DE1923198U - Regelventil fuer fluessigkeiten, insbesondere kondensatableiter. - Google Patents

Description

DIPL. ING. C. STOEPBL · DIPL. ING. W. GOLLWITZIK I₁ANDAT)YPFAIiZ · AM SCHÜTZENHOF

20. Juli 1965

K 42 028/47g Gm

Klein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft, Frankenthal (Pfalz)

"Regelventil für Flüssigkeiten, insbesondere Kondensatableiter"

Die Neuerung betrifft ein Regelventil für Flüssigkeiten in der Nähe des Verdampfungspunktes, insbesondere einen Kondensatableiter, mit einem auf der Seite höheren Druckes angeordneten Thermostaten, einem gegen die Seite des höheren Druckes unter der Wirkung des Thermostaten schließenden V er Schluß stück 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 Verhältnis zur Ventilsitzfläche große, dem Druck des hinter der Absperrstelle strömenden Mediums ausgesetzte Stirnfläche vorgesehen sind.

Bei thermostatisch gesteuerten Regelventilen dieser Art strebt man an, daß bei Sattdampftemperatur die thermoelastische Kraft des Thermostaten ausreicht, um die aus der statischen Druckverteilung am V er Schluß stück resultierende Öffnungskraft sowie die erforderliche Dichtkraft aufzubringen. Andererseits sollen die Regelventile bei einer Temperatur des Mediums wenig unterhalb der Sättigungstemperatur in der Lage sein^ große Mengen auszuschleusen. Die bekannten Regelventile sind nicht in der Lage, beiden Forderungen, nämlich ausreichende Gegenkraft des Thermostaten bei Sattdampf-

temperatur und Aus Schleusung großer Mengen in der Nähe der Sattdampf temperatur nachzukommen. Zur Verwirklichung der ersten Forderung ist eine enge Einstellung des Thermostaten (große Unterkühlung) notwendig, während die Erfüllung der zweiten Forderung eine weite Einstellung (geringe bzw, keine Unterkühlung) bedingt.

Des weiteren wird bei solchen Regelventilen auf das vom Medium umströmte Verschlußstück bei offenem Ventil infolge der hydrodynamischen Druckverteilung eine größere, sich im öffnenden Sinne auswirkende Kraft als bei geschlossenem Ventil ausgeübt. Diese Kraft, die zwar den Öffnungsvorgang unterstützt, wirkt sich bei den bisher bekannten Ableitern in Verbindung mit der jedem Thermostaten anhaftenden inneren Reibung bezüglich des Schließvorganges so aus, daß, verlustfreie Arbeitsweise vorausgesetzt, eine noch engere Einstellung erforderlich ist. Hierdurch bedingt, muß eine zusätzliche und damit insgesamt erhebliche Unterkühlung eintreten, bevor das Regelventil öffnet. Demgemäß können bei solchen Ableitern nur bei unerwünscht großer Unterkühlung große Kondensat mengen abgeführt werden.

Um größere Durchsatzmengen zu erzielen, hat man bei solchen Ableitern bisher das Verschlußstück und die umgebende Wandung des auf die Absperrstelle folgenden Abströmkanals so ausgebildet, daß der bei der Entspannung des Kondensats entstehenden Dampfbildung bzw. der hierdurch bedingten Volumenvergrößerfcung durch Erweiterung des Strömungsquerschnittes hinter der Absperrstelle Rechnung getragen wird.

Aufgabe der Neuerung ist es, das Ventil und die Abflußpartie solcher Ableiter für einen gegebenen Thermostaten so auszubilden^ daß die durch die Umströmung des offenen Ventils entstehenden Zusatzkfcäfte so gesteigert werden, daß eine zusätzliche Steuerung des Verschlußkörpers in der Weise erzielt wird, daß kurz vor Erreichen der Sattdampftemperatur und der damit verbundenen Verdampfungsvorgänge diese Zusatzkräfte rasch abklingen, wodurch

der Thermostat in die Lage kommt, das Ventil momentan zu schließen. Ferner soll sichergestellt werden, daß auch bei steigender Temperatur des durchfließenden Mediums, also dann, wenn nur eine geringe Unterkühlung herrscht, große Mengen abgeführt werden und daß das Ventil vor allem bei einer vorgegebenen und möglichst geringen Unterkühlung rasch und sicher schließt. Schließlich soll die Menge des durch das Ventil hindurchströmenden Mediums auch bei einer erheblichen Unterkühlung groß sein. ,

