DE2350375A1

DE2350375A1 - Ventil

Info

Publication number: DE2350375A1
Application number: DE19732350375
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Rer Nat Kranert
Original assignee: CENTRA BUERKLE KG ALBERT; ZENTRA ALBERT BUERKLE KG
Current assignee: Centra Burkle GmbH and Co
Priority date: 1973-10-08
Filing date: 1973-10-08
Publication date: 1975-04-30
Also published as: SE408335B; NL173880B; FR2246792A1; BE820805A; AT343861B; NL7413052A; ATA797974A; FR2246792B1; DE2350375C3; NL173880C; DE2350375B2; CH594153A5; DK519674A; IT1022560B; GB1466904A; SE7412609L

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

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".

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-

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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 l20^o-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.

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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..

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Claims

3501 - 21 - Patentansprüche

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.

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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.

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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

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.

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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.

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5 09818/(UU

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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).

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