DE2308916A1

DE2308916A1 - Regelventil

Info

Publication number: DE2308916A1
Application number: DE19732308916
Authority: DE
Inventors: Hans Suesser
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell GmbH
Priority date: 1973-02-23
Filing date: 1973-02-23
Publication date: 1974-09-05

Description

07-0255 Ge 21. Februar 1973

HONEYWELL GmbH
6OOO Frankfurt am Main

Regelventil

Die Erfindung betrifft ein Regelventil mit wenigstens einem sich rechtwinklig zur Ventilstangenbewegung erstreckenden Anschlußstutzen, einer in das Ventilgehäuse eingesetzten, sich ir. Richtung der Ventilstangenbewegung erstreckenden hohlzylindrischen Käfigbuchse, welche in Höhe der Einmündung des seitlichen Anschlußstutzens in den zylindrischen Ventilgehäuseinnenraum mit wenigstens einer Durchlaßöffnung versehen ist und mit einem an der Ventilstange befestigten Drosselkörper mit zylindrischer Außenfläche, der durch die Käfigbuchse geführt ist und die Durchtrittsöffnung mehr oder weniger verschließt oder freigibt.

In der älteren Patentanmeldung P 22 43 386.9 und der Zusatzanmeldung P 22 52 271.0 sind Regelventile dieser Art beschrieben, bei denen an der Ventilstange mittels eines oder mehrerer radialer Arme als Örosselkörper eine im wesentlichen hohlzylindrische, gegebenenfalls geschlitzte Hülse befestigt ist, deren äußere Mantelfläche durch die Buchse geführt wird.

Aus den USA Patentschriften 3 494 589 und 3 623 696 sind als Drosselklappen ausgebildete Regelventile mit einem im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse mit fluchtendem Ein- und Auslaß bekannt, deren Drosselkörper die Form einer Scheibe mit sphärisch gekrümmter Mantelfläche hat und der mittels wenigstens eines in geringfügigem Maße flexibel ausgebildeten Schwenkarms an einer die Gehäuselängsachse rechtwinklig kreuzenden Antriebswelle bebefestigt ist, damit am Ende der exzentrischen Schließbewegung

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der Drosselkörper etwas um die bereits am Ventilsitz anliegende Kante kippen und damit allseitig gegen den ringförmigen Ventilsitz gedrückt wird.

Der Erfindung liegt,von einem Regelventil der eingangs genannten Art ausgehend, die Aufgabe zugrunde, die Abdichtung der Drosselstelle in der Schließstellung des Ventils zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung.

Gegenüber den aus den genannten USA Patentschriften bekannten Drosselklappen hat die Erfindung den Vorteil, daß im Zuge der geringfügigen elastischen Verformung der den Drosselkörper haltenden Arme auf den Drosselkörper im wesentlichen nur auf den Ventilsitz gerichtete Radialkräfte ausgeübt werden, nicht hingegen zu einer Abnutzung oder Verformung des Drosselkörpers führende Scherkräfte.

Das Ventil gemäß der Erfindung kann in vorteilhafter Weise als Durchgangs-, Eck- oder Dreiwegeventil ausgestaltet sein. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf in den Zeichnungen wiedergegebene. Ausführungsbeispiele Bezug genommen. Hierin zeigt

Figur 1 eine als Durchgangsventil mit fluchtendem Ein- und Auslaß ausgebildete erste Ausführungsform im Schnitt längs der Verbindungslinie der beiden Anschlußstutzen; Figur 2 einen hierzu rechtwinklig angeordneten Schnitt ebenfalls längs der Verbindungslinie der beiden Anschlußstutzen bei einer abgewandelten Anordnung der Durchtrittsöffnungen und Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines Dreiwegeventils.

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Beim Durchgangsventil gemäß Figur 1 ist in den zylindrischen Innenraum des Ventilgehäuses 1 eine hohlzylindrische Käfigbuchse 2 eingesetzt, welche Durchtrittsöffnungen 3 und 4 aufweist, die dem Einlaßstutzen 5 bzw. dem Auslaßstutzen 6 gegenüberstehen, his Schließkörper sind an der Ventilstange 7 zwei Viertel- oder Sechstelschalen 8 und 9 befestigt. Die Schale 8 ist über einen ersten elastisch verformbaren Arm IO mit einer ersten Nabe 11 und über einen zweiten Arm 12 mit einer zweiten Nabe 13 verbunden. In entsprechender Weise trägt die erste Nabe 11 über einen ersten Arm 14 und die zweite Nabe 13 über einen zweiten Arm 15 die Schale 9. Die Nabe 11 ist mit der Ventilstange 7 fest verbunden. Die Nabe hingegen ist auf einem im Durchmesser verringerten Teil 16 der Ventilstange frei verschiebbar.Vom Boden 17 des Gehäuses oder der Käfigbuchse 2 ragt ein gehäusefester Anschlag 18 der Ventilstange 7 entgegen. Die beiden Durchtrittsöffnungen 3 und 4, zumindest die dem Einlaß 5 zugewandte Durchtrittsöffnung 3 können mit einer geeigneten Kontur versehen sein, um dem Ventil eine gewünschte Regelkennlinie zu geben. Die Ventilstange 7 ist mit Hilfe eines nicht dargestellten Antriebes in Richtung des Pfeiles 19 verschiebbar. I

