüssigkeit zur Menge der Hauptflüssigkeit
des Hauptstroms, also das Mengenverhältnis zwischen Zumischflüssigkeit und Hauptflüssigkeit,
kontant bleibt.
Es treten nun aber bei extremen Zumischverhältnissen,
wobei also ein sehr geringer Bruchteil wie z. B. 2% und noch sehr viel weniger von Konzentrat zugemisoht
wird, größere Ungenauigkeiten auf; die Konstanz des Zumischverhältnisses wird durch viele
Faktoren stark beeinträchtigt.
Diese Ungenauigkeitsfaktoren auszumerzen, ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Je nach der Ventilkonstruktion und je nach den vielgestaltigen möglichen Betriebs- und sonstigen Bedingungen
sind folgende Faktoren für die bislang stets beobachteten Ungenauigkeiten. der Zumischquote
mehr oder weniger stark verantwortlich:
Die veränderliche Viskosität vor allem der Hauptstromflüssigkeit.
Die veränderliche Temperatur der Hauptstromflüssigkeit.
Die veränderliche Wichte der Hauptstromflüssigkeit.
Der ebenfalls nicht stets genau einhaltbare Druck des zuströmenden Hauptstroms.
Strömungswiderstände und andere Widerstände besonders im Hauptstrom.
Strömungswiderstände und andere Widerstände besonders im Hauptstrom.
Ablagerungen wie beispielsweise von Kalk oder auch von Chemikalien, die mitunter nicht absolut
vermeidbar sind.
Beinflussung bestimmter Ventilorgane durch wenn auch geringe Korrosionserscheinungen.
Spiele oder ungenaue Spiele in den Organen des Ventils und insbesondere in den Einstellorgane^ Zumischventil mit Differenzdrucksteuerung, insbesondere für Zweikammersysteme
Spiele oder ungenaue Spiele in den Organen des Ventils und insbesondere in den Einstellorgane^ Zumischventil mit Differenzdrucksteuerung, insbesondere für Zweikammersysteme
Anmelder:
Georg Wagner,
Augsburg, Burgäuer Str. 5
Augsburg, Burgäuer Str. 5
Georg Wagner, Augsburg,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
Der Grundgedanke der" Erfindung besagt, daß bei einem Zumischventil mit Differenzdrucksteuerung, insbesondere
für Zweikammersysteme, bei welchem dem Hauptstrom eine Zumischflüssigkeit in einstellbarer,
für einen Betriebsabschhitt jedoch konstanter Zumischquote
durch einen in Abhängigkeit von der HauptstromduTchflußmenge hinsichtlich, seines Querschnittes
gesteuerten Durchfluß querschnitt zufließt, die Maßnahme getroffen wird, daß insbesondere bei
kleinen eingestellten Zumischquoten die Abhängigkeit des Verhältniswertes der »Durchflußquerschnitte für
die Zumischflüssigkeit und für den Hauptstrom« nicht oder teilweise nicht linear ist, mit der Maßgabe, daß
durch die Abweichungen' von linearer Abhängigkeit die Einhaltung der eingestellten konstanten Zumischquote
über den ganzen Steuerbereich in engen Grenzen sichergestellt ist, wobei die genannten Abweichungen
die störenden. Einflüsse kompensieren.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen
dargestellt; es zeigt
Fig. 1 einen Axialschmtt des Ventils,
Fig. 2 eine Draufsicht von oben gemäß Fig. 1, teilweise geschnitten, ■
Fig. 1 einen Axialschmtt des Ventils,
Fig. 2 eine Draufsicht von oben gemäß Fig. 1, teilweise geschnitten, ■
Fig. 3 und 4 senkrecht zur Hauptachse des Ventils gemäß Fig. 1 geführte Schnitte der Fensterzone,
Fig. 5, 6 und 7 abgewickelte Darstellungen der Fenster in verschiedenen Lagen,
Fig. 8, 9 und 10 Darstellungen entsprechend den Fig. 5 bis 7 mit speziellen Merkmalen der Erfindung,
Fig. 11, 12, 13, 14 und'15 ebenfalls Darstellungen
entsprechend Fig. 5 bis 7 mit weiteren Merkmalen der
. Erfindung.
