DE2451040A1

DE2451040A1 - Regelventil

Info

Publication number: DE2451040A1
Application number: DE19742451040
Authority: DE
Inventors: Ake Akerblom
Original assignee: Inreco AB
Current assignee: Inreco AB
Priority date: 1973-10-31
Filing date: 1974-10-26
Publication date: 1975-05-07
Also published as: FR2250054A1; FR2250054B1; CH588653A5; SE381326B; DE2451040C2; SE7314834L; GB1482276A

Description

Telefon (0711) 245734 Telegrammadresse UDEPAT

25. OKT. 1974

, Mein Zeichen:

Inreco AB
Södermalmstorg 4
Stockholm/Schweden

Priorität:

31-. Oktober I973

Schweden

73 14 834 - 8

Regelventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelventil nach dem Oberge- . griff des Anspruchs 1.

Ein solches Regelventil kann bspw. zur Speisung einer von einem Stellglied gesteuerten Wasser- Rohrschlange oder -Sammler für eine Luftaufbereitungs- oder Klimaanlage mit der notwendigen Wassermenge verwendet werden. Die Rohrschlange wird hier von einem Netz mit Wasser gespeist, dessen Temperatur so hoch ist, daß zumindest der vorhandene Energiebedarf von diesem Netz gedeckt werden kann. Sind mehrere ähnliche Anlagen vorhanden, will man den gegenseitigen Einfluß auf die verschiedenen Anlagen dadurch verringern, daß man das Verteilernetz für eine konstante Durchflußmenge auslegt. In einem solchen Falle ist das Steuerventil als Dreiwegeventil ausgebildet.

Handelsübliche Ventile besitzen gewöhnlich einen gewissen vorbestimmten Öffnungsquerschnitt für jede Ventilgröße. Gewisse Ventile besitzen einzelne Öffnungsquerschnitte. Verwendet man ein solches Ventil, so ist es nicht möglich, eine ideale Drosselung für Jede einzelne Anlage zu erreichen. Es wird deshalb im allgemeinen ein Ausgleichs- oder Drosselventil in Reihe zum Dreiwege-

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ventil in der Rohrleitung angeordnet, durch welche die gesamte Durchflußmenge hindurch geht«,

Um.dieses.Problem zu überwinden, wollte man das Verhältnis zwischen der Förderhöhe und dem wirksamen öffnungsquerschnitt so groß machen, daß die Wassermenge, die im Verteilersystem zirkuliert, konstant bleibt. Wegen der Herstellungstoleranzen handelsüblicher Steuer- und Ausgleichsventile und in Verbindung damit der unterschiedlichen Merkmale der Wassersammler, ist es jedoch unmöglich, diese idealen Bedingungen zu erreichen. Stattdessen hat sich in der Praxis gezeigt, daß zwischen dem minimalen und dem maximalen Durchfluß Unterschiede zwischen 2o und 60 Prozent bestehen.

Ein weiteres Problem beruht auf der Tatsache, daß es, um zu verhindern, daß die Rohrschlange als Folge einer ungleichen Wasserverteilung und einer zu geringen Geschwindigkeit frißt, üblich ist, die Rohrschlange mit einer internen Zirkulationspumpe zu versehen, mittels derer die Wassergeschwindigkeit in der Rohrschlange konstant gehalten werden soll.

Ein weiteres Problem bei Steuerventilen dieser Art liegt darin, daß die Rohrleitungsverbindungen so ausgebildet sein müssen, daß kein Wasseraustausch zwischen dem Verteilersystem und dem Rohrschlangensystem als Folge eines Thermosipiion- bzw. Wärmeumlauf- ■ effekts bei keiner oder bei wenig Belastung der Anlage erfolgt.

In den schwedischen Patentanmeldungen 215 88I, I98 I63 und y2& 266 sind Steuerventile beschrieben, die verschiedene dieser Nachteile aufweisen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerventil, insbesondere ein Zwei- oder Dreiwegeventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Ventile vermeidet und das die

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damit verbundenen vorstehenden Probleme löst.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit der Erfindung wird somit unter anderem der Torteil erreicht, daß in einer Anlage der vorstehenden Art die Verwendung getrennter Ausgleichs- und/oder Regulierventile vermieden wird. Es wird ferner ein vorteilhafteres Regelverfahren erreicht, da der gesamte Druckabfall dem Steuerventil zugeordnet werden kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sowohl in einfacher Weise eine kontinuierliche Änderung des Öffnungsquerschnitts extern erreicht werden kann, wenn das System unter Druck ist, als auch die Gelegenheit besteht, in einfacher Weise eine Anzeige des eingestellten Querschnitts zu erreichen.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird eine kontinuierliche Änderung des Öffnungsquerschnitts zwischen null und hundert Prozent erreicht. Der bewegliche Teil des Innenventils, das so während des Regelvorgangs sich in axialer Richtung bewegt, ist dadurch längs der gesamten Verstellstrecke des Innenventils vollständig steuerbar.

