DE69410449T2 - Automatisches steuerventil - Google Patents

Description

• Vorliegende Erfindung betrifft ein automatisches Steuerventil der in der Einleitung von Einspruch 1 angegebenen Art.
• Derartige Ventile, die auf diesem technischen Gebiet im allgemeinen bekannt sind, lassen sich in einem Heiz- oder Kühlsystem anwenden und ihre Aufgabe ist es, das Differenzdruckniveau so konstant wie möglich zu halten. Dies war bisher nicht auf zufriedenstellende Weise oder überhaupt nicht möglich, was eine Änderung des Differenzdruckniveaus im Betrieb betrifft. Ein weiteres Problem bestand darin, daß gewisse Teile eine begrenzte Lebensdauer gehabt haben oder eine Tendenz, Betriebsstörungen zu verursachen. Ein weiterer Nachteil bestand in Mängeln in Bezug auf eine mehrfunktionelle Einrichtung.
• Durch die EP-A-0 451 326 ist ein Drucksteuerventil vorbekannt zum Einschalten zwischen einerseits einem Vorratsbehälter und einer Pumpe und andererseits einem Austragbehälter für eine Flüssigkeit auf dem Lebensmittelgebiet. Bereits aus diesem Grunde gehört dieses bekannte Ventil zu einem artfremden Gebiet und stimmt in großen Teilen nicht mit dem Ventil gemäß der Einleitung von Anspruch 1 zu vorliegender Erfindung überein. Bei diesem bekannten Ventil ist die Spindel von einer rotierbaren Hülse umgeben, deren im Ventilgehäuse gelegene Außenseite mit einem Außengewinde versehen ist, auf welchem axial verschiebbar, jedoch nicht drehbar ein Stopporgan gelagert ist, gegen welches eine sowohl die Hülse als auch die Spindel umgebende Druckfeder mit einem Ende anliegt. Das andere Druckfederende beeinflusst einen Membranteller, der einstückig mit der Spindel an deren im Ventilgehäuse angeordneten Ende ausgeführt ist. Die Membrane wird nur auf der einen Seite von der zu regulierenden Flüssigkeit beeinflusst, während sie auf der anderen Seite mit der Athmosphäre kommuniziert. Zeitweilige Überdrücke in der Vorlauf- oder Hauptleitung können von der Membrane nicht aufgenommen werden, da sie am Membranteller dicht anliegt, der bei Druckbeanspruchung gleichzeitig den Ventilkörper beeinflusst, da der letzere allen Membranbewegungen in beiden Richtungen folgt.
• Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, den oben genannten Mängeln weitgehendst entgegenzuwirken bzw. sie zu beseitigen sowie ein auch für weitere Zwecke entwickeltes automatisches Steuerventil zu schaffen.
• Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Ventil der eingangs genannten Art im wesentlichen wie im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben beschaffen ist.
• Weitere Merkmahle und Vorteile der Erfindung gehen aus folgender Beschreibung unter Hinweis auf beigefügte Zeichnungen hervor, welche teilweise schematisiert nicht begrenzende Ausführungsbeispiele darstellen.
• Fig. 1 zeigt ein Fluß- und Installationsschema eines Heiz- oder Kühlsystems, welches ein erfindungsgemäßes Ventil umfasst,
• Fig. 2 zeigt vergrößert den unteren Teil des Schemas gemäß Fig. 1 mit dem erfindungsgemäßen Ventil und dessen Anschlüssen, Fig. 3 ist ein diametraler Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Ventils, so wie es in einer Seitenansicht in Fig. 2 gezeigt ist, und
• Fig. 4 zeigt einen Schlüssel zur Positionsänderung des Differenzdruckniveaus bei dem Ventil gemäß Fig. 1 - 3.
