DE2350375A1 - Ventil - Google Patents
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- DE2350375A1 DE2350375A1 DE19732350375 DE2350375A DE2350375A1 DE 2350375 A1 DE2350375 A1 DE 2350375A1 DE 19732350375 DE19732350375 DE 19732350375 DE 2350375 A DE2350375 A DE 2350375A DE 2350375 A1 DE2350375 A1 DE 2350375A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
- F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
- F16K11/06—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
- F16K11/072—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted closure members
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Description
Dr.-ing. DipL-Phye. O SKAR KON IG Patentanwalt 2350375
Deutsche Bank AG Stuttgart
Telefon: (0711) 628561 Konto Nr.89/00300
Telegramm: Koenigpat ?000 STUTTGART-I, Klüpfelstraße 6 Postscheck Stgt. 84919
Postfach 51 - J
3501 ZENTRA Albert Bürkle
Kommanditgesellschaft
Schönaich
Schönaich
Ventil
Die Erfindung betrifft ein Ventil., das einen Innenraum aufweist,
der mindestens drei dem Zu- und Abfluss der zu steuernden Fluidumsstromungen dienende öffnungen hat, und in welchem
ein Küken winkelverstellbar angeordnet ist, das zusammen mit
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stationären Ventilinnenbereichen Steuerdurchlässe für die Strömungssteuerung begrenzt, deren Querschnitte durch Winkelverstellung
des Kükens veränderlich sind.
Bei einem solchen Ventil kann es sich um ein Mischventil oder ein Verteilventil handeln. Vorzugsweise kann es ein
Dreiweg- oder ein Vierweg-Ventil sein. Jedoch kann die Zahl
seiner Anschlüsse auch grosser sein.
Die Erfindung bezieht sich hierbei vorzugsweise auf ein Ventil für Heizungs- oder Klimaanlagen, ohne hierauf beschränkt
zu sein. Das oder die durch es zu verteilenden oder zu mischenden Fluiden können vorzugsweise Flüssigkeiten sein.
Doch kommen auch gasförmige oder dampfförmige Fluida in Frage.
Bei den bekannten Ventilen dieser Art vrerden die Steuerdurchlässe
durch stationäre Kanten des Ventilinnenraumes und stirn- oder umfangsseitiga Kanten des Kükens begrenzt, wobei
die Öffnungsquerschnitte der Steuerdurchlässe durch in Drehrichtung des Kükens erfolgende Abstandsänderung ζν;ίεσηεη den
genannten Steuerkanten erfolgt.
Nachfolgend ist mit Steuerkennlinie ein sich in Abhängigkeit der Kükenstellung änderndes. Verteil- oder Mischverhältnis
oder eine sieb hierauaL ergebende Kennlinie, beispielsweise die
Temperaturkennlinie des Heizungsvorlaufes oder dergleichen verstanden.
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Es ist bei Heizungsmischventilen bekannt, die Steuerkennlinie durch V-förmige oder ähnliche Konturen mindestens
Steuerkante
einer/zu beeinflussen. . Es zeigte sich jedoch, dass sich kleine öffnungsquerschnitte der Steuerdurchlässe im Hinblick auf die Fertigungstoleranzen mit rationellen Fertigungsmethoden nicht so genau herstellen lassen, wie es erwünscht wäre".
einer/zu beeinflussen. . Es zeigte sich jedoch, dass sich kleine öffnungsquerschnitte der Steuerdurchlässe im Hinblick auf die Fertigungstoleranzen mit rationellen Fertigungsmethoden nicht so genau herstellen lassen, wie es erwünscht wäre".
Bei
den bekannten Ventilen lässt sich bei kleinen Kükenstellwinkeln eine einigermassen genaue Steuerung nur mittels
zeit- und kostenaufwendigen Nacharbeiten an der oder den Steuerkanten erzielen. Oft gelingt dies selbst mit
solchen Nacharbeiten nicht.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu
vermeiden und zumindest bei kleinen Kükenstellwinkeln eine gewünschte Steuerkennlinie exakter als bei den bekannten
Ventilen dieser Art einhalten zu können, wobei das Ventil
dennoch weiterhin eine rationelle Fertigung ermöglichen soll.
Erfindungsgemäß ist zu diesem Zweck vorgesehen, dass der
Öffnungsquerschnitt mindestens eines Steuerdurchlasses zumindest bei kleinen Kükenstellwinkeln durch quer'zur
Drehrichtung des Kükens erfolgende Abstandsänderung
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zwischen der stationären und der beweglichen Fläche dieses
.Steuerdurchlasses veränderlich ist.
Die "kleinen Kükenstellwinkel" sind von der Kükenstellung
aus gesehen/bei der der betreffende Steuerdurchlass abgesperrt
ist.
Die Erfindung ist bei Mehrweg-Ventilen sehr unterschiedlicher
Bauart anwendbar. Bevorzugt ist vorgesehen, dass mindestens ein Steuerdurchlass, vorzugsweise alle Steuerdurchlässe
an den Umfang des Kükens angrenzen.
