DE3125605A1

DE3125605A1 - Steuerventil

Info

Publication number: DE3125605A1
Application number: DE19813125605
Authority: DE
Inventors: Knud 2750 Ballerup Kjaergaard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-07-02
Filing date: 1981-06-30
Publication date: 1982-04-15
Also published as: DK146637B; GB2079983B; DK146637C; GB2079983A; DK286180A; DE3125605C2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil mit den tungsmerkmalen des Anspruches 1 .

Das Vorventil des Steuerventils kann natürlich manuell bedient werden, aber gewöhnlich wird das Vorventil durch die Temperatur oder den Druck an einer wesentlichen Stelle in dem Kreislauf, zu dem das Steuerventil gehört, mit Hilfe eines Thermostats oder 'Pressostats' (Druckregler) gesteuert.

Bei dem Steuerventil der hier beschriebenen Art ist man bemüht, das Temperaturintervall oder den Proportionali~ tätsbereich zwischen dem voll geöffneten oder voll ge"-schlossenen Ventil auf die dynamischen Gegebenheiten des Steuerkreislaufes einzustellen, um auf diese Weise die Steuergenauigkeit zu verbessern, ohne Schwingungen im System zu verursachen.

Aus den deutschen Patentschriften Nr. 260 137, 262 und 270 220 ist unter anderem ein Ventil bekannt, das durch ein Vorventil mit Hilfe eines im Hauptventil fest eingebauten Steuerorgans gesteuert werden kann, dessen Form die Öffnungscharakteristik des Ventils bestimmt, d.h. den relativen Durchfluß durch das Ventil als Funktion der relativen Öffnung des Vorventils mit einem Druckabfall über das Ventil auf 1 kp/cm². Es ist außerdem durchaus bekannt, daß der infolge Herstellungs- und Funktionstoleranzen notwendige Spalt um das Steuerorgan bewirkt, daß das Hauptventil plötzlich vollständig schließt,

wenn die öffnung des Vorventils unter den kritischen Wert fällt, bei dem der Durchfluß durch das Vorventil geringer ist, als der Durchfluß durch den Spalt um das Steuerorgan, was zur Folge hat, daß die Öffnungscharakteristik des Ventils einen (diskontinuierlichen) Sprung bei diesem kritischen Öffnungsgrad hat, wodurch das Ventil als Steuerventil ungeeignet wird.

Für die eigentliche Steuerung hat man deshalb Ventile anwenden müssen, die direkt durch einen Thermostat oder 'Pressostat¹ gesteuert werden. Das hat zur Folge, daß das Ventil oder das seine Ventileigenschaft bestimmende. Steuerorgan ausgetauscht werden muß, wenn man ein Steuerventil mit einer anderen Ventileigenschaft braucht. Entsprechend muß man den ganzen Thermostat oder "Pressostat¹ auswechseln, wenn man ein Steuerventil mit einem anderen Proportionalxtätsbereich wünscht. Ferner ist notwendig, einen Thermostat oder 'Pressostat¹ mit großer Schließkraft zu benutzen, wenn das Ventil einen großen Durchflußquerschnitt hat, oder wenn der Druckabfall am Ventil besonders groß ist.

Zweck der Erfindung ist es, die Diskontinuität in der Öffnungscharakteristik des vorgesteuerten Ventils auszuschalten, wobei das Ventil zusammen mit dem Thermostat oder 'Pressostat' als Regulator angewendet werden kann, dessen Steuerfunktion oder Proportionalxtätsbereich leicht dadurch geändert werden kann, daß einzelne oder leicht zugängliche Teile ausgetauscht werden. Gleichzeitig soll man den gleichen Thermostat für alle Ventilgrößen und Differenzdrücke benutzen können.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Mitteln des Anspruches 1 gelöst. Dadurch wird erreicht, daß gegenüber

dem einleitend erwähnten Steuerventil das erfindungsgemäße Steuerventil eine Besonderheit darstellt. Durch Austausch des Steuerorgans kann der ProportionalItStsbereich des Steuerventils leicht geändert werden; genauso leicht kann man die Öffnungscharakteristik des Steuerventils ändern, indem man den Ventilteller Oder -kegel des Vorventils ändert, so daß man die angestrebte Steuercharakteristik in voller Wirksamkeit erreicht.

Eine bevorzugte Weiterbildung besteht darin, daß der Ventilstößel und der Ventilteller des Vorventils sowie das Steuerorgan einen zusammenhängenden Körper bilden.

Die bevorzugte Ausführung gemäß Anspruch 3 erlaubt, daß das Steuerorgan unabhängig vom Austausch des Vorventils und umgekehrt ausgetauscht werden kann. Die angegebene Druckfeder dient außerdem dazu, die beweglichen Jeüö beim gesamten Steuerablauf in ausgewogener Stellung zti halten.

Die Erfindung sei im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben; darin zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerventils in geschlossenem Zustand;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Steuerventil in teilweise offenem Zustand;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Steuerventils in geschlossenem Zustand; und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das in Fig„ 3 dargestellte Steuerventil in teilweise offenem Zustand.

