DE1750061A1

DE1750061A1 - Verbessertes Regelventil

Info

Publication number: DE1750061A1
Application number: DE19681750061
Authority: DE
Inventors: Worst Joseph Charles
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-04-03
Filing date: 1968-03-26
Publication date: 1971-01-07
Also published as: US3439896A; FR1560678A

Description

General Elaotric Company, 1 River Road, Schenecfcady, II.Y_£ ,USA

Verbessertes Regelventil

Es sind bereits Regelventile für Flüssigkeiten in der Technik bekannt. Bei diesen Ventilen wird ein Teil des Hauptflüssigkeitsstromes abgezweigt und als Steuerstrom für das Ventil verwendet. Durch die Regulierung des geringen Steuerstromes kann dann bewirkt werden, daß das Ventil den größeren Hauptstrom reguliert.

Unter diesen Ventilen lassen οich zwei Arten unterscheiden. Bo i der erifcen Art, die als fernsfcauorbarö Ventil«

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baseiohnet werden kOnnen,wird der Steueretroe an eine« Punkt abgoiweigt, dtr von einer Membran bub Schließen dee Vent!Li entfernt let. Bei der «weiten oder direkt gesteuerten Art fließt der Steueretroe duroh ein· oder nehrere kleine Steueröffnungen in der Hauptstroaregelznenbran.

Auf Qrund der einfachen Konstruktion und dee leichten Betriebes ist die direkt gesteuerte Art vorsuiiehen. Bei vielen Anlagen, in denen in der Flüssigkeit Feststoffe als Verunreinigungen auftreten können, ist jedoch häufig die Verwendung der komplisierteren und kostspieligen fernsteuerbaren Ventile notwendig gewesen. Bei beiden Arten fließt der Steuerstrom durch siemlioh klein· Öffnungen· W«nn dl··· durch irgendwelche Verunreinigungen verstopft werden, wird der Betrieb des Ventlies gestört. Dl· fernsteuerbaren Ventile sind bisher auch in den Flllen benutst worden, wenn die direkt· Art gunetlger geweeeti wire, da der Steuerstrom gefiltert werden kann. Di···· war darauf surüokrufOhren, daA dl· bekannten R«gelTentile alt der direkten Steuerung kein« zufriedenstellende Vorrichtung besaßen, um den Pilotstroa su filtern·

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dc «It tin·r Aueführung«form dir Erfindung wird «In VtDtIl alt «in·« Ochluse getohaffen, de· eintη Eingang und einen Ausgang «ufralgt. Innerhalb de· Qehluees 1st «In« flexible Membran eingebaut, die swieehen einer geöffneten und einer geiohloieenen Yentilstcllung hewegbar 1st. In der Membran 1st eine kleine Öffnung tutgebildet, damit der Steuerttron duroh die Membran hindurchfHeften kann. Weiterhin let in der Nähe der Bingangeeeite der kleinen Öffnung ein flexibler» durchllttiger Teil angebracht, der mit der Membran bewegbar let; dadurch flieft* der Steueretrom lunlohtt durch den durchlitiigen Teil und dann duroh die kleine Öffnung.

Figur 1 let eine Tellaneioht de· Qrundrieaes eine· Regel- und Mischventil· In einer Aueführungeform der Erfindung, wobei ein Teil der Ansieht aufgeschnitten und ein Teil sum Zwecke der besseren Darstellung im Schnitt getelohnet ist.

Figur 2 ist eine Vorderansicht des Ventils neon Figur 1, wobei wiederuQ tür Darstellung der Binse Kielten ein Teil aufgeschnitten getelohnet 1st.

In den Zeichnungen 1st eine Konbinet lon eines Mlrch- und Regelventil· 1 (oder Verncliluüregler} in einer

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bevorsugten erfindungagemäßen Aueführung dargestellt. Das kombinierte Ventil 1 ist so ausgelegt, daß Wasser oder eine andere Flüssigkeit durch einen der beiden Eingänge eintritt und durch den gemeinsamen Ausgang wieder austritt. Das Ventil weist ein Gehäuse auf, das aus einem Mittelteil 2 und swei Abschlußkappen 3 und 1 gebildet wird. Der Mittelteil 2 kann aus einem Stfiok, beispielsweise einem QuBteil, bestehen, und 1st mit Bwei getrennten Eingingen 5 und 6 versehen, die durch eine durchgehende Zwischenwand 7 voneinander getrennt sind. Die*e Zwischenwand bildet gleichseitig kombiniert eine Mischkammer und einen Ausgang 8. Xn 4er dargestellten AusfOhrungsform ist die Zwischenwand an einem Ende mit einem ringförmigen Absats 9 und an dem anderen Ende mit einem ähnlichen Absats 10 versehen.

