DE69807921T2 - Ventileinheit zur regulierung des durchflusses eines druckmittels - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Ventileinheit, die vorzugsweise aber nicht ausschließlich anzuwenden ist am Eingang von Anlagen zum Verdampfen von Flüssiggasen oder insgesamt Flüssigkeit, die in der Regelung des Fluidflusses entsprechend einer thermostatischen Kontrolle besteht, unter Verwendung eines Fühlers, der in heißes Wasser getaucht ist, das durch den Wärmetauscher fließt, der die Verdampfung erzeugt und/oder in das Gas getaucht ist, das aus dem Verdampfer kommt.
• Es ist den Fachleuten des Gebietes bekannt, dass der Verdampfungsprozess von einigen, unter Druck stehenden Flüssiggasen die Zuführung von einer bestimmten Wärmemenge zusammen mit ihrer Expansion erfordert.
• Dies geschieht unter der Verwendung eines Wärmetauschers, der üblicherweise aus einem Schlangen- oder Rohrbündel-Typ besteht.
• Bei den oben erwähnten Austauschern tritt das Flüssiggas durch ein Durchflussregelventil ein und muss in dem trockenen gesättigten Gaszustand austreten, um Explosionsrisiken in der Verbrennungskammer des Brenners zu vermeiden.
• Die Verdampfung des Flüssiggases findet statt durch die Absorption der Wärme, die durch den heißen Wasserstrom geliefert wird, der im Inneren des Wärmetauschers fließt, der Verdampfer genannt wird.
• Es kann geschehen, dass auf Grund einer übermäßigen Gasanforderung durch den Benutzer oder auf Grund eines Temperaturabfalls des Verdampferwassers das Gas, das aus der Anlage kommt sich nicht vollständig in dem trockenen gesättigten Gaszustand befindet.
• Um die Gefahren bezüglich des Starts eines noch feuchten Gasbrenners und das darausfolgende Auftreten von Gasblasen, die sich noch im flüssigen Zustand befinden zu vermeiden, übernimmt die aktuelle Technik grundsätzlich zwei Systeme, die beide auf dem Versuch basieren, den Flüssiggaspegel in der Expansionskammer, der unmittelbar unter dem Zuführungsventil des Gases selbst und an dem Verdampfereingang angeordnet ist unverändert zu halten.
• Das erste System führt die Kontrolle des Flüssiggaspegels über die Verwendung eines Schwimmers aus, der den Öffnungsgrad des Gaseintrittsventils entsprechend dem dedektierten Pegel regelt.
• Die Kontrolle ist indes nicht immer wirkungsvoll auf Grund der Verzögerung, die eingeführt wird mit der Antwort des Regelsystems durch den mechanischen Sensor der durch den Schwimmer gebildet wird.
• Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bei einigen Anlagen ein weiteres Sicherheitselektroventil eingeführt. Das Elektroventil wird geschlossen, wenn ein thermische Sensor den Temperaturabfall des Wassers in dem Verdampfer unter einen bestimmten geschätzten niedrigsten Wert entdeckt.
• Stattdessen führt ein zweites System die Kontrolle des Flüssiggaspegels unter Verwendung eines magnetischen Fühlers aus, der direkt das Gaseintrittsventil kontrolliert, das aus dem Ein-Aus-elektrischen-Steuerungstyp besteht.
• Bei beiden übernommenen Lösungen erfordert die Verwendung eines elektrischen Kontrollsystems nach dem Gesetz die Ausführung als eine explosionsgeschützte Anlage, was höhere Gestehungs- und Betriebskosten einschließt.
• Bei allen existierenden Anlagen unterliegt der Flüssiggaspegel in der Expansionskammer auf jeden Fall mehr oder weniger großen Schwankungen.
• Ohne jegliche Gasentnahme verdampft die Flüssigkeit, die in der selben Kammer anwesend ist graduell, auf Grund der Wärme, die auf sie langsam durch das heiße Wasser des Austauschers übertragen wird und erzeugt einen anormalen Überdruck.
• Um das Überschreiten von gefährlichen Grenzen zu vermeiden, wird immer ein kleines Sicherheitsventil verwendet. Das kleine Ventil gestattet dem unter Druck stehenden Gas die Umgehung der Ventileinheit unter Zurückleitung in den Tank.
• Das kleine Sicherheitsventil besteht aus einem konventionellen Typ mit einer Dichtmutter oder einer Dichtung und da es während einer langen Zeit inaktiv ist, kann es blockieren oder darin versagen, den vorher eingestellten Kalibrierungsgrad einzuhalten und damit Gefahr laufen, die Anlage mit Überdruck zu versehen, bevor es arbeitet.
• Die vorliegende Erfindung beabsichtigt die Nachteile zu beseitigen.
• Genau ist eines der Ziele der vorliegenden Erfindung die Realisierung einer Ventileinheit, welche die konstante Regelung des Öffnungsgrades des Haupteinlassventils des Flüssiggases entsprechend einer Kontrolle des thermostatischen Typs der Temperatur des heißen Wassers, vorhanden in der Ausgangsleitung des Wassers selbst aus dem Verdampfer realisiert.
