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Regelventil für Flüssigkeiten, insbesondere Kondensatableiter Die
Erfindung betrifft ein Regelventil für Flüssigkeiten in der Nähe des Verdampfungspunktes,
insbesondere einen Kondensatableiter, mit einem auf der Seite höheren Druck-es angeordneten
federnden Thermostaten, einem gegen die Seite des höheren Druckes unter der Wirkung
des Thermostaten schließenden Verschlußstück und mit einem in der Strömungsrichtung
auf die Absperrstelle folgenden Strömungskanal, in welchem ein einerseits vom Verschlußstück
und andererseits vom Gehäuse bzw. einem diesem zugehörigen Teil begrenzter Spalt
und am Verschlußstück eine im Vergleich zur Ventilsitzfläche größere, dem im öffnungssinn
wirkenden Druck hinter der Absperrstelle strömenden Mediums ausgesetzte Stimfläche
vorgesehen sind.
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Bei thermostatisch gesteuerten Regelventilen soll bei Sattdampftemperatur
die thermoelastische Kraft des Thermostaten ausreichen, um die vom statischen Druck
herrührende öffnungskraft am Verschlußstück sowie die erforderliche Dichtkraft aufzubringen.
Die Ableiter beginnen somit nach Erreichen einer bestimmten Abkühlung des Kondensates
zu öffnen und vergrößern bei weiterer Abkühlung des Kondensates ihren Auslaßquerschnitt
stetig. Größere Kondensatmengen können deshalb erst bei erheblichen Unterkühlungen
des Kondensates abgeleitet werden. Bei steigender Temperatur des Kondensates verläuft
der Vorgang umgekehrt, d. h., die Ableiter schließen bei der gleichen Temperatur,
bei der sie geöffnet haben. Das gilt auch für den Fall, daß das Verschlußstück im
Durchmesser größer ist als der Ventilsitzdurchlaß und infolgedessen beim öffnen
zunächst die im öffnungssinn wirkende Kraft auf das Verschlußstück noch steigt.
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Die Erfindung will die Menge des durch das Regelventil hindurchtretenden
Mediums im unteren Temperaturbereich erhöhen, ohne aber den Effekt aufzugeben, daß
das Ventil kurz vor oder bei Erreichen der Sattdampftemperatur ohne Absenkung des
Systemdruckes momentan schließt.
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Dies wird erfindungsgemäß durch die Vereinigung folgender Merkmale
erreicht: a) Die von der Strömung hinter der Absperrstelle im Öffnungssinn beaufschlagte
Fläche ist ein Mehrfaches der Ventilsitzfläche; b) der einerseits vom Verschlußstück
und andererseits vom Gehäuse gebildete Spalt hinter der Absperrstelle bildet in
der öffnungs- und Schließphase des Ventils eine Drosselstelle, die sich mit zunehmendem
Hub erweitert, wobei das Verhältnis der Breite s des Ringspaltes der Drosselstelle
bei geschlossenem Ventil zum Durchmesser D der Platte am Verschlußstück der
Bedingung genügt
Auf diese Weise, wird mit baulich einfachen Mitteln in dem auf die Absperrstelle
folgenden Strömungskanal bei hohem Temperatumiveau die Einstellung eines engen,
als Drossel wirkenden Ringspaltes gewährleistet, während bei niedrigerer Temperatur
selbsttätig eine Erweiterung des Querschnittes des genannten Ringspaltes eintritt,
wodurch eine erhebliche Menge des Mediums unbehindert abströmen kann.
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Bei der bevorzugten Ausführungsforin ist die mit dem Verschlußstück
verbundene Platte als Kegelstumpf ausgebildet und das Gehäuse mit einer entsprechenden
Gegenfläche versehen.
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Man kennt allerdings auch Regelventile der eingangs genannten Art,
bei denen der Abströmkanal hinter der Absperrstelle konisch erweitert ist, so daß
sich mit zunehmendem Hub eine Vergrößerung des zwischen Gehäuse und Verschlußstück
gebildeten Ringspaltes ergibt. Dieser schon bei geschlossenem Ventil im Vergleich
zum Kugeldurchmesser sehr breite Ringspalt kann aber auf Grund der Querschnittsverhältnisse
nicht als Drosselstelle wirken. Die konische Erweiterung des Abströmkanals soll
bei dieser Konstruktion lediglich den ungehinderten Abfluß des Kondensates gewährleisten.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Es zeigt F i g. 1 das Regelventil mit einem sich in Durchflußrichtung erweiterndem
Kanal und einem darin befindlichen entsprechend geformten Verschlußstück bei Umgebungstemperatur
und
F i g. 2 das gleiche Regelventil bei Betriebstemperatur.
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In einem Gehäuse 1 wird durch einen (nicht dargestellten) Thermostaten
über einen Ventilschaft 2 ein Verschlußstück 3 bewegt, das sich bei einer
vorgegebenen Temperatur gegen einen Ventilsitz 4 anlegt. Das Verschlußstück
3 hat einen Bund 5, der am Rand kegelstumpfförmig abgeschrägt ist.