• Das in Fig. 1 schematisch gezeigte Heiz- oder Kühlsystem ist insgesamt mit 1 bezeichnet. Das System besitzt eine vorlaufleitung 2 mit einer eingeschalteten Zirkulationspumpe 3 sowie einer Rücklaufleitung 4. Von der Vorlaufleitung erstreckt sich ein Speisezweig 5 über Anschlüsse 6 und 7 zu Radiatoren 8 und 9 über beispielsweise Thermostatventile 10 und 11. Letztere lassen sich auch durch Drosselventile ersetzen, die ferngesteuert oder von Hand einstellbar sein können. Von den Radiatoren gehen Rücklaufanschlüsse 12 und 13 aus, welche auch oder alternativ mit Drosselventilen od.dgl. 14 und 15 versehen sein können, und welche in einen Rücklaufzweig 16 ausmünden, welcher seinerseits in die Rücklaufleitung 4 ausmündet.
• In den Speisezweig 5 ist ein Mengenregulierventil 17 mit Meß und/oder Zapfanschluß 18, 19 eingeschaltet. In den Rücklaufzweig ist, vorzugsweise im gleichem Bereich, ein automatisches Steuerventil 20 gemäß vorliegende Erfindung eingeschaltet. Die rück laufzweignahe Seite dieses Ventils ist mit dem Rücklaufzweig 16 über eine Leitung, einen Kanal od.dgl. 21 und dessen von dem Rücklaufzweig gewendete Seite ist mit dem Speisezweig 5 über eine Leitung, einen Kanal od.dgl. 22 verbunden. Genannte Verbindungen können in aktuellen Teilen mit vorkommenden Ventilgehäusen integriert sein oder kann ein Anschluß direkt an den betreffenden Zweig vorkommen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 gezeigt.
• Das Ventil 20 in Fig. 3 besitzt ein Gehäuse 23, welches einen Teil des Rücklaufzweiges 16 ausmacht und einen Sitz 24 aufweist, welcher mit einem Ventilkörper 25 zusammenwirkt, der am unteren Ende einer in ein Ventilüberstück 26 eingesetzten Spindel 27 angeordnet ist. Das Ventilüberstück 26 ist in das Gehäuse 23 eingeschraubt und zeigt an seinem vom Gehäuse gewendeten Ende eine schalenförmige Erweiterung 28, die umgriffen wird von einem Dekkel 29 mit einem zentralen Aufbau 30, welcher einen Seitenanschluß 31 für genannte Leitung od.dgl. 22 beherbergt. Der Aufbau hat jedoch auch einen zentralen axialen Anschluß 32, der normalerweise von außen durch einen Schraubdeckel 33 verschlossen ist, und der einen Gummikörper 34 mit einem zentralen axialen, normalerweise zusammengedrückten oder ausgelöschten Spalt 35 beherbergt, durch welchen eine nicht gezeigte Meßsonde zum Anschluß von nicht gezeigter, an und für sich bekannter Meßausrüstung einführbar ist.
• Der Ventilkörper 25 ist vorzugsweise in eine Kunststoffhülse 36 in einer axialen Öffnung 37 im Ventiloberstück 26 eingesetzt welche Öffnung in Richtung weg vom Rücklaufzweig von einem Boden 38 mit einer zentralen axialen Bohrung 39 begrenzt ist, in welche ein Halter 40 eingeführt ist, der in der Öffnung die Hülse 36 mittels einem Tellerteil 41 durch Reibung arretiert, welcher in der Bohrung 39 als Führung für die Spindel 27 wirkt, und der in einer Kammer 42 über den Boden 38 im Ventilüberstück hinaus als ein Halter oder eine Lokalisierungsanweisung für eine vorzugsweise schraubenförmige Druckfeder 43 wirken kann, die sich axial durch die Kammer 42 unter Umgebung der Spindel 27 erstreckt, welche sich mit Spiel durch den Halter 40 erstreckt. In diesem letzteren Bereich ist die Spindel mit einem Kanal 44 versehen, der sich von z.B. dem Bereich im Hohlraum 44 im Halter 40 bis zur freien Endfläche des Ventilkörpers 25 erstreckt, so daß die Kammer 42 stets mit dem Rücklaufzweig kommuniziert. Die Feder 43 stützt sich am Boden 38 ab und ruht mit dem anderen Ende an einem einstellbaren Stopporgan 45, welches auf die Spindel aufgeschraubt ist und mit z.B. einer gabelähnlichen Seite 46 um eine längslaufende Rippe 47 auf der Innenseite des Ventiloberstückes in der Ventilkammer greift. Das Stopporgan ist somit längsverschiebbar, jedoch nicht drehbar auf der Spindel in der Kammer angeordnet.
