DE2916085C2 - Mehrwege-Schieberventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein der Gattung des Patentanspruchs 1 entsprechendes Mehrwcge-Schieberventil.

Ein solches bekanntos, durch die GB-PS 3 94 417 offenbartes Schieberventil dient zum Abkühlen und damit zugleich zum Einregulicren der Temperatur überhitzten Dampfes durch selektives Einspritzen unterschiedlicher Wassermengen in den überhitzten Dampf. Zu diesem Zweck weisen die im Ventilschieber axial zueinander ve^rsetzten, den gleich großen radialen Gehäusebohrungen zugeordneten Durchbrechungen in axialer Richtung des Schiebers unterschiedliche Weiten auf, während die weitere, dem Wassei-zufluß dienende Gehäusebohrung in der einen, der Bodenwand des Ventilschiebers abgelegenen Stirnwand des Gehäuses angeordnet ist Wenn der Ventilschieber aus seiner einen axialen Endstellung, bei der sämtliche radialen Gehäusebohrungen verdeckt sind, axial verschoben wird, dann werden aufeinanderfolgend zuerst eine, sodann zusätzlich die zweite und daraufhin zusätzlich auch die dritte Gehäusebohrung usw. über die Durchbrechungen des Ventilschiebers an den Wasserzulauf angeschlossen. Es kann somit die dem überhitzten Dampf zugeführte Wassermenge je nach der axialen Einstellung des Ventilschiebers in den gewünschten Grenzen, von der Wassermenge Null ausgehend, einreguliert werden.

Demgegenüber isi es beispielsweise in Zentralheizungssystemen erwünscht, den einzelnen Radiatoren das Vorlaufwasser stets mit einem so niedrigen Temperaturniveau zuzuführen, wie es gerade noch zugelassen werden kann, damit auf diese Weise eine möglichst wirtschaftliche und energiesparende Betriebsweise erzielt wird. Hierzu kann ein Speicherkessel der Zentralheizungjanlagc herangezogen werden, der von unten nach oben zunehmend heiße Zonen Wasser aufnimmt, so daß aus den verschiedenen Zonen durch entsprechende Leitungen entsprechend unterschiedlich warmes Wasser entnommen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das der Gattung des Patentanspruchs 1 entsprechende Mehrwege-Schieberventil so auszugestalten, daß einer von mehreren Anschlüssen eines Umlaufsystems, beispielsweise von mehreren Anschlüssen eines vorgenannten Speicherkessels, selektiv mit einem weiteren Anschluß des Mehrwege-Schieberventils, beispielsweise mit einem zur Vorlaufleitung der vorgenannten Zentralheizungsaniage führenden Anschluß, verbunden werden kann. Dabei kann es umgekehrt auch angestrebt sein, eine Zulaufleitung über das Mehrwege-Schieberventil wahlweise mit einer bestimmten von mehreren Ablaufleitungen zu verbinden, wobei die Umschaltung des Schieberventils beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur des Wassers oder einer anderen Flüssigkeit in der Zulaufleitung erfolgen kann.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 wiedergegebene Lehre gelöst.

Die vorgeschlagene Dimensionierung der Durchbrechungen des Ventilschiebers hat zur Folge, daß bei einer axialen Verschiebung des Ventilschiebers nunmehr aufeinanderfolgend jeweils eine der beispielsweise einem Zulauf dienenden Gehäusebohrungen mit der weiteren, dementsprechend dem Ablauf dienenden Gehäusebohrung verbunden wird.