Es ist oft ausreichend, wenn man nur einen Steuerdurchlass erfindungs—
gemäß gestaltet. Zum Beispiel könnte dies bei einem Mischventil für Heizungsanlagen der vom Kesselvorlauf in den
Heizungsvorlauf führende Steuerdurchlass sein. Doch können ggfs. auch weitere Steuerdurchlässe erfindungsgemäß gestaltet
sein.
Mittels erfindungsgemäß gestalteter Steuerdurchlässe erzielt man ° genauere Steuerkennlinien zumindest bei kleinen
Stellwinkeln der Küken als mit den bekannten Ventilen, und zwar bei rationellen Fertigungsrtioglichkeiten. Auch kann,
falls erwünscht, ein sehr flacher Anstieg der Steuerkennlinie in Abhängigkeit des Kükenstellwinkels erfolgen und
es können sogar Steuerkennlinien ohne weiteres erreicht
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werden, die Bereiche haben, in denen sich das Mischungsoder Verteilverhältnis nicht ändert oder sogar gegensinnig
zu einem vorangehenden Bereich der Steuerkennlinie ändert.
Auch lassen sich die die Abstandsänderung verursachenden
Begrenzungsflächen des Steuerdurchlasses ohne Schwierigkeiten
auf rationelle Weise exakter herstellen als Steuerkanten, beispielsweise durch Drehen, Strangpressen, durch Pressen
erfolgendes Nachkalibrieren usw.
So kann man in vielen Fällen vorteilhaft vorsehen, dass die
stationäre Fläche des betreffenden Steuerdurchlasses, auch
eine Dichtfläche 'ist und durch Dreharbeiten genau hergestellt
werden kann. Das Küken kann in vielen Fällen besonders vorteilhaft einen stranggepressten Metall- oder Kunststoffmantel
haben, an dessen Umfang ein oder mehrere Steuerflächen vorhanden sind. Oder man kann die Steuerfläche
oder Steuerflächen des Kükens durch nachträgliches Pressen, d.h. durch Nachkalibrieren exakt gestalten und auch hohe
Oberflächengüte der Steuerfläche oder Steuerflächen erreichen.
Die zwischen den Zu- und Abflussöffnungen vorgesehenen
stationären Dichtflächen können Abschnitte einer geometrischen Kreiszylinderfläche sein oder einer Konusfläche,
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einer ebenen Fläche oder einer sonstigen in bezug auf die Drehachse des Kükens rotatxonssyitunetrischen Fläche.
Auch ermöglicht die Erfindung ohne Schwierigkeiten, dass in dem vorgesehenen Stellbereich des Kükens die Summe der
hydraulischen Radien der eine Steuerkennlinie bestimmenden Steuerdurchlässe konstant ist. .
In vielen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, die Höhe mindestens eines Steuerdurchlasses in Abhängigkeit der
Winkelstellung des Kükens zu ändern,, wobei diese Änderung kombiniert sein kann entweder mit einer konventionellen,
in Drehrichtung des Kükens erfolgenden Abstandsänderung zwischen Steuerkanten oder einer erfindungsgemäß
„; . . „ quer zur Drehrichtung des Kükens
erfolgenden Änderung der Breite des Steuerdurchlasses. Unter Höhe des Steuerdurchlasses ist die senkrecht zur Breite des
Steuerdurchlasses und senkrecht zur Drehrichtung verlaufende Dimension gemeint.
Die innenseitigen Mündungen der Zu- und Abflussöffnungen können vorzugsweise ungefähr rechteckfönnig oder quadratisch
sein. Doch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, da in vielen Fällen zweckmäßig auch hiervon abweichende Konturen
dieser innenseitigen Mündungen vorgesehen sein können, bei-
-T-
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spielweise kreisrunde Mündungen, ovale Mündungen oder sonstige Konturen, die in manchen Fällen.auch nur eine oder
überhaupt keine Symmetrieachse oder -ebene haben können.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil, wobei alle für das Verständnis der
Erfindung nicht wichtigen Einzelheiten nicht näher dargestellt sind,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Ventil nach Fig. 1, wobei jedoch das Küken nicht geschnitten
ist,
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ventils,
Fig. 4 das Küken des Ventils nach Fig. 3 in Seitenansicht,
Fig. 5 eine Variante des Ventils nach Fig. 3, bei der das Gehäuse geschnitten und das Küken
teilweise geschnitten ist,
Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Ventil gemäß einem dritten Ausführungsbexspxel der Erfindv^g,
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Fig. 7 einen Teilschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Ventils,
Fig. 8 eine Abwicklung der in Fig. 7 zu sehenden Stirnseite des Kükens,
Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein Ventil gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In der Zeichnung sind sich entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Alle dargestellten Ventile zeichnen sich durch eine genaue Steuerung des Misch- bzw. Verteilverhältnisses aus, insbesondere
auch bei kleinen Kükenstellwinkeln.
sein Die Gehäuse und die Küken können metallisch/oder in vielen
Fällen auch aus Kunststoff bestehen.