Da die Erfindung bevorzugt bei Zumischventilen für Zweikammersysteme arbeitet, wird vorab erwähnt,
daß unter einem Zweikammersystem ein solches System zu verstehen ist, welches beispielsweise einen
großen Raum etwa durch eine flexible Zwischenwand
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ι u/o
in zwei Kammern unterteilt, wobei die in der einen Kammer befindliche Zumischflüssigkeit (Konzentrat)
durch Verringerung des Kammervolumens zum Zumischventil
geführt wird, wobei diese Volumenverminderung durch entsprechende Volumenvergrößerung
der anderen Kammer erzielt wird, welche mit der mit höherem Druck behafteten Hauptstromflüssigkeit
gefüllt ist und kommuniziert. In aller Regel wird hierbei die Verbindungsleitung zwischen Hauptflüssigkeitskammer
und Zumischventil in das letztere an einer Stelle höheren Drucks des Hauptstroms einmünden,
während die von der Zumischflüssigkeitskammer zum Ventil gehende Leitung in das letztere
an einer Stelle geringeren Drucks des Hauptstroms einmündet.
Gemäß Fig. 1 und 2 besteht das Ventil aus einem Ventilsitz 1, der zwischen den in die Hauptstromleitung
in Serie eingeschalteten Armaturen 2 und 3 gefaßt ist. Mit dem Ventilsitz 1 arbeitet der Ventilteller
4 zusammen. Dieser Ventilteller 4 ist drehbar und axial gleitbar gegenüber der festen teilweise
hohlen Ventilstange 5. Diese Ventilstange 5 ist eingespannt in eine entsprechende Bohrung des etwa mit
Radialstegen 6 mit der Armatur 3 vereinigten Aufnahmekörpers
7, beispielsweise mittels einer Stellschraube 8.
Es besteht eine Verbindungsleitung 9, durch die
Armatur 3 durchtretend, zum nicht dargestellten Zweikammerbehälter, und zwar zu dessen Hauptstromflüssigkeitsseite
oder -kammer, so daß also die Bohrung 10 der Ventilstange 5 mit der Hauptstromflüssigkeitskammer
des Zweikammerbehälters kommuniziert.
Auf der festen Ventilstange 5 ist dreh- und gleitbar die Hülse oder Büchse 11., die mit einem hülsenartigen
Aufnahmeteil 12 des Ventiltellers 4 etwa durch Ringverschraubung 13 fest vereinigt ist.
Zwischen der Ventilstange 5 einerseits und dem Ventilteller 4 andererseits ist eine Schraubendruck-
und -torsionsfeder 14 angeordnet, die also einerseits einen axialen Druck auf den Ventilteller 4 ausübt,
andererseits aber auch eine Spannung gegen Verdrehen des Ventiltellers 4 gegenüber der Ventilstange
5 ergibt. Die Enden der Schraubenfeder 14 sind also einerseits mittelbar oder unmittelbar an der
Ventilstange 5 festgelegt, andererseits an dem Ventilteller 4 befestigt.
Im oberen Bereich besitzt die Bohrung 10 der Ventilstange 5 ein Fenster 15; ein korrespondierendes
Fenster 16 ist in der Hülse 11 angeordnet; umlaufend um dieses Fenster 16 ist eine ringförmige Ausdrehung
17 des Ventiltellers 4 oder des hülsenartigen Aufnahmeteiles 12 des Ventiltellers 4 vorgesehen, wobei
dieser Ringraum 17 etwa durch eine Bohrung 18 mit dem Hauptstrom, und zwar mit der Zuflußseite des
Hauptstroms, vor dem Ventilteller 4 kommuniziert.
In der Armatur 2 oder auch weiter stromabwärts ist eine Abflußbohrung 19 vorgesehen, die mit der Zumischflüssigkeitskammer
des nicht dargestellten Zweikammerbehälters verbunden ist.
Der Ventilteller 4 kann verdreht werden, und zwar zum Zwecke der Einstellung des Zumischungsverhältnisses
durch einen Einstellknopf 20, der sich etwa auf der Armatur 2 befindet. Der etwa mit dem Ventilteller
4 verschraubte oder einteilig gestaltete Kopf 21 wird von dem vom Knopf 20 verstellbaren Einstellbolzen
22 berührt. Dieser Einstellbolzen 22 ist in der Hülse 23 durch Gewinde drehbar und entsprechend
der Gewindesteigung auch axial verschieblich; der Einstellbolzen 22 ist unverdrehbar mit dem Einstellknopf
20 und unverdrehbar auch mit dem Zeiger 24 -verbunden, der mit der Skala25 zusammenarbeitet;
die Druckfeder 26 sorgt dafür, daß die Hülse 23 auf ihrem nicht näher dargestellten Widerlager aufruht.