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Das in Figur 1 und 2 gezeigte Steuerventil hat ein Ventilgehäuse 1 mit einem Zufluß 2 und einem Abfluß 3 für einen Flüssigkeitsstrom, der durch das Hauptventil geleitet wird, welches aus einem im Ventilgehäuse 1 befestigten Ventilsitz 4 und einem auf einem Ventilstößel 5 befestigten Ventilteller 6 besteht. Das Hauptventil ist in Figur 1 geschlossen, in Figur 2 offen.

Das Ventilgehäuse bildet eine Steuerbuchse 7 für den Ventilstößel 5, der vier gleichmäßig verteilte öffnungen oder Löcher 9 besitzt, die den Zufluß 2 mit dem Inneren des hülsenförmigen Ventilstößels 5 verbindet. Außerdem hat der Ventilstößel 5 vier andere gleichmäßig am Umfang verteilte öffnungen oder Löcher 10, die den Innenraum 8 mit einer Zwischenkammer 11 verbinden, welche von oben durch ein Betätigergehäuse 12 mit Hilfe einer Dichtung 13 geschlossen ist.

Eine Kolbenplatte 14, die nicht dicht zur Zwischenkammerseite 11 abschließt und eine größere Fläche hat als der Ventilteller 6, ist mit Hilfe einer Mutter 15 auf dem Ventilstößel 5 befestigt.

Der Umfangsrand der Kolbenplatte 14 ist mit Hilfe eines luftdichten Druckbalges 17, dessen Inneres eine Steuerkammer 18 bildet, mit einem konzentrischen Randvorsprung auf der Unterseite des Betätxgergehäuses 12 verbunden.

Das Betätigergehäuse umschließt ein darin verschraubtes Vorventil 19, das einen Ventilstößel 20 mit einem Ventilteller oder Ventilkegel 21 sowie einen Ventilsitz 22 hat. Der Ventilstößel 20 ist von einer Druckfeder 23 und einem Druckbalg 24 umgeben, der sich in einem hydraulischen druckübertragenden Medium 25 befindet, das von einem

Hydraulikrohr 26 eingespeist werden kann. Das Vorventil hat einen Kanal 27, der über einen weiteren Kanal 28 im Gehäuse 1 mit dem Abfluß 3 des Steuerventils in Verbindung steht.

Der Ventilstößel 5 des Hauptventils besitzt ein hierzu konzentrisches Steuerorgan 29 mit einem aufwärts kegelförmig zugespitzten Abschnitt, der einen Verschluß für eine öffnung 30 in der Mutter 15 bildet, die aus der beweglichen Wandung (Kolbenplatte 14) der Steuerkammer führt. Die Kraft einer Druckfeder 31 hält das obere Ende 32 des Steuerorgans im Anschlag gegen den' Ventilteller 21 des Vorventils. Das Steuerorgan 29, das konzentrisch im Ventilstößel 5 des Hauptventils sitzt, i^t außerdem koaxial mit dem Ventilstößel 20 des Vorventilö und dem Ventilteller 21.

Anstatt des Druckbalges 17 kann die Kolbenplatte 14 als im wesentlichen dicht abschließender Kolben in der Zwischenkammer 11 ausgeformt oder von einer die Zwischenkammer fest umschließendem Membran umgeben sein»

Der Ventilstößel 20 des Vorventils und der Ventilteller können in einem Stück mit dem Steuerorgan 29 hergestellt werden, so daß die Druckfeder 31 entbehrlich ist.

Das in Figur 1 gezeigte Steuerventil wirkt folgendermaßen :

In der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Steuerventils kann der Flüssigkeitsstrom nicht vom Zufluß 2 zum Abfluß 3 fließen. In der Steuerkammer 18 baut sich jedoch derselbe Druck wie im Zufluß 2 des Steuerventils" auf, weil die Druckflüssigkeit vom Zufluß 2 durch die

Löcher 9 hindurch nach oben und durch die nur teilweise geschlossene öffnung 30 um das Steuerorgan 29 herum drückt und in die Steuerkammer 18 einsickert. Da die Kolbenplatte 14 eine größere Fläche als der Ventilteller 6 hat, drückt die entstehende Differenzkraft auf den Ventilstößel 5, der den Ventilteller 6 gegen den Ventilsitz 4 drückt, so daß das Hauptventil geschlossen bleibt.

Das Steuerventil öffent sich mit Hilfe des Vorventils 19, indem der Druck des Hydraulikmediums 25 um den Balg 24 herum sinkt, so daß die Druckfeder 23 den Ventilstößel nd den Ventilteller 21 vom Sitz 22 heben kann. Hierdurch kann Flüssigkeit von der Steuerkammer 18 durch den Vorventilsitz 22 vorbei zum Abfluß 3 strömen. Hierdurch fällt der Druck in der Steuerkammer 18 und die Kolbenplatte 14 mit dem Ventilstößel 5 und dem Ventilteller 6-bewegen sich folglich in eine Gleichgewichtsposition, in der der Flüssigkeitsstrom durch die öffnung 30 der gleiche ist wie der durch das Vorventil 19, und gleichzeitig besteht ein Öffnungsspalt zwischen dem Ventilsitz 4 und dem Ventilteller 6 für einen Flüssigkeitsstrom durch das Hauptventil.