In der gezeigten Ventilstellung verschließen die Schalen 8 und 9 die Durchtrittsöffnungen 3 und 4. Hierzu wurde die Ventilstange mit den Schalen 8 und 9 von oben nach unten bewegt, bis die untere Nabe 13, wie in Figur 1 dargestellt, gerade an dem Anschlag 18 anliegt. Damit ist die Verschiebung der Schalen 8 und 9 nach unten begrenzt. Wird nunmehr eine weitere Kraft in Richtung des Pfeiles 19 auf die Ventilstange 7 ausgeübt, so drückt diese über ihren Bund 20 bzw. den die Nabe 11 mit der Ventilstange verbindenden Stift 21 die Nabe 11 weiter nach unten, wodurch die Arme 10 und aus ihrer gegenüber der Normalebene auf der Ventilstange geneigten Stellung in eine Stellung geringerer Neigung gedrückt werden und dadurch eine zusätzliche radiale Kraft auf die Schalen 8 und in Richtung auf die die Ventilsitze bildenden Durchlaßöffnungen 3 und 4 ausüben. Sofern hierbei noch eine, wenn auch geringfügige, Verschiebung der Schalen 8 und 9 nach unten bewirkt wird, führt dies außerdem zu einer Verringerung der Schrägstellung der Arme

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und 15, so daß auch diese einen erhöhten radialen Druck auf die Schalen 8 und 9 ausüben und die Durchtrittsöffnungen 3 und 4 dicht verschließen.

Bei der Rückbevegung der Ventilstange in Gegenrichtung zum Pfeil 19, nimmt diese über den Stift 21 und die Nabe 11 die beiden Schalen 8 und 9 mit nach oben.

Es ist ersichtlich, daß diese Ausführungsform dadurch vereinfacht werden kann, daß an jeder Schale 8 und 9 jeweils nur ein Arm IO bzw. 14 etwa in halber Höhe der Schale angreift und Anschläge zur Begrenzung der axialen Bewegung der Schalen 8 und 9 unmittelbar diesen Schalen gegenüberstehen. Ein zusätzlicher Anschlag kann im Hubbereich der Ventilstange 7 vorgesehen sein, um eine übermäßige Beanspruchung der Haltearme durch zu tiefes Eindrucken der Ventilstange zu verhindern.

Figur 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher beide Schalen 8 auf der Einlaßseite 5 wirksam sind- Die durch die beiden Schalen 8 verschließbaren Durchtrittsöffnungen 2 3 sind im rechten Winkel zu einer mit dem Auslaß 6 fluchtenden weiteren Durchtrittsöffnung 24 angeordnet. Die Durchtrittsöffnungen 23 stehen mit dem Einlaß 5 über einen die Käfigbuchse 22 teilweise umgebenden zweiteiligen Ringkanal 25 in Verbindung. Diese Ausführungsform des Regelventils ist besonders geräuscharm, weil die beiden über den Ringkanal und die Durchtrittsöffnungen 23 in den Innenraum der Käfigbuchse 22 einströmenden Teilströme ihre kinetische Energie beim Aufprall aufeinander . abbauen und nicht auf eine Gehäusewand übertragen. Sowohl bei den bereits beschriebenen als auch bei den noch zu beschreibenden Ausführungsbeispielen können anstelle jedes der Arme 10, 12, 14 und 15 zwei in der gleichen Ebene liegende und an der gleichen Schale angreifende, in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Arme vorgesehen sein.

Das Ventilgehäuse'31 des Dreiwegeventils gemäß Figur 3 hat zwei seitliche Anstutzstutzen 32 und 33 sowie einen axialen Anschlußstutzen 34. Da der Drosselkörper vollkommen druckausgeglichen ist,

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kann es sowohl als Verteiler als auch als Mischventil eingesetzt werden, ohne daß irgendwelche Umbauten erforderlich wären. Die beiden als Drosselkörper dienenden Schalen 38 sind über Arme 4O mit einer ersten Nabe 41 und über Arme 42 mit einer zweiten Nabe 43 verbunden. Die Arme 40 und 42 sind wiederum elastisch verformbar. Beide Naben 41 und 43 sind auf einem im Durchmesser abgesetzten Teil 46 der Ventilstange 37 verschiebbar gelagert. Dabei stützt sich die Nabe 41 gegen einen Bund 44 und die Nabe 43 gegen einen Bund 45 der Ventilstange ab.

