DE2620558A1

DE2620558A1 - Schieberventil

Info

Publication number: DE2620558A1
Application number: DE19762620558
Authority: DE
Inventors: Niels Peter Grand Graversen; John Porland
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1976-05-10
Filing date: 1976-05-10
Publication date: 1977-11-17
Also published as: DK146426C; DK146426B; GB1575557A; DK196777A; DE2620558C3; DE2620558B2; US4139150A; FR2351337A1; JPS52136417A; FR2351337B1

Description

Schieberventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schieberventil, dessen Öffnungsquerschnitt durch die relative Lage zwischen einer feststehenden, eine öffnung aufweisenden Gehäuseplatte und eines relativ dazu verschiebbaren Schiebers bestimmt ist und bei dem wenigstens eine Endlage durch eine veränderbare Anschlagvorrichtung, die mindestens einen mit dem Ventilschaft verbundenen Anschlag und mindestens ein gehäusefestes Widerlager aufweist, bestimmt ist, insbesondere mit einem Ventilgehäuse, einem Betätigungsaufsatz und einem mehrteiligen Ventilschaft, dessen Teile mittels einer Ventilfeder kraftschlüssig verbunden sind.

Bei einem bekannten Schieberventil ist die Gehäuseplatte an einem gehäusefesten Einsatz ausgebildet. Der plattenförmige Schieber ist unmittelbar auf den Ventilschaft aufgeschoben. Er deckt die Öffnung in der Gehäuseplatte in der einen Endlage völlig ab und gibt sie nach einem Arbeitshub völlig frei. Der Ventilschaft besteht aus drei Teilen, von denen der erste dem Ventilgehäuse, der zweite einem Dichtungseinsatz und der dritte den Betätigungsaufsatz zugeordnet ist. Die Ruhe-Endlage ist dadurch gegeben, daß der Boden eines Wellrohrbalges des thermostatischen Arbeitselements gegen eine Widerlagerfläche am Betätigungsaufsatz anliegt. Die Arbeitsendlage ist dadurch gegeben, daß der Boden eines Dichtungs-Wellrohrbalges gegen eine Widerlagerfläche am Dichtungseinsatz anliegt. Die erstgenannte Widerlagerfläche ist mittels einer !bitter auf dem zugehörigen Ventilschaftabschnitt um ein begrenztes Stück verstellbar. Dieses Ventil arbeitet als Kälteventil, das bei steigender

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FUhlertemperatur eine größere Kältemittelmenge hindurchläßt, oder, allgemeiner gesagt, als normalerweise geschlossenes Ventil.

Es ist auch bekannt, derartige Schieberventile als normalerweise geöffnete Ventile zu verwenden, z.B. als Wärmeventile, die bei steigender Fühlertemperatur den Zufluß eines Wärmeträgers drosseln. Die Ventile können in Abhängigkeit von einer Temperatur, einem Druck oder irgendeiner anderen üblichen Steuergröße geregelt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fertigungskosten bei derartigen Schieberventilen zu senken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anschlag mit Bezug auf den Schieber oder das Widerlager mit Bezug auf die Gehäuseplatte um etwa den Arbeitshub des Schiebers versetzbar ist.

Mit dieser Maßnahme läßt sich lediglich durch Versetzung der Anschläge oder Widerlager aus einem normalerweise geschlossenen Ventil ein normalerweise offenes Ventil erzeugen. Wenn die Versetzung automatisch erfolgt, erhält man ein Umschaltventil. In allen Fällen bleibt das Schieberventil im übrigen unverändert; es wird lediglich ein anderer Bereich der Überdeckung von Schieber und Gehäuseplatte ausgewählt. Infolgedessen ergeben sich für den größten Teil aller Ventilbestandteile große Stückzahlen. Dies ist ein Rationalisierungseffekt, der die Fertigung verbilligt.

Mit besonderem Vorteil ist die Anschlagvorrichtung in einem vom übrigen Ventilgehäuse getrennt hergestellten Oberteil angeordnet. Die Wahl des entsprechenden Oberteils bestimmt dann die Funktion des Ventils. An dem Oberteil kann dann der Betätigungsaufsatz befestigt werden. Zweckmäßigerweise ist dem Oberteil ein eigener Abschnitt des Ventilschafts zugeordnet. Das Oberteil kann dann später leicht für eventuelle Reparaturzwecke abgenommen werden.