• Ein anderes Ziel der Ventileinheit besteht in der Realisierung der benötigten Sicherheitsbedingungen im Falle irgendeiner Unregelmäßigkeit, durch die Verwendung eines zweiten Sicherheitsventils zum Durchblasen des unter Druck stehenden Gases, wobei das Ventil rein mechanisch arbeiten sollte und damit das Risiko von Explosionen im Vergleich zur Verwendung von elektrischen Schaltungen vermeidet und es sollte eine Art Verschluss besitzen, der in jedem Fall die Blockierung oder Fehlkalibrierungsrisiken vermeidet.
• Die Ziele werden erreicht durch die Realisierung einer Ventileinheit zur automatischen Regelung von dem unter Druck stehendem Fluidfluss das entsprechend dem Hauptanspruch Folgendes umfasst:
• - Einen Zuflussfilter in der Gaszufuhrleitung;
• - Eine Expansionskammer für das Gas, die von der Versorgungsleitung zum Verdampfer leitet;
• - Kontrollmittel für den Gasfluss:
• Dadurch gekennzeichnet, dass diese Kontrollmittel umfassen:
• - ein Hauptventil zwischen der Zufuhrleitung und der Versorgungsleitung, bestehend aus einem ersten Verschluss, der mit einem thermostatischen Aktuator zusammenwirkt, um den Fluss durch die Expansionskammer zu speisen oder zu sperren;
• - ein Sicherheitsventil, das zur Expansionskammer leitet und mit wenigstens einem zweiten Verschluss versehen ist, der wenigstens eine von der Expansionskammer zur Zufuhrleitung führende Zuleitung abgesperrt.
• Die Ziele werden später besser ausgeführt, während der Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, die annähernd aber nicht restriktiv gegeben und in den beigefügten Zeichnungen gezeigt wird, wobei:
• - Fig. 1 eine umfassende Ansicht der Ventileinheit der Erfindung zeigt, die auf einen Verdampfereingang angewandt wird;
• - Fig. 2 einen axialen Schnitt derselben Ventileinheit zeigt, wobei das Hauptventil einen vollständig geschlossenen Verschluss besitzt;
• - Fig. 3 denselben Schnitt der Ventileinheit mit einem teilweise geöffneten Verschluss zeigt;
• - Fig. 4 wiederum denselben Schnitt derselben Ventileinheit mit einem vollständig offenen Verschluss zeigt;
• - Fig. 5 denselben axialen Schnitt der Ventileinheit mit dem Durchtreten des unter Überdruck stehenden Gases durch das offene Sicherheitsventil zeigt.
• Wie aus Fig. 1 ersehen werden kann, ist die Ventileinheit der Erfindung, insgesamt mit 1 bezeichnet, am Eingang des Verdampfers 2 angebracht, der dem Wesen nach ein Wärmetauscher ist.
• Der Wärmetauscher kann sowohl vom Typ einer Schlange, die in eine Strömung heißen Wassers getaucht ist, als auch vom Rohrbündel-Typ sein.
• Bei dem Beispiel aus Fig. 1 erlaubt der Verdampfer im normalen Betriebszustand, dass der Austritt von oben entsprechend Pfeil 4 des flüssigen Gases, das in Richtung entsprechend Pfeil 3 eintritt, mit einem Durchfluss, der durch die Ventileinheit 1 geregelt wird, in einem vollständig gasförmigen Zustand an den Brenner gesandt wird.
• Der Austausch der Verdampfungswärme geschieht durch die Zirkulation von heißem Wasser im Inneren des Verdampfers 2, das durch die Zuführungsleitung 5 eingeführt und durch die Leitung 6 entzogen wird.
• In der Leitung 6 befindet sich der thermostatische Fühler 10 verbunden mit dem engen Kapillarrohr 11, das auf den thermostatischen Aktuator 12 einwirkt. Alle Elemente vereinigen sich zu der Ventileinheit der Erfindung.
• Die Einheit, die in den folgenden Fig. 2, 3, 4 und 5, gesehen von oben hinsichtlich der Position aus Fig. 1 und entsprechend Zentralschnitten gezeigt ist, schließt einen Filter 13 von bekannter Art ein, der in Übereinstimmung mit der Zuführungsleitung 3a des Flüssiggases, das aus dem Sammeltank kommt platziert ist und eine Expansions- und Verbindungskammer 14, die von der Zulieferleitung zu dem Verdampfer leitet ein.
• Der zentrale Teil der Einheit schließt das Hauptventil zur Regelung des Gasflusses, insgesamt mit 15 bezeichnet, ein, bestehend aus einem ersten zylindrischen Verschluss 150, der dem Dichtring 151 entgegenwirkt.
• Der erste Verschluss 150 ist mit dem axialen Zapfen 152 verbunden, der auf ihn eine kontinuierliche Schubwirkung ausübt zur Realisierung einer graduellen Öffnung des Ventils 15, wie man aus Fig. 3 sieht, entgegen der Reaktion, die durch die Feder 154 ausgeführt wird, welche durch den thermostatischen Aktuator 12 zusammengedrückt wird.