Eine besonders vorteilhatte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet. Da es sich bei der aufeinanderfolgenden selektiven Verbindung der einzelnen Zulaufe kaum z.uverlässig vermeiden läßt. daß bei einer Anschlußverbindung einer bestimmten Gchausebohrung mit der weiteren, dem Abfluß diencnden Gehäusebohrung noch eine andere, durch eine entsprechende Grenzstellung des Schiebers nur unvollkommen verdeckte Gehäusebohrung zu einer geringfügigen Leckzuströmung in den Hohlraum des Ventil-

Schiebers führt, wird eine solche Gefahr einer Beeinträchtigung der angestrebten genauen Ventilsteuerung durch die Ausgestaltung des Schieberventils gemäß der Lehre des Patentanspruchs 2 ausgeschlossen. Diese konstruktive Ausgestaltung bietet im übrigen in Verbindung mit einer eingangs genannten Zentralheizungsanlage noch den weiteren Vorteil, daß das bei in seiner Abschlußstellung befindlichem Abschlußkörper im Kreislauf geführte Wasser nicht durch den der B-^denwand des Schieberventils weiter abgelegenen Teil dieses Schiebers hindurchströmen muß, der beim Betrieb der Zentralheizungsanlage von den oberen Wasseranschlußstellen her stets mehr oder weniger aufgeheizt ist.

Eine weitere vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung ist im Patentanspruch 3 gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen

F i g. 1 und 2 eine Ausführungsform des Schieberventiis in einem axialen Längsschnitt (jeweils in einer Endstellung und einer mittleren Stellung des Ventilschiebers);

F i g. 3 dasselbe Schieberventil in einem Querschnitt nach der Linie IH-III der F i g. 2;

Fig.4 eine Schemadarstellung einer Zentralheizungsanlage, deren Wasserkreislauf in seiner Wassertemperatur über ein erfindungsgemäßes Schieberventil beeinflußbar ist.

Das in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Mehrwege-Schieberventil weist ein einerseits offenes zylindrisches Gehäuse 1 auf, das von einem Mantelrohr 2 umgeben und an seinem offenen Ende durch einen Deckel 2a abgeschlossen ist. Im Gehäuse 1 ist ein ebenfalls zylindrischer Ventilschieber 3 längsverschiebbar.

Das Mantelrohr 2 ist mit einer Anzahl entlang einer Erzeugenden in gleichem gegenseitigen Abstand aufein- J5 anderfolgender gleich großer öffnungen 5,6, 7,8 und 9 versehen, an die einwärts jeweils eine im Querschnitt konisch verjüngte äußere Ringnute 10 bzw. 11, 12, 13 und 14 anschließt. Wie aus Fig. 3 für die Ringnutc 11 ersichtlich ist, führen aus jeder Ringnute eine Anzahl entlang deren Umfang verteilter, gleich großer Bohrungen 15 bzw. 16, 17, 18 und 19 in das Gehäuse 1 hinein. Dabei bildet gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Öffnung 9 mit der Ringnute 14 den Auslaß des Schieberventils, während alle übrigen Öffnungen 5 bis 8 nebst zugeordneten Ringnuten 10 bis 13 Einlasse bilden, die in nachstehend noch beschriebener Weise durch eine entsprechende Einstellung des Ventiischiebers 3 wahlweise mit der den Auslaß bildenden öffnung 9 verbunden werden können.

Der Ventilschieber 3 ist rohrförmig hohl und an seinem dem Deckel 2a abgelegenen Ende mit einer das Gehäuse 1 nach außen durchsetzenden Betätigungsstange 4 verbunden, die ihrerseits von einem üblichen, nicht dargestellten Stellmotor her verschiebbar sein kann. Beispielsweise kann der Stellmotor vor einem Regelsystem her so steuerbar sein, daß den einzelnen Radiatoren eines Zentralheizungssystems stets Vorlaufwasser einer geeigneten Temperatur zugeführt wird.

