DE3430901C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Durchflußmengen-Regelventil für gasförmige oder flüssige Strömungsmittel mit von der Umgebungstemperatur unterschiedlichen Temperaturwerten für einen intermittierenden Durchflußbetrieb, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (US-PS 44 40 191).

Derartige Durchflußmengen-Regelventile finden beispielsweise Anwendung in ei­ nem Getränkeautomaten, bei welchem Getränkekonzentrat mit karbonisiertem Wasser zu einem Erfrischungsge­ tränk unmittelbar vor dem Konsum mischbar ist. Über das Durchflußmengen- Regelventil wird das karbonisierte und normalerweise gekühlte Wasser unter Druck aus einem Vorratsbehälter bedarfsweise, gesteuert über ein Absperrventil, für den Mischvorgang ausgegeben. Die Güte des Mischgetränks ist im wesentli­ chen abhängig vom Mischungsverhältnis aus Getränkekonzentrat und karbonisier­ tem Wasser. Dies bedeutet, daß bezüglich des karbonisierten Wassers dessen Durchflußmenge entweder meßtechnisch erfaßt oder durch die Durchflußmen­ gen-Vorgabe gesichert bestimmt werden muß. Mit Durchflußmengen-Regelventilen ist die erforderliche Genauigkeit bezüglich der Durchflußmengen-Vorgabe durch­ führbar.

Bei diesen und ähnlichen intermittierenden Betriebsbedingungen sind die Funk­ tionseinheiten unterschiedlichen Temperatureinflüssen ausgesetzt. In Betriebspau­ sen, insbesondere bei längeren Betriebspausen, wird die Temperatur des Durch­ flußmengen-Regelventils sich der Umgebungstemperatur annähern und sich darauf einstellen, während die Temperatur des Durchflußmengen-Regelventils sich wäh­ rend der Betriebsphasen auf die Temperatur des durchfließenden karbonisierten Wassers, welches bis in den Bereich seines Gefrierpunktes abgekühlt ist, absinkt oder sogar noch niedrigere Werte einnimmt, da bei der "Entspannung" des kar­ bonisierten Wassers nach dem Passieren des Durchflußmengen-Regelventils CO₂-Gas freigesetzt wird und dabei Verdampfungskälte auftritt. Nach einer Ru­ hephase wird es normalerweise einen bestimmten Zeitraum dauern, bis die Tem­ peratur des gekühlten karbonisierten Wassers vom Durchflußmengen-Regelventil angenommen wird. Dies bedeutet, daß in Abhängigkeit von der Länge der voran­ gegangenen Pausen bzw. Betriebsphasen unterschiedliche Temperaturen am und im Durchflußmengen-Regelventil bei der Durchflußmengen-Steuerung herrschen. Der Gefahr, daß dadurch unterschiedliche Durchflußmengen-Steuerverhältnisse entste­ hen, muß entgegengewirkt werden.

Das durch die US-PS 44 40 191 bekannte Regelventil mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1, das baulich mit einem Ventil zur Einstellung der Durchflußmenge vereinigt ist, besitzt als Temperatur-Kompensationseinrichtung eine Mehrzahl hinterein­ ander angeordneter Bimetallscheiben, auf die sich ein den Steuer­ kolben gegen den Zuführungsdruck des Strömungsmittels wirkendes Federelement abstützt. Die Rückstellkraft ist durch eine Ver­ stellschraube veränderbar. Die Bimetallscheiben dienen dort zur Kompensation von durch Temperaturänderungen hervorgerufenen Dichteänderungen des Strömungsmittels, das nach dem genannten Anwendungsbeispiel Treibstoff für eine Flugzeuggasturbine ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Durchflußmengen-Regelventil der eingangs genannten Art be­ reitzustellen, welches auch bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen ein wei­ testgehend gleichbleibendes Durchflußmengen-Regelverhalten bietet, dessen Auf­ bautechnik aber eine diesbezüglich ausgerichtete aufwendige Mate­ rialauswahl für Ventilgehäuse und Steuerkolben entbehrlich macht.