• Die Schubwirkung wird durch den Plunger 153 erzeugt, der durch die Faltenbagkammer 120 des Aktuators geschoben wird auf Grund eines Effektes der Expansion der Flüssigkeit, die in der Kammer selbst vorhanden ist. Diese ist über die Kapillare 11 mit dem thermostatischen Fühler 10 verbunden.
• Auf diese Weise ist, während sich das Heizwasser bei einer mittleren Temperatur zwischen der minimalen und maximalen Kalibrierung der Anlage befindet, der erste Verschluss 150 teilweise offen und das Ergebnis besteht in der Situation, die in Fig. 3 gezeigt ist, wo der Auslass-Durchlauf des Flüssiggases, das von dem Filter 13 durch das Hauptventil 15, hin zu der Kammer 14 zur Verbindung der Zulieferungsleitung 4a zum Verdampfer 2 kommt dargestellt ist.
• Die größte Öffnungsposition des ersten Verschlusses 150 ist in Fig. 4 gezeigt; sie entspricht der größten Entnahme von trockenem gesättigten Gas, die durch die Kalibrierung des heißen Wassers in der Zuleitung des Verdampfers gestattet ist.
• Eine größere Gasentnahme wird durch den Temperaturabfall, der folgen würde verhindert.
• Der Abfall veranlasst den Verschluss sich wie benötigt wieder zu schließen, um auf den vorher eingestellten Entnahme-Grenzzustand zurückzustellen.
• Auf eine ähnliche Weise regelt die Ventileinheit automatisch den Gasfluss in den verschiedenen Zwischenpositionen des Verschlusses 150 relativ zu der Temperatur des Wassers, das aus dem Austauscher kommt und erlaubt damit nur die Entnahme von einer Gasmenge, die mit ihrer gesamten Verdampfung konsistent ist.
• Damit kann man absolut sicher sein, dass man am Verdampferausgang nur trockenes, gesättigtes Gas entnimmt.
• Wenn der Verbrauch wirklich reduziert wird und die Temperatur des Wassers, das aus dem Austauscher kommt die Verdampfung des Gases erlaubt, steht das Flüssiggas über dem Hauptventil 15 und in der Expansionskammer 14, in der es langsam verdampft und zu der Zufuhrleitung 3a durch den Verschluss 150, der noch offen ist, gelangt.
• Der Ausfall der thermostatischen Einheit, der Gasentnahme-Stopp oder andere Störgründe können dennoch die völlige Schließung des Verschlusses 150 verursachen.
• Für solche Fälle besitzt die Ventileinheit der Erfindung ein Sicherheitsventil 16, das in Fig. 5 betrachtet werden kann, welches im Wesentlichen aus einem zweiten konischen Verschluss 160 besteht, der gegen das zylindrische Loch der Dichtmutter 161 durch den Druck der Feder 162 gedrückt gehalten wird, um zu vermeiden, dass die steigende Verdampfung des Flüssiggases, welches in der Kammer 14 steht gefährlichen Überdruck erzeugt.
• Wenn einmal ein bestimmter innerer Überdruck erreicht wurde, geht das unter Druck stehende Gas, das sich in Kammer 14 entwickelt in die kommunizierende zweite ringförmige Kammer 17, welche den zylindrischen Verschluss 150 umgibt, wirkt auf den konischen Verschluss 160 des Sicherheitsventils 15, öffnet es und kommt wieder in die Umwälzung, läuft durch die Leitung 18, geht zurück mit Richtung 8 durch den zylindrischen Verschluss 150, der im Inneren mit Durchgängen 150a versehen ist, und entlädt sich über dem Hauptventil 15 in die Zuführungsleitung 3a. Auf diese Weise entsteht kein Risiko, dass man gefährlichen Überdruck im Inneren der Anlage erreicht oder dass Flüssiggasblasen im Inneren des Verdampfers auftreten.
• Entsprechend dem oben Erklärten kann man verstehen, dass die Ventileinheit der Erfindung auch bei all den Fällen angewendet werden kann, bei denen es notwendig ist, den Fluss einer unter Druck stehenden Flüssigkeit zu regeln unter Verwendung einer thermostatischen Kontrolle, die durch graduelle Öffnung des Hauptventils entsprechend der Temperaturzunahme der Flüssigkeit ohne die Verwendung von elektrischen Schaltungen arbeitet.
• Die Ventileinheit der Erfindung, die vorzugsweise oberhalb des Verdampfers angewandt wird, kann unterhalb des Verdampfers selbst nützlich eingesetzt werden, oder sogar beides, oberhalb und unterhalb entsprechend den Bedürfnissen des Benutzers.
• Bei der Ausführungsphase können die Formen und die Mengen der aktiven Elemente der Ventileinheit variieren, mit Betracht dessen, was in den Zeichnungen in der Anlage beschrieben und dargestellt wurde.
• Es wird jedoch betont, dass mögliche Ausführungsvarianten, die verschieden sind von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als geschützt betrachtet werden durch die beigefügten Ansprüche.