Diese Konstruktion schafft swei im wesentlichen identische Bin- und Ausgangsanordnungen· Das bedeutet, duroh eine im allgemeinen kreisförmige Außenwand Ii und dm Absate 9 wird an den Einlassen eine ringförmige Erweiterung 5 « gebildet, die die in der Mitte angeordnete Ausgangsleitung 8 a konsentriaeh umgibt, die ihrerseits su der Kammer 8 führt. Vie in der Zeichnung dargestellt ist» ist der Eingang 5 ft radial weiter naoh außen als der

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Ausgangekanal 8 a angeordnet. Diese beiden Kanäle werden durch die durchgehende Wand getrennt, die durch den Absatz 9 gebildet wird. Eine ähnliche Außenwand 12 wirkt mit Absatz 10 zusammen, so daß sich zwischen der Erweiterung 6 a für den Eingang und dem Ausgangskanal 8 b identische Beziehungen ergeben. Hierbei führt der Kanal 8 b in die Kombination von Mischkammer und Ausgang 8. Folglich muß der HauptflUsaigkeitsstrom, der durch den Eingang 5 hineinfließt, über die durch den Absatz 9 gebildete durchgehende Wand fließen, um zu dem Ausgang 8 iu gelangen. In ähnlicher Weise muß der Hauptflüssigkeitsstrom, der durch den Eingang 6 hineinfließt, über die durch den Absatz 10 gebildete Wand fließen, um zu dem Ausgang 8 zu gelangen.

Der Durchfluß von dem Eingang 5 zu dem Ausgang 8 wird durch eine Magnetspule 13,und der Durchfluß von dem Eingang 6 zu dem Ausgang-8 wird durch eine Magnetspule 14 gesteuert. Die beiden Magnetspulen 13 und 14 regeln den Durchfluß daduroh, daß durch sie die Auslenkung der Ventiloembranen 15 bzw.16 geregelt wird, die innerhalb des Gehäuses angebracht sind. Die Membranen werden beide durch den Steuerstrom bestätigt

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und sind sowohl in der Konstruktion als auch in der Wirkung identisch, so daft der Einfachheit haibor ledig' Hch die Wirkungsweise der Membran 15 in ihren Einzelheiten beschrieben werden wird.

Die Membran 15 weist einen festen, sentralen Ventilteil 17, der auf dem ringförmigen Absats 9 aufsitst, auf und weist weiterhin einen flexiblen Teil 18 auf, der sich von dem sentralen Teil nach auAen erstreckt. Der flexible Teil geht an seinem Ende in einen diokeren Bund Ober, der swisohen dem Mittelteil 2 und der Absohluftkappe 4 festgehalten wird. Auf diese Weise bildet die Membran 15 susammen mit der Abeohlußkappe 4 eine im wesentlichen geschlossene Kammer 20. Wenn sich die Membran in ihrer normalen Stellung befindet (wie sie in der Zeichnung dargestellt ist), verhindert sie, daß der Eingang 5 mit des Ausgang 8 in Verbindung steht.

Die Membran weist eine Steueröffnung in Vom eines oder mehrerer kleiner Löcher 21 auf» dl· duroh den äuAeren flexiblen Teil hinduroh fähren, so daft die unter hohem Druok stehende Flüssigkeit in dem Hingang 5 langsam duroh die Membran hindurch in die Kammer 20 fliegt.

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Vorausgesetzt, daß keine Flüssigkeit durch eine Steueröffnung 22 in dem Mittelteil der Membran entweicht, die normalerweise durch einen Ventilkonus verschlossen ist, wird der auf die Außenseite der Membran (die der Kammer 20 zugewandten Seite) pro Qua»»ratcentimeter ausgeübte Druck demjenigen Dru#k pro Quadratcentimeter gleich sein, der auf die Innenseite der Membran (der dem Eingang 5 zugewandten Seite) ausgeübt wird. Anhand der Membran iat ea einfach fest- «usteilen, daft die der Kammer 20 zugewandte Membranflache sehr viel großer ist, als die dem Eingang 5 sugewandte Fliehe. Deshalb besteht eine Druckdifferenz, durch die der Mittelteil der Membran dicht an den Absatz 9 angedrückt wird, um so dl· kombinierte Misoh- und Auegange kammer dicht von dem Eingang 5 abzuschließen.