In Fig. 1 ist ein Dreiweg-Ventil dargestellt, das sich durch
einfache Herstellung, gute Abdichtung und präzise Steuerung auszeichnet. Bei seinem Gehäuse 10 sind die aussenseitigen Mündungen
11, 12 und 13 der Zu- und Abflußstutzen 14, 15, 16 um 90°- 9O°-18O°
und die Mitten der innenseitigen Mündungen II1, 12'
und 13' dieser Stutzen um l20o-120°-120° versetzt, um in Verbindung
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mit der dargestellten ümfangskontur des Mantels 17 des Kükens
19 die Funktionen der Zu- und Abflußstutzen 14, 15, 16
vertauschen zu können, wie weiter unten noch näher erläutert ist. Zu diesem Zweck hat der steuerwirksame Umfang des Kükens
eine durch die Längsachse einer Feder 20 und die Drehachse der Kükenstellwelle 21 gehende Symmetrieebene. Auf der Kükenstellwelle
21, die wie üblich aus dem Gehäuse 10 nach aussen herausragt und manuell oder durch einen Stellmotor verstellt
werden kann, ist ein Mitnehmer 22 angeordnet, der den dargestellten Kükenmantel 17, welcher ein unrunder Hohlzylinder
ist, in beiden Drehrichtungen formschlüssig mitnimmt, so dass dieser sich zusammen mit der Stellwelle 21 dreht. Der
Kükenmantel 17 ragt mit seinen beiden stirnseitigen Endbereichen in kreisrunde Ausnehmungen 23 .des Ventilgehäuses
10 hinein, die konzentrisch zur Drehachse der Stellwelle
ungefähr sind und deren Radius dem Radius der sich/von 24 bis 24'
erstreckenden Dichtfläche 25 des Kükens entspricht. Die
stationären Dichtflächen 30, 31, 32 des Ventilinnenrauirss
haben ebenfalls zumindest angenähert diesen Radius. Die
sich gegenüber der Mitte der Kükendichtfläche 25 an der Innenseite des Kükenmantels 17 abstützende Druckfeder 20,
welche sich mit ihrem anderen Ende am Mitnehmer 22 abstützt,
belastet den Kükenmantel 17 ständig und drückt ihn in der
dargestellten abgesperrten Stellung des Stutzens 14 an die beiden Dichtflächen 30, 32 an, so dass dieser Stutzen 14
vollständig abgesperrt ist. Diese Druckfeder 20 bewirkt, dass der Mantel 17 stets an mindestens einer der Dichtflächen 30-32 anliegt.Auch können grössere Fertigungstöleranzen ohne Nachteil
vorgesehen werden. Der restliche Umfangsbereich
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.des Mantels 17 hat in diesem Ausführungsbeispiel kleinere
Radien als die .Dichtfläche 25, wobei in von den beiden seitlichen
Grenzen der Dichtfläche wegführenden Richtungen spiralförmige Umfangsbereiche 27, 27· des Kükens anschliessen, die
über eine umfangsseitige Einbuchtung 29 miteinander verbunden sind. Anstelle der Einbuchtung 29 können in vielen Fällen
mit Vorteil auch in diesem Bereich eine konvexe Krümmung 28 oder eine gerade Fläche oder sonstige Gestaltungen vorgesehen
sein. Auch die Flächenbereiche 27, 27' können andere
als die dargestellten Profile haben.
Man kann vorsehen und,falls notwendig, durch Anschläge sichern
dass das Küken nur in einem bestimmten Stellwinkelbereich von beispielsweise 120 drehbar ist, wobei vorzugsweise der
um o o . Stellwinkelbereich/120 und 24O im ganzen verlagert werden
kann, um die Funktionen der Anschlußstutzen 14, 15, 16 zu wechseln. Je nachdem, ob man das stets im ganzen verschwenkbare
Küken 19 von der Winkelstellung Null aus in Uhrzeigerrichtung oder Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt, lassen sich
ebenfalls Funktionen von Anschlußstutzen vertauschen
Es sei z.B. angenommen, dass das Ventil als Mischventil benutzt wird, wobei der Stutzen 14 an den Kesselvorlauf,
der Stutzen 16 an den Heizungsrücklauf und der Stutzen 15
an den Heizungsvorlauf angeschlossen sei. In der dargestellten Stellung des Kükens 19 ist dann der Kesselvorlaufstutzen
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14 abgesperrt und der vom Heizungsrücklauf in den Heizungsvorlauf
führende Steuerdurchlass 34 maximal geöffnet. Wenn das Küken 19 aus dieser Stellung in Gegenuhrzeigerrichtung
verstellt wird, dann wird der Steuerdurchlass 35, der aussenseitig
durch die Dichtfläche 30 begrenzt ist, feinfühlig geöffnet, indem anstelle der Dichtfläche 25 die spiralförmige
Kükenfläche 27 in bezug auf die Drehachse des Kükens der stationären Dichtfläche 30 im Abstand radial gegenüber zu
liegen kommt, und sich der radiale Abstand zwischen der stationären Dichtfläche 30 und dieser Kükenfläche 27 mit dem Drehwinkel
des Kükens nur sehr langsam ändert. Eine Zwischenstellung des Kükens ist strichpunktiert eingezeichnet. Das Kesselvorlaufwasser
strömt folglich entlang der Dichtfläche 30 durch einen sich in Umfangsrichtung-der Dichtfläche 30 erstreckenden
Spalt (Steuerdurchlass 35) ungefähr tangential zur stromaufwärtigen
geometrischen Mündungsfläche 12' des Heizungsvorlaufstutzens
15 in den Stutzen 15 ein.
