DE19944366A1 - Ventil - Google Patents

Abstract

Ein Ventil mit veränderlichem Ausgangsstrom, insbesondere ein Stromregelventil, bei dem Veränderungen im Einlaßdruck keinen Einfluß auf den Stromwert haben und das z. B. in einer Heizungsanlage anwendbar ist, hat ein Gehäuse (1) mit einem Eingang (4) und einem Ausgang (5). In dem Gehäuse (1) ist ein Ventilverschlußstück (6) gegen die Kraft einer Rückholfeder (7) unter einem Differenzdruck des Stroms (8) über einen mit dem Ventilverschlußstück (6) verbundenen Ventilbetätigungsschaft (9) auf einem Ventilsitz (10) aufsetzbar. Um einen möglichst einfachen Aufbau zu erzielen, ist dafür gesorgt, daß die dem Ventilsitz (10) abgekehrte Fläche (11) des Ventilverschlußstücks (6) die Fläche einer beweglichen Wand einer Kammer (12) im Gehäuse (1) bestimmt und größer als die Querschnittsfläche (A) innerhalb des Ventilsitzes (10) ist und daß die Kammer (12) allein über wenigstens einen das Ventilverschlußstück (6) durchsetzenden Kanal (13) mit dem Eingang (4) des Gehäuses (1) verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit veränder­ lichem Ausgangsstrom, bei dem Veränderungen im Fluid­ druck keinen Einfluß auf den Stromwert haben, mit einem einen Eingang und einen Ausgang aufweisenden Gehäuse, in dem ein Ventilverschlußstück gegen die Kraft einer Feder und unter einem Druck über einen mit dem Ventil­ verschlußstück verbundenen Ventilbetätigungsschaft auf einem Ventilsitz aufsetzbar ist.

Ein bekanntes Stromregelventil dieser Art (EP 0 677 708 A2) wird in Warmwasserheizungsanlagen eingesetzt, um Änderungen des Differenzdrucks an Heizkörperventilen und damit des Durchflusses durch den Heizkörper auszu­ gleichen, so daß der Einfluß solcher Änderungen auf den am Heizkörperventil eingestellten Wert verhindert wird. Solche Änderungen können beispielsweise dadurch verur­ sacht werden, daß die Stellventile in der Warmwasser­ heizungsanlage von Zeit zu Zeit, z. B. in Abhängigkeit von der Wassertemperatur, verstellt werden. Bei dem be­ kannten Stromregelventil ist zur Erfassung solcher Druck- bzw. Durchflußänderungen in der Vorlaufleitung zusätzlich zu dem Stellventil eine Meßblende oder ein weiteres Stellventil vorgesehen, an dem der Differenz­ druck gemessen und zur Verstellung des von einem Regler betätigten Stellventils abgenommen wird und über eine Membran auf den Ventilschaft des Stellventils wirkt. Das Stellventil wirkt dann in Verbindung mit der Meß­ blende oder dem zusätzlichen Stellventil, an dem der Differenzdruck gemessen wird, und der Membran als Stromregelventil. Ein solches Stromregelventil ist je­ doch aufwendig und erfordert hinsichtlich der Meßblende und des zusätzlichen Stellventils einen erheblichen Mehraufwand, einschließlich der Montagearbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stromre­ gelventil der eingangs genannten Art anzugeben, dessen Aufbau und Montage einfacher und dessen Platzbedarf ge­ ringer ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die dem Ventilsitz abgekehrte Fläche des Ventilver­ schlußstücks die Fläche einer beweglichen Wand einer Kammer im Gehäuse bestimmt und größer als die Quer­ schnittsfläche innerhalb des Ventilsitzes ist und daß die Kammer allein über wenigstens einen das Ventilver­ schlußstück durchsetzenden Kanal mit dem Eingang des Gehäuses verbunden ist.