• Das obere Ende 48 der Spindel 27 ist z.B. im Profil kreisrund und reduziert im Durchmesser, um einen Absatz 49 zu bilden, auf welchem ein Membranteller 50 mit radialer Erstreckung zur Spindel ruht. Auf dem Membanteller seinerseits ruht eine Membrane 51, deren profilierte Kante 52 zwischen der Schalenkante 28 und dem Deckel 29 festgehalten ist. Auf diese Weise ist die Kammer 42 von einer Nebenkammer 53 im Aufbau 30 getrennt, wo das Spindelende frei oder blind endet, und von wo genannte Leitung 22 ausgeht. Die Membrane ruht lose auf dem Membranteller, vorzugsweise mit einer die Tellerkante umgebenden Spezialprofilierung, und ruht auch lose um das Spindelende 48, so daß die Membrane sich vom Teller abheben und mit ihrem Zentrumloch 54 am Spindelende 48 entlang gleiten kann. Das freie Ende 48 der Spindel ist mit z.B. einem Sexkantloch 55 versehen zur Aufname eines entsprechend ausgeführten Endes 56 des Schaftes 57 eines Werkzeuges 58 zur Einstellung des Differenzdruckniveaus. Das Werkzeug besitzt am anderen Ende ein Handrad 59.
• Die Differenzdrucksteuerung geschieht über die Leitungen 21 und 22, wodurch das gewünschte Differenzdruckniveau zwischen dem Speisezweig und dem Rücklaufzweig aufrecht erhalten oder konstant gehalten wird. Die Oberseite der Membrane wird dabei vom Druck vom Speisezweig beeinflusst und die Membrane beeinflusst über den Membranteller die Spindel gegen die Wirkung der Feder 43, wobei der Ventilkörper auf das herrschende "Überschußdruckniveau" eingestellt wird. Will man dieses Niveau ändern, so kann dies im Betrieb geschehen. Der Schraubdeckel des Aufbaus wird entfernt und das Werkzeug in den Gummikörper und durch denselben in den Spindelhohlraum eingeführt. Alsdann wird das Werkzeug gedreht, was als Folge hat, daß die Spindel im Verhältnis zum Stopporgan gedreht wird, welches letztere eine höhere oder niedrigere Lage einnehmen wird mit entsprechend geändertem Federdruck als Folge. Der Membrane wird fortsetzungsweise von einem höheren oder niedrigeren Federdruck entgegengewirkt, was eine geänderte Einstellung des Ventilskörpers und damit des durch den Sitz passierenden Flusses zur Folge hat.
• In gewissen Systemen oder zu gewissen Zeitpunkten ist ein völliges Schliessen des Ventils erwünscht. Dies kann dadurch geschehen, daß der Anschluß oder der Nippel 32, welcher in den Aufbau eingeschraubt wird, nach unten geschraubt wird gegen das Spindelende und dieses nach unten bewegt wird, bis der Ventilkörper am Sitz anliegt. Zu diesem Zwecke ist das obere Ende des Nippels 32 in einer Sexkantöffnung 60 zur Einführung eines nicht gezeigten Schlüssels angeordnet. Die Membrane muß dieser Schliessbewegung nicht folgen, da sie nicht mit dem Membranteller verbunden ist. Wäre die Membrane am Membranteller befestigt, so hätte ein Risiko bestanden, daß die Membrane auf Grund starker Streckungen zerrissen wäre. Bei beispielsweise zeitweiligem Absperren der Leitung 22 oder Entfernung derselben kann die Nebenkammer drucklos werden. Dadurch daß die Membrane am Spindelende entlanggleiten kann, liegt kein Risiko für gefährliche Streckungen vor und überhaupt kann die Membrane dank der beschriebenen Ausführung ohne Probleme auch starke Überdrücke bewältigen.
• Alternativ kann die Membrane am Membranteller befestigt, z.B. aufvulkanisiert sein. Ferner ist es natürlich möglich, durch entsprechendes Drehen der Ventilspindel den Ventilkörper eine Zwischenlage mit einer adäquaten drosselnden Wirkung auf den Flüssigkeitsfluß durch die Flußpassage einnehmen zu lassen.