Bei weiterem Drehen des Kükens 19 in Gegenuhrzeigerrichtung
ändern sich die Öffnungsquerschnitte der beiden Steuerdurcblässe
34, 35 weiterhin gegensinnig und wenn das Küken um ca. 120° gedreht ist, dann ist der Steuerdurchlass 34 abgesperrt
und der Steuerdurchlass 35 maximal geöffnet, so dass dann in den Heizungsvorlaufstutzen 15 ausschliesslich heisses
Kesselvorlaufwasser einströmt.
Man kann jeden der drei Stutzen 14, 15, 16 als Heizungsvorlaufstutzen wählen, ohne die Stellung des Gehäuses 10 zu
ändern, indem man beispielsweise die Grundstellung des Kükens aus der dargestellten Grundstellung um 120° oder 240
verstellt. Man kann auch bei unveränderter Stellung des
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Heizungsvorlaufstutzen$ die Funktionen der beiden Zuflussstutzen
bei unveränderter Steuerkennlinie vertauschen, wie es bei Ventilen konventioneller Bauart an sich bekannt ist
(DT-AS 1 600 995? DT-OS 2 038 085), so dass diesbezüglich1
keine weitergehenden Erläuterungen notwendig sind.
Wie ohne weiteres zu erkennen ist, kann man dieses Ventil
auch als Verteilventil benutzen, indem man beispielsweise den Stutzen 15 als Zuflußstutzen und die beiden anderen
Stutzen 14, 16 als Abflußstutzen vorsieht. Auch hier ist selbstverständlich die Vertauschbarkeit der Funktionen aller
Stutzen möglich.
Herstellungstechnisch ist das Küken 19 äusserst einfach. Sein Kükenmantel 17 kann ein Profilhohlzylinder sein, d.h.,
dass der Querschnitt des Mantels 17 über seine gesamte Länge konstant ist, so dass man ihn durch Strangpressen mit hoher
Genauigkeit und hoher Oberflächengüte herstellen kann.
Die innenseitigen Mündungen 111, 121, 131 der Zu- und Abflußstutzen
14, 15, 16 haben in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ungefähr rechteckförmige Umfangskonturen, doch können
auch andere Konturen vorgesehen sein. Die aussenseitigen Mündungen 11, 12, 13 können zweckmäßig runde Umfangskonturen
haben. Ferner befinden sich die Mündungen 11', 12', 131
gegenüber dem Umfang d?s Kükenmantels 17.
113"
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Wie man leicht sieht> lässt sich der zylindrische Innenraum
des Ventilgehäuses 10, falls erwünscht, so abwandeln, dass er konisch ist. Der Kükenmantel würde dann sich in seiner
Achsrichtung entsprechend verjüngend auszubilden sein. Die Herstellung des Kükens kann dann jedoch nicht aus stranggepressten
Profilrohren erfolgen.
Wie man erkennt, kann man bei diesem Ventil die Summe der hydraulischen Radien der Steuerdurchlässe in allen Winkelstellungen
des Kükens 1 9 konstant vorsehen , indem man die Steuerflächen des Kükens geeignet ausbildet, was in vielen
Anwendungsfällen erwünscht ist, um die Menge der das Ventil jeweils insgesamt durchströmenden Flüssigkeit möglichst
weitgehend konstant halten zu können.
In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind diejenigen Steuerflächen 27, 27' des Kükens, die beim Drehen
des Kükens die radiale Abstandsänderung zwischen den Begrenzungsflächen
des betreffenden Steuerdurchlasses 34 bzw. 35 verursachen, am Kükenmantel als Spiralflächen vorgesehen.