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So 1st es möglich» zwei gleichartige, austauschbare Oberteile mit festen Widerlagern vorzusehen, deren sich bis zu den Widerlagern gemessene Höhen um etwa den Arbeitshub unterscheiden. Lediglich durch die Wahl des größeren oder kleineren Oberteils erzielt man ein normalerweise offenes oder normalerweise geschlossenes Ventil.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Länge des Ventilschafts um etwa den Arbeitshub verstellbar zu machen. Der Schaft ist dann einerseits um den Arbeitshub und andererseits um eine Länge verschiebbar, die zwischen dem Arbeitshub und dem doppelten Arbeitshub liegt, so daß sich keine Verstellung des Schließpunktes ergibt.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist ein Abschnitt des Ventilschaftes zwei relativ zueinander verschiebbare Teile auf, die mittels eines thermostatischen Umschaltelements zwischen zwei um etwa den Arbeitshub auseinanderliegenden Grenzlagen verstellbar sind. Ein solches ümschaltelement bewirkt eine automatische Änderung der Funktion des Ventils in Abhängigkeit von der Ventiltemperatur. Auf diese Weise erfolgt in einer Klimaanlage eine automatische Umschaltung von einem Wärmeventil in ein Kälteventil in Abhängigkeit davon, ob dem Ventil warmes Wasser oder kaltes Wasser zugeführt wird.

In konstruktiver Hinsicht hat sich als günstig erwiesen, wenn das thermostatische Umschaltelement einen mit Dehnstoff, wie Wachs, gefüllten Zylinder, der in einem Blechnapf angeordnet und von einer sich am Blechnapfboden abstützenden Überdruckfeder gegen eine mit dem Blechnapf verbundene Zwischenwand gedrückt ist, sowie einen Betätigungsstift besitzt, der durch die Zwischenwand hindurchgeführt ist und einen Verlängerungsaufsatz mit Flansch trägt, der an der Zwischenwand bzw. eine am Blechnapf befestigten Endwand anliegt.

Des weiteren empfiehlt es sich, daß die oder eine weitere Gehäuseplatte auf. der der Anschlagvorrichtung gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses in einer Ebene senkrecht zum Ventil-

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schaft angeordnet ist und daß der zugehörige Schieber die öffnung der Gehäuseplatte durchsetzt und beidseitig eines den Öffnungsquerschnitt ausfüllenden mittleren Drosselkörpers Führungsrippen aufweist. Auch ein- solcher Schieber erlaubt es in Verbindung mit den versetzbaren Anschlägen oder Widerlagern, ein normalerweise offenes oder ein normalerweise geschlossenes oder ein umschaltbares Ventil herzustellen. Kombiniert man einen derartigen Schieber mit dem Schieber, der eine parallel zum Schaft verlaufende Gehäuseplatte abdeckt, kann man ein 3-Wege-Ventil herstellen, das sich beispielsweise für Zweirohr-Klimaanlagen mit konstantem Wasserdurchfluß eignet, bei denen jeweils ein Teil des Wärmeträgers am Wärmetauscher vorbeigeführt wird.

Wenn sich hierbei der Drosselkörper beidseitig konisch verjüngt, kann man eine hubabhängige Durchflußcharakteristik erzeugen, so daß sich in den beiden Zweigen einander überlappende und einander angepaßte Durchflußkurven ergeben. Auch ist es möglich, die Nutenformen für den Kältebetrieb und den Wärmebetrieb unterschiedlich zu gestalten, um die erforderliche Regelstabilität zu erzielen.

Des weiteren kann der Schieber oder sein Träger auf einem Gewinde des Ventilgehäuse-Ventilschaftabschnitts gehalten sein und dieser Abschnitt kann an einer Stirnseite einen Schlitz o. dgl. zum Angreifen eines Werkzeugs aufweisen. Auf diese Weise kann die Ruhelage des Schiebers genau einjustiert werden.

Günstig ist es ferner, wenn das Oberteil am oberen Ende einen Dichtungseinsatz trägt. Wenn hier der Ventilschaft abgedichtet herausgeführt wird, kann man das Innere des Oberteils mit dem Wärmeträger in Verbindung halten und beispielsweise die Umschaltvorrichtung mit dem Wärmeträger unmittelbar in Berührung bringen.