Bildet man die geneigte Seitenfläche in Form eines Bogens aus, so kann man die erforderlichen charakteristischen Ventil-Daten für unterschiedliche Verhältnisse erreichen.

Der axial bewegliche Teil ist in geeigneter Weise mit einer Gewindebuchse oder einem Gewindeauge versehen, das in ein entsprechendes Gewinde an der Spindel eingreift.

Gemäß einem in der Praxis bevorzugten und als Dreiwegeventil ausgebildeten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Regelventil mit den Merkmalen des Anspruchs 5 versehen. Dabei können die be-

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weglichen Teile mit Gewindebuchsen oder -äugen versehen sein, von denen die bzw. das eine ein Linksgewinde und das andere ein Rechtsgewinde aufweist.

Es ist auf diese Weise möglich, eine Änderung des Anfangspunktes der Bewegung beider axial bewegbaren Teile relativ zueinander zu erreichen.

Es ist ferner möglich, eine zweite oder eine getrennt angeordnete Steuervorrichtung vorzusehen, die die gesamten Öffnungsquerschnitte des Steuerventilschiebers durch D,rehen der Spindel oder Stange steuert.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Steuerventils sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen Übersichtsplan eines Speisesystems für eine Heißwasser-Rohrschlange oder einen Heißwasser-Sammler, bspw. für eine Klimaanlage, das mit einem Steuerventil nach der Erfindung versehen ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Steuerventil und den damit verbundenen Teilen für ein Speisesystem nach Fig. 1, wobei der zentrale, in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien umrandete Teil der Anlage besonders dargestellt ist, und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Innenventils oder Ventilschiebers für ein Steuerventil nach der Erfindung.

In der Zeichnung sind in den verschiedenen Figuren entsprechende Elemente mit denselben Bezugsziffern versehen.

In Fig. 1 ist mit der Ziffer 1 das Zulaufrohr eines Verteilernetzes bezeichnet, über das Wasser über ein Zulaufrohr 2, einem Absperi» ventil J5 und einem Rückschlagventil oder einem nur in einer Rich-

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tung durchlässigen Ventil 4 zugeführt.wird. Hinter dem Rückschlagventil 4 ist eine Pumpe 5 vorgesehen, die das Wasser über einen Einlaß 6a in eine Rohrschlange oder einen Sammler 6 pumpt. Nach dem Durchfluß durch die Rohrschlange fließt das Wasser über einen Auslaß 6b aus, durchfließt ein Regel- oder Steuerventil 2o und ein Absperrventil 9 und fließt dann zurück zur Rücklaufleitung Io des Verteilersystems. Das Regelventil 2o ist hier in einer solchen Stellung, daß die Rohrschlange 6 die maximale Energie erhält. Es sei ferner angenommen, daß die Pumpe 5 mit einer Drosselvorrichtung versehen ist, die so eingestellt ist, daß der Fluß durch ein Rückschlagventil 11 unter derartigen Belastungsbedingungen praktisch Null ist. Diese Vorrichtung kann außerhalb der Pumpe angeordnet sein.

Wenn die Belastung der Rohrschlange 6 verringert wird und das Steuerventil in eine Mittelstellung verschoben wird, wird die Zirkulation in ähnlicher Weise erreicht, mit dem Unterschied, daß die in der Rohrschlange 6 nicht erforderliche Wassermenge über einen Beipaß oder einen Nebenschluß 12 durch das Steuerventil 2o und das Absperrventil 9 in die Rücklaufleitung Io fließt. Ein entsprechender Teil fließt vom Rohrschlangenausgang 6b über eine Zweigleitung 13, das Rückschlagventil 11 und die Pumpe 5 über den Einlaß 6a zurück in die Rohrschlange 6.

Hört der Energiebedarf der Rohrschlange 6 auf, wird das Steuerventil in seine vollständig geschlossene Stellung gestellt. In dieser Stellung fließt das ganze Wasser vom Zulauf des Verteilernetzes über das Absperrventil J5, den Nebenschluß 12, das Steuerventil 2o und das Absperrventil 9 zurück zur Rücklaufleitung Io. Es besteht dann auch eine vollständige Zirkulation vom Rohrschlangenauslaß 6b über das Rückschlagventil 11 und die Pumpe 5 zum Einlaß 6a. Es besteht jedoch keine Zirkulation in der Rohrleitung 15 zwischen dem Rückschlagventil 11 und dem Einlaß des Steuerventils 2o. Fig. 2 zeigt die Ausbildung des'Steuerventils 2o,

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der beiden Absperrventile j5 und 9, der beiden Rückschlagventile Λ und 11 und der Pumpe 5 mit dem Einlaß 6a und dem Auslaß 6b der Rohrschlange 6.