Venn es jedoch gewünscht wird, daft die Flüssigkeit von dem Eingang 5 zu dem Ausgang 8 fließt, dann wird die Nagnetspule 13 erregt. Die Magnetspule 13 steuert den Ventilkonus 23» der innerhalb eines außenliegenden rOhrenfOrmigen Ansatzes 24 der Abschlußkappe H auf und ab bewegt werden kann. Diese Anordnung ist in der Zeichnung dargestellt. Die Spitze des Konus 23 sitzt normalerweise In der Steueröffnung 22, so daß

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durch diese öffnung keine Flüssigkeit entweioht· Sobald jedoch die Magnetspule 13 betätigt wird, sieht sie den Konus von der Membran weg und Offnet die Steueröffnung 22. Infolgedessen beginnt die Flüssigkeit in der Kammer 20 sofort durch die Steueröffnung 22 su entweichen, und die Flüssigkeit in der Kammer 20 fließt mit hoher Geschwindigkeit in den Ausgang 8. Dadurch ist der Druck auf die Außenfläche der Membran su klein, um die Membran, die auf dem ringförmigen Absats 9 aufsitst, noch fest gegen den Druck auf der Membranlnnenfläehe an den Absats anzudrücken. Die Membran wird von der Wand weggedrückt und Offnet damit einen direkten Weg von dem Eingang 5 su der kombinierten Misoh- und Ausgangskammer 8, und die Flüssigkeit fließt ungehindert von dem Eingang su dem Ausgang. Zu diesem Zweck sollte der Querschnitt dersteueröffnung 22 größer sein als der Oesamtquerschnitt der kleinen Öffnungen (jenaohdem, ob ein Loch oder mehrere kleine Löcher verwendet wurden). Infolgedessen kann die Flüssigkeit durch den Durchlaß 22 schneller abfließen, als sie durch die Öffnungen 21 sufließt.

Dieser Durchfluß dauert so lange an, wie die Magnetspule erregt bleibt. Wenn der Durchfluß abgeschaltet werden soll,

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wird die Erregung der Magnetspule 13 abgeschaltet, und der Konus 23 wird durch eine Druckfeder 24 a hinter dem Konus wieder auf die Membran gedrückt. Sobald der Konus 23 die Steueröffnung 22 versohlle&t, bildet sich in der Kammer 20 wieder ein Druck aus. Innerhalb kurzer Zeit wird die gesamte auf die Membranau&enfläche ausgeübte Kraft größer als die auf die Membraninnenfläohe ausgeübte Kraft. Dadurch wird der Mittelteil der Membran fest gegen den Absata 9 gedrückt. Infolgedessen wird der Fluß zu der kombinierten Misch*· und Ausgangskammer 8 unterbrochen. Es sei darauf hingewiesen, daß Bwischen dem EndversohlUfi 4 und dem Mittelteil 17 der Membran eine Feder 25 angeordnet ist, die diesen Schließvorgang unterstützt·

Das öffnen und Schließen wird also duroh den Steuerstrom reguliert. Wenn die kleinen Löcher 21 ver- ⁽ stopfen würden, wie dies beispielsweise dadurch geschehen kOnnte, daß sioh Sohmutsteilohen aus der Flüssigkeit darin feetset»en, würde nicht genügend Flüssigkeit in die Kammer 20 fließen, es würde sich kein Druck auebilden,und deshalb würde auch der Mittelteil 17 nicht fest gegen Absatz 9 gedrückt. Xhnllch ist es, wenn das Sehmutsteilohen duroh die kleine

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Öffnung hlndurohgelangen und sieh dann In der Steueröffnung 22 festsetsen würde· Dadureh würde der FIuA durch die Steueröffnung vermindert und ein unregelmäßiges Offnen des Ventils, bewirkt, well der Flüssigkeitsstrom aus der Kammer 20 su langes» wire. Venn weiterhin ein Sohnutsteilehen swisohen de» Mittelteil 17 und dem Ventilkonus 23 auf der Innenseite der Steueröffnung 22 festgeklemmt werden wurde» eo würde das Ventil nieht fest schließen. Deshalb wurde standig um den Konus herum Flüssigkeit entweichen, und damit würde verhindert, daft sieh in der Kammer 20 ein richtiger Druok ausbildet·