Bei dieser Lösung entfällt eine zusätzliche Meßblende oder ein zusätzliches Stellventil und deren Montage. Der Aufbau ist kompakt. Herkömmliche Stellventile kön­ nen durch eine geringfügige Abwandlung und ohne nen­ nenswerten zusätzlichen Platzbedarf zu einem derartigen Stromregelventil umgebaut werden.

Das Ventilverschlußstück kann etwa die Form eines Ke­ gelstumpfes aufweisen. Es hat dann im Vergleich zu ei­ nem Ventilverschlußstück in Form eines abgestuften Kol­ bens trotz gegebenenfalls mehrerer Durchgangskanäle ei­ ne hinreichende Festigkeit.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß sich an den Ventil­ sitz eine kegelstumpfförmige Wand anschließt, die sich weitgehend parallel zur kegelstumpfförmigen Umfangsflä­ che des Ventilverschlußstücks erstreckt. Hierbei wird erreicht, daß beim Abheben des kegelstumpfförmigen Ven­ tilverschlußstücks die Querschnittsfläche des Spaltes zwischen Ventilverschlußstück und Ventilsitz in Strö­ mungsrichtung zunimmt und dadurch die Strömungsge­ schwindigkeit in dem Spalt über eine längere Strecke und Zeit allmählich abnimmt, was ein sehr geräuscharmes Ventil ergibt, weil der lästige Schalldruck, der norma­ lerweise durch einen raschen Druckabfall beim Öffnen des Ventils auftritt, allmählich abgebaut wird.

Sodann kann das Ventilverschlußstück direkt mit der ei­ nen Stirnseite eines die Kammer bildenden Balgs verbun­ den sein, der zwischen dem Ventilverschlußstück und dem Ventilbetätigungsschaft, ebenso wie das Ventilver­ schlußstück ohne seitliche Berührung mit dem Gehäuse angeordnet ist. Bei dieser Ausbildung wird eine Reibung des Ventilverschlußstücks und des Balgs an der Innen­ seite des Gehäuses vermieden, so daß sich auch sehr ge­ ringe Differenzdrücke aufgrund von Druck- bzw. Durch­ flußschwankungen in der Vorlaufleitung ausgleichen las­ sen.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand der beiliegenden Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines ersten Ausführungsbei­ spiels eines erfindungsgemäßen Stromregelven­ tils im geschlossenen Zustand, teilweise im Axialschnitt,

Fig. 2 das gleiche Ausführungsbeispiel wie das in Fig. 1 dargestellte, jedoch im geschlossenen Zustand, und

Fig. 3 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbei­ spiels eines erfindungsgemäßen Stromregelven­ tils, teilweise im Axialschnitt.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ventile sind Stromregelventile mit veränderlichem Ausgangsstrom, bei denen Veränderungen im Einlaßdruck bzw. eingangsseiti­ gen Fluiddruck keinen Einfluß auf den Stromwert haben und die in einer Heizungsanlage anwendbar sind.

Das in den Fig. 2 und 3 dargestellte Stromregelventil hat ein Gehäuse 1, das aus zwei miteinander verbundenen Teilen 2 und 3 besteht sowie einen Eingang 4 und einen Ausgang 5 aufweist. In dem Gehäuse 1 ist ein Ventilver­ schlußstück 6 gegen die Kraft einer Feder 7, hier einer Rückholfeder, und unter einem Differenzdruck des Stroms 8 über einen mit dem Ventilverschlußstück 6 verbundenen Ventilbetätigungsschaft 9 auf einem Ventilsitz 10 auf­ setzbar. Die dem Ventilsitz 10 abgekehrte Fläche 11 be­ stimmt die Fläche einer durch das Ventilverschlußstück 6 gebildeten beweglichen Wand einer Kammer 12 im Gehäu­ se 1 und ist größer als die Querschnittsfläche A inner­ halb des Ventilsitzes 10. Die Kammer 12 ist allein über wenigstens einen das Ventilverschlußstück 6 durchset­ zenden Kanal 13 mit dem Eingang 4 des Gehäuses 1 ver­ bunden.

