DE3300752A1

DE3300752A1 - Dampfumformventil

Info

Publication number: DE3300752A1
Application number: DE19833300752
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Zikesch C H GmbH
Current assignee: Zikesch C H GmbH
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1984-07-19
Also published as: JPS59165806A; CH670139A5; DE3300752C2

Description

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Dampfumformventi1

Die Erfindung betrifft ein Dampfumformventil, mit einem Ventilgehäuse/ mit einer durch ein Betätigungselement in axialer Richtung beweglichen Hauptspindel, die mit einem Schließteil zusammenwirkt, mit einer innerhalb des Ventilgehäuses angeordneten Einrichtung zum Zugeben von Wasser in einer von der Größe des jeweiligen Spindel-Öffnungshubes abhängigen Menge und mit einem Regelventil zur Feinregelung der zugegebenen Wassermenge.

Bei einem bekannten Dampfumformventil ist die Hauptspindel als Hohlspindel ausgebildet. Das Wasser wird von außen in die Hohlspindel eingeleitet und durchströmt einen im Bereich des Schließteils angeordneten Lochzylinder, sobald der Schließteil geöffnet wird. Wenn das Dampfumformventil geschlossen ist^v, ist auch die Wasserzuführung im Bereich des Schließteils gesperrt.

Das zugeführte Wasser dient zur Abkühlung des Dampfes auf eine vorgegebene Temperatur. Die jeweils zugeführte Wassermenge ist jedoch über die Abhängigkeit von dem jeweiligen Spindel-Öffnungshub nur grob an die jeweils durchströmende Dampfmenge anpaßbar. Es ist deshalb erforderlich, in die zum Dampfumformventil führende Wasserzuleitung zusätzlich ein Regelventil einzuschalten, das in Abhängigkeit von der jeweiligen Dampftemperatur der Ausgangsseite des Dampfumformventils eine Feinregelung der jeweils zuzuführenden Wassermenge bewirkt. ^^__ —

Der für das Wasser-Regelventil erforderliche höhere technische Aufwand ist nachteilig. Es ist ferner ungünstig, daß die Feinregelung außerhalb des Dampfumformventils liegt; das Wasser muß nämlich mit einem höheren Druck zugeführt werden, da insgesamt zwei Drosselstellen vorhanden sind.

Es war deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den für die Regelung der.Wasserzufuhr erforderlichen Aufwand herabzusetzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Regelventil innerhalb des Ventilgehäuses angeordnet ist und eine von außen betätigbare Hilfsspindel aufweist, die mit einem in den ausgangsseitigen Teil des Ventilgehäuses mündenden Hilfssitz zusammenwirkt. Hierdurch wird es möglich, die Feinregelung der Wasserzufuhr in unmittelbarer Nähe desjenigen Bereiches zu bewirken, in dem das Wasser dem Dampf zugegeben wird. Das Wasser kann deshalb unter einem geringeren Druck zugeführt werden als bisher. Dies hat auch eine Energie- ; einsparung zur Folge. Der technische Aufwand wird zusätzlich j dadurch herabgesetzt, daß ein separates Regelventil nicht ■; mehr erforderlich ist, denn das zur Zuführung des Wassers dienende Regelventil ist jetzt konstruktiv in dem Dampf uniform- -. ventil integriert. Auch wenn im Zusammenhang mit der Beschrei- i bung der Erfindung von Wasser als Mittel zur Abkühlung des ; Dampfes die Rede ist, ist auch die Zugabe anderer flüssiger Wärmekreislauf-Medien im Rahmen der Erfindung denkbar.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ; die Hilfsspindel als Hohlspindel ausgebildet sein und als Zuführung für das Wasser dienen. Ferner ist es für die konstruktive Ausbildung des Dampfumformventils günstig, wenn die Hilfsspindel koaxial zur Hauptspindel angeordnet ist und wenn der Hilfssitz am Schließteil der Hauptspindel ausgebildet ist. Eine grobe Vorgabe der jeweils zugeführten Wassermenge kann jeweils durch die Betätigung der Hauptspindel erfolgen. Der Hilfssitz, der mit der Hilfsspindel zusammen das Regelventil bildet, muß aber nicht unbedim

am Schließteil der Hauptspindel ausgebildet werden, sondern kann von diesem konstruktiv getrennt sein.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Hauptspindel eine zur Zuführung des Wassers dienende Hohlspindel ist und daß die Hilfsspindel innerhalb der Hauptspindel in axialer Richtung beweglich ist. Der Hilfssitz kann sich hierbei innerhalb der Hohlspindel oder auch im Bereich des Schließteils selbst befinden. Alternativ hierzu ist es aber erfindungsgemäß auch denkbar, daß die Hilfsspindel in Verlängerung der als Hohlzylinder ausgebildeten Hauptspindel in axialer Richtung beweglich angeordnet ist. In diesem Fall wird die die Betätigung der Hilfsspindel von der der Hauptspindel gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses aus erfolgen.

Für beide Ausführungsformen kann es erfindungsgemäß günstig sein, wenn der Schließteil der Hauptspindel einen ausgangsseitig an den Hilfssitz anschließenden Lochzylinder aufweist, wenn die Hilfsspindel vom Lochzylinder eng anliegend umgeben ist und wenn die Größe des am Lochzylinder jeweils freigegebenen Wasser-Austrittsquerschnitts von der relativen axialen Lage zwischen Lochzylinder und Hilfsspindel abhängig ist. Die Hilfsspindel kann hierbei einen mehr oder weniger großen Teil der im Lochzylinder enthaltenen Löcher freigeben oder verschließen, so daß hierdurch die Menge des jeweils zugeführten Wassers ausreichend fein geregelt werden kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung beziehen sich auf die Betätigung von Hauptspindel und Hilfsspindel. Eine dieser Ausgestaltungen besteht darin, daß das an der Hauptspindel angreifende Betätigungselement und die Hilfsspindel durch ein Gestänge kraftübertragend miteinander verbunden sind und daß in devj Kraftübertragungsweg

ein in Abhängigkeit von der ausgangsseitigen Dampftemperatur arbeitendes .Stellelement eingeschaltet ist. Die Hauptspindel und die Hilfsspindel werden also zunächst durch ein gemeinsames Betätigungselement gleichzeitig verstellt. Das Stellelement bewirkt nur noch diejenige Differenz in der gemeinsamen Verstellbewegung, die zur genauen Vorgabe der jeweiligen Wassermenge bzw. zum Erreichen der gewünschten Dampftemperatur erforderlich ist.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn das Gestänge einen den Hub der Hauptspindel bewirkenden Haupthebel, einen den Hub der Hilfsspindel bewirkenden Hilfshebel und eine das Stellelement enthaltende Kupplungsstange aufweist und wenn mittels des Stellelementes eine Längenänderung der Kupplungsstange bewirkbar ist. Das Stellelement ist vorteilhaft eine beidseitig beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Anordnung.

Die jeweils vom Haupthebel und vom Hilfshebel auszuführenden Verstellwege lassen sich in vorteilhafter Weise justieren, wenn der Hilfshebel zwischen dem Angriffspunkt der Hilfsspindel und dem Angriffspunkt der Kupplungsstange schwenkbar gelagert ist und wenn der Schwenkpunkt lageveränderlich ist.

"ine günstige Auslegung für das Gestänge ist gegeben,

■■ ." Tx.öe des Haupthebels an einem Festpunkt gelagert ~w~, wenn, das die Verstellung der Hauptspindel bewirkende Betätigungselement mit dem anderen Ende des Haupthebels verbunden ist und wenn die Hauptspindel zwischen diesem und dem Festpunkt am Haupthebel angreift.

Es lassen sich günstige Verhältnisse für die Kraftübertragung erzielen, wenn·die Kupplungsstange erfindungsgemäß an einem zwischen dem Angriffspunkt der Hauptspindel

und dem Angriffspunkt des Betätigungrelementes liegenden Punkt mit dem Haupthebel verbunden¹ ist. Dies gilt insbesondere für eine Ausführungsform, bei der die Haupt-

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spindel und die Hilfsspindel aus/diametral entgegengesetzten Richtung in das Ventilgehäuse eintreten.

Alternativ hierzu ist es erfindungsgemäß aber auch denkbar, daß das Betätigungselement eine Kolben-Zylinder-Anordnung ist, deren einer Teil sich auf einem Festpunkt abstützt, und daß die Kupplungsstange oder ein Ende des Stellelementes mit dem anderen Teil der Kolbenzylinderanordnung verbunden ist. Diese Ausbildung kann insbesondere gewählt werden, wenn die Hilfsspindel innerhalb der als Hohlspindel ausgebildeten Hauptspindel verläuft.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch ein Dampfumformventil in einer ersten Ausfuhrungsform;

Figur 2 einen Teil der Darstellung nach Figur 1 in vergrößertem Maßstab;

Figur 3 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Teil des Dampfumformventils in einer abgewandelten Ausführungsform.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Dampfumformventil hat ein Ventilgehäuse 10 von etwa kreisförmigem Querschnitt. Eine Trennwand 11 unterteilt den Innenraum des Ventilgehäuses 10 in einen eingangsseitigen Teil 12 und einen ausgangsseitigen Teil 13. über einen Anschlußstutzen 14 wird dem Dampfumformventil Dampf zugeführt. Der entspannte Dampf tritt durch einen weiteren Anschlußstutzen

Im mittleren Bereich der Trennwand 11 ist ein Ventilsitz 16 ausgebildet. In diesen greift ein Schließteil 17 ein, der das untere Ende einer Hauptspindel 18 bildet. Diese ist eine Hohlspindel, die eine Kammer 19 im Ventilgehäuse 10 durchsetzt und im Bereich der Kammer 19 mit Durchbrechungen 20 versehen ist. über einen Anschlußstutzen 21 in die Kammer 19 eingeführtes Wasser kann also in einen inneren Kanal 22 der Hauptspindel 18 gelangen.

Der Schließteil 17 hat einen in den ausgangsseitigen Teil 13 des Ventilgehäuses 10 hineinragenden Lochring 23 und einen zu diesem konzentrischen inneren Lochzylinder 24, die beide zur besseren Verteilung und Vermischung von Dampf und Wasser dienen. Innerhalb des Lochzylinders 24 befindet sich eine Hilfsspindel 25, die sich in Verlängerung der Hauptspindel 18 erstreckt und das Ventilgehäuse 10 an einer Stelle durchsetzt, die der Durchtrittsstelle der Hauptspindel 18 diametral gegenüberliegt. Im Übergangsbereich zwischen dem Kanal 22 und dem Innenraum des Lochzylinders 24 ist ein Hilfssitz 26 in Form einer konischen Querschnxttsverengung ausgebildet. Das freie Ende der Hilfsspindel 25 ist dieser Form so angepaßt, daß es wie ein Schließteil am.Hilfssitz 26 anliegen und die Wasserzufuhr sperren kann, wenn sich der Schließteil 17 in Schließstellung befindet.

Das aus dem Ventilgehäuse 10 herausragende Ende der Hauptspindel 18 ist mit einem Haupthebel 27 gelenkig verbunden, der mit seinem einen Ende an einem Punkt 28 schwenkbar gelagert ist. An dem anderen Ende des Haupthebels 27 greift die zu einer Kolbenzylinderanordnung 2 9 gehörende Kolbenstange 30 an, während sich das andere Ende der Kolbenzylinderanordnung 29 auf einem Festpunkt 31 abstützt.

Das eine Ende einer Kupplungsstange 32 ist zwischen den Angriffspunkten von Hauptspindel 18 und Kolbenstange 30 mit dem Haupthebel 27 verbunden. Das andere Ende der Kupplungsstange 32 greift an einem Hilfshebel 33 an, der um einen Schwenkpunkt 34 beweglich ist. Das andere Ende des Hilfshebels 33 ist mit der Hilfsspindel 25 verbunden. Der Schwenkpunkt 34 ist, wie nur schematisch angedeutet, gegenüber dem Ventilgehäuse 10 in Längsrichtung des Hilfshebels 33 verschiebbar, so daß das Verhältnis der vom Hilfshebel 33 gebildeten beiden Hebelarme veränderbar ist.

In die Kupplungsstange 32 ist eine als Stellelement dienende Kolbenzylinderanordnung 35 konstruktiv integriert. Diese ist ebenso wie die Kolbenzylinderanordnung 29 in beiden Richtung oeaufschlagbar. Die Kolbenzylinderanordnung 35 wird über einen hier nicht dargestellten Regelkreis in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz betätigt/ die aus der im ausgangsseitigen Teil 13 des Ventilgehäuses 10 herrschenden Dampftemperatur und einer vorgegebenen Solltemperatur gebildet ist.

Im einzelnen hat das beschriebene Dampfumformventil folgende Arbeitsweise:

Die Zeichnung zeigt das Dampfumformventil in seiner Schließstellung. Durch entsprechende Beaufschlagung der Kolbenzylinderanordnung 29 wird der Haupthebel nach oben gedrückt. Hierdurch wird die Hauptspindel angehoben,' so daß der Schließteil 17 vom Ventilsitz abhebt und der unter hohem Druck stehende Dampf an dem Lochring 23 des Schließteils 17 vorbei in den ausgangsseitigen Teil 13 des Ventilgehäuses 10 strömen kann. Mit dem Haupthebel 27 werden gleichzeitig die Kupplungsstange 32, die mit der Kolbenstange der Kolbenzylinderanordnung 35 identisch ist, angehoben, so daß der Hilfs-

hebel 33 um den Schwenkpunkt 34 geschwenkt wird und die Hilfsspindel *25 nach unten hin von dem Hilfssitz 26 abhebt. Somit kann gleichzeitig auch Wasser durch den Lochzylinder 24 in den ausgangsseitigen Teil 13 des Ventilgehäuses 10 gelangen und die Abkühlung des Dampfes bewirken. Solange der Dampf noch nicht die gewünschte Temperatur hat, wird über die von der Regelung ermittelte Regelabweichung die Kolbenzylinderanordnung 35 unabhängig von der Stellung des Haupthebels 27 betätigt, so daß die Hilfsspindel 25 je nach den Vorzeichen der Regelabweichung einen kleineren oder einen größeren Bereich des Lochzylinders 24 für den Wasserdurchtritt freigibt, bis die gewünschte Dampftemperatur am Ausgang des Dampfumformventils erreicht ist.

Die Ausführungsform nach Figur 3 unterscheidet sich gegenüber der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 in folgenden Punkten:

Es ist jetzt eine Hilfsspindel 36 vorgesehen, die durch die als Hohlspindel ausgeführte Hauptspindel 18 hindurchgeführt ist und an ihrem oberen Ende mit einem Hilfshebel 37 verbunden ist. Das untere Ende der Hilfsspindel 36 bildet in Schließstellung des Dampfumformventils zusammen mit einem Hilfssitz 38 die Abdichtung der Wasserzufuhr. Der Hilfssitz 38 befindet sich etwa im Übergangsbereich zwischen dem Kanal 22 und dem Lochzylinder 24.

Der Hilfshebel 37 ist an einem Schwenkpunkt 39 gelagert, der in* Längsrichtung des Hilfshebels 37 verschiebbar ist. Dies ist nur schematisch angedeutet. Mittels der Verschiebbarkeit kann das Verhältnis der durch den Hilfshebel 37 gebildeten beiden Hebelarme verändert werden.

Eine Kupplungsstange 40 ist konstruktiv mit einer Kolbenzylinderanordnung 41 integriert und mit der Kolbenstange

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derselben identisch. Der Zylinder der Kolbenzylinderanordnung 41 ist im Bereich seines unteren Endes mit dem Zylinder der Kolbenzylinderanordnung 29 verbunden. Letztere dient zur Betätigung des Haupthebels 27 und ist im Unterschied zu der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 nur in einer um 180 gedrehten Lage eingebaut, so daß sich jetzt die Kolbenstange 30 auf dem Pestpunkt 31 abstützt.

Das Dampfumformventil ist in einer Mittelstellung dargestellt, lim den Schließteil 17 vom Ventilsitz 16 abzuheben und das Dampfumformventil zu öffnen, wird die Kolbenzylinderanordnung 29 so beaufschlagt, daß der Haupthebel 27 mittels des Zylinders desselben nach oben gedrückt wird. Hierbei wird auch die Kolbenzylinderanordnung 41 nach oben hin mitgenommen, so daß der Hilfshebel 37 um den Schwenkpunkt 39 bewegt wird. Somit wird die Hilfsspindel 36 in einer zur Bewegungsrichtung der Hauptspindel 18 entgegengesetzten Richtung nach unten gedrückt. Das untere Ende der Hilfsspindel 36 gibt somit zunächst den oberen Bereich des Lochzylinders 24 für den Wasserdurchtritt frei.

Die Feinregelung der zugeführten Wassermenge wird wiederum durch entsprechende Beaufschlagung der Kolbenzylinderanordnung 41 bewirkt.

B e ζ u g s ζ i f. f .e r. η .1 i. s t. e

10 Ventilgehäuse

11 Trennwand

12 Teil

13 Teil

14 Anschlußstutzen

15 Anschlußstutzen

16 Ventilsitz

17 Schließteil

18 Hauptspindel

19 Kammer

20 Durchbrechung

21 Anschlußstutzen

22 Kanal

23 Lochring

24 Lochzylinder

25 Hilfsspindel

26 Hilfssitz

27 Haupthebel

28 Punkt

29 Kolbenzylinderanordnung

30 Kolbenstange

31 Pestpunkt

32 Kupplungsstange

33 Hilfshebel

34 Schwenkpunkt

35 Kolbenzylinderanordnung

36 Hilfsspindel

37 Hilfshebel

38 Hilfssitz

39 Schwenkpunkt

40 Kupplungsstange

41 Kolbenzylinderanordnung

Leerseite -

Claims

i_yipi.-ing. Or. jur. Alfred W. Meyef .- * : : : 4·a

Patentanwalt KreuzstraBe 32

Telefon- (0211) 325Θ64 Telegramme: Meypat

Neue Anschrift u. Tel. Nr.