Eine Verdrehung des Einstellknopfes 20 bewirkt also eine axiale Verschiebung des Einstellbolzens 22
und in der Folge über den Kopf 21 eine entsprechende Verdrehung des Ventiltellers 4.
In Fig. 3 ist der Bereich der Fenster 15, 16 gesondert
dargestellt; die Fenster 15, 16 befinden sich zunächst, solange der Ventilteller 4 auf dem Ventilsitz 1
dichtend aufsitzt, in einer nicht überdeckenden axialen Relativlage zueinander; sie werden durch den
Einstellknopf 20, in ihrer Projektion auf eine zur Mittelachse
der Ventilstange 5 senkrechten Ebene (Zeichenebene), zu mehr oder weniger großer Überdeckung
gebracht; die Drehung des Einstellknopfes 20 bewirkt also ein Verdrehen des Ventiltellers 4 und somit
auch der Hülse 11 im Sinne des Pfeiles der Fig. 3, so daß beispielsweise die sich in Projektion überdeckende
Lage der Fenster 15, 16' gemäß Fig. 4 ergibt. Das Maß dieser Überdeckung stellt die Zumischquote
ein. Die Zutnischung selbst erfolgt nuo dann, wenn der Ventilteller 4 sich unter Einwirkung des
nun strömenden Hauptstroms (Fig. 1 von unten nach
a5 oben oder senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 3
und 4) mehr oder weniger abhebt; die axiale Relativverschiebung des Fensters 16 gegenüber dem Fenster
15, also gemäß Fig. 1 ein Hochwandern des Fensters
16, beginnt die effektive Überdeckung der beiden
Fenster 15, 16 zu bewirken; es kann dann Hauptstromflüssigkeit durch die Organe 18, 17, 16, 15, 10,9
in die Hauptflüssigkeitskammer des nicht dargestellten Zweikammerbehälters fließen; in dem Zweikammerbehälter
sind die beiden Kammern bekanntermaßen durch eine weitgehend und widerstandslos verformbare
Zwischenwand getrennt, so daß sich der Zufluß von Hauptstromflüssigkeit in die Hauptflüssigkeitskammer
des Zweikammerbehälters so auswirkt, daß deren Volumen sich entsprechend vergrößert, während
das Volumen der Zumischflüssigkeitskammer des Zweikammerbehälters sich entsprechend vermindert
und eine dieser Volumenminderung genau entsprechende Menge von Zumischflüssigkeit durch die
Öffnung 19 in den Bereich des Hauptstroms hinter dem Ventil 4 einmischt. Die Öffnung 19 kommuniziert nämlich
mit der Zumischflüssigkeitskammer.
Der Anschaulichkeit halber ist in abgewickelter Darstellung in Fig. 5 bis 7 in drei Phasen die Relativbewegung
der Fenster 15, 16 gegeneinander dargestellt.
In Fig. 5 befinden sich die Fenster 15, 16 sowohl tangential, also in der Richtung X1 nicht in Deckung
wie auch nicht in Deckung in axialer Richtung, also in Richtung y.
Durch Betätigung des Knopfes 20 (Fig. 1 und 2) findet nun in der Λτ-Richtung ein Wandern des
Fensters 16 beispielsweise in die in Fig. 6 gezeigte Lage 16' statt. Eine flächenmäßige Überdeckung der
Fenster 15, 16 findet hierbei aber noch nicht statt.
Eine Überdeckung der Fensterflächen wird erst erreicht, wenn beim Anheben des Ventiltellers 4 das
Fenster 16 in die in Fig. 7 gezeigte entsprechende Lage 16" geht, wobei sich also das Fenster 16 aus der
Lage 16 der Fig. S durch Hochheben in Richtung y in die in Fig. 7 gezeigte Lage 16" begibt; in diesem
Falle (Fig. 7) ist also der kreuzschraffierte Flächenbereich 27 der wirksame Durchfluß querschnitt, der
den Zustrom von Hauptnüssigkeit durch die Organe 18, 17, 16 bzw. 16", 15, 10, 9 zur Hauptflüssigkeitskammer
des Zweikammerbehälters freigibt oder be-
wirkt. Bewegungen des Fensters 16 in der y-Richtung (Fig. 5 bis 7) bewirken also dann, wenn keine Einstellungsänderung
und damit auch keine Änderung der Lage des Fensters 16 in der jr-Richtung stattfindet,
genau proportionale Änderung der Überdeckungsfläche 27 und somit des Zustroms von Hauptflüssigkeit zur Hauptflüssigkeitskammer des Zweikammerbdhältexs.
Erfindungsgemäß ist nun erkannt worden, daß besonders dann, wenn die Überdeckungsfläche 27 noch
sehr klein ist, die dem System anhaftenden Reibungswiderstände und eventuelle Ungenauigkeiten von sehr
großem Einfluß sind. Deshalb schlägt die Erfindung zur Kompensierung dieser Einflüsse die Maßnahme
gemäß Fig. 8 und 10 vor. Der dem Fenster 15 benachbarte Bereich des Fensters 16 wird mit einer von der
ursprünglichen Form abweichenden Zusatzflädhe 28 von zunächst beliebiger Form versehen. Gewählt ist
im Beispiel eine dreiecksförmige Flächenvengrößerung 28.
Die Wirkung ist folgende: Wenn die Einstellung durch den Knopf 20 (Fig. 1) etwa eine Überdeckung
in tangentialer oder .^-Richtung von der Größenordnung
29 (Fig. 9) ergibt und wenn dann durch Anheben des Ventiltellers 4 um einen zunächst geringen
Betrag eine Überdeckung der beiden Fensterflächen 15 und 16" eintritt, dann ist der anfangs bestehende
Überdeckungs- oder Durchfluß querschnitt größer als der Durchflußquerschnitt 27 der Fig. 7. Zu dem
Durchfluß querschnitt 27 (kreuzschraffiert) tritt jetzt nämlich gemäß Fig. 10 der zusätzliche Durchfluß querschnitt
30 (senkrecht schraffiert), verursacht durch die Vergrößerung 28. Da bei geringen Überdeckungsquerschnitten
der Einfluß der R eibungs wider stände anteilsmäßig relativ groß ist, läßt sich durch geeignete
Auswahl der Größenordnung und der Formgebung der Fläche 30 eine nahezu vollkommene Kompensation
dieser Widerstände erreichen.
Es ist natürlich möglich, den gleichen Effekt dadurch
zu erzielen, daß man, wie in Fig. 11 gezeigt, das Fenster 15 mit einer Vergrößerung 31 versieht,
man kann auch beide Fenster mit Vergrößerungen 28, 31 versehen.
Es ist, wie Fig. 12 und 13 zeigen, auch möglich, erfindungsigemäß
die Kante 32 des Fensters 16 schräg anzuordnen, so daß sich gemäß Fig. 13 ein Überdeckungsbild
ergibt, das gleiche Wirkung erzielt wie gemäß Fig. 10, wobei hier also dem Überdeckungsbereioh27
(kreuzschraffiert) der zusätzliche Überdeckungsbereich 33 sich zuaddiert (Fig. 13, hier
Fenster 16).
Die Lösung gemäß Fig. 12 und 13 kann den Vorteil haben, eine gewisse Abhängigkeit der Größe des
zusätzlichen Bereiches oder der zusätzlichen Fläche 33 von der Relativlage der beiden Fenster in der x-Richtung
zu erzielen.
Man kann auch gemäß Fig. 14 der Kante 34 des Fensters 16 und/oder einer entsprechenden Kante des
Fensters 15 eine etwa gebogene, sei es nach oben konkave oder konvexe Ausbildung geben; auch andere
Formen für die Kante 34 und/oder die entsprechende andere Kante des Fensters 15 sind möglich, beispielsweise
winkelförmige oder gebrochene oder teilgebrochene oder teilgerade Ausbildung; auch Kreisflächen,
Sektoren, Segmente können die Form der Fläche30 oder z.B. auch einer sonst senkrechten
Fensterkante bilden.