Ein Regelventil, welches diesen Anforderungen genügt, weist erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf.

Bei einem Durchflußmengen-Regelventil mit Maßnahmen nach diesen erfindungs­ gemäßen Merkmalen kann beispielsweise für das Regelventil-Gehäuse Kunststoff Verwendung finden, während der Steuerkolben aus Metall besteht. Sowohl her­ stellungstechnisch als auch gleittechnisch ist diese Materialwahl vorteilhaft. Durch die Verwendung des Temperatur-Kompensationsstabes sind die unterschied­ lichen temperaturbedingten Ausdehnungen dieser Funktionsteile kompensierbar, und zwar nicht nur bezüglich der durch die Längenänderung veränderten Verhält­ nisse, sondern auch im Hinblick auf unterschiedliche Durchmesser-Gegebenheiten. Die entsprechende Materialwahl für den Temperatur-Kompensationsstab wird zweckmäßigerweise empirisch zu ermitteln sein.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Durchflußmengen-Regelventil mit dem erfindungsgemäßen Temperatur-Kompensationsstab dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Kolben wirkende Rückstellkraft einstellbar ist. Diese Rückstellkraft wird üblicherweise durch ein auf den Steuerkolben wirkendes Federelement ausgeübt, welches sich gegenüber dem Gehäuse über eine Verstellschraube abstützt. Eine be­ sonders einfache Anordnung des Temperatur-Kompensationsstabs ergibt sich, wenn dieser in den Stellschrauben-Mechanismus integriert ist.

Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben.

Die Figur zeigt eine Anordnung zur Ausgabe von karbonisiertem Wasser mit gleichförmiger Durchlaufmenge in Verbindung mit einem Absperrventil.

Das in der Figur dargestellte Ventilsystem dient beispielsweise in Getränkeau­ tomaten zum Ausgeben von karbonisiertem Wasser zur Erstellung von Mischgetränken unter Zugabe von Getränkekonzentraten. Dieses Ventilsystem besteht prinzipiell aus zwei Funktionseinheiten, und zwar aus einem elektromagnetisch ansteuerbaren Durchfluß/Absperrventil 1 und einem unabhängig vom zugeführten Flüssigkeitsdruck die Durchflußmenge steuernden Durchflußmengen-Regelventil 2. Das Durchfluß/Ab­ sperrventil 1 enthält eine Elektromagnetspule 3. Bei deren Erregung durch Strom­ durchfluß wird ein Magnetanker 4 entgegen der Kraft einer Feder 5 angezogen. Dabei hebt eine mit diesem Tauchanker 4 verbundene Membrane 6 von ihrem Ven­ tilsitz 7 ab, so daß das aus einem Vorratsbehälter über eine Leitung 8 zugeführte gekühlte karbonisierte Wasser dieses Absperrventil 1 im wesentlichen ungehindert passieren kann. Durch Kanäle 9 und eine Gehäusebohrung 10 gelangt dieses in den Bereich des Durchfluß-Regelventils 2, und zwar in den eingangsseitigen Teilbereich 11 einer Kolbenkammer dieses Durchflußmengen-Regelventils 2. Ein in dieser Kol­ benkammer angeordneter Kolben 12 ist mit der Kraft einer Feder 13 beaufschlagt, und zwar in Richtung auf den Einströmbereich 11 des karbonisierten Wassers. In der Stirnfläche des Kolbens ist eine Drosselbohrung 14 eingebracht, so daß das zuge­ führte karbonisierte Wasser vom ersten Teilbereich 11 der Kolbenkammer in deren zweiten Teilbereich 15 gelangen kann. Bei Strömung findet an dieser Drosselbohrung 14 ein Druckabbau statt.