Dies alles wird gemäß der Neuerung dadurch erreicht, daß der Querschnitt des vom Verschlußstück und vom Gehäuse bzw. einem diesem zugehörigen Teil begrenzten Ringspaltes durch ein an sich bekanntes, an einem dieser Bauteile angebrachtes, in Abhängigkeit von der Temperatur des durchfließenden Mediums sich radial bewegendes Bimetallelement veränderlich ist, derart, daß sich einerseits der Querschnitt bei fallender Temperatur des Mediums vergrößert, um die Kaltwasserleistung zu erhöhen, und andererseits bei steigender Temperatur des Mediums verengt, so daß der zwischen Sitz und Ringspalt wirkende Druck derart verändert wird, daß das Ventil infolge der Federeigenschaften des Thermostaten bis zu Temperaturen nahe der Sattdampftemperatur wfeit geöffnet bleibt und daß bei genügender Annäherung des Verschlußkörpers an seinen Sitz infolge weiterer Temperaturerhöhung des Mediums dieser Druck so stark abnimmt, daß der Thermostat in der Lage ist, das Ventil schlagartig zu schließen. Damit wird mit baulich einfachen Mitteln bei hohem Temperaturniveau in dem auf die Absperrstelle folgenden Strömungskanal die Einstellung eines engen, als Drossel wirkenden Ringspaltes gewährleistet, während bei niedrigerer Temperatur selbsttätig eine Erweiterung des Querschnittes des ge^tfe§riJlten Ringspaltes eintritt, wodurch eine erhebliche Menge des Mediums unbehindert abströmen kann.

Die Abschlußpartie des Regelventils kann nach einem weiteren Vorschlag so gestaltet werden, daß das Bimetallelement als an sich

bekannte, bei Umgebungstemperatur gewölbt verlaufende, mit dem Verschlußstück an dessen dem Ventilschaft abgekehrten Seite verbundene Platte ausgebildet ist, die bei Temperaturerhöhung in eine Strecklage überzugehen vermag, in welcher sie den zwischen dem Verschlußstück und der Wandung des Strömungskanals gebildeten Ringspalt verkleinert.

Eine andere Ausführung sieht vor, das Bimetallelement als an sich bekannten geschlossenen Ring von vorzugsweise rechteckigem Querschnitt auszubilden und in eine in der Gehäusewandung im Bereich der Absperrstelle vorgesehenen Nut einzulegen, wobei sich der Innendurchmesser des Bimetallringes unter dem Einfluß der Temperaturerhöhung des abfließenden Kondensates verkleinert und dadurch den zwischen diesem und dem Außenrand des Bundes des Verschlußkörpers gebildeten Ringspalt enger werden läßt.

Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbfeispiele der Neuerung. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einer am Versrhlußstück befestigten Bimetallplatte bei Umgebungstemperatur,

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bei Betriebstemperatur,

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel mit einem um das Verschlußstück herum angeordneten ringförmigen Bimetallelement bei Umgebungstemperatur,

Fig. 4 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bei Betriebstemperatur.

In einem Gehäuse 1 wird durch einen hihht dargestellten Thermostaten über einen Ventilschaft 2 ein V er Schluß stück 3 bewegt, das sich bei einer vorgegebenen Temperatur des Kondensats gegen einen Ventilsitz 4 legt.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist an der dem Ventilschaft 2 abgekehrten Seite des Verschlußstückes 3 ein zusätzliches Bimetallelement 5 befestigt. Bei einer niedrigen Temperatur des abzuleitenden Kondensats ist das zusätzliche Bimetallelement 5 gewölbt (Fig. I)₄ so daß zwischen dem Rand desselben und der Wand 6 des Strömungskanals 7 ein genügend breiter Ringspalt 8 verbleibt. Bei Temperaturerhöhung streckt sich das zusätzliche Bimetallelement 5, bis der Ringspalt 8 bei einer vorgegebenen Temperatur des Kondensats seinen Kleinstwert erreicht hat.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ist in der Wand 6 des Strömungskanals 7 im Bereich der Absperrstelle eine Ringnut 9 eingearbeitet, in die ein ringförmiges Bimetallelement 10, vorzugsweise von rechteckigem Querschnitt, so eingelegt ist, daß es einen Bund 11, der zum Verschlußstück 3 gehört, mit einem Abstand konzentrisch umgibt. Bei niedriger Kondensattemperatur läßt das Bimetallelement 10 einen breiten Ringspalt 8 frei (Fig. 3), so daß die Kaltwasserleistung des Ableiters wiederum groß ist. Bei Temperaturerhöhung des Kondensats wird der Innendurchmesser des Bimetallringes 10 kleiner und verengt damit den Ringspalt 8 zwischen dem Bimetallelement 10 und dem Bund 11 (Fig. 4).

Bei dem thermostatisch gesteuerten Kondensatableiter nach der Neuerung laufen die Vorgänge wie folgt ab:

Es sei davon ausgegangen, daß sich das Verschlußstück 3 des Ableiters in Schließstellung befindet. In diesem Zustand wirken die von der Bimetallsäule ausgeübten Kräfte in Schließrichtung auf das Verschlußstück ein, und zwar derart, daß den Druckkräften, die an dem Verschlußstück in Öffnungsrichtung angreifen, das Gleichgewicht gehalten wird. Die vom Thermostaten her auf das Verschluß stück 3 wirkenden Kräfte werden dadurch erzeugt, daß sich die einzelnen Bimetalle des Therraostaten 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.