Das Ventilverschlußstück 6 hat etwa die Form eines Ke­ gelstumpfes und ist am einen Ende einer Stange 14 befe­ stigt. Der Ventilbetätigungsschaft 9 ist durch eine in das Gehäuse 1 geschraubte Stopfbuchse 15 verschiebbar hindurchgeführt und stützt sich mit seinem inneren Ende an dem anderen Ende der Stange 14 ab. Die Feder 7 stützt sich einerseits an einer mit Durchgangslöchern 16 versehenen Platte 17 und andererseits an einem Bund 18 der Stange 14 ab. Die Stange 14 ist ferner durch ein mittleres Loch in der Platte 17 verschiebbar hindurch­ geführt. Die Platte 17 stützt sich an einem in einer inneren Ringnut der Kammer 12 eingesetzten Sicherungs­ ring 19 ab. Auf der der Feder 7 abgekehrten Seite des Bundes 18 liegt ein die Stange 14 umgebender Dichtring 20, der zur Abdichtung der Kammer 12 bei einer Aus­ wechslung der Stopfbuchse 15 an einer Schulter 21 der als abgestufte Bohrung ausgebildeten Kammer 12 unter dem Druck der Feder 7 anliegt.

Das Ventilverschlußstück 6 ist in der Kammer 12 an ih­ rer zylindrischen Innenseite dicht anliegend axial ver­ schiebbar geführt. Zur Abdichtung, insbesondere auch bei hohen Drücken, und weitgehend reibungslosen Führung im Gehäuse 1 ist das Ventilverschlußstück 6 an seinem Umfang mit einer umlaufenden Dichtlippe 22 versehen, die dadurch elastisch nachgiebig ausgebildet ist, daß unmittelbar neben der Dichtlippe 22 in der Fläche 11 des aus Metall bestehenden Ventilverschlußstücks 6 eine umlaufende Nut 23 ausgebildet ist. Statt einteilig, wie dargestellt, kann das Ventilverschlußstück 6 auch zwei getrennt hergestellte Teile aufweisen, von denen der eine Teil die Dichtlippe 22 und der andere die dem Ven­ tilsitz 10 zugekehrte Dichtfläche aufweist und die durch ein Verbindungsteil verbunden sind, so daß sie die gleiche Funktion wie das dargestellte Ventilver­ schlußstück 6 haben.

Wenn während des Betriebs bei geöffnetem Ventil gemäß Fig. 2 ein Druckanstieg im Eingang 4 auftritt, wirkt dieser nicht nur auf die dem Ventilsitz 10 zugekehrte Fläche des Ventilverschlußstücks 6, deren Flächeninhalt etwa dem der Querschnittsfläche A, abzüglich der Quer­ schnittsfläche des Kanals 13 (oder der Kanäle 13), ent­ spricht, sondern über den Kanal 13 bzw. die Kanäle 13 auch auf die dem Ventilsitz 10 abgekehrte größere Flä­ che 11 des Ventilverschlußstücks 6, deren Flächeninhalt dem der größten Querschnittsfläche des Ventilverschluß­ stücks 6 im Bereich der Dichtlippe 22, abzüglich des Flächeninhalts der Querschnittsfläche der Stange 14 und des Kanals 13 bzw. der Kanäle 13, entspricht. Die durch den Druckanstieg auf das Ventilverschlußstück 6 zusätz­ lich ausgeübte Kraft ist daher in Schließrichtung grö­ ßer als in Öffnungsrichtung des Ventils, so daß das Ventilverschlußstück 6 wieder etwas weiter in Schließ­ richtung bewegt und damit der aufgrund des Druckan­ stiegs zunächst etwas größere Durchfluß wieder vermin­ dert wird und letztlich entsprechend der über den Ven­ tilschaft 9 vorgenommenen Einstellung beibehalten wird.

Die Einstellung des Durchflusses über den Ventilbetäti­ gungsschaft 9 kann auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. durch einen Temperaturregler (Thermostataufsatz), der den Durchfluß in einem Heizkörper in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur so einstellt, daß die Tem­ peratur weitgehend konstant bleibt, oder von Hand über eine Gewindespindel mit Drehgriff.

