DE69407704T2 - Durchflussregelventil - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG: 1. Gebiet der Erfindung:
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Durchflußregelventil, das eine minimale Durchflußrate bzw. -menge durch Umleiten eines Fluids aufrechtzuerhalten vermag, um ein Überhitzen oder andere Risiken einer Pumpe zu verhindern, wenn die Durchflußmenge gering ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik:
• Ein Beispiel für ein Durchflußregelventil nach dem Stand der Technik ist in Fig. 5 dargestellt. Ein Ventilgehäuse 10 weist Öffnungen an einem Einlaß 1i, einem Auslaß 10 und einem Bypass-Auslaß 1b auf. Innerhalb des Ventilgehäuses 10 ist ein Hauptventilelement 20 vorgesehen&sub1; das durch eine Feder 30 gegen einen Hauptventilsitz ls gedrückt wird, und ein mit dem Hauptventilelement 20 verbundener Bypass-Öffnungs/Schließkörper so ist in einer axial beweglichen Weise gelagert. In dem Bypass-Öffnungs-/Schließkörper 50 sind ein Hohlraumabschnitt 5a und ein Langloch 5c ausgebildet. Wenn eine Bedarf sdurchflußmenge auf einer Lastseite groß ist, so drückt ein durch den Einlaß ii in das Ventilgehäuse 10 einströmendes, unter Druck stehendes Fluid das Hauptventilelement 20 nach rechts, wie Fig. 5 zeigt, um das Hauptventilelement 20 vom Hauptventilsitz is zu öffnen, so daß das Fluid vom Auslaß 10 durch einen um den Hauptventilkörper 20 ausgebildeten Spalt zur Lastseite hin fließt. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich der Bypass-Öffnungs/Schließkörper 50 zusammen mit dem Hauptventilelement 20 nach rechts, wie Fig. 5 zeigt, und das Langloch 5c wird in der Position gehalten, in der es mit einer inneren Fläche eines Führungselements 19 in Kontakt kommt. Damit hat das in den Hohlraumabschnitt 5a eingeströmte Fluid keinen Weg, um mit dem Bypass-Auslaß 1b zu kommunizieren, und eine Bypass- Durchflußmenge beträgt fast Null. Wenn sich nun die Last- Durchflußmenge vermindert hat, da sich das Hauptventilelement 20 dem Hauptventilsitz 1s nähert, wenn es gemäß Fig. 5 durch die Feder 30 nach links gedrückt wird, dann bewegt sich der Bypass-Öffnungs-/Schließkörper 50 ebenfalls gemeinsam mit dem Hauptventilelement 20 nach links, und das Langloch 5c gelangt in die Position, in der es mit dem Bypass-Auslaß 1b kommuniziert, und das durch den Einlaß 1i eingeströmte Fluid strömt vom Hohlraumabschnitt 5a durch das Langloch 5c und tritt aus dem Bypass-Auslaß 1b aus. Diese Bypass- Durchflußrate bzw. -menge ist, wie Fig. 6(B) darstellt, voreingestellt, so daß eine minimale Durchflußmenge aufrechterhalten werden kann, um ein Überhitzen oder andere Risiken einer Pumpe zu verhindern, wenn die Durchflußmenge gering ist.
• Im Falle des oben beschriebenen Durchflußregelventils nach dem Stand der Technik ist jedoch die Position des Bypass-Öffnungs-/Schließkörpers 50 in Abhängigkeit von der Position des Hauptventilelements 20 vorbestimmt, und somit ist eine Bypass-Durchflußmenge ebenfalls endgültig festgelegt. Dementsprechend ist es, nachdem das bisher bekannte Durchflußregelventil in einer Anlage o.dgl. eingebaut ist, für den Fall, daß eine Änderung des Bypass- Startpunkts und dgl. erwünscht ist, unmöglich, diesen zu ändern und zu justieren, ohne das Steuerventil zu zerlegen. Außerdem ergab sich in dem Fall, in dem das Fluid unter hohem Druck stehendes heißes Wasser ist, ein Problem, daß es aufgrund eines großen Druckunterschieds bei der Druckreduzierung im Langloch 5c zu Kavitation kommen konnte, was zu Erosionserscheinungen in der Nachbarschaft des Langlochs 5c und damit zu einer Formveränderung des Langlochs 5c führte und deshalb die Bypass-Charakteristiken veränderte.
• Aus der US-A-4,967,783 ist ein Rückführventil mit einem Steuerventil bekannt, das ein Gehäuse mit einer Einlaßkammer zur Aufnahme von Flüssigkeit von einer Pumpe und einer Auslaßkammer zum Transportieren der Flüssigkeit stromabwärts des Steuerventils, sowie eine Rückführöffnung zum Zurückführen der Flüssigkeit zu der Pumpe umfaßt. Die Rückschlagventil-Einrichtung unterteilt die Einlaß- und Auslaßkammern und ist so ausgelegt, daß sie ein Durchströmen von Flüssigkeit zwischen der Einlaß- und der Auslaßkammer gestattet oder blockiert. Das Bypass-Ventilmittel ist axial fluchtend mit der Rückschlagventil-Einrichtung angeordnet und umfaßt eine äußere Hülse mit einer Anzahl von Sitzen und einem gleitend beweglichen inneren Schaft mit einer Anzahl von Stegen, die gleitend mit den Sitzen zur Anlage kommen, um den Durchstrom durch das Bypass-Ventil zu unterbinden, wenn sich das Rückschlagventil in einer ersten Position befindet, und die außer Anlage kommen, um ein Durchströmen des Bypass- Ventils zu gestatten, wenn sich das Rückschlagventil in einer zweiten Position befindet. Die Bewegung des Rückführventilschaftes wird direkt von einem Steuerventil gesteuert, das den Wasserdruck und die Wassermenge in einer unter dem Schaft befindlichen Kolbenkammer reguliert.