Claims (6)

1) Ventileinheit (1) zur automatischen Regelung von unter Druck stehendem Fluidfluss, Folgendes umfassend:

- einen Zuflussfilter (13) in der Gaszufuhrleitung (3a);

- eine Expansionskammer (14) für das Gas, die von der Versorgungsleitung (4a) zum Verdampfer (2) leitet;

- Kontrollmittel (15; 16) für den Gasfluss;

dadurch gekennzeichnet, dass diese Kontrollmittel umfassen:

- ein Hauptventil (15) zwischen der Zufuhrleitung (3a) und der Versorgungsleitung (4a), bestehend aus einem ersten Verschluss (150), der mit einem thermostatischen Aktuator (12) zusammenwirkt, um den Fluss durch die Expansionskammer (14) zu speisen oder zu sperren;

- ein Sicherheitsventil (16), das zur Expansionskammer (14) leitet und mit wenigstens einem zweiten Verschluss (160) versehen ist, der wenigstens eine von der Expansionskammer (14) zur Zufuhrleitung (3a) führende Zuleitung (18a) absperrt.

2) Ventileinheit (1) nach Patentanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem ersten Verschluss (150) des Hauptventils (15) von zylindrischer Form besteht, der gegen einen Dichtring (151) wirkt, wenn er geschlossen ist, und einen axialen Zapfen (152) mit einem Plunger (153) an seinem Ende aufweist und an einer Seite mit dem thermostatischen Aktuator (12) sowie am entgegengesetzten Ende mit einer Kontrastfeder (154) zusammenwirkt.

3) Ventileinheit (1) nach Patentanspruch 1) oder 2), dadurch gekennzeichnet, dass der thermostatische Aktuator (12) eine Faltenbagkammer (120) aufweist, die über ein Kapillarrohr (11) mit dem thermostatischen Fühler (10) verbunden ist, welcher an der Heißwasser- Auslassleitung (6) des Verdampfers (2) eingesetzt ist.

4) Ventileinheit (1) nach Patentanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verschluss (160) des zweiten Sicherheitsventils (16) kegelförmig ist und in das Loch einer Dichtmutter (161) gefügt ist, gegen welche er anliegend gehalten wird durch eine Druckfeder (162), wobei dieser zweite Verschluss (160) in einer kleinen, zylindrischen Kammer (163) untergebracht ist, die durch eine in den ersten Verschluss (150) führende Entladungsleitung (18) mit der Zufuhrleitung (3a) kommuniziert.

5) Ventileinheit (1) nach Patentanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass sie eine innere, ringförmige Kammer (17) aufweist, welche den ersten Verschluss (150) umgibt und zu der Expansionskammer (14) und dem Sicherheitsventil (16) leitet.

6) Ventileinheit (1) nach Patentanspruch 4), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verschluss (150) innen hohl ist und Zwischendurchgänge (250a) aufweist, die geeignet sind, aus der Abflussleitung (18) zur Zufuhrleitung (3a) zu leiten.