Tritt im Innern des Ventilgehäuses infolge der Kondensation des Dampfes eine Verringerung der auf den Thermostaten einwirkenden Temperatur ein, so nehmen die vom Thermostaten erzeugten und auf das Verschlußstück 3 wirkenden Kräfte ab, ohne daß zunächst Lageänderungen des Verschlußstückes eintreten. Das Ventil beginnt sich alsdann zu öffnen, indem sich die Stange 2 im Öffnungssinn bewegt und das Verschlußstück 3 vom Sitz 4 abgehoben wird, bis sich eine , neue Gleichgewichtslage eingestellt hat. Wenn der Öffnungsvorgang eingeleitet ist, werden die auf die Stirnfläche des Verschluß Stückes 3 in Öffnungsrichtung einwirkenden Kräfte durch den auf die Stirnfläche der Platte 5 bzw. Bund 11 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 8 erweitert, indem die ,Bimetallelemente 5 bzw. 10 die in den Fig. 1 bzw. 3 gezeigten Positionen einnehmen.

Ist das Kondensat nahezu abgeleitet, so treten im oberen Teil des Ventilgehäuses sehr rasch wieder 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 Federeigenscjhaften 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 bzw. des Bundes 11 zwischen Ringspalt und Sitzspalt wirkenden Druckes, stärker ab als die vom Thermostat erzeugten Gegenkräfte. Die Verlagerung des Verdämpfungspunktes des Kondensats an den Sitzspalt unterstützt diesen Vorgang. Die vom Thermostaten über die Stange 2 auf das Verschlußstück 3 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.

Claims (2)

PATENTANWÄLTE DIPL. ING. C. STOEPEL · DIPL. ING. W. GOLLWITZEB LANDAU/PFALZ · AM SCHÜTZENHOF 20. Juli 1965 Schutzansprüche:

1.) Regelventil für Flüssigkeiten in der Nähe des Verdampfungspunktes, insbesondere Kondensatableiter, mit einem auf der Seite höheren Druckes angeordneten Thermostaten, einem gegen die Seite des höheren Druckes unter der Wirkung des Thermostaten schließenden Verschlußstück und mit einem inaier Strömungsrichtung auf die Absperr stelle folgenden Strömungskanal, in welchem ein einerseits vom Verschlußstück und andererseits vom Gehäuse bzw. einem diesen zugehörigen Teil begrenzter Ringspalt und am Verschlußstück eine im Verhältnis zur Ventilsitzfläche große, dem Druck des hinter der Absperrstelle strömenden Mediums ausgesetzte Stirnfläche vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des vom Verschluß stück (3) und vom Gehäuse (1) bzw. einem diesen zugehörigen Teil begrenzten Ringspaltes (8) durch ein an sich bekanntes, an einem dieser Bauteile angebrachtes, in Abhängigkeit von der Temperatur des durchfließenden Mediums sich radial bewegendes Bimetallelement (5, 10) veränderlich ist, derart, daß sich einerseits der Ringspalt-Querschnitt bei fallender Temperatur des Mediums vergrößert, um die Kaltwasser leistung zu erhöhen, und andererseits bei steigender Temperatur des Mediums verengt, so daß der zwischen Sitz (4) und Ringspalt (8) wirkende Druck derart verändert wird, daß das Ventil infolge der Federeigenschaften des Thermostaten bis zu Temperaturen nahe der Sattdampftemperatür weir geöffnet bleibt und daß bei genügender Annäherung des Verschlußkörpers an seinen Sitz infolge weiterer Temperaturerhöhung des Mediums dieser Druck so stark abnimmt, daß der Thermostat in der Lage ist, das Ventil schlagartig zu schließen.

2.) Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement als an sich bekannte, bei Umgebungstemperatur gewölbt verlaufende, mit dem Veuschlußstück (3) an dessen dem Ventilschaft (2) abgekehrten Seite verbundene Platte (5) ausgebildet ist, die bei Temperaturerhöhung in eine Strecklage überzugehen vermag, in welcher sie den zwischen dem Verschluß stück und der Wandung (6) des Strömungskanals (7) gebildeten Ringspalt (8) verkleinert.

3,) Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement als an sich bekannter geschlossener Ring (10) von vorzugsweise rechteckigem Querschnitt ausgebildet und in eine in der Gehäusewandung im Bereich der Absperrstelle vorgesehenen Nut (9) eingelegt ist, wobei sich der Innendurchmesser des Bimetallringes (10) unter dem Einfluß der Temperaturerhöhung des abfließenden Kondensates verkleinert und dadurch den zwischen diesem und dem Außenrand des Bundes (11) des Verschlußkörpers (3) gebildeten Ringspalt (8) enger werden läßt.

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