-
Die Erfindung betrifft ein Ventil, welches die Strömungsmenge eines
durch eine Rohrleitung fließenden strömenden Mediums in unmittelbarer Abhängigkeit
von dessen Temperatur regelt.
-
Es sind bereits temperaturabhängig gesteuerte Ventile zur Regelung
der Strömung eines Mediums mit einem rohrförmigen Gehäuse bekannt; welches in eine
vorhandene Rohrleitung eingefügt werden kann und die Bauteile zur Regelung der Strömung
enthält, mit einem eingeschnürten Teil, der als Ventilsitz dient, wobei der bewegliche
Verschluß- und Regelteil als an beiden Stirnseiten offener Kolben ausgebildet ist,
der in einem festen zylindrischen Teil des Gehäuses geführt. ist, der mit der Gehäuseinnenwand
einen ringförmigen Durchlaß einschließt.
-
Es ist auch bekannt, in Ventilen einen entlasteten Kolben zu verwenden.
!-Ferner hat man auch schon Tellerfedersäulen, die sich bei Erwärmung ausdehnen
oder bei Erwärmung zusammenziehen, benutzt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, -den in Schließrichtung
wirksamen Druck auf den Querschnitt eines Stößels an seiner Durchdringung durch
eine Wand bei einem Ventil der eingangs genannten Art auszugleichen.
-
Zu diesem Zweck weist bei einem Ventil der vorstehenden bekannten
Art erfindungsgemäß der Kolben am stromabwärts gelegenen Ende eine vom Druck im
Zufluß in COffnungsrichtung beaufschlagte und den in Schließrichtung wirksamen Druck
auf den Querschnitt des Stößels an seiner Durchdringung durch die Wand ausgleichende
Stufe auf, die einen Bereich für ein Druckdifferential derart bildet, daß der Kolben
aerodynamisch im Gleichgewicht ist.
-
Das Ventil nach der Erfindung ist daher unter jedem beliebigen Druck
betriebsfähig, der seinem konstruktiven Aufbau entspricht.
-
Die Erfindung ist an Hand der nun folgenden beispielsweisen Beschreibung
näher erläutert, in der auf die Zeichnungen Bezug genommen ist, in welchen F i g.1
die Ansicht eines vertikalen Längsschnitts durch das Ventil nach der Erfindung ist,
wobei sich die einzelnen Teile in der Stellung befinden, die sie einnehmen, wenn
ein minimaler Flüssigkeitsstrom durch das Ventil fließt, F i g. 2 ist eine
der F i g.1 ähnliche Schnittansicht bei derjenigen Stellung der Einzelteile, die
einem Maximum der Strömung entspricht, wobei einzelne Teile nur in Umrißlinien angedeutet
sind, um die übersteuerung des temperaturabhängigen Elementes anzudeuten, F i g.
3 eine Ansicht des Ventils von unten, also in Richtung des Eintritts des strömenden
Mediums in das Ventil, und F i g. 4 eine Endansicht des Steuerorgans für die Strömungsregelung
bzw. des Kolbens, wobei die Ansicht aus der Ebene 4-4 in F i g.1 nach oben erfolgt
ist.
-
Wie man insbesondere aus den F i g.1 und 2 der Zeichnung ersieht,
besteht das Ventil nach der Erfindung im wesentlichen aus einem länglichen, rohrförmigen
Gehäuse 10 mit einem Einlaßende 11 und einem Auslaßende 12; dabei ist angenommen,
daß das strömende Medium, beispielsweise Luft, immer in Richtung von der Einlaßöffnung
zu der Auslaßöffnung strömt. Das Einlaßende kann an eine Leitung angeschlossen werden,
die eine Quelle für erwärmte Luft unterschiedlicher Temperatur darstellt, während
das Auslaßende an eine Leitung angeschlossen werden kann, die zu einer Stelle führt,
an welcher die erwärmte Luft gebraucht wird. Soweit diese Stelle die erwärmte Luft
nur im Rahmen einer engbegrenzten oder vorbestimmten Wärmelieferung benötigt, sind
in dem Gehäuse des Ventils Einrichtungen vorgesehen, die dazu dienen, den Wärmeinhalt
des strömenden Mediums beim Durchgang durch das Ventil in Abhängigkeit von der Temperatur
der Luft zu regeln.
-
Im Innern weist das Gehäuse 10 einen praktisch gleichförmigen Innendurchmesser
auf, wie er durch die Innenfläche 13 gegeben ist, während ein eingeschnürter Teil
14 in der Nähe des Ausgangsendes 12 liegt und eine Öffnung 15 geringeren Durchmessers
begrenzt.
-
Zwischen diesem eingeschnürten Teil 14 und dem Einlaßende 11 befindet
sich ein zylindrischer Teil 16 innerhalb des Gehäuses 10, der von diesem durch eine
Anzahl Stege oder Speichen 17 gehalten ist. Die äußere Oberfläche 16 a des zylindrischen
Teils 16 ist von der Innenfläche 13 des Gehäuses 10 in solchem Abstand gehalten,
daß sich zwischen diesen Teilen ein praktisch ringförmiger Luftdurchlaß 18 bildet.
Da dieser ringförmige Durchlaß 18 von den Stegen oder Speichen 17 erheblich unterbrochen
ist, kann er auch als eine Vielzahl gebogener Durchlässe angesehen werden.
-
Der kreiszylindrische Teil 16 befindet sich in axialer Ausrichtung
im Innern des Gehäuses 10 und verläuft koaxial zu dem Einlaß und Auslaß; am Stromaufwärts
gelegenen Ende besitzt er eine Abschlußwand 19, während er am stromabwärts gelegenen
Ende offen ist. Außerdem ist das stromabwärts gelegene Ende 16 b des zylindrischen
Teils 16 in axialer Richtung von dem eingeschnürten Teil 14 ein bestimmtes Stück
entfernt.
-
Eine axial verlaufende Spindel 20 geht durch eine Bohrung 21 in der
Abschlußwand 19 hindurch und wird außerdem von dem Ansatz 22 gehalten. Am stromabwärts
gelegenen Ende ist in dem Ansatz 22 ein Lager 23 untergebracht, um einen in diametraler
Richtung verjüngten Teil 24 der Spindel 20 aufnehmen zu können. Eine Schulter 25
der Spindel liegt zwischen dem dünneren Teil 24 und dem Hauptteil 26 der Spindel
und dient als Begrenzung für die stromabwärts gerichtete Verschiebung der Spindel,
wenn sie beispielsweise an einem Distanzstück 27 anschlägt, welches in dem Ansatz
22 untergebracht ist.
-
Die Spindel weist außerdem noch einen Teil 28
geringeren Durchmessers
auf, der sich am stromaufwärts liegenden Ende der Spindel befindet und in einem
Lager 29 gleiten kann, das in einem Spindelträger 30 befestigt ist. Wie man aus
dieser Gesamtanordnung ersieht, wird das Lager 29 in einer Nabe 31 des Spindelträgers
30 gehalten, von dem aus eine Anzahl von Armen oder Speichen 32 ausgeht, die mit
ihren äußeren Enden in einem Ring 33 gehalten sind. Der gesamte Spindelträger 30
ist an dem Einlaßende 11 des Gehäuses 10 mit Hilfe üblicher Befestigungsmittel beispielsweise
dadurch befestigt, daß der Ring 33 Außengewinde und das Einlaßende des Gehäuses
Innengewinde trägt.
-
Eine Hülse 34 sitzt auf dem stromabwärts liegenden Ende der Spindel
20 und wirkt mit dem zylindrischen Teil 16 und dem eingeschnürten Teil 14 zusammen,
um den Strom des strömenden Mediums durch das Ventil steuern zu können. Die Hülse
besteht
aus einem zylindrischen Teil 35, der an dem stromabwärts
gerichteten Ende der Spindel .durch eine Anzahl radial gerichteter Speichen oder
Arme 36 gehalten ist, und aus einer Nabe 37, die mit Hilfe einer Schraubenmutter
38 auf dem verjüngten Teil 24 der Spindel festgehalten ist. Die innenliegende Seitenfläche
der Nabe 37 schlägt an einer Schulter 39 der Spindel an. Sowohl die Außenfläche
40 des Kolbens 34 als auch die gegenüberliegende Innenfläche 41 des zylindrischen
Teils 16 sind so dimensioniert und bearbeitet, daß sich ein Paßsitz mit möglichst
geringer Luft zwischen beiden Teilen ergibt. Wie oben bereits erwähnt, ist die Bewegung
des Kolbens 34 in Richtung stromabwärts durch die Schulter 25 auf der Spindel 20
begrenzt, die ihrerseits das Distanzstück 27 trägt, während die Bewegung des Kolbens
34 in Richtung stromaufwärts durch das Distanzstück 42 begrenzt ist, welches an
das stromabwärts gerichtete Ende der zylindrischen Nabe bzw. des Ansatzes 22 anschlägt.
-
Eine Schraubenfeder 43 liegt mit ihrem einen Ende an dem stromabwärts
gerichteten Teil der zylindrischen Wandung 19 an und mit dem anderen Ende an der
stromaufwärts liegenden Seite der Arme 36 des Kolbens an, so daß der Kolben 34 normalerweise
von der Feder in Richtung auf den eingeschnürten Teil 14 zu bewegt wird. Der Außendurchmesser
der Fläche 40 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Fläche oder Öffnung
15. Ein temperaturabhängiges Kommandogerät 44 liegt mit seinem einen Ende an der
stromaufwärts schauenden Seitenwand der Abschlußwand 19 an und mit dem anderen Ende
an der stromabwärts liegenden Seitenfläche eines Bundes 45 und gleicht die Federkräfte
der Schraubenfeder 43 so aus, daß eine Bewegung des Kolbens 34 nur dann erfolgt,
wenn das Kommandogerät 44 eine Temperaturänderung erfährt.
-
Das temperaturabhängige Kommandogerät 44 besteht bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl schalenförmiger bimetallischer Scheiben 46,
die jeweils in ihrer Mitte Bohrungen haben, um über die Spindel 20 geschoben und
an dieser befestigt werden zu können. Diese Scheiben sind insofern temperaturabhängig
als sie eine flachere Form annehmen, wenn sie einer höheren Temperatur ausgesetzt
sind; dann verringert sich die Höhe bzw. Länge des gesamten Stapels von Scheiben,
und der Kolben 34 kann sich in Richtung auf den eingeschnürten Teil 14 zu bewegen.
Nimmt andererseits die Temperatur der Luft, die über die Scheiben strömt, ab, dann
nehmen diese Scheiben ihre ursprüngliche schalenförmige Gestalt an und vergrößern
die Höhe des Scheibenstapels, so daß sich der Kolben 34 auf das Einlaßende 11 des
Ventils zu bewegt.
-
Um zu verhindern, daß das Ventil beschädigt wird, wenn es extrem hohen
oder extrem niedrigen Temperaturen ausgesetzt wird, läßt man eine übermäßige Ausdehnung
des Stapels von Scheiben des Kommandogeräts 44 dadurch zu, daß der Bund oder Anschlag
45 längs der Spindel 20 gegen die Federkräfte einer übersteuerungsfeder 47 bewegt
werden kann. Die Feder 47 liegt mit ihrem einen Ende an dem Bund 45 an, der zwar
längs der Spindel 20 verschiebbar ist, dessen Bewegung aber in Richtung auf das
stromabwärts liegende Ende der Spindel durch eine Ringfläche 48 verhindert ist,
die an eine Schulter 49 anschlägt, die zwischen dem Hauptteil 26 und dem
dünneren Teil 28 der Spindel liegt. Das äußere Ende der Feder 47 liegt an einem
Federteller 50 an, der seinerseits in axialer Richtung an einer Bewegung auf das
stromaufwärts gelegene Ende der Spindel durch einen Stift 51 gehindert ist. Der
Zustand einer Übersteuerung des Stapels von Scheiben 44 ist in F i g. 2 in strichpunktiertem
Linienzug angedeutet, wobei sich die Teile am stromaufwärts gelegenen Ende der Spindel
befinden und die Endstellung mit 46 a bezeichnet ist.
-
Um die Kraft zu überwinden, die von der Beaufschlagung des Querschnittes
der Spindel 20 durch die Differenz der Drücke vor und hinter der Verengung 14 herrührt,
benötigt man noch eine Kraft, die in Richtung auf das stromaufwärts gelegene Ende
des Ventils auf den Kolben 34 einwirkt. Zu diesem Zweck ist das stromabwärts gelegene
Ende des Kolbens 34 mit einer Stufe versehen, so daß sich ein Bereich 52 für ein
Druckdifferential ausbildet. Durch Überwindung des Druckunterschiedes über die Spindel
20 bzw. quer zu dieser ergibt sich die Wirkung des neuen Ventils nach der Erfindung,
daß es ausschließlich auf die Temperatur des strömenden Mediums, welches durch das
Ventil fließt, anspricht. Dementsprechend ist der Kolben 34 aerodynamisch im Gleichgewicht.
Wie man insbesondere aus F i g.1 ersieht, in welcher sich der Kolben 34 in seiner
äußersten Stellung in Richtung stromabwärts befindet, ist das Ventil niemals vollständig
geschlossen, sondern läßt immer eine bestimmte Strömung eines strömenden Mediums,
wie beispielsweise Luft, durch den Innenraum des Ventils zu.