Das innere Ventil bzw. Innenventil oder Ventilschieber des Steuerventils 2o wird nachstehend in Verbindung mit der Fig. 3 im einzelnen beschrieben. Das Innenventil, das in Fig. J insgesamt mit der Bezugsziffer 21 versehen ist, weist eine Stange oder Spindel 22 mit einem umgebenden Mantel oder Hülse 2J und eine Sicherungsmutter 24 mit einem muffenartigen Teil 25 auf, wodurch die Spindel 22 sowohl axial verstellt bzw. verschoben als auch gedreht werden kann. An einem Ende trägt die Spindel ein inneres bzw. Innenventil oder Ventilschieber 26, der zwei Teile mit einem Zwischendichtring 27 aufweist.

Jedes Innenventil oder Ventilschieber 26 weist ein relativ zur Spindel 22 feststehendes Teil 26a und mehrere (beim dargestellten Ausführungsbeispiel 4) relativ bewegliche Teile 26b auf, die eine axiale Bewegung relativ zum feststehenden Teil 26a ausführen können, wenn die Spindel 22 sich dreht, wobei ein kontinuierlich veränderbarer Mündungsschlitz oder öffnung geschaffen wird. Die beweglichen Teile 26b besitzen eine sich axial erstreckende Seitenfläche 26c und eine Seitenfläche 26d," die bogenförmig ausgebildet sein können und die winklig zur axialen Richtung verlaufen. Wie aus Fig. J5 ersichtlich, sind die relativ bewegbaren Teile 26b paarweise angeordnet, wobei zwei Paare mittels einer Buchse oder eines Gewindeauges getragen sind, das in jedem Schieberteil angeordnet ist, wobei ein Ende dieser Buchse oder dieses Gewindeauges als Klauenkupplung ausgebildet ist. Eine ■ dieser Buchsen oder Gewindeaugen besitzt ein äußeres Linksgewinde und die andere ein äußeres Rechtsgewinde. Entsprechende Gewinde sind in den relativ bewegbaren Teilen 26b vorgesehen, das heißt, das eine der Teile besitzt ein inneres Linksgewinde und das andere ein inneres Rechtsgewinde. Dreht sich die Spindel 22, so nähern sich die relativ bewegbaren Teile 26b dem feststehenden Schieberteil 26a oder sie

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entfernen sich von ihm. Die schrägen und möglicherweise bogenförmigen Seitenflächen 26d nähern sich oder entfernen sieh dann auch voneinander. Der Abstand zwischen den relativ bewegbaren Teilen 26b ist proportional zum wirksamen Öffnungsquerschnitt. Durch äußeres Drehen der Spindel 22 wird eine Änderung der Öffnungsquerschnitte des Innenventils 26 zwischen praktisch null und hundert Prozent erreicht. Das Innenventil 26, das sich während des Steuervorgangs axial bewegt, ist deshalb über seine ganze VersteIlstrecke vollkommen steuerbar.

Die Spindel 22 kann auch, mit einem nicht dargestellten Mittel versehen sein, das dazu dient, daß die Stellung der Stopfbüchsen-Schraube j5o relativ zur Stopfbüchse die eingestellte Lage der relativ bewegbaren Teile 26b anzeigt.

Die beiden einander gegenüberliegenden relativ bewegbaren Teile 26b können verschiedene Mündungs- oder Drosselquerschnitte aufweisen, die durch Verändern des Anfangspunktes der Bewegung der Teile relativ zum feststehenden Innenventil 26a zustande gebracht werden können.

Die Bewegung der Spindel 22 wird von einer Steuervorrichtung gesteuert, die einen Stellmotor besitzt, der das Innenventil in axialer Richtung abhängig von der Belastung der Heizschlange verstellt bzw. verschiebt. Der Öffnungsquerschnitt des Innenventils kann mittels einer zweiten Steuervorrichtung gesteuert werden, durch welche die Spindel 22 gedreht wird.

Verwendet man eine Steuerventil-Anordnung in einer Heizungsanlage für ein bestimmtes Gebiet, ist es wichtig, daß die Rücklauftemperatur so niedrig wie möglich gehalten wird. In einem solchen Falle kann man die Forderung nach einer konstanten Durchflußmenge im Verteilernetz außer acht lassen. Das Steuerventil 2o sollte dann als Zweiwegeventil dienen. Dies kann man dadurch erreichen,

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daß man ein Mittel IK₃ bspw. eine Scheibe in der Rohrleitung anordnet, um einen Fluß durch diese Rohrleitung zu verhindern. In einem solchen Falle genügt es, wenn man nur eine Hälfte des innenventils besitzt.

Das Rückschlagventil 11 dient dazu, den Durchfluß dann abzusperren, wenn die Pumpe 5 aus dem einen oder anderen Grunde aufhören sollte zu arbeiten.

Installiert man die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung umgekehrt herum, also sozusagen auf dem Kopf, so ergibt sich, daß bei geschlossenem Steuerventil 2o das Heißwasser bei fehlendem Rückschlagventil 4 nach oben in die Zweigleitung 12 steigen würde, wobei gleichzeitig das Kaltwasser auf den Punkt sinken würde, an dem das Rückschlagventil 4 angeordnet wird. Es würde sich dann wegen des !Thermosiphon- bzw. Wärmeumlaufeffekts ein unerwünschter Wärmeaustausch ergeben. Wird das Rückschlagventil 4 in der angegebenen Lage angeordnet, so wird diese Art der Doppelzirkulation verhindert, welche Stellung auch immer das Ventil einnimmt und ungeachtet dessen, ob die Rohrschlange 6 mit Heiß- oder Kaltwasser gespeist wird·

Bei einer nieht dargestellten anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Spindel nicht drehbar ausgebildet sein, wobei ein Innenventilteil relativ zur Spindel zur Änderung des öffnungsquersehnitts drehbar ist, bspw. über den Ventilsitz.

- Ansprüche —

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Claims

Patentansprüche

Regelventil, insbesondere Zwei- oder Dreiwegeventil für ein heißes oder kaltes Medium, vorzugsweise Wasser und zur Speisung eines Wärmeaustauschers o.dgl., mit einem Innenventil oder Ventilschieber an einer verstellbaren Stange oder Spindel,- dadurch gekennzeichnet, daß das Innenventil (26) wenigstens einen relativ zur Spindel (22) feststehenden Teil (26a) und wenigstens einen relativ zum feststehenden Teil (26a) axial bewegbaren Teil (26b) aufweist und daß die beiden Teile (26a, b) bei Drehung der Spindel (22) eine Öffnung begrenzen, deren Querschnittsfläche kontinuierlich veränderbar ist.

2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der axial bewegbare Teil (26b) eine Seitenfläche (26c,d)aufweist,. die zur axialen Richtung winklig verläuft und "die beim Verstellen des axial bewegbaren Teils (26b) relativ zum feststehenden Teil (26a) eine Öffnung oder einen Schlitz frei .'gibt, deren bzw.' dessen Querschnittsfläche sich entsprechend der G-röße der Verstellung ändert.

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j5. Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche (26c,d) bogenförmig ist.

4. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (22) eine Gewindebuchse oder ein Gewindeauge aufweist, die bzw. das in ein entprechendes Gewinde am axial bewegbaren Teil (26b) eingreift.

5. Regelventil zur Verwendung als Dreiwegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenventil (26) zwei feststehende Teile (26a) und eine Zwischendichtung (27) aufweist, daß jedes der feststehenden Teile (26a) mit wenigstens einem axial bewegbaren Teil (26b) zusammenwirkt und daß die bewegbaren Teile (26b) beim Yergrößern der Querschnittsfläche der öffnung voneinander weg und bei deren Verkleinerung aufeinander zu bewegbar sind.

6. Regelventil nach Anspruch 4 und 5* dadurch gekennzeichnet, daß jedes bewegbare Teil (26b) in eine Gewindebuchse eingreift, wobei die eine Buchse ein Links- und die andere ein Rechtsgewinde aufweist.

7. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Mittel zum axialen Verstellen der Spindel (22) und ein Mittel zum Erzeugen einer relativen Drehbewegung"zwischen der Spindel (22) und dem axial bewegbaren Teil (26b) und damit zur Steuerung der axialen Lage des axial bewegbaren Teils und dadurch der Querschnittsflache der öffnung aufweist.

8. Innenventil oder Ventilschieber mit einer Spindel, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Spindel (22) wenigstens ein feststehendes Innenventilteil (26a) und wenigstens ein bei der

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Dreliiing der Spindel relativ zu dieser axial bewegbares Innenventilteil (26b) angeordnet ist.

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