Soweit bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 im Prinzip die gleichen Bauteile wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 vorgesehen sind, sind sie mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Kammer 12 jedoch nicht durch das Gehäuse 1, sondern durch einen Balg 25 aus Metall gebildet, der mit seiner dem Ventilsitz 10 zugekehrten Seite an der dem Ventil­ sitz 10 abgekehrten Seite des Ventilverschlußstücks 6 befestigt ist, z. B. durch eine Lötverbindung 26. Am an­ deren Ende ist der Balg 25 durch eine Platte 27 ver­ schlossen, auf deren Außenseite der Ventilbetätigungs­ schaft 9 aufsitzt. An den Ventilsitz 10 schließt sich eine kegelstumpfförmige Wand 28 an, die sich weitgehend parallel zur kegelstumpfförmigen Umfangsfläche des auch in diesem Falle weitgehend kegelstumpfförmigen Ver­ schlußstücks 6 erstreckt. Der Kanal 13 durchsetzt das Ventilverschlußstück 6 in dessen Mitte und gleichzeitig einen Stutzen 29 an der dem Ventilsitz 10 abgekehrten Seite des Ventilverschlußstücks 6. Der Stutzen 29 ist von einer Öffnung 30 im Boden des Balgs 25 dicht umge­ ben. Zwischen dem Boden des Balgs 25 und seiner Platte 27 ist koaxial zu dem Stutzen 29 ein Rohrstück 31 als Abstandshalter mit Durchtrittsöffnungen 32 in seinem an der Platte 27 anliegenden Rand angeordnet.

Die Feder 7 stützt sich mit ihrem einen Ende wiederum an dem im Gehäuseteil 3 eingesetzten Sicherungsring 19 ab und drückt mit ihrem anderen Ende gegen das eine En­ de eines Zwischenstücks 33, dessen anderes Ende in ei­ ner den Kanal 13 fortsetzenden Bohrung 34 des Ventil­ verschlußstücks 6 sitzt. Das Zwischenstück 33 hat Durchgangskanäle, die einerseits vom Eingang 4 in einen Ringraum 35 zwischen dem Ventilverschlußstück 6 und dem Zwischenstück 33 und andererseits in den Kanal 13 füh­ ren. Das Zwischenstück 33 kann aber beispielsweise auch einfach als Blechteil ausgebildet sein, das den Strom 8 an sich vorbeifließen läßt.

Die wirksame Fläche 11 der in diesem Falle durch den Boden des Balgs 25 gebildeten beweglichen Wand der Kam­ mer 12 ist wiederum größer als die Querschnittsfläche A innerhalb des Ventilsitzes 10. Ein Druckanstieg im Ein­ gang 4 wirkt sich daher auch über die Kanäle im oder außen am Zwischenstück 33 und den Kanal 13 sowie das Rohrstück 31 in der Kammer 12 und damit auf der dem Ventilsitz 10 abgekehrten Fläche 11 des Ventilver­ schlußstücks 6 bei geöffnetem Ventil im Sinne einer Schließbewegung des Ventilverschlußstücks 6 aus, so daß ein durch den Druckanstieg bedingter Anstieg des Durch­ flusses durch das geöffnete Ventil wieder weitgehend ausgeglichen wird.

Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel liegen das Ventilverschlußstück 6 und der Balg 25 jedoch nicht an der Innenseite des Gehäuses 1 an, so daß die Bewe­ gung des Ventilverschlußstücks 6 und des Balgs 25 weit­ gehend reibungslos erfolgt. Dieses Ventil ist daher auch in der Lage, sehr kleine Druckschwankungen zwi­ schen Eingang 4 und Ausgang 5 auszugleichen.