Anstelle von Spiralflächen können auch andere Gestaltungen
der Steuerflächen vorgesehen sein. Auch kann noch eine Änderung der Höhe mindestens eines Steuerdurchlasses in
Abhängigkeit des Drehwinkels vorgesehen sein. Oder er kann nur über einen mehr oder weniger grossen Teilbereich des
Stellwinkelbereiches des Kükens der Steuerdurchlasse 34 bzw. 35 entlang der Dichtfläche 31 bzw. 30. verlaufen und bei
1) Höhe = Erstreckung parallel zur Kükendrehachse
■ . " "1-4
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grösseren Kükenstellwinkeln kann dann eine Steuerung vorgesehen sein, bei der die Strömung durch ihn nicht mehr ungefähr
parallel zur Drehrichtung des Kükens 19 hindurchströmt,
sondern rechtwinklig oder in spitzem Winkel hierzu, wie es anhand der Figuren 7 und 8 an einem Ausführungsbeispiel erläutert
ist. Und zwar schliesst hier an die mit der stationären Dichtfläche 30 des Ventilgehäuses 10 zusammenwirkende
Dichtfläche 25* des Kükens eine spiralige Steuerfläche 27" an, an die dann ein Steuerabschnitt 37 des Kükens anschliesst,
einen Ausschnitt begrenzende der in der Abwicklung gemäss Fig. 8.eine V-ähnliche,/3teuerkante
36 hat, die hier nur bei grösseren Stellwinkeln zur Wirkung kommt, wobei die Steuerkante 36 dann in Abhängigkeit
der Winkelstellung des Kükens zusammen mit der dann ebenfalls zur Wirkung kommenden Steuerkante 36' des Ventilinnenraumes
im wesentlichen den öffnungsquerschnitt des linken Steuerdurchlasses 35 bestimmt. Der andere Steuerdurchlass 34 ist konventionell gesteuert.
Bei dieser Ausführungεform wird folglich der Steuerdurchlass
35 nur während eines relativ kleinen, an die Absperrstellung des Kükens anschliessenden Stellwinkelteilbereiches
des Kükens mittels einer erfindungsgemäßen Steuerfläche 27'' gesteuert und bei grösseren Stellwinkeln des
Kükens kommen herkömmliche Steuerkanten 36, 36' zunehmend
zur Wirkung. Die Steuerfläche 27" ist wirksam, solange sie der
Dichtfläche 36 radial gegenübersteht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ein Vierweg-Ventil
vorgesehen, wobei der Umfang des Kükens 19 ebenfalls eine unrunde zylindrische Gestalt hat, und zwar mit einer
Symmetrieebene, die es ermöglicht, dass man durch e'ine
Drehung des Gehäuses 10 von 180° um-die Drehachse der
Stellwelle 21 des Kükens 19 die Funktion des jeweils rechten und linken horizontalen Stutzens bei Verwendung dieses Ventils
als Misch- oder Verteilventil in Heizungsanlagen vertauschen kann, wobei diese horizontalen Stutzen 14, 16 beispielsweise
die Zuflußstutzen für Kesselvorlauf- und Heizungsrücklaufwasser sein können, wogegen der jeweils nach
oben führende Stutzen 15 (oder nach Drehung des Gehäuses der Stutzen 40) der Heizungsvorlaufstutzen sein kann. Dies
wird erreicht, indem nicht nur das Küken die aus Fig. 3 ersichtliche
Symmetrie hat, sondern auch die beiden vertikalen Stutzen 15, 40 zu einer durch die Kükendrehachse gehenden
horizontalen Symmetrieebene an ihren an der Steuerung mitwirkenden Steuerflächen 41, 42 symmetrisch zueinander sind.
Und zwar erfolgt hier die Steuerung der beiden linksseitigen
Steuerdurchlässe 35, 35' in dem gesamten Stellbereich des
Kükens (zwischen voll ausgezogener und strichzweipunktierter Kükenstellung) durch in bezug auf die Kükendrehachse radiale
Abstandsänderung zwischen Kükenumfang und stationären Steuerflächen.
Bei den stationären Steuerflächen handelt es sich um die linksseitigen Dichtflächen 30, 30' und an diese anschließende
Steuerflächen 41, 42, die mit schwacher konvexer Krümmung ihren radialen Abstand von der durch die Dichtflächen
30, 30' bestimmten geometrischen Kreiszylinderfläche in Umfangsrichtung
langsam vergrößern.
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Wenn man das Küken 19 aus der voll dargestellten Stellung in Uhrzeigerrichtung verschwenkt, dann wird der Steuerdurchlass
35 zunächst durch einen Spalt zwischen der Dichtfläche 30 und der bogenförmigen Kontur 43 des Kükens bestimmt. Bei
weiterer Kükendrehung verbreitert sich dieser Spalt langsam, wobei dann allmählich die Steuerfläche 41 zur Wirkung kommt,
indem sie zusammen mit der ihr radial gegenüberliegenden Kükenfläche 43 den Strömungswiderstand des Steuerdurchlasses
35 wesentlich mitbestimmt. Der- Steuerdurchlass 35 wird bei weiterer Kükendrehung dann noch mehr und mehr geöffnet, bis
sein maximaler Öffnungsquerschnitt bei der strichzweipunktierten Kükenstellung erreicht ist, bei welcher der Steuerdurchlass
34 abgesperrt ist.