Deshalb ist als wiohtlger Bestandteil dieser Erfindung eine Anordnung sur Filtrierung des Steuerstromes vorgesehen. Xn der dargestellten Aueführungeform besltst das Filter die Form eines durchgehenden, durehllssigen Teiles 26, der als Ring ausgebildet sein kann· Der Innenrand des Filtere 1st alt de« Mittelteil der Membran (wie dies bei 27 der Meinung dargestellt ist) auf irgendeine geeignete Heise verbunden. Dies kann beispielsweise dadureh geschehen, das dieser Teil mit der Membran verschweißt let. Der Außenrand dee Filters muß nicht notwendigerweise direkt mit der Membran verbunden sein. In der dargestellten Ausführungs-

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form 1st der Außenrand 28 «wischen der Absohluftkappe 4 und dem Mittelstüok 2 eingeklemmt. Auf diese Weise ist das Filter gegenüber den kleinen Offnungen 21 angebracht und ist Busammen mit der Membran bewegbar. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist tatsächlich die Flüssigkeit durch das Filter hindurohgeflossen, die sioh in der Nahe des flexiblen Teiles der Membran befindet. Das Filter ist gleich- f

falls flexibel gemacht worden, damit es mit der Membran bewegbar ist, ohne daft das Filter übermäßig gespannt wird« Bei dieser Bauweite fließt der Steuerstrom Eunäohst durch das Filter 26 und dann durch die kleinen L0o_ner 21 in die Kammer 20 hinein. Daraufhin fließt die Flüssigkeit durch die Steueröffnung 22, wenn der Ventilkonus 23 eurückgetogen ist. Auf diese Weise wird der Steuerstrom gefiltert, um so irgendwelche Sehmutsteilohen eu entfernen, und es wird verhindert, daft sioh irgendwelche dieser Sohmutsteilohen entweder in den kleinen Löchern 21 oder in der Steueröffnung 22 festsetzen.

Daa Filter 26 kann Irgendwie gestaltet sein, solange nur der Querschnitt der einzelnen Löcher oder öffnungen, diedaroh dieses Filter hindurchgehen, jeweils etwas

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kleiner ist als derjenige der kleinen Offnungen 21 und weiterhin der Oesantquersohnitt der Öffnungen oder Löcher in dem Filter größer ist als der Gesamtquersohnitt der Öffnungen 21. Eine derartige Bauweise stellt sioher, daß das gesamte durch das Pilter hindurchgehende Material eine derartige Größe besitzt, daß es ungehindert durch die kleinen Löcher und die Steueröffnung hindurohfließt. Qleiohseitig wird daduroh sichergestellt, daß eur riohtigen Füllung der Kammer 20 noch genügend Flüssigkeit durch das Filter hindurchfließt, wenn das Filter teilweise verstopft sein sollte, wenn das Filter aus dem Steuerstrom einige Sehmutzteilohen herausgefiltert hat. Das Filter könnte beispielsweise aus einem Stück Gummi- oder Plastikfolie bestehen, in die eine große Zahl Löcher eingestanzt worden ist. Das Filter könnte aber auch aus einem ziemlich feinen Nasohensieb aus Metall oder ·. <:-:em synthetischen Material wie Nylon bestehen. Es ist weiterhin festzustellen, daß das Filter so angebracht ist, daß der Hauptflüssigkeitestrom bei offenem Ventil im wesentlichen tangential zur Filterfläche verlauft. Somit hat der Hauptflüssigkeitsstrom die Tendenz, das Filter zu reinigen und von irgendwelchen Schmutzteilchen zu befreien, die das Filter aus dem Steuerstrom entfernt hat.

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Wie bereite erwähnt worden ist, ist der Aufbau und de Wirkungsweise der Membran 16 mit derjenigen der Membran

15 identisch, so daß hier keine genaue Beschreibung gegeben wird. Es sei jedoch erwähnt, daß die Membran

16 zusammen mit der Versohlußkappe 3 eine im wesentlichen abgeschlossene Kammer 29 bildet, daß die kleinen Löcher 30 von dem Eingang 6 au der Kammer 29 führen und daß eine Steueröffnung 31 von der Kammer 29 zu der kombinierten Misch- und Ausgangskammer 8 führt. Weiterhin ist ein flexibles Filter 32 gegenüber den kleinen Löchern 30 angebracht und ist zusammen mit der Membran bewegbar. Es ist auch ersichtlich, daß der Mittelteil der Membran normalerweise auf dem Absatz 10 der Wand 7 sitzt und dadurch den Durchfluß der Flüssigkeit von dem Eingang 6 zu dem Ausgang 8 versperrt. Die Membran verbleibt so lange in dieser Schließstellung wie ein durch eine Feder vorgespannter Ventilkonus 33, der

durch die Magnetspule 14 gesteuert wird, in der ge- <

zeichneten Stellung verbleibt und die durch die Mitte der Membran hindurchgehende Steueröffnung 31 verschließt.

Wenn jedoch die Magnetspule 14 erregt wi?'d, um den Ventilkonus 33 anzuheben, so bewegt sich die Membran 16

gleichzeitig durch den Innendruck nach oben, so daß zwischen dem Eingang 6 und der kombinierten Misch- und

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Auegangekammer 8 ein freier Durohfluft besteht. Da· Filter 32 bewirkt in gleioher Weise eine Piltriemng des Steuerstromes trie das Filter 26 den Steuerstrom in die Kammer 20 filtert.

Diese Erfindung ist anhand einer Ausfflhrungsfom einer Ventilart beschrieben worden» die als kombiniertes Misch und Sohluftventil für Haushaltswasohmasohinen benutst wird. Dieses ist ein Bereioh, in dem die Erfindung sehr vorteilhaft angewendet werden kann· Es ist für diese Maschinen sehr wOnsohenswert, billige und swrerltasige Wasserventile su besitzen, und gerade Haushaltswasserversorgungen enthalten sehr oft recht grofie Sonmutsteilohen wie Rost und Kesselstein.

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Claims

Ansprüohe:

1. Regelventil alt eines Gehäuse, das einen Eingang und einen Autgang aufweist» in dem eine flexible Membran «wischen einer offenen und einer geschlossenen Ventilate llung bewegbar angeordnet ist, wobei die Membran für einen Steuerstrom durch die Membran hinduroh mindestens eine kleine Öffnung enthält, dadurch gekennseiehnet , daft gegenüber der Eingangsseite der kleinen Öffnung ein flexibles Filter mit der Membran bewegbar angeordnet ist, woduroh der Steuerstrom sunäohst durch daa Filter und dann durch die kleine Öffnung führt.

#!. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennseiehnet , daß das Filter eine grOAere Ansahl Löcher aufweist, wobei jedes einseine Loch einen ι geringeren Querschnitt belltet als die kleine Öffnung, daß aber der Oeeamtquersehnitt dieser Locher größer ist als der Querschnitt der kleinen Öffnung.

3. Regelventil nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet , da£ das Qehäuse eine Außenw&nd und eine Stirnwand aufweist, innerhalb des Qehäueea

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eine durchgehende Wand ,einen in der Mitte gelegenen Ausgang und gleichseitig einen Eingang begrenst, der radial weiter außcm angeordnet ist, daß weiterhin die Membran zusammen mit der Stirnw&nd eine im wesent-Iiοhen geschlossene und von dem Bin- und Ausgang getrennte Kammer bildet» daß für einen Ourohfluß des Steuerstromes m&ideatens eine kleine Öffnung vorgesehen ist, die die Kammer und den Eingang verbindet» und die Kammer und der Ausgang durch eine Steueröffnung in der Membran verbunden sind» daß weiterhin sum Sohließen und Offnen des Ventils eine Vorrichtung vorgesehen ist» durch die entweder die Membran an die durchgehende Wand angedrückt oder von dieser entfernt wird, und daß schließlich gegenüber der Eingangsseite der kleinen Öffnung ein flexibles Filter angeordnet und susammen mit der Membran bewegbar ist, wodurch der Steuerstrom sunflehst durch das Filter und dann durch die kleine Öffnung führt.

H. Regelventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß ein fester Mittelteil der Membran wahlweise auf der durchgehenden Zwischenwand aufaitst» wobei die Steueröffnung in diesem Mittelteil

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angeordnet ist, und daß sieh von diesem Mittelteil ein flexibler Teil nach außen erstreckt und swisohen der Außenwand und der Stirnwand eingeklenmt ist und daß das Filter aus einem Stück gebildet ist, dessen Innenrand an dem Mittelteil der Membran und dessen Außenrand zwischen der Außenwand und der Stirnwand festgeklemmt ist.

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