DE3300624C2

DE3300624C2 - Ventil mit Voreinstellung der Durchflußmenge

Info

Publication number: DE3300624C2
Application number: DE3300624A
Authority: DE
Inventors: Erik Nordborg Andresen; Svend Peder Pedersen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1983-01-11
Filing date: 1983-01-11
Publication date: 1984-11-15
Also published as: FR2539203A1; FR2539203B1; SE8307181D0; CA1231926A; GB2133511B; DK155545B; DE3300624A1; DK155545C; DK3484D0; DK3484A; JPS59133872A; SE448769B; US4518147A; SE8307181L; GB2133511A; JPH0138991B2; GB8400552D0

Description

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oder teilweise die gewünschte Drosselung bewirken kann.

Hierbei ist es günstig, wenn sich die Durchtrittsöffnung an demjenigen Ende befindet, an dem die Steueröffnung die größte Höhe hat Dies hat zur Folge, daß dann, wenn der wirksame Abschnitt des Kanals länger wird, auch der von der Steueröffnung freigelassene Teil der festen Öffnung kleiner wird. Die Drosselwirkungen an den zusammenwirkenden Öffnungen und in dem Kanal ändern sich daher gleichsinnig.

Vorzugsweise endet die Führungsfläche des Einsatzes bereits kurz oberhalb der Steueröffnung. Der schmälste Teil der Führungsfläche, der sich im Bereich der größten Höhe der Steueröffnung befindet, braucht lediglich eine dem erforderlichen Abdichtweg entsprechenden Höhe zu haben, weil eine gute Passung möglich ist, genügt bei den üblichen Drücken eine Höhe von weniger als 5 mm oder sogar von weniger als 2 mm.

Des weiteren kann der Einsatz aus einem anderen Material als das Einstellelement bestehen. Hiermit kann den besonderen Bedingungen des Einsatzes (gute Abdichtung, geringe Reibung, hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber der Strömung) unabhängig von den für das Einstellelement erforderlichen Eigenschaften (mechanische Stabilität, Festigkeit gegenüber dem Einstellwerkzeug) Rechnung getragen werden.

Insbesondere kann der Einsatz aus Kunststoff bestehen. Unter der Vielzahl brauchbarer Kunststoffe empfiehlt sich insbesondere Polyphenylensulfid mit einer Glasfaserverstärkung.

Weitere Vorzüge bietet es, wenn der Einsatz ein gespritztes, gegossenes oder gepreßtes Formteil ist. Der Einsatz kann dann ohne jede spanabhebende Bearbeitung fertiggestellt werden, wobei die über einen Teil des Umfangs verlaufende Steueröffnung als von der Stirnseite ausgehende Nut ausgebildet werden kann. Auf diese Weise lassen sich auch Konfigurationen der Nut herstellen, die mit einem spanabhebenden Werkzeug überhaupt nicht erzeugbar wären. Die erlaubt in vielen Fällen eine äußerst genaue Anpassung an die jeweiligen Drossel- Erfordernisse.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dafür gesorgt, daß der Schurz bei gleichbleibendem Innendurchmesser mit abnehmender Höhe der Steueröffnung dikker wird. Der Querschnitt des drosselnden Kanals wird daher nicht nur durch eine Höhenänderung, sondern auch durch eine Breitenänderung beeinflußt, so daß die Drosselwirkung noch stärker beeinflußt werden kann.

Günstig ist es, wenn die Höhe der Steueröffnung so gewählt ist, daß sich der kv Wert bei einer Drehung des Einsatzes linear ändert. Auf diese Weise läßt sich der kyWert mit Hilfe einer am Gehäuse angebrachten Skala sehr genau und auf jeden beliebigen Zwischenwert einstellen. Um dieses Ziel zu erreichen, kann er erforderlich sein, die Höhe der Steueröffnung abschnittsweise aus unterschiedlichen mathematischen Funktionen zusammenzusetzen.