• Ein weiteres Durchflußregelventil mit einem Bypass- Ventilabschnitt und einem Hauptventilabschnitt ist in der FR A-2 303 324 beschrieben.
• ABRISS DER ERFINDUNG:
• Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Durchflußregelventil bereitzustellen, das frei von den oben erwähnten Nachteilen der Durchflußregelventile nach dem Stand der Technik ist.
• Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Durchflußregelventil zu schaffen, bei dem ein Bypass- Startpunkt o.dgl. leicht geändert oder eingestellt werden kann, selbst wenn das Durchflußregelventil in einer Anlage o.dgl. schon eingebaut ist, und bei dem eine Bildung von Aushöhlungen, d.h. Kavitation, nicht zu befürchten ist.
• Erfindungsgemäß ist ein Durchflußregelventil vorgesehen, bei dem sich eine Umleitungs- bzw. Bypass-Ventilsektion zu öffnen vermag, wenn sich eine Hauptventilsektion einem geschlossenen Zustand genähert hat, wobei das Durchflußregelventil umfaßt: ein Ventilgehäuse mit der Hauptventilsektion und der Umleitungs- bzw. Bypass- Ventilsektion, wobei die Hauptventilsektion einen Einlaß, einen Auslaß, einen zwischen diesen liegenden Hauptventilsitz sowie ein zur Anlage an dem Hauptventilsitz vorgesehenes Hauptventilelement, einen zylindrischen Körper mit einem an der Umleitungs- bzw. Bypass-Ventilsektion angebrachten Bypass-Ventilsitz mit einer Anzahl von Vorsprüngen an seiner inneren Umfangsfläche, um zwischen diesen Bypass- Durchflußkanäle zu bilden, einen Bypass-Öffnungs/Schließkörper mit einem Bypass-Ventilelement, das zur Anlage an dem an seinem vorderen Endabschnitt gebildeten Bypassventilsitz angepaßt ist, mit einer Anzahl von in seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildeten Schlitzlöchern, um die Bypass-Durchflußkanäle zwischen den betreffenden Vorsprüngen des zylindrischen Körpers gleichzeitig mit dem Öffnen und Schließen des Bypass-Ventilelements zu öffnen bzw. zu schließen, sowie mit einer vergrößerten Außendurchmesser- Sektion, die mit der am hinteren Endabschnitt des zylindrischen Körpers ausgebildeten, inneren Umfangsfläche in Kontakt kommt und auf eine axial bewegbare Weise angeordnet ist, einen axial bewegbar angeordneten, den Bypass-Öffnungs/Schließkörper durchsetzenden Kolben mit einem in seinem hinteren Abschnitt ausgebildeten Abschnitt mit vergrößertem Außendurchmesser und einem diesen in axialer Richtung durchsetzenden Verbindungsloch, ein Justierteil, in welches ein hinterer Endabschnitt des Kolbens eingepaßt ist, und das derart ausgebildet ist, daß einer Fluidströmung zwischen dem Verbindungsloch in dem Kolben und einer hinter dem Bypass- Öffnungs-/Schließkörper ausgebildeten Steuerkammer Widerstand entgegengesetzt werden kann, welcher von einer Einsetztiefe des hinteren Endabschnitts des Kolbens abhängig ist, sowie Justierteil-Einstellmittel zum variablen Einstellen der Position des Justierteils in axialer Richtung, wobei das Justierteil-Einstellmittel von außerhalb des Ventilgehäuses zugänglich ist.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das vorstehend dargestellte Durchflußregelventil vorgesehen, wobei ein die oben erwähnten Schlitzlöcher bildender Bund an dem vorstehend erwähnten Bypass-Ventilelement angebracht ist.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das zuerst dargestellte Durchflußregelventil vorgesehen mit einem Stopper bzw. Anschlag, welches eine voll geöffnete Position bzw. Stellung des Bypass-Öffnungs- /Schließkörpers einstellbar verhindert bzw. einschränkt.