Darüber hinaus nimmt die Querschnittsfläche des Spalts zwischen der Wand 28 und dem Ventilverschlußstück 6 in Strömungsrichtung aufgrund des in Strömungsrichtung zu­ nehmenden Umfangs der Wand 28 einerseits und des Ven­ tilverschlußstücks 6 andererseits zu. Das durch den plötzlichen Druckabfall beim Öffnen des Ventils bei ei­ nem nicht mit einem solchen kegelförmigen Austrittska­ nal versehenen Ventil auftretende lästige Geräusch wird dadurch weitgehend vermieden. Am Ende dieses Spalts wird die Strömung zum Ausgang 5 umgelenkt, von wo sie in eine Rohrleitung 36 weiterströmt.

Das Gehäuse 1 hat einen weiteren ringförmigen Gehäuse­ teil 37, der einerseits mit dem Gehäuseteil 2 und ande­ rerseits mit einem Anschlußstutzen 38 der Rohrleitung 36 verschraubt und durch Dichtringe gegen diese abge­ dichtet ist. Der Gehäuseteil 3 ist auf ein in die Rohr­ leitung 36 dicht eingeführtes Ende einer Vorlaufleitung 39 abgedichtet aufgesetzt und auf diese Weise indirekt über die Rohrleitung 36 und den Anschlußstutzen 38 mit den Gehäuseteilen 2 und 37 verbunden.

Die Stopfbuchse 15 ist wiederum in das Gehäuse 1 einge­ schraubt und ermöglicht gleichzeitig die Einstellung des Kv-Werts des Stromregelventils, indem sie sich an der Platte 27 abstützt. Darüber hinaus sorgt ein das innere Ende der Stopfbuchse 15 umgebender Stutzen 40 der Platte 27 durch Anlage an dem Dichtring 20 für eine Abdichtung des Innenraums des Gehäuses 1 bei einer Aus­ wechselung der Stopfbuchse 15. Der Ventilbetätigungs­ schaft 9 kann wiederum durch einen thermostatischen Regler oder über eine Spindel mit Drehgriff von Hand betätigt werden.

Anstelle des Eingangsdrucks des Ventils könnte auch der Ausgangsdruck die gleiche Funktion bewirken. Statt bei einem Ventil für eine Heizungsanlage könnte das gleiche Prinzip auch beispielsweise bei einem Kälteventil ange­ wandt werden.

Claims (4)

1. Ventil mit veränderlichem Ausgangsstrom, bei dem Veränderungen im Fluiddruck keinen Einfluß auf den Stromwert haben, mit einem einen Eingang (4) und einen Ausgang (5) aufweisenden Gehäuse (1), in dem ein Ventilverschlußstück (6) gegen die Kraft einer Feder (7) und unter einem Druck über einen mit dem Ventilverschlußstück (6) verbundenen Ventilbetäti­ gungsschaft (9) auf einem Ventilsitz (10) aufsetz­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ven­ tilsitz (10) abgekehrte Fläche (11) des Ventilver­ schlußstücks (6) die Fläche einer beweglichen Wand einer Kammer (12) im Gehäuse (1) bestimmt und grö­ ßer als die Querschnittsfläche (A) innerhalb des Ventilsitzes (10) ist und daß die Kammer (12) al­ lein über wenigstens einen das Ventilverschluß­ stück (6) durchsetzenden Kanal (13) mit dem Ein­ gang (4) des Gehäuses (1) verbunden ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (6) etwa die Form ei­ nes Kegelstumpfes aufweist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Ventilsitz (10) eine kegel­ stumpfförmige Wand (28) anschließt, die sich weit­ gehend parallel zur kegelstumpfförmigen Umfangs­ fläche des Ventilverschlußstücks (6) erstreckt.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (6) direkt mit der einen Stirnseite eines die Kammer (12) bildenden Balgs (25) verbunden ist, der zwi­ schen dem Ventilverschlußstück (6) und dem Ventil­ betätigungsschaft (9), ebenso wie das Ventilver­ schlußstück (6) ohne seitliche Berührung mit dem Gehäuse (1), angeordnet ist.