In seinem der Betätigungsstange 4 zugekehrten End- ω) bereich ist der Ventilschieber 3 mit einer äußeren Ringnut 20 versehen, die so breit ist, daß sie bei der in F i g. 1 dargestellten unteren Endstellung des Ventilschiebers 3 gerade die beiden axial benachbarten Reihen von Bohrungen 18 und 19 des Gehäuses 1 und damit die einlaß- b5 seitige öffnung 8 in der in F i g. 1 strichpunktiert angedeuteten Weise mit der auslaßseitigen öffnung 9 des Ventils verbindet. Oberhalb der Ringnute 20 ist der Ventilschieber 3 gemäß den Fi g. 1 bis 3 axial aufeinanderfolgend mit drei Reihen von entlang seinem Umfang verteilten Bohrungen 21, 22 und 23 versehen, deren Durchmesser dem Durchmesser der Bohrungen 15 bis 19 gleicht. Außerdem ist der gegenseitige Abstand der Bohrungen 21,22 und 23 voneinander und von der Ringnute 20 gerade um einen Bohrungsdurchmesser dieser Bohrungen kleiner als der axiale Abstand der Bohrungen 15 bis 19 im Gehäuse 1. Auf diese Weise kann der Hohlraum 24 des Ventilschiebers 3 bei dessen schrittweiser Verschiebung aus seiner in F i g. 1 dargestellten unteren Endstellung nach oben um jeweils eine Durchmesserlänge der Bohrungen aufeinanderfolgend über die Bohrungen 17 bzw. 16 (vgl. F i g. 2 und 3) und 15 des Gehäuses 1 mit dem einlaßseitigen Anschluß 7 bzw. 6 und schließlich 5 verbunden werden.

An seinem der Betätigungsstange 4 zugekehrten Ende bildet der Ventilschieber 3 zugleich einen Abschlußkörper, der in der in Fig. 1 dargestellten Endstellung des Ventilschiebers 3 mit einem entiang seinem äußeren kreisförmigen Rand verlaufenden O-Ring 25 an einem entsprechend ringförmigen inneren Ventilsitz 26 des Gehäuses 1 anliegt. Im übrigen ist die Betätigungsstange 4 an einer Bodenwand 27 des Ventilschiebers 3 festgelegt, die von einer Anzahl gemäß F i g. 3 um die Betätigungsstange 4 herum verteilt angeordneter Bohrungen 28 durchsetzt ist. Auf diese Weise wird der Hohlraum 24 über die Bohrungen 28 und 19 mit der auslaßseitigen Öffnung 9 — beispielsweise in der in Fig. 2 strichpunktiert angedeuteten Weise — verbunden, wenn der Ventilschieber 3 mit seinem Abschlußkörper vom Ventilsitz 26 abgehoben ist. Damit von den Bohrungen 15 bis 18 innerhalb des Gehäuses I keine Leckströmung nach den Bohrungen 19 hin möglich ist. ist der Ventilschieber 3 im Gehäuse 1 mit einem entsprechend dichten Schiebesitz geführt.

Befindet sich der Ventilschieber 3 gemäß Fig. 1 in seiner unteren Endstellung, bei der der O-Ring 25 dicht auf dem Ventilsitz 26 aufsitzt, dann steht die einlaßseitige öffnung 3 lediglich über die Ringnute 20 mit der auslaßseitigen Öffnung 9 in Verbindung, während alle übrigen einlaßseitigen öffnungen 5, 6 und 7 innen durch Wandungsteile des Ventilschiebers 3 abgeschlossen sind. Wird eier Ventilschieber 3 über die Betätigungsstange 4 aus seiner in F i g. 1 dargestellten Endstellung nach oben verschoben, dann entsteht durch das Abheben seines Abschlußkörpers vom Ventilsitz 26 sogleich eine Verbindung aus dem Hohlraum 24 des Ventilschiebers 3 durch dessen Bohrungen 28 und die Bohrungen 19 des Gehäuses 1 nach der auslaßseitigen Öffnung 9 hin. Außerdem gelangen durch die Aufwärtsbewegung des Ventilschiebers 3 zunächst dessen Bohrungen 21 in die die Bohrungen 17 aufnehmende Querebene des Gehäuses 1, so daß nunmehr die einlaßseitige Öffnung 7 über den Hohlraum 24 und die Bohrungen 28 sowie 19 mit der auslaßseitigen Öffnung 9 verbunden wird. Außerdem kann in dieser Stellung immer noch eine kleine Flüssigkeitsmenge von der einlaßseitigen öffnung 8 her durch die Bohrungen 13 des Gehäuses 1 und die Ringnute 20 des Ventilschiebers 3 sowie die Bohrungen 19 nach der auslaßseitigen Öffnung 9 hin gelangen.

Wird der Ventilschieber 3 weiter nach oben verschoben, dann gelangen seine Bohrungen 22 in der aus den F i g. 2 und 3 ersichtlichen Weise in die die Bohrungen 16 aufnehmende Querebene des Gehäuses 1. womit bei gleichzeitigem Abschluß aller sonstigen einlaßseitigen Öffnungen lediglich die einlaßseitige öffnung 6 entlang dem in F i g. 2 strichpunktiert angedeuteten Weg mit

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der auslaßseitigen öffnung 9 verbunden wird. In entsprechender Weise wird bei einer weiteren Aufwärtsverschiebung des Ventilschiebers 3 schließlich die einlaßseitige öffnung 5 über den Hohlraum 24 mit der auslaßseitigen öffnung 9 des Schieberventils verbunden.

Bei der in F i g. 4 beispielsweise dargestellten Anwendungsform des vorstehend beschriebenen Schieberventils ist dessen auslaßseitige öffnung 9 über eine Umwälzpumpe 29 mit der Vorlaufleitung einer Zentralheizungsanlage 30 verbunden, deren Rücklaufleitung 31 mit der einlaßseitigen öffnung 8 des Schieberventils verbunden ist. Die weiteren einlaßseitigen öffnungen 5, 6 und 7 des Ventils stehen über je eine Leitung 32 bzw. 33 und 34 mit einer obersten und dementsprechend wärmsten Zone 36 bzw. mit einer darunter befindlichen, weniger warmen Zone 37 und schließlich mit einer am wenigsten warmen unteren Zone 38 eines Speicherkessels 35 der Zentralheizungsanlage 30 in Verbindung. Schließlich ist die Zone 38 durch den Boden des Spcicherkessels 35 hindurch über eine weitere, in Fig.4 gestrichelt angedeutete Leitung 39 an die Rücklaufleitung 31 angeschlossen. Das im Speicherkessel 35 befindliche Wasser kann in beliebiger nicht dargestellter üblicher Weise, beispielsweise mittels eines ölbrenners, eines Wärmepumpensystems oder mittels eines Solarenergie-Sammelsystems beheizt werden.

Die mit den drei Leitungen 32,33 und 34 verbundenen Zonen 36,37 und 38 des Speicherkessels 35 können auch durch zwei in F i g. 4 gestrichelt angedeutete Zwischenboden voneinander getrennt sein, in welchem Falle jede Zone einen eigenen Speicherbehälter bildet, der dann in nicht besonders dargestellter Weise so mit warmem Wasser versorgt werden muß. daß sich in den einzelnen Behältern die gewünschten unterschiedlichen Temperaturniveaus befinden.

Wenn kein Heizbedarf besteht, wird der (in Fig.4 nicht sichtbare) Ventilschieber 3 über die Betätigungsstange 4 in der in F i g. 1 dargestellten Lage gehalten, bei der die auslaßseitige Öffnung 9 unmittelbar mit der einlaßseitigen öffnung 8 verbunden und damit der zur Umwälzpumpe 29 führende Teil der Vorlaufleitung der Zentralheizungsanlage 30 unmittelbar, d. h. ohne Zuführung jeglichen beheizten Wassers vom Speicherkessel 35 her an die Rücklaufleitung 31 angeschlossen ist. Entsteht indessen ein Heizbedarf, dann wird der Ventilschieber 3 über die Betätigungsstange 4 aus seiner in Fig. 1 dargestelhen Endstellung mit zunehmendem Heizbedarf zunehmend nach oben verschoben, wobei der O-Ring 25 vom Ventilsitz 26 abgehoben und entsprechend einem zunehmenden Heizbedarf von den einlaßseitigen Öffnungen 5 bis 7 zunächst die öffnung 7, dann unter deren gleichzeitiger zunehmender Drosselung zunehmend die Öffnung 6 und schließlich in gleicher Weise die Öffnung 5 mit der auslaßseitigen öffnung 9 verbunden wird. Die F i g. 2 und 3 zeigen diesbezüglich eine solche Stellung des Ventilschiebers 3, bei der gerade lediglich die einlaßseitige öffnung 6 mit der auslaßseitigen Öffnung 9 des Schieberventils verbunden ist, so daß gerade warmes Wasser aus der Zone 37 des wi Speicherkessels 35 über die Leitung 33 der Vorlaufleitung der Zentralheizungsanlage 30 zugeführt wird. Während die zum Schieberventil zurückführende Rücklauflcitur.g 31 durch den Ventilschieber 3 abgesperrt ist, kann das in den Radiatoren abgekühlte Wasser durch h5 die Leitung 39 von unten her in den Speicherkessel 35 zurückströmen.
Statt des bevorzugten dargestellten kreisrunden Querschnittes könnten die zusammenwirkenden Teile des Schieberventils auch irgendeinen anderen geeigneten Querschnitt aufweisen. Um Leckströmungen zwischen dem Gehäuse 1 und dem Ventilschieber 3 auszuschließen, könnten am letzteren in nicht besonders dargestellter Weise an geeigneten Stellen noch äußere Ringnuten mit je einem weiteren O-Ring vorgesehen sein.