• In dem vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Durchflußregelventil werden, wenn das Hauptventilelement eine geöffnete Position einnimmt, die größer ist als eine vorbestimmte Öffnungsposition, obwohl ein Kolben und ein Bypass-Öffnungs-/Schließkörper frei sind, weil der Kolben vom Hauptventilelement abgerückt ist, da ein Fluiddruck auf die Hinterendflächen der Abschnitte mit vergrößertem Außendurchmesser des Kolbens und den Bypass-Öffnungs/Schließkörper mit größeren Flächen als ihre Vorderendflächen durch das den Kolben durchsetzende Verbindungsloch einwirkt, der Kolben und der Bypass-Öffnungs-/Schließkörper unter dem Druck des Fluids nach vorne bewegt. Das Bypass-Ventilelement kommt somit gegen den Bypass-Ventilsitz zur Anlage, und die Bypass-Durchflußmenge wird gleich Null. Wenn das Hauptventilelement in eine Öffnungsposition mit einem geringeren Öffnungsgrad als dem der vorbestimmten Öffnungsposition gekommen ist, kommt das Hauptventilelement gegen den Kolben zur Anlage und drückt letzteren nieder, womit die Einsetztiefe des hinteren Endabschnitts des Kolbens im Justier- bzw. Regelteil groß wird. Dann bewegt sich der Bypass-Öffnungs-/Schließkörper nach rückwärts, da sich der Durchströmwiderstand für das Fluid zwischen dem Verbindungsloch in dem Kolben und der Steuerkammer hinter dem Bypass-Öffnungs-/Schließkörper erhöht, so daß durch eine Zunahme des Durchströmwiderstands des aus der Steuerkammer ausfließenden Fluids ein Ausgleich erfolgt; folglich entfernt sich das Bypass-Ventilelement vom Bypass-Ventilsitz um einen entsprechenden Betrag, und eine Bypass-Strömung mit der entsprechenden Bypass-Durchflußmenge wird erzeugt. Aufgrund der Tatsache, daß die zwischen der Anzahl von auf dem zylindrischen Körper befindlichen Vorsprüngen ausgebildeten Bypass-Durchflußkanäle durch die Schlitzlöcher in dem Bypass Öffnungs-/Schließkörper gleichzeitig mit dem Öffnen und Schließen des Bypass-Ventilelements geöffnet und geschlossen werden, wird der Druck des in den Bypass einströmenden Fluids schrittweise an der Stelle der entsprechenden Schlitze reduziert, womit das Druckgefälle bzw. der Druckunterschied im Augenblick der Druckminderung gering wird und es kaum zu Kavitation kommt. Wenn die Position in axialer Richtung des Regel- bzw. Justierteils variabel durch das Justierteil- Einstellmittel verstellt wird, dann wird eine Einsetztiefe des Kolbens in das Justierteil verändert, womit sich ein Einströmwiderstand des Fluids in den Steuerraum ändert, der Bypass-Öffnungs-/Schließkörper sich nach oben in die Position bewegt, in der ein Ausgleich stattfindet, und die Bypass- Durchströmmenge sich variabel einstellt.
• Wenn ein Stopper bzw. Anschlag vorgesehen ist, um eine voll geöffnete Position des Bypass-Öffnungs-/Schließkörpers einstellbar einzuschränken bzw. zu verhindern, so kann die Bypass-Durchströmmenge unter einem voll geöffneten Zustand regelbar eingeschränkt werden.
• Die vorstehend beschriebenen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
• In den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 ein Durchflußregelventil gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1(A) eine allgemeine lotrechte Schnittansicht des Durchflußregelventils ist, während Fig. 1(B) eine lotrechte Schnittansicht des Umleitungs- bzw. Bypass-Ventilabschnitts in demselben Durchflußregelventil ist.
• Fig. 2 eine lotrechte Schnittansicht, welche die Bypass- bzw. Umleitungsströmungen in dem Durchflußregelventil gemäß Fig. 1 darstellt,
• Fig. 3 einen Bypass-Schließzustand des Durchflußregelventils gemäß Fig. 1, wobei eine allgemeine lotrechte Schnittansicht des Durchflußregelventils bei (A) dargestellt ist, während eine lotrechte Schnittansicht der Umleitungs- bzw. Bypass-Ventilsektion in demselben Durchflußregelventil bei (B) dargestellt ist,
• Fig. 4 Betriebszustände des Durchflußregelventils gemäß Fig. 1 für den Fall, daß der Bypass-Startpunkt in der Einstellung verändert worden ist, und zwar bei (A) einen lotrechten Schnitt durch das Durchflußregelventil in dem Zustand, in dem der Bypass-Startpunkt verzögert worden ist, und bei (B) eine lotrechte Schnittansicht des Durchflußregelventils in dem Zustand, in dem der Bypass-Startpunkt vorgestellt worden ist,
• Fig. 5 eine lotrechte Schnittansicht eines Durchflußregelventils nach dem Stand der Technik und
• Fig. 6 Diagramme, welche die Beziehungen zwischen einem Öffnungsgrad eines Hauptventils und einer Durchflußrate bzw. -menge darstellen, wobei ein Diagramm das Verhältnis in bezug auf das in Fig. 1 dargestellte Durchflußregelventil bei (A) zeigt, während ein weiteres Diagramm dasselbe Verhältnis in bezug auf ein bei (B) dargestelltes Durchflußregelventil zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM:
• Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, die eine lotrechte Schnittansicht eines allgemeinen Aufbaus eines Durchflußregelventils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Fig. 1(A) und eine lotrechte Schnittansicht einer Bypass- bzw. Umleitungsventilsektion in eben diesem Regelventil in Fig. 1(B) zeigt.