Auch sollte der Ventilgehäuse-Ventilschaftabschnitt einen Anschlag tragen, der mit einer Gehäusedeckwand zusammenwirkt. Beim Abnehmen des Oberteils ist dann sichergestellt, daß dieser

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Ventilschaftabschnitt nur um ein begrenztes Maß aus dem Ventilgehäuse heraustritt. Außerdem kann der Anschlag als sekundäre Dichtung dienen, der eine Abnahme des Oberteils, z.B. zum Austausch des Umschaltelements, ohne Entleerung der Anlage gestattet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein normalerweise offenes Schieberventil mit Umschaltelement,

Fig. 2 dasselbe Ventil, das infolge Verkürzung des Ventilschafts mittels des Umschaltelements als normalerweise geschlossenes Ventil arbeitet,

Fig. 3 in schematischer Darstellung ein normalerweise offenes Schieberventil,

Fig. 4 in schematischer Darstellung dasselbe Ventil mit anderem Oberteil zur Bildung eines normalerweise geschlossenen Ventils und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die konstruktive Ausgestaltung eines 3-Wege-Schieberventils mit Umschaltelement.

Bei der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 besteht das Ventilgehäuse aus einem Unterteil 1 und einem Oberteil 2. Das Unterteil weist einen Zuflußstutzen 3e und einen Abflußstutzen 3a auf. Letzterem ist eine Gehäuseplatte 4 mit einer öffnung 5 vorgeschaltet. Auf dieser ist ein Schieber 6, der ebenfalls eine Öffnung 7 aufweist, verschiebbar gehalten. Er ist über Mitnehmer 8 mit einem Ventilschaftabschnitt 9 verbunden, der durch eine Ventilfeder 10 nach oben gedrückt wird. Die äußerste Stellung ist durch Anlage eines Anschlags 11 an einer Deckwand 12 vorgegeben. Das Oberteil 2 weist zwei feste Widerlager 13 und 14 auf, die mit einem Anschlag 15 zusammenwirken, der an einem Ventilschaftabschnitt 16 ausgebildet ist. Ein weiterer Ventilschaftabschnitt wird durch ein Umschaltelement 17 gebildet, das, wie ein Vergleich mit der Fig. 2 zeigt, seine Länge, z.B. in Abhängigkeit von der Temperatur, ändern kann. Der Ventilschaftabschnitt 16 ist durch eine Dichtung 18 nach außen geführt. Die Ventilschaftabschnitte 9, 16 und 17 bilden einen

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Ventilschaft 19 veränderbarer Länge. Zur Verstellung des Ventile wird der Ventilschaft 19 von oben gegen die Kraft der Ventilfeder 10 verstellt.

In Fig. 1 ist ein normalerweise offenes Ventil veranschaulicht, das als Wärmeventil benutzt werden kann. Wenn auf das Oberteil 2 ein thermostatisches Betätigungselement aufgesetzt ist, das den Ventilschaft 19 mit steigender Temperatur nach unten drückt, drosselt das Ventil zunächst und schließt dann. Diese Funktion ist bei der Zuführung eines Heizmittels erwünscht. Wenn dagegen das Umschaltelement 18 seine Länge verkürzt, so daß der gesamte Ventilschaft 19 kürzer wird, erhält man ein normalerweise geschlossenes Ventil, das als Kälteventil benutzt werden kann. Unter Beibehaltung des geschilderten Betätigungsmechanismus wird nunmehr bei steigender Temperatur das Ventil allmählich geöffnet, wie man es zur Regelung eines Kühlmittels wünscht. Die Umschaltung des Umschaltelements 17 kann in Abhängigkeit von der Temperatur des das Ventil durchströmenden Wärmeträgers erfolgen.

In Fig. 3 ist dasselbe Unterteil 1 mit zugehörigem Ventilschaftabschnitt 9 mit einem anderen Oberteil 20 kombiniert, das wiederum zwei Widerlagerflächen 13 und 14 für den Anschlag 15 am Ventilschaftabschnitt 16 trägt. Die bis zum Widerlager 13 gemessene Höhe H₁ dieses Oberteils 20 ist so bemessen, daß sich ein normalerweise offenes Ventil ergibt, das im Verlauf der Ventilbetätigung geschlossen wird.