Im Gehäuse 1 ist an der Wand 6 des Strömungskanals 7
eine entsprechende
Gegenfläche 8 vorgesehen. Bei Temperaturanstieg verengt sich der Durchflußquerschnitt
zwischen Verschlußstück 3 und Ventilsitz 4 und zugleich auch der Ringspalt
9 zwischen dem Bund 5 und der Fläche 8, bis der Ringspalt
9 den erforderlichen kleinen Querschnitt erreicht hat.
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Die Vorgänge laufen bei dem erfindungsgemäßen thermostatisch gesteuerten
Kondensatableiter wie folgt ab-.
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Es sei davon ausgegangen, daß sich das Verschlußstück 3 des
Ableiters in Schließstellung befinde. In diesem Zustand wirken die von der Bimetallsäule
ausgeübten Kräfte in der Schließrichtung auf das Verschlußstück ein, und zwar derart,
daß den Druckkräften, die an dem Verschlußstück in Öff-
nungsrichtung angreifen,
das Gleichgewicht gehalten wird. Die vom Thermostaten her auf das Verschlußstück
3 wirkenden Kräfte werden dadurch erzeugt, daß sich die einzelnen Bimetalle
des Thermostaten unter der Wirkung der Temperatur des abzuleitenden Mediums ausbiegen.
Wenn das Verschlußstück z. B. dadurch, daß es an seiner Sitzstelle 4 zur Anlage
kommt, daran gehindert wird, den Ausbiegungen der Bimetalle weiter zu folgen, so
entstehen wie bei einer Feder Schließkräfte, die sicherstellen, daß der Verschlußkörper
zur Verstärkung der Sperrwirkung auf seinen Sitz gepreßt wird. Dadurch wird verhindert,
daß Kondensat bzw. Dampf austritt.
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Tritt infolge der Kondensation des Dampfes ün Innern des Ventilgehäuses
eine Verringerung der auf den Thermostat einwirkenden Temperatur ein, so nehmen
die vom Thermostat erzeugten und auf das Verschlußstück 3 wirkenden Kräfte
ab, ohne daß zunächst Lageänderungen des Verschlußstückes eintreten. Das Ventil
beginnt sich allsdann zu öffnen, indem die Stange 2 sich in öffnendem Sinn bewegt
und das Verschlußstück 3 vom Sitz 4 abgehoben wird, bis sich eine neue Gleichgewichtslage
eingestellt hat. Nachdem der öffnungsvorgang eingeleitet ist, werden die auf die
Stirnfläche des Verschlußstückes 3
in öffnungsrichtung einwirkenden Kräfte
durch den auf die Stimfläche der Platte 5 wirkenden Druck erheblich vergrößert,
wodurch der Thermostat zusätzlich durchfedert. Infolge des während einer bestimmten
Ableitungsperiode hierdurch vergrößerten Austrittsquerschnittes am Ventilsitz 4
strömt das Kondensat ungehindert ab, da sich gleichzeitig auch der Ringspalt
9 erweitert.
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Ist das Kondensat nahezu abgeleitet, so treten im oberen Teil des
Ventilgehäuses sehr rasch Temperaturerhöhungen ein. Dieselben wirken auf den Thermostaten
derart ein, daß die von diesem ausgehenden, über die Stange 2 auf das Verschlußstück
3
übertragenen Kräfte die auf das Verschlußstück wirkenden Gegenkräfte (Strömungskräfte)
überwiegen. Der Verschlußkörper wird dadurch in Richtung auf seinen Sitz 4 hin bewegt,
und zwar so weit, bis sich eine neue Gleichgewichtslage aus Strömungskräften und
vom Thermostat ausgelösten Kräften eingestellt haben wird. Bei dieser Bewegung des
Verschlußkörpers verengt sich gleichzeitig auch der Ringspalt 9, wodurch
der zwischen Sitz und Ringspalt wirkende Druck so verändert wird, daß das Ventil.
infolge der Federeigenschaften des Thermostaten bis zu Temperaturen nahe der Sattdampftemperatur
weit geöffnet bleibt. Bei weiterer Temperaturerhöhung nehmen schließlich die von
der Strömung auf das Verschlußstück ausgeübten Kräfte, insbesondere durch Verringerung
des auf die Stirnfläche der Platte 5 zwischen Ringspalt und Sitzspalt wirkenden
Druckes, stärker ab als die vom Thermostat erzeugten Gegenkräfte. Die Verlagerung
des Verdampfungspunktes an den Sitzspalt unterstützt diesen Vorgang. Die vom Thermostaten
über die Stange 2 auf das Verschlußstück übertragenen Kräfte gewinnen schlagartig
die Oberhand und veranlassen den Thermostaten, das Verschlußstück 3 im Schnellschluß
in die Schließstellung zurückkehren zu lassen. In dieser verharrt es, bis die einleitend
erörterten Umstände ein Verlassen der Ausgangslage eintreten lassen.