• In Fig. 1(A) bezeichnet die Bezugsziffer 10 ein Ventilgehäuse, und in dem Ventilgehäuse 10 sind die erforderlichen Fluiddurchflußkanäle, ein Einlaß 1i, ein Auslaß 10, ein Bypass-Auslaß 1b und ein Hauptventilsitz ls ausgebildet. An den Einlaß li ist ein Zuführleitungssystem einer Fluiddruckquelle, z.B. einer nicht dargestellten Wasserzuführpumpe o.dgl., angeschlossen. An den Auslaß 10 ist ein Last-Rohrleitungssystem wie ein Kesselwasserspeiser o.dgl. (nicht dargestellt) angeschlossen. An den Bypass- Auslaß 1b ist ein Rückführleitungssystem zum Rückführen des Wassers des Bypass-Flusses zu einem nicht dargestellten Wasserzuführtank o.dgl. angeschlossen. Die Bezugsziffer 20 bezeichnet ein Hauptventilelement, das in einer axial beweglichen Weise angeordnet ist, und dessen Ventilspindel derart in einem Hauptventillager 12 gelagert ist, daß es einen Hauptdurchflußkanal öffnen und schließen kann, indem es gegen den Hauptventilsitz ls innerhalb des Ventilgehäuses 10 zur Anlage kommt. Mit der Bezugsziffer 30 ist eine Druckfeder bezeichnet, die derart angeordnet ist, daß sie das Hauptventilelement 20 an den Hauptventilsitz 1s mit einer vorbestimmten elastischen Rückstellkraft andrücken kann. Die Bezugsziffer 40 bezeichnet einen Kolben in der Umleitungsbzw. Bypass-Ventilsektion, der das Hauptelement eines Mechanismus zum Öffnen eines Bypass-Durchflußkanals zum Bypass-Auslaß lb unter dem Druck des Hauptventilelements 20 darstellt, wenn sich das Hauptventilelement 20 in einem fast geschlossenen Zustand befindet.
• Gemäß Fig. 1(B) ist der Kolben 40 auf einer Mittellinie der Bypass-Ventilsektion positioniert, und außerhalb des Kolbens 40 ist ein Bypass-Öffnungs/Schließkörper 50 vorgesehen. Innerhalb des Ventilgehäuses 10 ist in der Bypass-Ventilsektion ein zylindrischer Körper 91 befestigt, und ein Bypass-Ventilsitz 92 ist feststehend im oberen Abschnitt der Fig. 1(B) vorgesehen. Im unteren Endabschnitt derselben Figur ist ein Justier- bzw. Regelteil 60 vorgesehen, das in einem Justierteillager 93 in axial beweglicher Weise gelagert ist. Durch Anbringen eines Deckels mittels Befestigungsbolzen 16, nachdem die oben erwähnten Teile in das Ventilgehäuse 10 von unten her (nach der Ansicht derselben Figur) eingefügt sind, werden der zylindrische Körper 91, der Bypass-Ventilsitz 92 und das Lager 93 des Justier- bzw. Regelteils fest am Ventilgehäuse 10 gesichert, während der Bypass-Öffnungs-/Schließkörper 50 und der Kolben in einer axial beweglichen Weise angeordnet werden.
• Gemäß Fig. 1(B) ist der Bypass-Ventilsitz 92 am Einlaß der Bypass-Ventilsektion (im oberen Teil in Fig. 1(B)) vorgesehen, und der untere Abschnitt des Bypass-Ventilsitzes 92, wie er in derselben Figur dargestellt ist, ist als Ventilsitz mit konischer Oberfläche ausgebildet. Der vordere Endabschnitt des zylindrischen Körpers 91 ist fest mit einem hinteren Abschnitt des Bypass-Ventilsitzes 92 verbunden, und der zylindrische Körper 91 sowie der Bypass-Ventilsitz 92 sind am Ventilgehäuse 10 durch Befestigung des Deckels 15 über das Justierteillager 93 mittels der Befestigungsbolzen 16 befestigt. An der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Körpers 91 sind eine Anzahl (3 oder 4 in der Figur) von ringförmigen Vorsprüngen oder Stegen 91a und zwischen den entsprechenden Vorsprüngen oder Stegen 91a die entsprechenden Bypass-Durchflußkanäle 91c ausgebildet. Die inneren Umfangsflächen der entsprechenden Vorsprünge bzw. Stege 91a sind genau auf Maß gefertigt, um den gleichen Durchmesser zu haben, so daß sie ganz leicht entlang der äußeren peripheren Fläche eines Bundes 52 gleiten können, der später beschrieben wird. Die Positionen der entsprechenden Vorsprünge werden in Beziehung zu den Positionen der Schlitzlöcher 52b in dem Bund 52 bestimmt, so daß an den Stellen der betreffenden Vorsprünge 91a ein vorbestimmter gleicher Öffnungsgrad unter gegebenen Bedingungen erzielt werden kann. Aus den Bypass- Durchflußkanälen 91c zwischen den hintersten zwei Vorsprüngen 91a wird ein mit dem Bypass-Auslaß 1b kommunizierender Fluid- Durchflußkanal gebildet.