Eine besonders einfache Art der ein Spiel erlaubenden Drehkupplung ergibt sich, wenn der Einsatz Axialnuten aufweist, in die axial verlaufende Finger des Einstellelements mit Spiel eingreifen. Auf diese Weise ist es sogar möglich, den Außendurchmesser des Einstellelements kleiner zu halten als den Durchmesser der Führungsfläche des Einsatzes, so daß Kupplung und Einsatz in derselben Gehäusebohrung untergebracht werden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevo;zugten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch das Ventilgehäuse in gegenüber F i g. 1 verkleinertem Maßstab,

F i g. 3 eine Ansicht des Einsatzes der F i g. 1 von der Seite,

F i g. 4 eine Ansicht des Einsatzes der F i g. 1 von unten und

ίο Fig.5 eine Ansicht des Einsatzes von Fig. 1 von oben.

Ein Ventilgehäuse 1 weist einen Ventilsitz 2 und ein damit zusammenwirkendes Verschlußstück 3 auf. Im geschlossenen Zustand wird hiermit ein erster Ventilraum 4 gegenüber einem zweiten Ventilraum 5 abgesperrt, der über einen Kanal 6 mit einem Anschluß 7 verbunden ist

Der Ventilsitz 2 befindet sich am Grund 8 einer Gehäusebohrung 8, deren Umfangsfläche 10 mit einer fe-

sten Öffnung 11 versehen ist Diese steht mit einem zweiten Anschluß 12 in Verbindung.

Das Verschlußstück 3 wird von einem Ventilschaft 13 getragen, der einen in die Gehäusebohrung 9 eingeschobenen Einsatz 14 und ein Einstellelement 15 durchsetzt Am oberen Ende des Ventilschaftes 13 greift ein Stift 16 an, der von einem nicht veranschaulichten Thermostataufsatz verstellbar ist und eine in das Einstellelement 15 eingeschraubte Stopfbuchse 17 durchsetzt Eine Rückstellfeder 18 greift an einem Bund 19 des Ventilschaftes 13 an und stützt sich an einem inneren Ringflansch 20 des Einsatzes 14 ab. Der Ventilschaft 13 trägt ferner eine Rückdichtung 21, die mit einer Stufe 22 am Einstellelement 15 zusammenwirkt.
Die Axiallage des Einstellelementes 15 ist dadurch bestimmt, daß eine Feder 23, die sich am Einsatz 14 abstützt, eine Stufe 24 des Einstellelements gegen eine Stufe 25 eines in das Gehäuse 1 eingeschraubten Niederhalters 26 drückt. Gegen diesen Niederhalter ist das Einstellelement 15 mittels eines Dichtringes 27 abgedichtet. Das Einstellelement 15 kann mit Hilfe eines Einstellringes 28 verdreht werden, wenn dieser gegen die Kraft der Finger 29 axial nach oben bewegt wird. In diesem Fall kommt eine Vielnutverzahnung 30 am Einstellring 28 außer Eingriff mit entsprechenden Profilierungen 31 am Niederhalter 26, während eine andere Vielnutverzahnung 32 am Einstellring 28 mit entsprechenden Profilierungen 33 am Einstellelement 15 in Eingriff bleibt, so daß eine Drehverstellung möglich ist.
Das Einstellelement 15 weist zwei axiale Finger 34 und 35 auf, die in entsprechende Axialnuten 36 und 37 des Einsatzes 14 mit solchem Spiel eingreifen, daß beide Teile sich in geringem Maße relativ zueinander bewegen können. Auf diese Weise ergibt sich eine Drehkupplung, mit der nur ein Drehmoment vom Einstellelement 15 auf den Einsatz 14 übertragen werden kann, nicht aber eine Verklemmung hervorrufende Querkraft.