Während die Steuerdurchlässe 35 und 35' jeweils über den gesamten
Stellwinkelbereich des Kükens 19 erfindungsgemäss, d. h. durch radiale Abstandsänderung der ihn begrenzenden
Längsseitenfläche gesteuert werden, werden die rechtsseitigen Steuerdurchlässe 34 und 34' in herkömmlicher Weise gesteuert,
indem die Abstände zwischen den Steuerkanten 60, 61 bzw. 63, 64 nicht quer zur Drehrichtung des Kükens, sondern in
Drehrichtung des Kükens geändert werden.
Man kann in vielen Fällen zweckmässig vorsehen, daß alle
vier Steuerdurchlässe 35, 35', 34, 34* erfindungsgemäß gesteuert
sind, zumindest über Teilbereiche des Kükenstellbereiches. So kann in vielen Fällen zweckmässig die von der
Fläche 43 abgewendete Fläche des Kükens 19 anstelle der dargestellten Gestalt eine Gestalt haben, die ähnlich der Fläche
43 ist, in der Weise, daß auch der Steuerdurchlass 34
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und, falls erwünscht, auch der Steuerdurchlass 34' zumindest
auf einem Teilbereich des Kükenstellbereiches erfindungsgemäss gesteuert wird, indem die Steuerung durch Änderung
des bezogen auf die Kükendrehachse radialen Abstandes zwischen Küken und stationärer Dichtfläche/erfolgt.
des betreffenden Steuerdurchlasses Man kann bei Fig. 3 auch vorsehen, daß das Gehäuse eine
Gestalt hat, wie es das Gehäuse nach Fig. 5 hat, d. h., daß die Steuerflächen 41, 42 nicht vorhanden sind.
Man kann bei Vorhandensein der Steuerflächen 41, 42 vorsehen, daß das Küken beispielsweise eine ebene Platte
ist, deren Stirnseiten mit zwei einander gegenüberliegenden Gehäuseöffnungen zur Steuerung zusammenwirken, wobei
dann die Steuerflächen 41 und 42 bei kleinen Öffnungsquerschnitten
dieser Steuerdurchlässe 35, 35' eine erfindungsgemässe
Steuerung für die Steuerdurchlässe 35, 35' ergeben, d. h. auf einem Teilbereich des Kükenstellwinkelbereiches.
Man kann, wie zu erkennen ist, die Steuerkennlinien dieses
Ventils ändern, indem man z. B. die Mittelstellung des Kükens aus der in Fig. 3 strichpunktiert eingezeichneten
Stellung um 180° umstellt. Die Fläche 43 des Kükens wirkt dann mit den rechtsseitigen Steuerdurchlässen 34, 34'und
damit ausschließlich mit den betreffenden rechtsseitigen Dichtflächen des Gehäuses zur Steuerung der betreffenden
Strömungen zusammen. Auch die linksseitigen Steuerdurchlässe 35/ 35' werden in anderer Weise gesteuert als bisher.
Es ändern sich damit die beiden Steuerkennlinien dieses Ventils. Durch Umstellung der Mittelstellung des Kükens
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urn 90° können die Steuerkennlinien nochmals geändert werden.
Wie man ferner erkennt, kann man durch Änderung der Gehäusestellung,
und zwar durch Drehen des Gehäuses 10 um 180° um die Drehachse des Kükens ' die Funktion des jeweils
linken und rechten horizontalen Stutzens ändern. Wenn beispielsweise dieses Ventil als Vierweg-Mischventil für
Heizungsanlagen verwendet wird und der Heizungsvorlaufstutzen der jeweils nach oben gerichtete Stutzen ist,
dann kann man durch die beschriebene Änderung der Gehäuse- · Stellung erreichen, daß der linksseitige Stutzen anstatt
gemäß Fig. 3 dem Anschluß an den Kesselvorlauf zu dienen nach der Gehäusedrehung dem Anschluß an den Heizungsrücklauf
dient. Entsprechend dient der in Fig. 3 dem Anschluß an den Heizungsrücklauf dienende rechte Stutzen nach der
Gehäusedrehung dem Anschluß an den Kesselvorlauf.
Wenn man wünscht,-dass diametral einander gegenüberliegende
Steuerdurchlässe besonders dicht abgesperrt werden können, d. h., dass das Küken an den betreffenden stationären
Dichtflächen des Gehäuses zur spaltfreien Anlage kommen kann, dann kann man gemäß Fig. 5 das Küken 19 so ausbilden,
dass es zwei relativ zur Stellwelle 21 in Richtung des Doppelpfeiles radial bewegliche Teile 44, 44" hat, die mittels
einer Spaltdichtung 45 ineinander eingreifen und durch Federmittel, wie 20, in von der Stellwelle 21 wegführender
Richtung federbelastet sind. Die Federbelastung des Teiles 44 ist dargestellt. Das andere Teil 44' kann hierzu symmetrisch
federbelastet sein. Ferner sind bei diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel "eines Vierweg-"Ventils hier alle Zu- und
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Abflussöffnungen 14 - 16 und 40 gleich ausgebildet und die
Steuerfläche 43 des Kükens ähnlich wie die Flächen 21, 27 ',
29 in Fig. 1 ausgebildet. Bei diesem Ventil ist die Änderung der Funktion aller Anschlüsse durch Änderung der Grundstellung
des Kükens 19 bei unveränderter Lage des Gehäuses möglich.