Am Umfang des zweiten Teilbereichs 15 der Kolbenkammer sind eine Mehrzahl von Bohrungen 16 in der Wandung des Gehäuses 17 angeordnet, welche über eine Ring­ leitung 18 zu einem Ausflußkanal 19 führen. Diese Bohrungen 16 liegen im Hubbe­ reich des Kolbenmantels 12. Bei hohem Druck im ersten Teilbereich 11 der Kol­ benkammer wird der Kolben in verstärktem Maße gegen die Kraft der Feder 13 gedrückt, so daß die Austrittsöffnungen 16 durch den Kolbenmantel in einem größe­ ren Maße überdeckt werden. Dabei tritt an dieser Stelle eine erhöhte Drosselwir­ kung für das durchströmende karbonisierte Wasser auf. Liegt im Bereich des ersten Teilbereichs 11 der Drosselkammer weniger Druck an, so folgt entsprechend der Kolben 12 der Kraft der Feder 13, und die Austrittsöffnungen 16 werden für einen größeren Bereich freigegeben. Die Drosselwirkung auf die durchströmende Flüssigkeit in diesem Bereich nimmt demgemäß ab. Durch entsprechende Dimensionierung der Funktionsteile ist nunmehr erreichbar, daß prinzipiell die Drosselwirkung im Bereich der Austrittsöffnungen 16 sich proportional zu dem im ersten Teilbereich 11 der Kolbenkammer auftretenden Flüssigkeitsdruck verändert. Damit läßt sich aber die Durchflußmenge des karbonisierten Wassers unabhängig vom über die Leitung 8 zugeführten Flüssigkeitsdruck konstant regeln. Um die Durchflußmenge ein- und nachjustieren zu können, ist die Kraft der Feder 13 durch Veränderung ihrer Vor­ spannung über eine Verstellschraube 20 variierbar. In diese Schraube ist ein Tem­ peratur-Ausdehnungs-Kompensationsstab 21 integriert, auf welchen eine Hülse 22 aufgesetzt ist. Gegen diese Hülse stützt sich die Rückstellfeder 13, also mittelbar gegenüber dem Gehäuse 17 ab. Durch Anwendung dieser Maßnahme ist es möglich, das Gehäuse 17, den Kolben 12 und die Verstellschraube 20 aus unterschiedlichen Materialien mit abweichenden Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten zu fertigen. Mit Hilfe dieses Temperatur-Ausdehnungs-Kompensationsstabes wird erreicht, daß unter­ schiedliche Betriebstemperaturen sich dennoch nicht auf das Durchflußmengen-Re­ gelverhalten des Systems auswirken.

Claims (5)

1. Durchflußmengen-Regelventil für gasförmige oder flüssige Strömungsmittel mit von der Umgebungstemperatur unterschiedlichen Temperatur­ werten für einen intermittierenden Durchflußbetrieb, mit einem Ventilgehäuse und einem Steuerkolben, wobei die gegen den Zuführungsdruck des Strömungsmittels wirkende Rückstellkraft für den Steuerkolben über eine Temperatur- Kompensationseinrichtung geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (17) und der Steuerkolben (12) aus unterschiedlichen Materialien bestehen und die Temperatur- Kompensationseinrichtung ein Temperatur-Kompensationsstab (21) ist, der derart beschaffen ist, daß die unterschiedlichen Temperaturausdehnungen von Ventilgehäuse (17) und Steuer­ kolben (12) kompensiert sind.

2. Durchflußmengen-Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (17) aus Kunststoff und der Steuerkolben (12) aus Metall besteht.

3. Durchflußmengen-Regelventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die auf den Steuerkolben (12) wirkende Rückstellkraft ein­ stellbar ist.

4. Durchflußmengen-Regelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Rückstellkraft eine auf ein Federelement (13) wirkende Ver­ stellschraube (20) angeordnet ist.

5. Durchflußmengen-Regelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatur-Kompensationsstab (21) in die Verstellschraube (20) integriert ist.