Der Einsatz 14 weist eine zylindrische Führungsfläche 39 auf, die dichtend mit der Umfangsfläche 10 der Gehäusebohrung 9 zusammenwirkt. Die kleinste Höhe Λ dieser Führungsfläche ist so gewählt, daß sie unter Berücksichtigung der Passung als Abdichtweg ausreicht. Eine zweite Dichtfläche wird durch die Stirnseite 40 des Einsatzes 14 gebildet, die von der Feder 23 an den Grunu 8 der Bohrung 9 gedrückt wird. Da von außen keine Querkräfte oder Kippkräfte ausgeübt werden können, liegen die Flächen 39 und 40 so gut an den entsprechenden Gegenflächen ein, daß kurze Abdichtwege genügen.

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Der Einsatz 14 besitzt eine den Ventilraum 4 umgebende Umfangswand 41, deren äußere Umfangsfläche teilweise durch die Fiihrungsfläche 39 begrenzt ist. Unterhalb dieser Fiihrungsfläche ist eine Steueröffnung 42 vorgesehen, die sich zwischen einem Rücksprung 43 an der Unterseite der Fiihrungsfläche 39 und dem Grund 8 der Gehäusebohrung 9 erstreckt. Die Höhe //der Steueröffnung 42 nimmt in Umfangsrichtung einsinnig zu. Zwischen der Steueröffnung 42 und dem Ventilraum 4 ist über den größten Teil des Umfangs ein Schurz 44 vorgesehen, der ebenfalls bis zum Grund 8 reicht. Die Dicke des Schurzes 44 nimmt in Richtung auf die kleinere Höhe H der Steueröffnung 42 zu, wie F i g. 4 erkennen läßt Im Bereich der größten Höhe H befindet sich eine Durchtrittsöffnung 45.

Nach dem Einführen des Einsatzes 14 in die Gehäusebohrung 9 wird zwischen ihrer Umfangswand 10, ihrem Grund 8, dem Rücksprung 43 und dem Schurz 44 ein Kanal 46 gebildet, der von der festen öffnung 11 im Gehäuse 1 zu der Durchtrittsöffnung 45 führt. Hierdurck ergibt sich eine Drosselwirkung, die abhängt von dem Übergangsquerschnitt zwischen der festen öffnung 11 und der Steueröffnung 42, von der wirksamen Länge des Kanals 46 und von dem jeweiligen, durch Höhe und Breite bestimmten Kanalquerschnitt.

Wenn der Einsatz 14 mittels des Einstellelements 15 verdreht wird, ändern sich alle Parameter im Sinne einer gleichartigen Änderung der Drosselwirkung. Wird beispielsweise ein Bereich kleinerer Höhe //der Steueröffnung 42 mit der festen öffnung 11 in Überdeckung gebracht, wird gleichzeitig der Kanal 46 verlängert und ein Abschnitt kleineren Querschnitts wirksam gemacht. Durch entsprechende Wahl des Verlaufs der Höhe H hat man es in der Hand, über einen sehr großen Bereich die die Durchflußmenge bestimmenden λν-Werte so zu verändern, daß gleiche Winkelunterschiede zu gleichen kv Wert-Unterschieden führen.

Wie Fig.2 zeigt, kann die Feste Öffnung 11 auch noch in den Grund 8 der Gehäusebohrung 9 übergehen, so daß der Kanal 46 auch noch von der Stirnseite her gefüllt werden kann. Dies ist in manchen Fällen erwünscht, wenn bei möglichst kleiner Bauhöhe des Gehäuses die feste öffnung einen möglichst großen Querschnitt behalten soll.

Der Drosseleinsatz 14 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Kunststoff, das Gehäuse 1, das Einstellelement 15, die Stopfbuchse 17, der Niederhalter 26 und der Verstellring 28 dagegen aus Messing.

Der Durchmesser des Einsatzes 1 und der Gehäusebohrung 9 beträgt nur 14, 5 mm und die Höhe des Einsatzes nur 13,5 mm.