In Fig. 4 ist dasselbe Gehäuseunterteil 1 mit einem Oberteil kombiniert, das sich vom Oberteil 20 lediglich dadurch unterscheidet, daß die bis zum Widerlager 13 gemessene Höhe H₂ größer gewählt ist derart, daß sich ein normalerweise geschlossenes Ventil ergibt, das sich bei Ventilbetätigung öffnet.

Lediglich durch Austausch der Oberteile erhält man daher ein Wärmeventil (Fig. 3), ein Kälteventil (Fig. 4) oder ein umschaltbares Wärmeventil/Kälteventil (Figuren 1 und 2).

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Fig. 5 zeigt die konstruktive Ausgestaltung eines umschaltbaren Ventils der Figuren 1 und 2 mit dem Unterschied, daß im Unterteil 22 noch ein zweiter Abflußstutzen 23 vorhanden ist. Das Unterteil 22 weist einen Gußkörper 24 auf, auf dessen Oberseite unter Zwischenlage einer Dichtung 25 ein Deckel 26 befestigt ist, in dessen Schraubgewinde 27 das Oberteil 2 aufschraubbar ist. Eine zweite Gehäuseplatte 28 weist eine kreisrunde Öffnung 29 auf, durch welche ein zweiter Schieber 30 greift. Dieser hat einen mittleren, sich beidseitig konisch verjüngenden Drosselkörper 31, welcher die Öffnung 29 vollständig füllt und beidseitig davon Führungsrippen 32, 33.

Der zweite Schieber 30 ist auf den Ventilschaftabschnitt 9 aufgeklemmt. Die Mitnehmer δ für den ersten Schieber sind mittels einer als Anschlag dienenden Platte auf einer Gewindebuchse befestigt, durch die ein Schraubgewinde 35 des Ventilschaftabschnitts 9 greift. Die Platte besitzt einen gabelartigen Fortsatz 36, der um einen gehäusefesten Stift 37 greift. Infolgedessen ist die Gewindebuchse 35 gegen Drehung gesichert. Wenn an einem Schlitz 35a des Ventilschaftabschnitts 9 ein Schraubenzieher angesetzt wird, kann man durch Drehen dieses Ventilschaftabschnitts 9 die Höhenlage des Schiebers 6 verändern.

Gestrichelt ist ein thermostatischer Betätigungsaufsatz 38 veranschaulicht, der ein thermostatisches Arbeitselement aufweist, welches mittels eines Betätigungsschaftes 39 auf den Ventilschaft 19 zu drücken vermag. Der Aufsatz 38 wird mittels Füßen 40 auf einen Wulst 41 des Oberteils 2 aufgespannt. Die Dichtung 18 ist in einem Einsatz 42 untergebracht, dessen Unterseite das Widerlager 13 bildet. Der Ventilschaftabschnitt 16 besteht aus einem Stift 43 und einer Verlängerung 44, die den Anschlag 15 trägt.

Das Umschaltelement 17 weist einen mit Wachs gefüllten Zylinder 45 auf, der in einem Blechnapf 46 angeordnet ist und von einer

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sich am Blechnapfboden abstützenden Überdruckfeder 47 gegen eine Zwischenwand 48 gedrückt ist. Er besitzt einen Betätigungsstift 49, der einen Verlängerungsaufsatz 50 mit Flansch 51 trägt, der an der Zwischenwand 48 bzw. einer am Blechnapf befestigten Endwand 52 zur Anlage kommen kann. Dieser Verlängerungsaufsatz 50 greift seinerseits in eine Bohrung 53 an der Oberseite des Ventilschaftabschnitts 9 ein.

Das in Fig. 5 veranschaulichte Schieberventil dient zur Steuerung des Heiz- bzw. Kühlmittels zu einem Wärmetauscher, in den ein Teil des Wärmeträgers über das Paar von erster Gehäuseplatte 4 und erstem Schieber 6 geleitet und an dem der Rest über das zweite Paar von Gehäuseplatte 28 und Schieber 30 am Wärmetauscher vorbeigeleitet wird. Um einen annähernd konstanten Durchfluß zu erreichen, soll mit zunehmender Öffnung des vom ersten Paar gebildeten Ventils das vom zweiten Paar gebildete Ventil entsprechend schließen. Dem dient die spezielle Ausgestaltung mit dem Drosselkörper 31· In der veranschaulichten Lage arbeitet das Ventil als Kälteventil. Der Ventilschaft 19 hat seine kurze Länge. Bei steigender Temperatur öffnet das Ventil 4, 6 unter dem Einfluß des thermostatischen Betätigungselements 38, während das Ventil 28, 30 zunehmend schließt. Wird nun von der Zentrale von Kühl- auf Heizbetrieb umgeschaltet und statt des Kühlmittels ein Heizmittel zugeführt, dehnt sich das Wachs im Umschaltelement 17 aus, bis der Flansch 51 an der Endwand anliegt. Dies ergibt einen längeren Ventilschaft 19. Das Ventil 4, 6 arbeitet als Wärmeventil, das mit zunehmender Temperatur schließt, während das Ventil 28, 30 gleichzeitig öffnet.