Bei dem in Fig. 6 schematisch dargestellten Ventil handelt es sich um ein Dreiweg-Ventil, dessen Küken einen sich entlang
der Umfangswandung der Hahnkammer erstreckenden, kreisbogenähnlichen Mantel 46 hat, dessen Umfangsflache zwischen
den Stellen 47, 47" eine Dichtfläche 49 bildet, an die nach beiden Seiten spiralförmige Steuerflächen 27a, 27b anschliessen,
deren , bezogen auf die Kükendrehachse radialen Abstände von den· ihnen gegenüberliegenden stationären Dichtflächen
der beiden Steuerdurchlässe 34", 35"' sich in Abhängigkeit
der Winkelstellung des Kükenmantels 46 verändern. Es lässt sich hier folglich aufgrund der erfindungsgemässen Maßnahme
ebenfalls eine sehr feinfühlige Steuerung des Verteil- oder Mischverhältnisses vornehmen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist das Küken 19 durch eine Druckfeder 50 bezüglich seiner vertikalen Drehachse
in axialer Richtung an eine ebene Fläche 51 des Ventilgehäuses 10 angedrückt. In dem Ventilgehäuse 10 sind
gegenüber der unteren Stirnfläche 52 des Kükens drei Zu- und Abflusskanäle 14, 15, 16 vorgesehen. Die oberhalb der
Zeichnungsebene liegenden Kanäle sind strichpunktiert eingezeichnet.
Es können auch mehr als drei Kanäle im Gehäuse vorgesehen sein.
- 20 -
5098 18/0A1U
3501 - 20 -
Im Küken 19, das man auch als Drehschieber bezeichnen kann, sind Überleitkanäle 53, 54 vorgesehen, um die zu
mischenden oder zu verteilenden Strömungen zu leiten und zu steuern. Zur feinfühligen Steuerung des Verteil- bzw.
Mischverhaltnisses ist mindestens ein Steuerdurchlass
vorhanden, dessen Querschnitt sich in Abhängigkeit des Drehwinkels des Kükens ändert.
Es sind selbstverständlich zahlreiche Abwandlungen der in den Zeichnungen dargestellten Ventile möglich. So kann
es z.B. in manchen Fällen zweckmäßig sein, bei dem Ventil nach Fig. 3 nur einen der beiden linksseitigen Steuerdurchlässe
35, 35· erfindungsgemäß zu steuern und den anderen
in herkömmlicher Weise zu steuern; indem man beispielsweise anstelle der halbkreisförmigen linksseitigen Kontur 43 eine
viertelkreisförmige Kontur vorsieht oder man kann nur eine der beiden Steuerflächen 41 , 42 des Gehäuses 10 wie dargestellt
ausbilden oder die beiden stationären Steuerflächen 41, 42 bzw. die am Küken vorgesehenen Steuerflächen 43 unterschiedlich
gestalten, so dass man die Möglichkeit hat, unterschiedliche Steuerkennlinien durch Umstellung der
Grundstellung des Kükens und/oder durch Änderung der aus der Grundstellung herausführenden Drehrichtung des Kükens
vorsehen. Oder man kann die Küken nach den Fig. 3 und 5 so ausbilden, dass alle Steuerdurchlässe erfindungsgemäß
gesteuert werden und/oder das die Summe der hydraulischen Radien mindestens eines Paares der Steuerdurchlässe konstant
ist, usw..
- 21 -
509818/OAU
Claims (18)
1.) Ventil, das einen Innenraum aufweist, der mindestens drei
dem Zu- und Abfluss der zu steuernden Fluidumsströmungen
dienende Öffnungen hat, und in welchem ein Küken winkelverstellbar angeordnet ist, das zusammen, mit stationären
Ventilinnenbereichen Steuerdurchlässe für die Strömungssteuerung begrenzt, deren Querschnitte durch Winkelverstellung
des Kükens veränderlich sind, dadurch
gekennz e i ch.net, dass der Öffnungsquerschnitt
mindestens eines Steuerdurchlasses (34,-35;· 35, 35'; 34' ',
351'; 35', 55) zumindest bei kleinen Kükenstellwinkeln
durch quer zur Drehrichtung des Kükens (19) erfolgende Abstandsänderung
zwischen der stationären und der beweglichen Fläche dieses Steuerdurchlasses veränderlich ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens
ein Steuerdurchlass, vorzugsweise alle Steuerdurchlässe
an dem Umfang des Kükens vorgesehen sind.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass min-
von abgesperrt destens ein Steuerdurchlass/bis zu seinem maximalen öffnungsquerschnitt
ständig durch sich in bezug auf die Drehachse des Kükens radial gegenüberliegende Flächenbereiche
begrenzt ist, nämlich mindestens einen Flächenbereich des Kükens und mindestens einen stationären Flächenbereich
des Ventilinnenraumes.