• Gemäß Fig. 1(B) ist der Bypass-Öffnungs-/Schließkörper 50 zum Führen des Kolbens 40, der ihn längs einer zentralen Linie in einer axial verschiebbaren Weise durchsetzt, innerhalb des zylindrischen Körpers 91 in ebenfalls axial beweglicher Weise angebracht. Der Bypass-Öffnungs- /Schließkörper ist ein integrales Bauteil, bestehend aus dem Bypass-Ventilelement 51, dem Bund 52, einem Kolbenaufnahmeteil 53 und einem Abschnitt 55 mit vergrößertem Außendurchmesser. Der vordere Endabschnitt des Bypass- Ventilelements 51 ist in konischer Form ausgebildet und kann in engen Kontakt mit dem konischen Ventilsitzabschnitt des Bypass-Ventilsitzes 92 gebracht werden. An der äußeren Umfangsfläche des Bypass-Ventilelements 51 ist auch eine Anzahl ringförmiger Aussparungen und Vorsprünge ausgebildet, so daß diese entsprechenden Vorsprünge 91a und den dazwischenliegenden Aussparungen 91c an der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Körpers 91 gegenüberliegen, wobei diese Aussparungen zusammen mit den Bypass- Durchflußkanälen 91c Bypass-Durchflußkanäle bilden, die aus den Aussparungen zwischen den betreffenden Vorsprüngen 91a an dem zylindrischen Körper 91 gebildet sind. Der Bund 52 ist kreis- und rohrförmig ausgebildet, wobei die Innenfläche des Bundes 52 so geformt ist, daß sie in engen Kontakt mit den entsprechenden ringförmigen Vorsprüngen des Bypass- Ventilelements 51 treten kann. Die Außenfläche des Bundes 52 ist derart ausgebildet, daß sie leicht entlang den entsprechenden Vorsprüngen 91a des zylindrischen Körpers 91 gleiten kann. Im Bund 52 sind Schlitzlöcher 52b ausgebildet, so daß die Verbindung zwischen den Bypass-Durchflußkanälen 91c zwischen den entsprechenden Vorsprüngen 91a auf dem zylindrischen Körper 91 und den entsprechenden ringförmigen Aussparungen im Bypass-Ventilelement 51 geöffnet und geschlossen werden kann, und eine Verbindung bei einem bestimmten Öffnungsgrad unter einer bestimmten Bedingung möglich wird. Der Bypass-Ventilabschnitt ist so ausgebildet und zusammengesetzt, daß ein Öffnen oder Schließen sowie der Öffnungsgrad der Bypass-Durchflußkanäle 91c über die entsprechenden Schlitzlöcher 52b immer mit dem Öffnen oder Schließen bzw. dem Öffnungsgrad des Durchflußkanals zwischen dem vorderen Endabschnitt des Bypass-Ventilelements 51 und dem Bypass-Ventilsitz 92 identisch sein kann.
• Zusätzlich sind am hinteren Endabschnitt des Bypass- Ventilelements 51 ein Kolbenaufnahmeteil 53 und ein Abschnitt 55 mit vergrößertem Außendurchmesser befestigt. Der innere Umfang des hinteren Abschnitts des zylindrischen Körpers 91 ist glatt ausgebildet, und zwar so, daß er einen größeren Durchmesser als der innere Umfang der Vorsprünge 91a aufweist, und der Außendurchmesser des Abschnitts 55 mit vergrößertem Außendurchmesser des Bypass-Ventilelements 51 ist so ausgebildet, daß er in Gleitkontakt mit der Innenfläche des einen größeren Innendurchmesser aufweisenden, hinteren Abschnitts des zylindrischen Körpers 91 kommt. Das Kolbenaufnahmeteil 53 ist derart ausgebildet, daß es mit seinem äußeren Umfang in Kontakt mit dem inneren Umfang des Abschnitts 55 mit vergrößertem Außendurchmesser kommen kann, wobei sein Vorderende in Kontakt mit dem Hinterende des Bypass-Ventilelements 51 tritt und sein innerer Umfang in Gleitkontakt mit einem Abschnitt 4c mit vergrößertem Durchmesser des Kolbens 40 kommen kann.
• Gemäß Fig. 1(B) ist der Kolben 40 in einer axial beweglichen Weise angeordnet, und er durchsetzt den Bypass- Öffnungs-/Schließkörper 50 längs seiner Mittellinie mit dazwischen eingefügten O-Dichtringen zum Verhindern von Undichtigkeiten. Das vordere Ende des Kolbens 40 liegt gegen das Hauptventilelement 20 an einer bestimmten Öffnungsgradposition des Hauptventilelements 20 an, wobei der hintere Endabschnitt des Kolbens 40 der Länge nach so geformt ist, daß der hintere Endabschnitt innerhalb des Justierteils 60 gleiten kann; auf mittlerem Wege des Kolbens 40 ist ein Vorsprung 4b ausgebildet, so daß eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 40, wie sie in Fig. 1(B) dargestellt ist, an einer vorbestimmten Stelle mittels des Vorsprungs 4b gestoppt werden kann, der gegen die innere Oberfläche des Bypass- Ventilelements 51 zum Anschlag kommt. Am Endabschnitt des Kolbens 40 ist ein Abschnitt 4c mit vergrößertem Außendurchmesser ausgebildet. Dieser Abschnitt 4c mit vergrößertem Außendurchmesser paßt in das Kolbenaufnahmeteil 53 des Bypass-Öffnungs-/Schließkörpers 50 und geht durch dieses hindurch, und der Endabschnitt des Abschnitts 4c mit vergrößertem Außendurchmesser paßt in das Justierteil 60. Zusätzlich ist entlang einer Mittellinie des Kolbens 40 ein Verbindungsloch 4a ausgebildet, das axial den Kolben 40 durchsetzt.