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Claims

Patentansprüche

1.) Schieberventil, dessen Öffnungsquerschnit durch die relative Lage zwischen einer feststehenden, eine Öffnung aufweisenden Gehäuseplatte und eines relativ dazu verschiebbaren Schiebers bestimmt ist und bei dem wenigstens eine Endlage durch eine veränderbare Anschlagvorrichtung, die mindestens einen mit dem Ventilschaft verbundenen Anschlag und mindestens ein gehäusefestes Widerlager aufweist, bestimmt ist, insbesondere mit einem Ventilgehäuse, einem Betätigungsaufsatz und einem mehrteiligen Ventilschaft, dessen Teile mittels einer Ventilfeder kraftschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (15) mit Bezug auf den Schieber (6, 30) oder das Widerlager (13, 14) mit Bezug auf die Gehäuseplatte (4, 28) um etwa den Arbeitshub des Schiebers versetzbar ist.

2. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagvorrichtung (13, 14, 15) in einem vom übrigen Ventilgehäuse (1) getrennt hergestellten Oberteil (2, 20, 21) angeordnet ist.

3. Schieberventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Oberteil (2, 20, 21) ein eigener Abschnitt (16) des Ventilschaftes (19) zugeordnet ist.

4. Schieberventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichartige, austauschbare Oberteile (20, 21) mit festen Widerlagern (13, 14) vorgesehen sind, deren sich bis zu den Widerlagern gemessene Höhen (H₁, H₂) um etwa den Arbeitshub unterscheiden.

5. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Ventilschafts (19) um etwa den Arbeitshub verstellbar ist.

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6. Schieberventil nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (17) des Ventilschaftes (19) zwei realtiv zueinander verschiebbare Teile (46, 50) aufweist, die mittels eines thermostatischen Umschaltelements (17) zwischen zwei um etwa den Arbeitshub auseinanderliegenden Grenzlagen verstellbar sind.

7' Schieberventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das thermostatische Umschaltelement (17) einen mit Dehnstoff, wie Wachs, gefüllten Zylinder (45), der in einem Blechnapf (46) angeordnet und von einer sich am Blechnapfboden abstützenden Überdruckfeder (47) gegen eine mit dem Blechnapf verbundene Zwischenwand (48) gedrückt ist, sowie einen Betätigungsstift (49) besitzt, der durch die Zwischenwand hindurchgeführt ist und einen Verlängerungsaufsatz (50) mit Flansch (51) trägt, der an der Zwischenwand bzw. eine am Blechnapf befestigten Endwand (52) anliegt.

8. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die oder eine weitere Gehäuseplatte (28) auf der der Anschlagvorrichtung (13, 14, 15) gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses in einer Ebene senkrecht zum Ventilschaft (19) angeordnet ist und daß der zugehörige Schieber (30) die Öffnung (29) der Gehäuseplatte durchsetzt und beidseitig eines den Öffnungsquerschnitt ausfüllenden mittleren Drosselkörpers (31) Führungsrippen (32, 33) aufweist.

9· Schieberventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (31) sich beidseitig konisch verjüngt.

10. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (6) oder sein Träger (8) auf einem Gewinde (35) des Ventilgehäuse-Ventilschaftabschnitts (9) gehalten ist und dieser Abschnitt an einer Stirnseite einen Schlitz (35a) o. dgl. zum Angreifen eines

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Werkzeugs aufweist.

11. Schieberventil nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (2) am oberen Ende einen Dichtungseinsatz (42) trägt.

12. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilgehäuse-Ventilschaftabschnitt (9) einen Anschlag (11) trägt, der mit einer Gehäusedeckwand (12) zusammenwirkt.

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