-22 -
50 98 18/04U
3501 - 22 -
4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuerdurchlässe an einer Stirnseite des Kükens vorgesehen sind.
5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der stationäre Bereich mindestens eines Steuerdurchlasses zumindest bei kleinen KükenstellwinkeIn
durch eine Dichtfläche gebildet ist.
6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstandsänderung zwischen den den Steuerdurchlass quer zur Drehrichtung des Kvkens (19) begrenzenden
Flächen zumindest teilweise durch die Gestalt eines an eine stationäre Dichtfläche des Ventilinnenraumes anschliessenden
stationären Flächenbereichs (41, 42) dieses Innenraumes verursacht wird (Fig. 3).
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsänderung zwischen den den Steuerdurchlass
quer zur Drehrichtung des Kükens begrenzenden Flächen durch die Gestalt eines an eine Dichtfläche des Kükens ä.nschliessenden
Kükenflächenbereichs (27, 271; 43; 27*'; 27a,
27b) verursacht wird.
8. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass es ein Dreiweg-Mischventil oder -Verteilventil ist.
-23 -
509818/0414
3501 - 23
9. Ventil nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Vierweg-Mischventil oder -Verteilventil
ist.
10. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Küken (19) an mindestens eine
stationäre, zwischen einer Zu- und einer Abflussöffnung vorgesehenen Dichtfläche des Ventilinnenraumes federnd
andrückbar ist (Fig. 1, 2, 5).
11. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsänderung des Steuerdurchlasses
in mindestens einem Teilbereich des Stellwinkelbereiches sowohl durch Änderung des Abstandes zwischen den
Längsseitenwänden dieses Steuerdurchlasses als auch durch Änderung der Höhe des Steuerdurchlasses erfolgt.
12. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche s dadurch
dem
gekennzeichnet, dass in/vorgesehenen Stellbereich des
gekennzeichnet, dass in/vorgesehenen Stellbereich des
Kükens die Summe der hydraulischen Radien der eine Steuerungefähr kennlinie bestimmenden Steuerdurchlässe/konstant ist.
13. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die die Steuerdurchlässe begrenzenden
Flächen so gestaltet sind, dass die Funktion von mindestens zwei Ventilanschlüssen bei unveränderter Steuerkennlinie
allein durch Umstellung der Mittelstellung des Kükens vertauschbar ist.
• - 24 50 98 18/OAU
3501 - 24 -
14. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die die Steuerdurchlässe begrenzenden Flächen so ausgebildet sind, dass unterschiedliche Steuer-
• kennlinien des Ventils durch Änderung der Mittelstellung des Kükens eingestellt werden können (Fig. 3).
15. Ventil nach Anspruch 2, 3 oder 5- 14, dadurch gekennzeichnet,
dass der Umfang des Kükens eine unrunde Zylinderfläche ist (Fig. 1; 3; 5).
16. Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die
steuerwirksamen Flächen des Kükens eine gemeinsame Symmetrieebene haben, in die die Drehachse des Kükens fällt und die
im Falle eines Dreiweg-Ventils die Dichtfläche des Kükens mittig schneidet und im Falle eines Vierweg-Ventils mittig
zwischen den beiden Dichtflächen des Kükens verläuft (Fig. 1;
3; 5; 6).
17. Ventil nach einem der Ansprüche 2,3 oder 5- 16, dadurch gekennzeichnet,
dass das Küken einen in mindestens eine kreisrunde Vertiefung (23) des Gehäuseinnenraumes hineinragenden
Hohlzylinder (17) aufweist, der mittels eines drehbar gelagerten Stellgliedes (21, 22) gedreht werden kann und durch
sich an ihm und an dem Stellglied abstützende Federmittel (20) an die Umfangswand der Vertiefung und/oder an mindestens
eine stationäre Dichtfläche (3O, 31, 32) angedrückt ist.
- 25 -
5 09818/(UU
3501 - 25 -
18. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens ein Steuerdurchlass in an sich bekannter Weise im gesamten Stellbereich des Kükens
ausschliesslich durch in Drehrichtung des Kükens erfolgende
Abstandsänderung zwischen einer Steuerkante des Kükens und einer stationären Kante des Ventilinnenraumes veränderlich
ist (Fig. 3; 5).
50 98 1 8/041
Leerseite
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EP2913595B1 (de) | Heizkörperventilvorrichtung mit langloch |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8226 | Change of the secondary classification |
Ipc: ENTFAELLT |
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8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: KRANERT, WOLFGANG, DR.RER.NAT., 7030 BOEBLINGEN, DE |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: CENTRA-BUERKLE GMBH, 7036 SCHOENAICH, DE |
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8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |