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R e g e l v e n t i l m i t s e l b s t t ä t i -ger Steuerung, insbesondere
f ü r H e i z u n g 5 a n 1 a g e n Die Erfindung betrifft ein Regelventil mit selbsttätiger
Regelung der Durchlaßöffnung eines in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitzes
durch eine mit dem Ventilsitz zusammenarbeitende Drossel- oder Verschlußvorrichtung,
die von der selbsttätigen Regeleinrichtung betätigt wird.
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Ublicherweise besteht der die Verschlußvorrichtung eines solchen
Regelventils aus einem Ventilverschlußkörper, der z.D. bei einem Einsitzventil von
einem
Ventilkegel, bei einem Doppelsitzventil von einem Doppelventilkegel
gebildet wird, der mittels einer Ventilspindel oder Ventilstange von einem am Ventilgehäuse
angeordneten Stellmotor, z.B. der Arbeitsmembran eines Druckreglers oder dem Arbeitskörper
eines Temperaturreglers betätigt wird. Wenn zwei Werte z.B. sowohl die Temperatur
als auch der Druck oder die Durchflußmenge eines strömenden Mediums geregelt werden
sollen, mußten bisher zwei von Je einer Regel-oder Steuergröße betätigte Regelventile
dieser Art vorgesehen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Doppelregelung
mit Hilfe eines einzigen Regelventils zu bewirken, um bestimmte Regelvorgänge auf
einfache Weise mit einem raumsparenden und in der Herstellung billigeren Gerät yornehmen
zu können.
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Beispielsweise wird bei Heizungsanlagen oft die Aufgabe gestellt,
neben der Temperatur auch die Durchflußmenge des Heizmediums in der Weise zu regeln,
daß im normalen Betrieb die Temperaturregelung vorherrscht, während in Zeiten eines
außergewöhnlich hohen Wärmebedarfes die Durchflußmenge begrenzt werden soll. ;;hnliche
Regelaufgaben treten z.D. auf, wenn neben der Temperatur auch noch ein Druck geregelt
oder begrenzt werden soll.
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Alle derartigen Aufgaben können erfindungsgemäß dadurch gelöst werden,
daß die Drossel- oder Verschlußvorrichtullb des Regelventils aus zwei getrennen
Ventilkegeln odçdbl. besteht, die von gegenüberliegenden Seiten mit einen gemeinsamen,
die zu regelnde Durchflußöffnung umgebenden Ventilsitz zusammenarbeiten und unabhängig
voneinander von je einem besonderen Regler gesteuert werden. Die Gesamt regelung
findet dann nach dem Prinzip der Maximalauswahl statt, d.h. die Regelung wird jeweils
von demjenigen Regler bewirkt, dessen Steuer- oder Führungsgröße den höheren Wert
has.
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Wenn z.B. bei einer Heizungsanlage außer der Temperatur auch die
Durchflußmenge des Heizmediums zu regeln ist, wird das Regelventil einerseits mit
dem Arbeitskörper eines Temperaturreglers und andererseits mit dem Stellmotor, z.B.
der Arbeitsmembran eines Differenzdruckreglers verbunden. Diese Regler arbeiten
dann mit ihren zugehörigen Ventilkegeln von entgegengesetzten Seiten mit den Sitzrändern
des gemeinsamen Ventilsitzes zusammen. Auf diese Weise können verschiedene Reglerkombinationen
ausgeführt und entsprechende Regelaufgaben gelöst werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise
veranschaulicht. Die einzige Figur dieser Zeichnung stellt in einem vertikalen Längsschnitt
ein Regelventil dar, dessen Durchlaß sowohl voii einem Temperaturregler als auch
von einem Differenzdruckregler gesteuert wird.
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Das Regelventil hat ein Ventilgehäuse 1 üblicher Bauart ## mit einem
einzigen Ventilsitz 2, dessen Durchlaßöffnung 18 von beiden Seiten mittels unabhängig
voneinander wirkender Ventilverschlußkörper gedrosselt werden kann, die gemäß dem
Ausführungsbeispiel aus einfachen Ventilkegeln bestehen.
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Oberhalb des Ventilsitzes 2 befindet sich eiii Ventilkegel ), der
von einem nach dem Flüssigkeitsausdehnungsprinzip arbeitenden Temperaturregler betätigt
wird. Ein z.B. in einer Rolirleituiig angeordneter, in der Zeichnung nicht näher
dargestellter Wärmefühler ist durch ein Kapillarrohr 4 mit dem Druckraum D eines
Arbeitskörpers 6 verbunden. In dem Arbeitskörper 6 befindet sich ein Metallfederrohrbalg
7, dessen Lalgboden mit einem Arbeitsstift 8 verbunden ist. Bei einer Temperaturerhöhung
am Wärmefühler dehnt sich die den Fühler, das Kapillarrohr 4 und den Druckraum 5
füllende
Flüssigkeit aus und schiebt den Arbeitsstift 8 in Richtung auf das Ventilgehäuse
1 vor.
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Das untere Ende des Arbeitsstiftes 8 drückt über ein Druckstück 9
auf eine mit dem Ventilkegel # 5 verbundene Ventilstange 10 und bewegt den Ventilkegel
entgegen der Wirkung einer Feder 11 abwärts in Richtung auf den oberen Sitzrand
des Ventilsitzes 2, so daß die Durchlaßöffnung 18 stärker gedrosselt wird.
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Zwecks Druckentlastung des Ventilkegels 5 ist die Durchlaßöffnung
18 durch eine Rohrleitung 12 mit einem Entlastungsraum 14 verbunden, der mittels
eines Entlastungsfederbalges 13 gegenüber dem Innenraum 19 des Ventilgehäuses 1
abgedichtet ist.
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Der Entlastungsfederbalg 15 hat den gleichen wirksamen Durchmesser
wie die Durcnlaßöffnung des Ventilsitzes 2 und ist einerseits mit dem als Balgboden
dienenden Druckstück 9, andererseits mit einem Gehäusedeckel 15 dicht verbunden.
Durch eine Bohrung des Gehäusedeckels 15 ist die Ventilstange 10 in den Innenraum
19 des Ventilgehäuses 1 frei beweglich, aber abgedichtet eingeführt. Der Entlastungsraum
14 ist von einer aur dem Ventilgehäuse 1 befestigten Kuppe 16 eingeschlossen, auf
welcher der ALbeitsköreL 6 mittels einer Oberwurfmutter 1( gehalten ist.
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Auf der dem Ventilkegel 3 gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzes
2 befindet sich ein Ventilkegel 20, der von einem nach dem Differenzdruckprinzip
arbeitenden Druckregler betätigt wird.
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Der Ventilkegel 20 ist am freien Ende einer Ventilstange 21 befestigt,
die mit dem Balgboden 22 eines Entlastungsfederbalges 2) fest verbunden ist. Das
ortsfeste Ende des Entlastungsfederbalges 23, der den gleichen wirksamen Durchmesser
wie die Durchflußöffnung 18 des Ventilsitzes 2 hat, ist in den Boden einer den-Balg
23 umgebenden, am Ventilgehäuse 1 befestigten Haube 24 eingedichtet. Der Innenraum
25 des Entlastungsfederbalges 23 steht durch einen Kanal 26 mit dem Raum oberhalb
des Ventilkegels 20 bzw. mit der Durchlaßöffnung 18 des Ventilsitzes 2 in Verbindung.
Die Ventilstange 21 wird durch eine Bohrung des Bodens der Haube 24 frei beweglich
nach außen gefUhrt, wobei sie mittels eines Federrohres 27 abgedichtet ist.
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Mit dem Ventilgehäuse 1 ist ein zweiteiliges Membrangehäuse 31 durch
Distanzbolzen 32 fest verbunden. Eine zwischen den Flanschen der Gehäuseschalen
des Membrangehäuses 31 eingespannte Arbeitsmembran 3) teilt den Innenraum des Membrangehäuses
in zwei Kammern 28 und 29. Die Plusdruck-Kammer 28 ist an
eine Impulsdruckleitung
)4, die Minusdruck-Kammer 29 an eine Impulsdruckleitung 35 angeschlossen. Diese
Impulsdruckleitungen 34 und 35 sind mit einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten
Differenzdruckgeber verbunden, z.B. mit den vor bzw. hinter einer Meßblende liegenden
Abschnitten einer von einem Medium durchströmten Rohrleitung. Das in das Membrangehäuse
51 ragende untere Ende der Ventilstange 21 ist mit mit einem die Arbeitsmembran
55 versteifenden starren Membranteller 36 fest verbunden, wobei die Durchführungsbohrung
des Membrangehäuses durch eine Stopfbüchse oder einen 0-Ring abgedichtet ist. Der
Kraft der unter der Wirkung des Differenzdruckes stehenden Arbeitsmembran 77 wirkt
eine Feder 40 entgegen, die zwischen der Haube 24 und den Distanzbolzen 52 angeordnet
ist. Die Feder 40 wird von einem auf der Ventilstange 21 angebrachten Federteller
50 abgesetzt, der von einem vorzugsweise zwecks Regulierung der Federspannung auf
der Ventilstange 21 verschraubbaren Anschlagstück 78 getragen wird.
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Der Differenzdruckregler steuert den Ventilkegel # 20 des Regelventils
in Abhängigkeit von der durch den Differenzdruc emessenen Durchflußmenge des strömenden
Mediums in der den Differünzdruekgeber
enthaltenden Rohrleitung.
Bei steigendem Differenzdruck, d.h. bei steigender Durchflußmenge, drückt der Membranteller
56 der Arbeitsmembran ;die Ventilstange 21 entgegen der Kraft der Feder 40 nach
oben, wodurch sich der Ventilkegel 20 dem unteren Sitzrand des Ventilsitzes 2 nähert
und den Durchfluß drosselt, sofern nicht bereits der Ventilkegel 5 des Temperaturreglers
eine gleich große oder größere Drosselung an dem gemeinsamen Ventilsitz 2 eingestellt
hat.
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Dabei sei vorausgesetzt, daß der Temperaturregler über den Arbeitskörper
6 den Ventilkegel 5 näher an den oberen Sitzrand des Ventilsitzes 2 herandrückt,
wenn die Temperatur am Einbau- oder Anbringungsort des Wärmefühlers steigt. Auch
in diesem Fall wird der Durchfluß am Ventilsitz 2 gedrosselt. Der Regler mit der
höheren Stell- oder Führungsgröße übernimmt also jeweils die Durchflußregelung im
Regelventil. Wenn beispielsweise die Temperatur im Verhältnis zur Durchflußmenge
höher ansteigt, drosselt der Ventilkegel 3 des Temperaturreglers die Duretiflußöffnung
18 im Ventilsitz 2, während der Differenzdruckregler den Drosselvorgang nicht mehr
beeinflußt, und umgekehrt.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend beschriebene
und in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsbeispiel, sondern sie umfaßt alle
Varianten im Rahmen der wesentlichen Brfindungsmerkmale. Beispielsweise können anstelle
einfacher Ventilkegel auch andere, entspreenend wirkende Ventilverschlußkörper vorgesehen
werden, die mit einer
gemeinsamen Ventildurchflußöffnung zusamenarbeiten.
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Ferner können auch beliebige andere Steuer- oder Führungsgrößen von
entsprechendemn Reglern zur Steuerung der Ventilkegel verwendet werden. Patentansprüche