• Wie Fig. 1(B) darstellt, ist am hinteren Endabschnitt der Bypass-Ventilsektion (der untere Abschnitt in Fig. 1(B)) ein Justierteil 60 in axial beweglicher Weise entlang der Mittellinie der Bypass-Ventilsektion vorgesehen, wobei seine äußere Umfangsfläche durch ein Justierteillager 93 getragen ist, das sich innerhalb eines am Ventilgehäuse 10 mittels Befestigungsbolzen 16 angebrachten Deckels 15 befindet. Ein Raum, der zwischen den vorderen Endflächen des Justierteillagers 93 und dem Justierteil 60 sowie der hinteren Endfläche dieses Abschnitts 55 mit vergrößertem Außendurchmesser des Bypass-Öffnungs-/Schließkörpers 50 gebildet ist, wird hier Steuerkammer 9c genannt. Außerdem ist in einem Gewindeloch entlang der Mittellinie des Deckels 15 eine Justierschraube 65 eingeschraubt, wobei diese Justierschraube 65 zum Einstellen der Position des Justierteils 60 in axialer Richtung vorgesehen ist, indem das Justierteil 60 durch Drehen des Gewindes entsprechend nachjustiert werden kann. In den Deckel 15 eingeschraubt sind auch Anschlagschrauben 71 und 72 vorgesehen. Wenn die Spitzen der Anschlagschrauben 71 und 72 über die vordere Endfläche des Justierteillagers 93 hervorstehen, dann kommen die Spitzen, wenn der Bypass-Öffnungs-/Schließkörper 50, wie in Fig. 1 dargestellt, sich nach unten bewegt hat, in Anlage mit der hinteren Endfläche des Abschnitts 55 mit vergrößertem Außendurchmesser, so daß der Öffnungsgrad des Bypass- Öffnungs/Schließkörpers 50 regelbar eingeschränkt bzw. begrenzt werden kann.
• In Fig. 1(B) ist der Aufbau derart gestaltet, daß zwischen der betreffenden inneren Umfangsfläche des Justierteils 60 und dem Abschnitt 4c mit vergrößertem Außendurchmesser des Kolbens 40 und zwischen der inneren Umfangsfläche des Kolbenaufnahmeteils 53 und dem Abschnitt 4c mit vergrößertem Außendurchmesser gleichmäßige, enge Abstandspalte gebildet werden. Im einzelnen ist der Aufbau derart, daß aufgrund eines Strörnungswiderstands des durch diesen Abstandspalt tretenden Fluids die Durchflußrate des durch den Abstandspalt zwischen der Außenfläche des Abschnitts 4c mit vergrößertem Außendurchmesser und der Innenfläche des Justierteils 60 in die Steuerkammer 9c einströmenden Fluids und diejenige des von der Steuerkammer 9c durch den Abstandspalt zwischen der Außenfläche des Abschnitts 4c mit vergrößertem Außendurchmesser und der Innenfläche des Kolbenaufnahmeteils 53 strömenden und in den Bypass-Auslaß 1b eindringenden Fluids eine Sickerdurchflußrate (leakage flow rate) bestehen kann, die annähernd umgekehrt proportional zu der überlappenden Länge in Axialrichtung der beiden Teile sein kann, d.h. zur Axiallänge der betreffenden Abstandspalte.
• Nachstehend erfolgt eine Beschreibung der Arbeitsweise der dargestellten, erfindungsgemäßen Ausführungsform des Durchflußregelventils. Gemäß Fig. 3 wird, wenn die Last- Durchflußrate eines vom Auslaß 10 zu einem Boiler o.dgl. (nicht dargestellt) fließenden Fluids groß ist, das Hauptventilelement 20 durch den Druck des aus einer (nicht dargestellten) Wasserpumpe o.dgl. in den Einlaß 1i strömenden Fluids durch Zusammendrücken der Feder 30 nach oben gedrückt, und das Fluid passiert den Durchgangskanal zwischen dem Hauptventilelement 20 und dem Hauptventilsitz ls und fließt über den Auslaß 1o zur Last (to the bad).
• Wenn die Durchflußrate bzw. -menge einen vorbestimmten Wert übersteigt und daher das Hauptventilelement 20 eine Position einnimmt, deren Öffnungsgrad größer als ein vorbestimmter Öffnungsgrad ist, d.h. eine Position mit einem Öffnungsgrad, der größer ist als der durch Punkt d in Fig. 6(A) dargestellte Wert, dann sind der Kolben 40 und der Bypass-Öffnungs/Schließkörper 50 frei, weil das Hauptventilelement vom Kolben 40 getrennt ist. In einem solchen Fall wird, wie Fig. 3(B) zeigt, da der Druck des in das Justierteil 60 und in die Steuerkammer 9c durch das den Kolben 40 durchsetzende Verbindungsloch 4a eintretenden Fluids auf die hintere Endfläche des Abschnitts 4c mit vergrößertem Außendurchmesser, der größer ist als die vordere Endfläche, sowie auf die hintere Endfläche des Abschnitts 55 mit vergrößertem Außendurchmesser des Bypass-Öffnungs- /Schließkörpers 50 einwirkt, der Kolben 40 so lange nach oben gestoßen bzw. gedrückt, bis der auf diesem befindliche Vorsprung 4b gegen die innere, obere Endfläche des Bypass- Ventilelements 51 zur Anlage kommt; zusätzlich wird auch der Bypass-Öffnungs-/Schließkörper 50 durch den auf seine hintere Endfläche einwirkenden Fluiddruck vorwärts hochgedrückt, und folglich kommt das Bypass-Ventilelement 51 in Kontakt mit dem Bypass-Ventilsitz 92, und die Bypass-Durchflußrate wird auf Null gehalten. Es ist anzumerken, daß unter dieser Bedingung die Einsetztiefe des Abschnitts 4c mit vergrößertem Außendurchmesser des Kolbens 40 in das Justierteil 60 gering und innerhalb der Steuerkammer 9c eine genügende Menge von unter Druck stehendem Fluid vorhanden ist, und, da der Spaltabstand bzw. das Spiel zwischen dem Kolben 40 und dem Kolbenaufnahmeteil 53 eine bestimmte Länge hat, die Sickerdurchflußrate von der Steuerkammer 9c zum Bypass-Auslaß 1b gering ist und das Innere der Steuerkammer 9c unter einem hohen Fluiddruck gehalten wird.