Claims (8)

1. Automatisches Steuerventil (20) zur Konstanthaltung eines Differenzdruckniveaus in einem Heiz- oder Kühlsystem (1), welches Ventil (20) vorzugsweise in eine Rücklaufleitung (16) des Systems (1) eingeschaltet ist zwischen einem oder mehreren Radiatoren (8, 9) und einer Hauptrücklaufleitung (4), und welches Ventil über eine Leitung (22) an einen Speisezweig (5) des Systems (1) angeschlossen ist zwischen einer Vorlaufleitung (2) und genannten Radiatoren (8, 9), wobei das Ventil (20) ein Ventilgehäuse (23), ein Überstück (26), welches an das Ventilgehäuse (23) angeschlossen ist, eine Spindel (27), die in genanntem Ventilgehäuse (23) und genanntem Überstück (26) angeordnet ist, und einen Ventilkörper (25) an einem Ende aufweist, der zum Zusammenwirken mit einem Sitz (24) in genanntem Ventilgehäuse (23) vorgesehen ist, wobei die Spindel (27) von einer Druckfeder (43) umgeben ist, die von einem axial verschiebbaren, jedoch nicht drehbaren Stopporgan (45) getragen ist, und welche Spindel (27) eine Membrane (51) stützt, welche über einen Membranteller (50) auf die Spindel (27) in ihrer Schließrichtung gegen die Wirkung genannter Feder (43) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopporgan (45) auf die Spindel (27) aufgeschraubt ist, um seine axiale Lage im Verhältnis zur Spindel (27) ändern zu können mittels eines Werkzeuges (58), welches Drehbewegungen von der Außenseite des Ventils auf die Spindel überträgt, indem die Spindel (27) sich durch die Membrane (51) erstreckt und auf vorbestimmte Weise im Betrieb einstellbar ist mittels genannten Werkzeuges (58) durch eine Rotation im Verhältnis zum Stopporgan (45), daß die Membrane (51) vom Ventilteller (50) lose getragen oder an diesem befestigt ist und vorzugsweise eine Spezialprofilierung aufweist, welche die Tellerkante einschliesst, und daß die Membrane und möglicherweise auch der Membranteller (50) oder eine Einheit, welche die Membrane und den Membranteller umfasst, in axialer Richtung am andreren Ende (48) der Spindel (27) angeordnet ist bzw. sind, um anhebbar zu sein und mit einem zentralen Loch (54) an genanntem anderen Spindelende (48) entlangzugleiten.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Ventilkörper (25) an einem Ende der Spindel (27) angeordnet ist, daß das Überstück (26) des Ventils auf das Ventilgehäuse (23) geschraubt und an dem von genanntem Gehäuse abgewendeten Ende mit einer schalenförmiger Erweiterung (28) versehen ist, die von einem Deckel mit einem zentralen Aufbau (30) verschlossen ist, welcher einen Seitenanschluß (31) für genannte Leitung (22) besitzt, und daß der Aufbau auch einen zentralen axialen Anschluß (32) besitzt, der normalerweise durch einen Schraubdeckel (33) von außen verschlossen ist, und der einen Gummikörper (34) mit einem zentralen axialen, normalerweise zusammengedrückten oder ausgelöschten Spalt (35) beherbergt, durch welchen Spalt eine Meßsonde zum Anschluß von Meß ausrüstung einführbar ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (25) in eine Kunststoffhülse (36) in einer axialen Öffnung (37) im Ventilüberstück (26) eingesetzt ist, welche Öffnung in Richtung weg vom Rücklaufzweig von einem Boden (38) mit einem zentralen axialen Loch (39) begrenzt ist, in welches ein Halter (40) eingeführt ist, der innerhalb der Öffnung die Hülse (36) durch Reibung arretiert mittels einem Tellerteil (41), welcher in dem Loch (39) als Führung für die Spindel (27) wirkt, und welcher in einer Kammer (42) über den Boden (38) hinaus im Ventilüberstück als ein Halter oder eine Lokalisierungsanweisung für die Druckfeder (43) wirken kann, welche sich axial durch die Kammer (42) unter Umgebung der Spindel (27) erstreckt, welche sich mit Spiel durch den Halter (40) erstreckt.

4. Ventil nach Anspruch 3, d 8 durch gekennzeichnet, daß die Spindel im Bereiche des Behälters (40) mit einem Kanal (44) versehen ist, welcher sich von beispielsweise dem Bereich in einem Hohlraum im Halter (40) bis zur freien Endfläche des Ventilkörpers (25) erstreckt, um stets eine Kommunikation zwischen der Kammer (42) und dem Rücklaufzweig zu gestatten.

5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder sich am Boden (38) abstützt und mit ih rem anderen Ende an dem einstellbaren Stopporgan (45) ruht, welches mit einer gabelähnlichen Seite (46) eine längslaufende Rippe (47) auf der Innenseite des Ventiloberstückes in der Ventilkammer umgreift.

6. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (48) der Spindel (27) im Profil vorzugsweise kreisrund und im Durchmesser reduziert ist, um einen Absatz (49) zu bilden, auf dem der Membranteller (50) ruht mit radialer Erstreckung im Verhältnis zur Spindel, daß auf dem Membranteller seinerseits die Membrane (51) ruht, deren profilierte Kante (52) zwischen einer Schalenkante (28) und einem Deckel festgehalten ist, um die Kammer (42) von einer Nebenkammer (53) in einem Aufbau zu trennen, wo das Spindelende frei oder blind endet, und von wo die Leitung (22) ausgeht.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (48) der Spindel mit einem Sechskantloch (55) versehen ist zur Aufname eines entsprechend ausgeführten Endes (56) eines Schaftes (57) eines Werkzeuges (58) zur Einstellung des Differenzdruckniveaus.

8. Ventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur völligen Schliessung des Ventils der zentrale Anschluß (32), der auf den Aufbau (30) aufgeschraubt ist, dazu vorgesehen ist heruntergeschraubt zu werden in Richtung des anderen Spindelendes, um dieses abwirts zu bewegen, bis der Ventilkörper am Sitzt anliegt, zu welchem Zwecke im oberen Ende des zentralen Anschlußes (32) eine Sechskantöffnung (60) angeordnet ist zur Einführung eines Schlüssels, wobei die Membrane dazu vorgesehen ist, dieser Schliessbewegung nicht zu folgen, indem sie nicht mit dem Membranteller verbunden ist, sondern sie an genanntem Spindelende entlanggleiten kann zur Vermeidung von nachteiligen Dehnungen und Bewältigung von starken Überdrücken.