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Ventil zur Druckhaltung in abgeschlossenen Räumen, insbesondere in
Höhenkammern von Flugzeugen Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckhalteventil,
das in Trennwänden von Räumen unterschiedlichen Druckes angeordnet ist, insbesondere
in Höhenkammern von Flugzeugen.
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Die bekannten Ventile zur Druckhaltung weisen den Nachteil auf, daß
der Druck im abgeschlossenen Raum mit zunehmender Durchflußmenge ansteigt, so daß
also mit zunehmender Durchflußmenge die Druckverluste wachsen. Diese Eigenart der
Ventile bringt Betriebsstörungen mit sich, da z. B. bei Höhenkammern von Flugzeugen
die verbrauchte Luft ständig ausgewechselt werden muß und die von den Ladern mit
bestimmtem Druck zuströmenden Luftmengen sehr groß sind. Während dieser ständigen
Lufterneuerung ist es wesentlich, .daß der Druck in der Höhenkammer eine bestimmte
Größe nicht überschreitet, und zwar auch bei verschiedenen Durchflußmengen durch
das Druckhalteventil. Der bestimmt begrenzte Druck in der Höhenkammer ist aus Festigkeitsgründen
für die Wandungen .der Höhenkammern notwendig, damit diese nicht zu hoch belastet
werden. Die vorstehend dargelegten Nachteile werden durch die Erfindung vermieden.
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Das erfindungsgemäße Ventil zur Druckhaltung unterscheidet sich dadurch
von den bekannten, daß der Ventilteller von einer Wand eingeschlossen ist, die.
in der Austrittsleitung in Ausströmrichtung hinter dem am Ventilsitz freigegebenen
Öffnungsquerschnitt
zusätzlich eine Drosselstelle bildet, welche
mit größer werdendem Ventilhub sich vergrößert. Durch den Rand des Ventiltellers
und die ihm zugeordnete Wand wird ein Stauraum für die durch den Ventilaustritt
strömende Durchflußmnenge gebildet, durch den der Steuereinfluß des ausströmenden
Druckmittels auf den Ventilteller vergrößert wird. ' Es hat sich gezeigt, daß durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung die unerwünschten Drucksteigerungen im abgeschlossenen
Raum, z. B. in Höhenkammern, und die hiermit verbundenen Überbeanspruchungen beim
Durchfluß veränderlicher Luftmengen vermieden werden. Diese Vorteile ergeben sich
daraus, daß das Ventil bereits bei geringen Überdrücken geöffnet und, falls größere
Luftmengen abgeführt werden sollen, weiter geöffnet wird, wobei infolge der abnehmenden
Drosselung an der hinter dem Ventilsitzöffnungsquerschnitt liegenden Drosselstelle
sich keine Drucksteigerung in der Höhenkammer ergibt. Gegebenenfalls kann die zusätzliche
Drosselstelle so ausgebildet werden, daß mit steigenden Durchflußmengen ein -fallender
Druck in der Höhenkammer sich bildet.
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Die Wirkungsweise und die weiteren Vorteile des Erfindungsgegenstandes
werden mit Hinweis auf die Zeichnungen in der folgenden Beschreibung erläutert;
in der Zeichnung stellt dar Abh. i einen Längsschnitt eines insbesondere für Höhenkammern
geeigneten Ventils zur Druckhaltung, Abb.2 Kennlinien des Druckverlaufs bei verschiedenen
Druckflußmengen für die erfindungsgemäßen und auch für bekannte Ventile, Abb. 3
einen Schnitt durch einen Teil eines geänderten Ventils, Abb. 4 einen Längsschnitt
durch ein Ventil, bei dem die dem Ventilteller zugeordnete Wand Austrittsöffnungen
aufweist, Abb. 5 ein gegenüber Abb.4 abgeändertes Ausführungsbeispiel.
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In Abb. i ist ein in einer Wandung 18 eines abgeschlossenen Raumes,
z. B. einer Höhenkammer, angeordnetes Gehäuse i dargestellt; an dem. einen Ende
des Gehäuses i sind Eintrittsöffnungen 3 im Boden :2 vorgesehen, während am anderen
Ende ein Austrittsstutzen 4 mit einer Öffnung 5 vorgesehen ist. In dem Boden 2 sowie
in einer mit Durchtrittsöffnungen 7 versehenen Platte 6 ist ein .den Ventilteller
9 tragender Bolzen 8 verschiebbar gelagert. Eine Schraubenfeder i i preßt den Ventilteller
9 auf den Ventilsitz 12. Der Ventilteller 9 ist mittels eines luftdichten Faltenbalges
22 mit der Platte 6 nachgiebig verbunden.
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Der Ventilteller 9 ist von einer Wand 13, 14 eingeschlossen, die in
der Austrittsleitung in Ausströmrichtung hinter dem am Ventilsitz freigegebenen
Öffnungsquerschnitt zusätzlich eine Drosselstelle 17 bildet, welche mit größer werdendem
Ventilhub, sich vergrößert. Der überstehende Rand io .des Ventiltellers 9 bildet
mit der ihm zugeordneten Wand 13, 14 einen Stauraum 16 für die durch die Austrittsöffnungen
strömende Durchflußmenge, durch den der Steuereinfluß des ausströmenden Druckmittels
auf den Ventilteller 9 vergrößert wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.3, das im wesentlichen mit dem
nach Abb. 2 übereinstimmt, ist die dem Ventilteller 9 mit Rand io zugeordnete Wand
2o erfindungsgemäß einstellbar ausgebildet, und zwar mittels Gewinde 21, wodurch
die Möglichkeit gegeben ist, die Drosselstelle 17 in axialer Richtung zu verstellen,
um so den Verlauf der Druckkennlinien a und b nach Abb. 2 wahlweise einzustellen.
Die Kennlinie ca zeigt einen konstanten Verlauf des Druckes in der Höhenkammer,
während die- Kennlinie b eine Druckverminderung in der Höhenkammer bei vermehrter
Luftdurchflußmenge anzeigt.
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In Abänderung gegenüber den Ausführungsbeispielen nach den Abb. i
und 3 ist in Abb-. 4 die dem Ventilteller 9 und seinem Rand io zugeordnete Wand
25 mit Austrittsöffnungen 24 versehen. Zwischen dem Rand io und der zugeordneten
Wand 25 ist daher gleichfalls ein Stauraum 16 gebildet.
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Die Wirkungsweise beim Ausführungsbeispiel nach Abb. i ist nun derart,
daß bei Überschreiten des eingestellten Druckes im abgeschlossenen Raum, z. B. einer
Höhenkammer, der Ventilteller 9 angehoben wird und die überschüssige oder zu erneuernde
Luft--(Gas-)Menge das geöffnete Ventil durchströmt. Nachdem die ausströmende Luft
den Ventilquerschnitt am Ventilsitz 12 passiert hat, tritt sie in den Stauraum 16
ein, hier erfolgt eine Hemmung der strömenden Durchflußmenge und eine Erhöhung des
statischen Druckes, wodurch der Ventilteller 9 mit seinem Rand io hochgehoben und
die Drosselstelle 17 erweitert wird. Der Hub des Ventils ist hierbei höher als bei
den bekannten Ventilen. Der Durchfluß der ausströmenden Menge erfolgt daher bei
den erfindungsgemäßen Ventilen widerstands- und verlustloser als bisher. Je größer
nun die geförderte Luftmenge wird, desto größer werden die Stauungen und desto mehr
wächst der statische Druck im Stauraum 16 an; der so entstehende größere statische
Druck hebt den Ventilteller 9 höher, so daß durch den vergrößerten Ventilöffnungsquerschnitt
eine größere Luftmenge widerstandsloser ausströmen kann. Hierdurch wird also eine
Druckstauung und ein Druckanstieg im abgeschlossenen Raum, z. B. in den Höhenkammern,
vermieden. Wie aus dem Diagramm nach Abb. 2 ersichtlich ist, kann der Druckverlauf
bei dem erfindungsgemäßen Ventil gemäß Kennlinie a unabhängig von einer größeren
oder kleineren Durchflußmenge konstant gehalten oder sogar gemäß Kennlinie b abfallend
eingestellt werden. Es werden also. bei dem erfindungsgemäßen Ventil die bei den
bekannten Ventilen auftretenden, mit größer werdender Durchflußmenge sich steigernden
Druckverluste vermieden. Die bei den bekannten Ventilen auftretenden Druckverluste
sind aus dem Druckanstieg gemäß Kennlinie c zu ersehen, die z. B. bei dem hier vorliegenden
Ventil nach dem Stande der Technik bis 0,i2 at und mehr betragen haben.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 ist die dem Ventilteller 9
oder seinem Rand io zugeordnete
Wand 25 im wesentlichen zylindrisch
ausgebildet und mit Austrittsöffnungen 24 versehen. Die Wand 25 besitzt an ihrem
oberen Rand gleichfalls Durchtrittsöffnun.gen 26. Die unteren Hälften 23 der unteren
Austrittsöffnungen 24 bilden in Verbindung mit dem Rand io eine Drosselstelle. Je
größer nun der Druck in der Kammer und die austretende Luftmenge wird, desto höher
wird der Ventilteller 9 gehoben, wodurch die Querschnitte der Austrittsöffnungen
24 mehr und mehr freigegeben werden, so daß auch hier größere Luftmengen widerstandsloser
austreten können.
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Gemäß Abb. 5 sind die Austrittsöffnungen 24 mit einem veränderlichen
Querschnitt versehen, der sich in bezug auf die Bewegungsrichtung des Ventiltellers
vergrößert.