• Wenn die Lastdurchflußrate bzw. -menge abnimmt und das Hauptventilelement 20 in eine Stellung kommt, in der der Öffnungsgrad kleiner ist als ein vorbestimmter Öffnungsgrad, wie bei Punkt d in Fig. 6(A) gezeigt, dann (Fig. 1) kommt das Hauptventilelement 20 in Kontakt mit dem Kolben 40 und drückt den Kolben 40 nieder, so daß die Einsetztiefe des hinteren Endabschnitts des Kolbens 40 in das Justierteil 60 groß wird. Wenn der Öffnungsgrad der geöffneten Position des Hauptventilelements 20 kleiner wird als in der der in Fig. 6 bei Punkt e gezeigten Öffnungsposition, und die Einsetztiefe des Kolbens 40 in das Justierteil 60 größer wird als ein bestimmtes Ausmaß, dann wird (Fig. 1) die Überlappungsstrecke zwischen dem Abschnitt 4c mit vergrößertem Außendurchmesser des Kolbens 40 und dem Justierteil 60 größer; der Strömungswiderstand des Fluids zwischen dem Verbindungsloch 4a des Kolbens 40 und der Steuerkammer 9c hinter dem Bypass- Öffnungs-/Schließkörper 50 nimmt zu, und auf der anderen Seite nimmt die Größe des Spaltabstands bzw. Spiels zwischen dem Abschnitt 4c mit vergrößertem Außendurchmesser und dem Kolbenaufnahmeteil 53 ab, wodurch der Strömungswiderstand des Fluids verringert wird und das Fluid leicht aus der Steuerkammer 9c ausfließen kann. Infolgedessen verringert sich der Druck in der Steuerkammer 9c, und der Bypass- Öffnungs-/Schließkörper 50 bewegt sich nach rückwärts (nach unten in der Figur). Wenn sich der Bypass-Öffnungs/Schließkörper 50 nach unten bewegt, wird die Sickerdurchflußrate des aus der Steuerkammer 9c ausströmenden Fluids geringer, und daher hält der Bypass- Öffnungs/Schließkörper 50 in einer Position an, in der die Durchflußrate des aus der Steuerkammer 9c ausströmenden Fluids zum Ausgleich kommt mit der Durchflußrate des in die Steuerkammer 9c einströmenden Fluids.
• Wie vorstehend beschrieben, nimmt als Folge der Abnahme des Öffnungsgrads des Hauptventilelements 20 die Einsetztiefe des Kolbens 40 in das Justierteil 60 zu, und daher nimmt auch der Strömungswiderstand des in die Steuerkammer 9c einströmenden Fluids zu, während sich der Strömungswiderstand des aus der Steuerkammer 9c ausströmenden Fluids erhöht; deshalb nimmt der Druck in der Steuerkammer 9c ab, der Bypass-Öffnungs-/Schließkörper 50 bewegt sich nach rückwärts (abwärts in der Figur), bis ein ausgeglichener Zustand hergestellt ist, wodurch das Bypass-Ventilelement 51 sich vom Bypassventilsitz 92 abhebt und die Bypass-Durchflußrate zunimmt.
• Aufgrund der Tatsache, daß die betreffenden Bypass- Durchflußkanäle 91c, die von der Anzahl von Vorsprüngen bzw. Stegen 91a auf dem zylindrischen Körper 91 unterteilt sind, gleichmäßig von den entsprechenden Schlitzlöchern 52b in dem Bypass-Öffnungs-/Schließkörper 50 geöffnet und geschlossen werden, und zwar gleichzeitig mit dem Öffnen und Schließen des Bypass-Ventilelements 51, wie am deutlichsten Fig. 2 zeigt, wird der Druck des zum Bypass-Auslaß lb hin strömenden Fluids schrittweise an den Stellen der entsprechenden Schlitzlöcher 52b reduziert, wodurch ein Druckunterschied bzw. ein Druckgefälle zum Zeitpunkt der Druckreduzierung gering wird, und damit kaum Kavitationen entstehen. Dementsprechend wird das Auftreten von Korrosion o.dgl. infolge von Kavitationen verhindert.
• Wenn die Position des Justierteils 60 in axialer Richtung durch Tieferstellen der Justierschraube 65 gesenkt wird, wie Fig. 4(A) darstellt, dann verringert sich die Einsetztiefe des Kolbens 40 in das Justierteil 60, und die Durchflußrate des in die Steuerkammer 9c strömenden Fluids nimmt zu, wodurch sich der Bypass-Öffnungs-/Schließkörper 50 nach oben bewegt, um die Durchflußrate des aus der Steuerkammer 9c ausströmenden Fluids mit der zunehmenden Einströmrate auszugleichen und damit die Bypass-Durchflußrate zu verringern. Im gegenteiligen Fall wird, wenn die Position des Justierteils 60 in axialer Richtung durch Hochdrehen der Justierschraube 65 gehoben wird, wie Fig. 4(B) zeigt, die Einsetztiefe des Kolbens 40 in das Justierteil 60 vergrößert und die Durchflußrate des in die Steuerkammer 9c einströmenden Fluids verringert, wodurch der Bypass-Öffnungs/Schließkörper 50 nach unten geht, um die Durchflußrate des aus der Steuerkammer 9c strömenden Fluids mit der verringerten Einströmrate auszugleichen, was die Bypass- Durchflußrate vergrößert. Entsprechend kann für den Fall, daß es nötig wird, den Bypass-Startpunkt o.dgl. zu verändern und zu justieren, nachdem dieses Durchflußregelventil in einer Anlage o.dgl. installiert worden ist, der Bypass-Startpunkt o.dgl. leicht geändert und justiert werden, indem man die Position des Justierteils 60 in axialer Richtung durch Drehen der Justierschraube 65 verstellt.