Wenn man eine andere Ventilcharakteristik wünscht, braucht man nur den Ventilkegel oder -teller des Vorventils gegen einen anderen Ventilkegel mit anderer Kapazität auszutauschen.

Wenn man dagegen eine andere Proportionalität wünscht, kann man das Steuerorgan 29 gegen ein anderes Steuerorgan austauschen, dessen konischer Teil einen anderen Steigungswinkel hat.

Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 dargestellte Ventil in teilweise offenem Zustand. Sofern der Balg 17 in dem in

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Fig. 1 und 2 gezeigten Steuerventil undicht wird, steigt der Druck in der Steuerkaimer 18, weil durch die kocher TO der Volle Zuflußdruck auf den Balg 17 wirkt. Das hat zur Folge, daß das Steuerventil automatisch schließt. Das gewährleistet, daß unbeabsichtigte Zustände nicht als Folge eines Fehlers am Balg auftreten können.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführung des erfindungsgemäßen Steuerventils ebenfalls in geschlossenem und in offenem Zustand. Hierbei sind die entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den FIg* 1 und 2, jedoch mit einem Hochstrich, bezeichnet.

Das in den Fig. 3 und 4 gezeigte Steuerventil entspricht im wesentlichen dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Steuerventil, jedoch drückt der Zufluß 2¹ auf die Unterseite des Ventiltellers 6' des Hauptventils. Die Zwischenkämmer \\* befindet sich in dieser Ausführung zwischen den Kanälen 27' und 28' und steht deshalb in Verbindung mit dein Abfluß 3' des Steuerventils und nicht mit dessen Zufluß wie bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführung. Deshalb führt ein unbeabsichtigtes Undichtwerden des Balges 17* in der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführung dazu, daß der Druck in der Steuerkammer 18* mit dem Flüssigkeitsstrom durch die erwähnte Undichtigkeit im Balg ΐίΜ zum Abfluß fällt. Dadurch bleibt das Steuerventil weiter offen, so daß diese Ausführung sich beim Auftreten eines Fehlers als weniger glücklich erweist als die in Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführung. Es muß außerdem erwähnt werden, daß die Steuerkammer 18' in dieser Ausführung absolut geschlossen sein muß, so daß der einzige Flüssigkeitsstrom aus der Steuerkammer 18* gesteuert in das Vorventil 19" erfolgt.

Claims

EISENFÜHR- *J SPEISER o

Patentanwähe · europeer» Paien? Anonswys ■" · O

Unser Zeichen: K 147

Anmelder/inh.: Knud Kjaergaard

Aktenzeichen: Neuanmeldung Patentanwälte

Dipl.-Ing. Günther Eisenführ Dipl.-Ing. Dieter K. Speiser

r>a Tim-i 1QR1 Dr.-Ing. Werner W. Rabus

Datum: 26. JUni ISO I Dipl.-Ing. Detleftfinnemartiy

Knud Kjaergaard, Ludvig Holstens Alle 76, DK-2750 Ballerup (Dänemark)

Steuerventil

Ansprüche

;1J Steuerventil zum Steuern eines FlüssigkeitsstrOmeö durch ein Hauptventil, das zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Steuerventils angebracht ist, mit mindestens einem Vorventil, welches über eine Steuerkammer deri Einlaß mit dem Auslaß verbindet, wobei die Verbindung zwischen der Steuerkammer und dem Einlaß durch eine öffnung in einer beweglichen Wandung der Steuerkammer führt, die durch ein bewegliches Steuerorgan teilweise geschlossen wird, welches so geformt ist, daß der Spaltquerschnitt zwischen der öffnung und dem Steuerorgan sich in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerorgahs in der öffnung ändert, wobei diese Stellung durch den Druck in der Steuerkammer so gesteuert wird, daß der

GE/il

Martinistraße 24 · D-28OO Bremen I ■ Telefon (0421) 32 80 37 · Tclccopicrer · Telex 02 44 020 fepat d

Spaltquerschnitt sich vergrößert, wenn der Druck in der Steuerkammer als Folge der öffnung des Vorventils fällt und umgekehrt, und wobei die bewegliche Wandung am Ventilstößel des Hauptventils befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel (20; 20') und der Ventilteller (21; 21') des Vorventils (19; 19') sowie das Steuerorgan (29; 29') eine gemeinsame Achse haben und in dem gesamten Steuerablauf eine zusammenhängende Einheit bilden.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel (20; 20") und der Ventilteller (21; 21') des Vorventils (19; 19') mit dem Steuerorgan (29;29') verbunden sind.
3. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (29; 29') an dem Ventilteller (21; 21') des Vorventils (19; 19') durch die Kraft einer Druckfeder (31; 31') gehalten ist, die zwischen dem Steuerorgan (29; 29¹) und dem Ventilstößel (5, 5¹) des Hauptventils befestigt ist.