Wenn die Drosselwirkung hauptsächlich durch den Überdeckungsquerschnitt zwischen der freien öffnung 11 und der Steueröffnung 42 hervorgerufen wird, kann der Schur? 44 statt der einen am Ende angeordneten Durchtrittsöffnung 45 eine Mehrzahl von über seine Länge verteilten Durchtrittsöffnungen aufweisen.

Obwohl das Ventil in erster linie für den Einsatz bei Thermostatventilen von Warmwasserheizungsanlagen bestimmt ist, damit durch Voreinstellung des gewünschten kv Wertes eine gleichmäßige Verteilung des Wärmeträgers in der Anlage möglich wird, eignet sich die Voreinstellung auch bei anderen Ventilen, beispielsweise bei handbetätigten Heizkörperventilen oder bei Wasserleitungsventilta es

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

33 OO 624 i 2 Anschluß in Verbindung stehende feste Öffnung aufPatentansprüche: weist, und mit einem Einsatz, der unter Federkraft gegen dsn Grund der Gehäusebohrung anliegt, mittels

1. Ventil mit Voreinstellung der Durchfiußmenge, einer von außen betätigbaren Einstellelements drehbar insbesondere Thermostatventil für Warmwasser- 5 ist und eine einen Ventilraum umgebende Umfangsheizanlagen, mit einer zylindrischen Umfangsfläche wand aufweist, deren Außenseite eine mit der Gehäuseeine mit einem Anschluß in Verbindung stehende bohrung zusammenwirkende, zylindrische Führungsfläfeste öffnung aufweist, und mit einem Einsatz, der ehe bildet, welche zwischen sich und dem Grund der unter Federkraft gegen den Grund der Gehäuseboh- Gehäusebohrung eine mit der festen öffnung zusamrung anliegt, mittels eines von außen betätigbaren io menwirkende, sich über eine in Umfangsrichtung ab-Einstellelements drehbar ist und eine einen Ventil- nehmende Höhe erstreckende Steueröffnung frei läßt
raum umgebende Umfangswand aufweist, deren Au- Bei einem bekannten Ventil dieser Art (DE-PS ßenseite eine mit der Gehäusebohrung zusammen- 12 61 722) ist der Einsatz zur Bildung der Steueröffnung wirkende, zylindrische Führungsfläche bildet, wel- an der Stirnseite über einen größeren Teil des Umfangs ehe zwischen sich und dem Grund der Gehäuseboh- 15 abgeschrägt Auf diese Weise läßt sich die feste öffnung rung eine mit der festen öffnung zusammenwirken- mehr oder weniger weit abdecken und hiermit ein gede sich über eine in Umfangsrichtung abnehmende wünsohter kv-Wert einstellen. Der Einsatz ist axial verHöhe erstreckende Steueröffnung frei läßt d a - hältnismäßig lang, da er bis nahe an die Gehäuseoberdurch gekennzeichnet, daß ein von der kante reicht, wo er fest mit einem als Einstellelement Umfangswand (41) getragener, bis zum Grund (8) 20 dienenden Stopfbuchseneinsatz verbunden ist Der Einder Gehäusebohrung (9) reichender Schurz (44) mit satz ist nicht nur in der Gehäusebohrung, sondern auch einer gegenüber der Führungsfläche (39) zurückge- in einer daran anschließenden Erweiterung geführt Bei setzten Außenfläche die Steueröffnung (42) bis auf dieser Konstruktion treten gelegentlich Verklemmunmindestens eine verbleibende Durchtrittsöffnung gen auf, die die Drehverstellung des Einsatzes behin-(45) zum Ventilraum (4) hin abdeckt und daß der 25 dern.