Schwanonrnru-kl 10 Telefon 3S '30 I

4000 DÜS3P'^riorf

10. Jan. 1983

Aktenzeichen:

/tem Zeichen· 6θ44 Α 66

Anmelder: Firma C. H. Zikesch GmbPI

Theodor-Heuß-Str. 75, 4100 Duisburg 11

Ansprüche :

1.) Dampfumformventil, mit einem Ventilgehäuse, mit einer durch ein Betätigungselement in axialer Richtung beweglichen Hauptspindel, die mit einem Schließteil zusammenwirkt, mit einer innerhalb des Ventilgehäuses angeordneten Einrichtung zum Zugeben von Wasser in einer von der Größe des jeweiligen Spindel-Öffnungshubes abhängigen.Menge und mit einem Regelventil zur Feinregelung der zugegebenen Wassermenge, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil innerhalb des Ventilgehäuses (10) angeordnet ist und eine von außen betätigbare Hilfsspindel (25,36) aufweist, die mit einem in den ausgangsseitigen Teil (13) des Ventilgehäuses (10) mündenden Hilfssitz (26,38) zusammenwirkt.

2. Dampfumformventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspindel (25,36) als Hohlspindel ausgebildet ist und als Zuführung für das Wasser dient.

3. Dampfumformventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspindel (25,36) koaxial zur Hauptspindel (18) angeordnet ist und daß der Hilfssitz (26,38) am Schließteil (17) der Hauptspindel (18) ausgebildet ist.

4. Dampfumformventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hauptspindel (18) eine zur Zuführung des Wassers dienende Hohlspindei ist und daß die Hilfsspindel (36) innerhalb der Hauptspindel (18) in axialer Richtung beweglich ist.

5. Dampfumformventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptspindel (18) eine zur Zuführung des Wassers dienende Hohlspindel ist und daß die Hilfsspindel (25) in Verlängerung der Hauptspindel (18) in axialer Richtung beweglich angeordnet ist.

6. Dampfumformventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließteil (17) der Hauptspindel (18) einen ausgangsseitig an den Hilfssitz (26,38) anschließenden Lochzylinder (24) aufweist, daß die Hilfsspindel (25,36) vom Lochzylinder (24) eng anliegend umgeben ist und daß die Größe des am Lochzylinder (24) jeweils freigegebenen Wasser-Austrittsquerschnitts von der relativen axialen Lage zwischen Lochzylinder (24) und Hilfsspindel (25,36) abhängig ist.

7. Dampfumformventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Hauptspindel (18) angreifende Betätigungselement (29) und die Hilfsspindel (25, 36) durch ein Gestänge (27,30,33; 27,30,37) kraftübertragend miteinander verbunden sind und daß in den Kraftübertragungsweg ein in Abhängigkeit von der ausgangsseitigen Dampftemperatur arbeitendes Stellelement (35,41) eingeschaltet ist.

8. Dampfumformventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge einen den Hub der Hauptspindel (18) bewirkenden Haupthebel (27), einen den Hub der Hilfsspindel (25,36) bewirkenden Hilfshebel (33,37) und eine das Stellelement (35, 41) enthaltende Kupplungsstange (32,40) aufweist und daß mittels des Stellelementes (35,41) eine Längenveränderung der Kupplungsstange (32,40) bewirkbar ist.

9. Dampfumformventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das 'Stellelement eine beidseitig beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Anordnung (35,41) ist.

10. Dampfumformventil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfshebel (33,37) zwischen dem Angriffspunkt der Hilfsspindel (25,36) und dem Angriffspunkt der Kupplungsstange (32,40) schwenkbar gelagert ist und daß der Schwenkpunkt (34,39) lageveränderlich ist.

11. Dampfumformventil nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Haupthebels (27) an einem Festpunkt (28) gelagert ist, daß das die Verstellung der Hauptspindel (18) bewirkende Betätigungselement (29) mit dem anderen Ende des Haupthebels (27) verbunden ist und daß die Hauptspindel (18) zwischen diesem und dem Festpunkt (28) am Haupthebel (27) angreift.

12. Dampfumformventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsstange (32) an einem zwischen dem Angriffspunkt der Hauptspindel (18) und dem Angriffspunkt des Betätigungselementes (29) liegenden Punkt mit dem Haupthebel (27) verbunden ist.

13. Dampfumformventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement eine Kolbenzylinderanordnung (29) ist, deren einer Teil sich auf. einem Festpunkt (31) abstützt, und daß die Kupplungsstange oder ein Ende des Stellelementes (41) mit dem anderen Teil (30). der Kolbenzylinderanordnung (29) verbunden ist.

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