Fig. 15 zeigt, daß in entsprechender Weise auch die Kanten 47, also senkrechte Kanten der Fenster 15,16,
schräg oder in anderer Weise von der Rechteck- oder
Grundform abweichend ausgebildet werden können. Die Wahl der Formgebung wird sich nach dem Einzelfall
richten und relativ einfach ermitteln lassen unter Dominanz des Zwecks, die Widerstandsverluste
und/oder Ungenauigkeiten des Geräts zu kompensieren. Wichtig ist also eine von der Geradlinigkeit
und/oder von der Waagerechten abweichende Form der Kante 34 oder einer entsprechenden Kante, die
geeignet ist, die Veränderung des Überdeckungsbereiches in den verschiedenen Stadien so zu steuern,
daß Reibungsverluste od. dgl. kompensiert sind.
Die hinter dem Ventilteller 4, gesehen in Strönrungsrichtung,
liegenden Bauteile des Ventils sind durch die Haube 35 (Fig. 1) abgedeckt, die am
Ventilteller 4 dicht eingesetzt und befestigt ist. Zweckmäßigerweise bat diese Haube 35 eine strömungsgünstige
Form, derart, daß keine Wirbelschleppen von störender Größenordnung eintreten. Wichtig ist aber
vor allem der koriOsionsverhindernde Abschluß der eingehüllten Organe.
Claims (6)
1. Zumischventil mit Differenzdrucksteuerung, insbesondere für Zweikammersysteme, bei welchem
dem Hauptstrom eine Zumisohflüssigkeit in einstellbarer,
für einen Betriebsabschnitt jedoch konstanter Zumischquote durch einen in Abhängigkeit
von der Hauptstromdurchflußmenge hinsichtlich seines Querschnitts gesteuerten Durchfluß querschnitt
zufließt, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei kleinen eingestellten Zumischquoten
die Abhängigkeit des Verhältniswertes der Durchfluß querschnitte für die Zumischflüssigkeit und für
den Hauptstrom nicht oder teilweise nicht linear ist, mit der Maßgabe, daß durch die Abweichungen
von linearer Abhängigkeit die Einhaltung der eingestellten konstanten Zumischquote über den
ganzen Steuerbereich in engen Grenzen sichergestellt ist, wobei die genannten Abweichungen die
störenden Einflüsse kompensieren.
2. Zumischventil nach Anspruch 1, wobei der Zumischdurchflußquerschnitt von zwei sich mehr
oder weniger überdeckenden und gegeneinander beweglichen Fenstern eines Schiebers gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß bei geringem Überdeckungsgrad
der beiden Fenster (15,16), also beim
Beginn der Öffnung des Zumischdurchflußquerschnitts,
ein verhältnismäßig größerer Durchflußquerschnitt freigegeben wird als in den folgenden
Phasen des Steuerweges, welche wachsenden Hauptstromdurchflußmengen entsprechen.
3. Zumischventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fenster (15 oder 16), gegebenenfalls
auch beide Fenster (15, 16) im Eckbereiche des oder der rechteckigen Fenster eine
Durchflußquerschnitts-vergrößerung (28) beispielsweise in Dreiecksform besitzen.
4. Zumischventil nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung
des Zumischflüssigkeits-Durchflußquerschnittes dadurch bewirkt ist, daß ein Fenster (16) eine
schräge gerade Konturkante (32) bei rechteckiger Fensterquersdhnittsgrundform aufweist.
5. Zumischventil nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung
des Zumischflüssigkeits-Durchflußquerschnittes dadurch verwirklicht ist, daß ein Fenster (16) eine
lU/O
gekrümmte und/oder gewinkelte Konturkante (34) bei rechteckiger Fensterquerschnittsgrundform besitzt.
6. Zumischventil nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung
des Zumischftüssigkeits-Durchflußquerstihnittes dadurch
verwirklicht ist, daß bei rechteckiger Fensterquerschnittsgrundform eine oder mehrere
Seitenkanten (47) eines oder beider Fenster
(15., 16) schräg, gebogen, gewinkelt oder ähnlich
ausgebildet ist oder sind.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 296 379, 275 575,
431, 433 419, 814 819, 857 578; französische Patentschrift Nr. 591 516; britische Patentschriften Nr. 595 564, 674 094;
USA.-Patentschrift Nr. 2 067 346.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
ι 909 729/242 2.60
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1075389B true DE1075389B (de) | 1960-02-11 |
Family
ID=599226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DENDAT1075389D Pending DE1075389B (de) | Zumischventil mit Differenzdrucksteuerung, insbesondere für Zweikammersysteme |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1075389B (de) |
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0
- DE DENDAT1075389D patent/DE1075389B/de active Pending
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