• Darüber hinaus kann, wenn Anschlagschrauben 71 und 72 an dem hinteren Endabschnitt der Bypass-Ventilsektion vorgesehen sind, die vollkommen geöffnete Position des Bypass- Öffnungs/Schließkörpers 50 regelbar eingeschränkt bzw. begrenzt werden, womit auch die Bypass-Durchflußrate im voll geöffneten Zustand regelbar begrenzt werden kann.
• Wie aus der vorstehenden, detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hervorgeht, kann erfindungsgemäß der Bypass-Startpunkt o.dgl. leicht durch ein regelbares Einstellen der Position des Justierteils regelbar eingestellt werden, da die Kolbenbewegung über ein Justierteil in eine Bewegung des Bypass-Öffnungs-/Schließkörpers verwandelt wird, selbst nach dem Einbau des Durchflußregelventils. Außerdem wird ein Druckgefälle zum Zeitpunkt der Druckverringerung gering, da der Bypass-Durchfluß schrittweise durch eine Anzahl von Schlitzlöchern im Druck verringert wird, wodurch es kaum zu Kavitation kommt und die Entstehung von Schäden, z.B. Korrosionsschäden, verhindert werden kann. Darüber hinaus kann, wenn Anschlagschrauben vorgesehen sind, eine maximale Bypass-Durchflußrate leicht variabel eingestellt werden.
• Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Prinzip erläutert wurde, soll der in der Beschreibung erläuterte und in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Gegenstand der Erfindung nur der Veranschaulichung dienen und keinen begrenzenden Charakter haben.

Claims (3)

1. Durchflußregelventil, bei dem sich eine Umleitungs- bzw. Bypassventilsektion zu öffnen vermag, wenn sich eine Hauptventilsektion einem geschlossenen Zustand genähert hat,

wobei das Durchlaßregelventil umfaßt:

ein Ventilgehäuse (10) mit der Hauptventilsektion und der Umleitungs- bzw. Bypassventilsektion, wobei die Hauptventilsektion einen Einlaß (1i), einen Auslaß (10), einen zwischen diesen liegenden Hauptventilsitz (ls) sowie ein zur Anlage an dem Hauptventilsitz (ls) vorgesehenes Hauptventilelement (20),

einen zylindrischen Körper (91) mit einem an der Umleitungs- bzw. Bypassventilsektion angebrachten Bypass- Ventilsitz (92) und einer Anzahl von Vorsprüngen (91a) an seiner inneren Umfangsfläche, um zwischen diesen Bypass- Durchflußkanäle (91c) zu bilden,

einen Bypass-Öffnungs-Schließkörper (50) mit einem Bypass-Ventilelement (51), das zur Anlage an dem an seinem vorderen Endabschnitt gebildeten Bypassventilsitz (92) angepaßt ist, mit einer Anzahl von an seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildeten Schlitzlöchern (52b), um die Bypass-Durchflußkanäle (91c) zwischen den betreffenden Vorsprüngen (91a) des zylindrischen Körpers (91) gleichzeitig mit dem Öffnen und Schließen des Bypass-Ventilelements (51) zu öffnen bzw. zu schließen, sowie mit einer vergrößerten Außendurchmesser-Sektion (55), die mit der am hinteren Endabschnitt des zylindrischen Körpers (91) ausgebildeten, inneren Umfangsfläche in Kontakt kommt und auf eine axial bewegbare Weise angeordnet ist, einen axial bewegbar angeordneten, den Bypass-Öffnungs- Schließkörper (50) durchsetzenden Kolben (40) mit einem in seinem hinteren Abschnitt ausgebildeten Abschnitt (4c) mit vergrößertem Außendurchmesser und einem diesen in axialer Richtung durchsetzenden Verbindungsloch (4a),

ein Justierteil (60), in welches ein hinterer Endabschnitt des Kolbens (40) eingepaßt ist, und das derart ausgebildet ist, daß einer Fluidströmung zwischen dem Verbindungsloch (4a) in dem Kolben (40) und einer hinter dem Bypass-Öffnungs-Schließkörper (50) ausgebildeten Steuerkammer (9c) Widerstand entgegengesetzt werden kann, welcher von einer Einsetztiefe des hinteren Endabschnitts des Kolbens (40) abhängig ist, sowie

Justierteil-Einstellmittel (65) zum variablen Einstellen der Position des Justierteils (60) in axialer Richtung, wobei das Justierteil-Einstellmittel (65) von außerhalb des Ventilgehäuses (10) zugänglich ist.

2. Durchflußregelventil nach Anspruch 1, wobei an dem Bypass-Ventilelement (51) ein die Schlitzlöcher (52b) bildender Bund (52) angebracht ist.

3. Durchflußregelventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Sperrelement (71, 72) vorgesehen ist, welches eine voll geöffnete Position des Bypass-Öffnungs-Schließkörpers einstellbar einschränkt.