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55 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrwege-Schieberventil, entlang dessen langgestrecktem Gehäuse (1) in gleichem gegenseitigem axialem Abstand mehrere gleich große radiale Gehäusebohrungen (15 bis 17) vorgesehen sind, und mit einem in dem bis auf seine Gehäusebohrungen (15 bis 19) geschlossenen Gehäuse (I) von einer dasselbe nach außen durchsetzenden Betätigungsstange (4) ;o her längsverschiebbaren rohrförmigen Ventilschieber (3), der einerseits eine Bodenwand (27) und axial zueinander versetzt den Gehäusebohrungen (15 bis 17) zugeordnete radiale Durchbrechungen (21 bis 23), deren gegenseitiger Miltenabstand jeweils um einen Durchmesser der Gehäusebohrungen (15 bis 17) kleiner als der gegenseitige Abstand der Gehäusebchrungen (15 bis 17) ist, aufweist und dessen Hohlraum (24) mit einer weiteren Gehäusebohrung (19) und über seine Durchbrechungen (21 bis 23) mit zumindest einer der Gehäusebohrungen (15 bis 17) verbunden ist. dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Durchbrechungen des Ventilschiebers (3) als gleich große, in ihrem Durchmesser den Gehäusebohrungen (15 bis 17) gleichende Bohrungen (21 bis 23) ausgebildet sind.

2. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand (27) des Ventilschiebers (3) von mehreren Bohrungen (28) durchsetzt ist und einen mit einem an der zugeordneten Stirnwand des Gehäuses (1) befindlichen, eine Verbindung zu der weiteren, ebenfalls radialen Gehäusebohrung (19) eröffnenden Ventilsitz (26) zusammenwirkenden Abschlußkörper bildet, zwischen dem und den radialen Durchbrechungen (21 und 23) y, der Ventilschieber (3) eine in der Abschlußstellung des Abschlußkörpers die zugeordnete weitere Gehäusebohrung (19) mit einer zusätzlichen benachbarten radialen Gehäusebohrung (18) verbindende Ringnut (20) aufweist, deren Abstand von der benachbarten Durchbrechung (21) des Ventilschiebers (3) um einen Durchmesser der Gehäusebohrungen (15 bis 17) kleiner als der Abstand der dieser Durchbrechung (21) zugeordneten Gehäusebohrung (17) von der benachbarten zusätzlichen Gehäuscbohrung(18)ist.

3. Schieberventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Gehäuse (1) als auch der Ventilschieber (3) in jeder eine radiale Bohrung (z. B. 15 bzw. 21) aufnehmenden Querebene eine ringförmige Reihe von in jeweils gleicher radialer Richtung fluchtenden Bohrungen (15 bis 19 bzw. 21 bis 23) aufweist und das Gehäuse (1) radial außerhalb jeder ringförmigen Bohrungsreihe eine Ringnute (10 bzw. 11, 12, 13 und 14) bildet, und daß das Gehäuse (1) von einem Mantelrohr (2) umgeben ist, das vor jeder Ringnute (10 bzw. 11, 12, 13 und 14) eine Anschlußöffnung (5 bzw. 6,7,8 und 9) aufweist.