Einsatz (14) nur in der Gehäusebohrung geführt und Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil

mit dem Einsteilelement (15) über eine ein Spiel er- der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem

laubende Drehkupplung (38) verbunden ist verhältnismäßig geringe Kräfte zur Verstellung ausrei-

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- chen und die Gefahr des Verklemmens gering ist

net, daß nur eine Durchtrittsöffnung (45) vorgesehen 30 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst

ist, die sich an einem Ende der Steueröffnung (42) daß ein von der Umfangswand getragener, bis zum

befindet Grund der Gehäusebohrung reichender Schurz mit ei-

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- ner gegenüber der Führungsfläche zurückgesetzen Aunet, daß sich die Durchtrittsöffnung (45) an demjeni- ßenfläche die Steueröffnung bis auf mindestens eine gen Ende befindet, an dem die Steueröffnung (42) die 35 verbleibende Durchtrittsöffnung zum Ventilraum hin größte Höhe (H) hat abdeckt, und daß der Einsatz nur in der Gehäuseboh-

4. Ventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn- rung geführt und mit dem Einstellelement über eine ein zeichnet, daß die Führungsfläche (39) des Einsatzes Spiel erlaubende Drehkupplung verbunden ist.

(14) kurz oberhalb der Steueröffnung (42) endet. Bei dieser Konstruktion wird mit Hilfe des Schurzes

5. Ventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn- 40 erreicht, daß der Einsatz nicht nur einseitig am Grund zeichnet, daß der Einsatz (14) aus einem anderen der Gehäusebohrung, sondern im wesentlichen ringsum Material als das Einstellelement (15) besteht. abgestützt ist. Infolgedessen kann er durch die ihn bela-

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- stende Feder auch nicht verkantet werden; vielmehr net, daß der Einsatz (14) aus Kunststoff besteht. behält er immer die genaue axiale Ausrichtung bei. Mit

7. Ventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn- 45 Hilfe der Zweiteilung zwischen Einsatz und Einstellelezeichnet, daß der Einsatz (14) ein gespritztes, gegos- ment wird verhindert, daß von außen, beispielsweise senes oder gepreßtes Formteil ist durch ein Verstellwerkzeug, Querkräfte auf den Einsatz

8. Ventil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn- ausgeübt werden, die zu einem Verkanten führen könnzeichnet, daß der Schurz (44) bei gleichbleibendem ten. Daher besteht auch keine Notwendigkeit, den EinInnendurchmesser mit abnehmender Höhe (H) der 50 satz über eine größere Länge zu führen. Es genügt eine Steueröffnung (42) dicker wird. verhältnismäßig kurze Führung allein in der Gehäuse-

9. Ventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn- bohrung. Durch die Verringerung des Areals der Fühzeichnet, daß die Höhe (H)der Steueröffnung (42) so rungsflächen werden auch die Reibungsflächen kleiner, gewählt ist, daß sich der AvWert bei einer Drehung so daß die Verstellkräfte insgesamt herabgesetzt werdes Einsatzes linear ändert. 55 den.

10. Ventil nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn- Da das Einstellelement verhältnismäßig lose gelagert zeichnet, daß der Einsatz (14) Axialnuten (36, 37) werden kann, spielt dessen Lagerreibung keine wesentaufweist, in die axial verlaufende Finger (34,35) des liehe Rolle. Da der Einsatz nicht durch Querkräfte bela-Einstellelements (15) mit Spiel eingreifen. stet ist, kann man auch eine sehr viel engere Passung als

60 bisher wählen. Dies ermöglicht es wiederum, mit kurzen

Abdichtwegen zu arbeiten, so daß der Einsatz insgesamt

klein gehalten werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn nur eine Durch-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit Vorein- trittsöffnung vorgesehen ist, die sich an einem Ende der

stellung der Durchflußmenge, insbesondere Thermos- 65 Steueröffnung befindet. Da in diesem Fall der Schurz

tatventil für Warmwasserheizanlagen, mit einer zylin- über den wesentlichen Teil seiner Länge geschlossen ist,

drischen Gehäusebohrung, deren Grund den Ventilsitz ergibt sich zwischen der festen öffnung und der Durch-

und deren zylindrische Umfangsfläche eine mit einem trittsöffnung ein allseits geschlossener Kanal, der ganz