In der gezeigten Ventilstellung verschließen die Schalen 38 die Durchtrittsöffnungen 35 zum seitlichen Anschlußstutzen 33. Im Falle eines Mischventils gelangt also das vom Einlaß 34 kommende Medium durch die Durchtrittsöffnungen 36 der Käfigbuchse 39 hindurch, in deren Innenraum und von dort zum Auslaß 32. Die obere Nabe 41 liegt an einem gehäusefesten Anschlag 47 in Form eines die Ventilstange 37 umgebenden Rohres an. Mit dem Bund 45 drückt die Ventilstange 37 die untere Nabe 43 nach oben und drückt damit die Arme 42 nach außen, so daß diese eine zusätzliche radiale Anpreßkraft auf die Schalen 38 ausüben und einen dichten Abschluß der Durchtrittsöffnungen 35 gewährleisten.

Wird von der gezeigten Ventilstellung ausgehend nunmehr die Ventilstange 37 nach unten verschoben, so löst sich zunächst die Andruckkraft der Arme 42_; und sodann v/erden die Schalen 38 über die am Bund 44 der Ventilstange 37 anliegende Nabe 41 mit nach unten genommen. Damit wird der Eintritt des über den Einlaß 33 einströmenden Mediums durch die Durchtrittsöffnungen 35 in das Innere der Käfigbuchse 38 in zunehmendem Maße freigegeben. Gleichzeitig werden die Durchtrittsöffnungen 36 in zunehmendem Maße durch die Schalen 38 verschlossen. In der unteren Endstellung überdecken die Schalen 38 die Durchtrittsöffnungen 36 _f und die Nabe 43 stützt sich an dem gehäusefesten Anschlag 48 ab. Bei einer weiteren Bewegung der Ventilstange 37 nach unten, taucht der Bund 45 in die Ausnehmung 49 des Anschlages 48 ein, während der Bund 44 die Nabe 41 weiter nach unten und damit die Arme 40 in eine geringere Schräg-

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lage zur Normalebene drückt. Hierdurch entsteht eine zusätzliche Andruckkraft der Schalen 38 an die Käfigbuchse 39 im Bereich der Durchtrittsöffnungen 36.

Anstelle der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform eines Dreiwegeventils, bei welcher die Käfigbuchse 39 unten durch einen Boden 50 verschlossen ist und mit ihrem den Boden tragenden Teil topfförmig in die mit dem axialen Anschlußstutzen verbundene Ventilkammer hineinragt, kann das Dreiwegeventil beispielsweise dahingehend abgewandelt werden, daß die Käfigbuchse 39 durch einen reinen Hohlzylinder gebildet und unten offen ist. Dabei liegen dann die Durchtrittsöffnungen 35 und 36 in Höhe der beiden seitlichen Anschlußstutzen 32 und 33, während der Innenraum der Käfigbuchse zum axialen Anschlußstutzen 34 hin offen ist. Damit entfällt der topfförmig in den Anschlußstutzen 34 hineinragende Teil. Die Käfigbuchse ist gegenüber der Ausführungsform gemäß Figur 3 nach oben verschoben.

Aus der Beschreibung der bisher erörterten Ausführungsbeispiele ergibt sich, daß das Ventil auch als Eckventil ausgebildet sein kann. Am einfachsten ist die Ausbildung eines solchen Eckventils, ausgehend von der Ausführungsform gemäß Figur 3, vorstellbar, wenn man dort den Anschlußstutzen 32 wegläßt. Im Bereich des seitlichen Anschlußstutzens 33 wird der in Figur 3 dargestellte Aufbau beibehalten, während die Durchtrittsöffnungen 36 im rechten Winkel zu der dargestellten Lage, d.h. um 9O° um die Achse der Ventilstange 37 gedreht, anzuordnen sind, damit sie von den Schalen 38 nicht verschlossen werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Boden 50 der Käfigbuchse 39 wegzulassen oder mit ständig offenen Durchtrittsöffnungen zu versehen.

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Claims

Patentansprüche

1.) Regelventil mit wenigstens einem sich rechtwinklig zur Ventilstangenbewegung erstreckenden Anschlußstutzen, einer in das Ventilgehäuse eingesetzten, sich in Richtung der Ventilstangenbewegung erstreckenden hohlzylindrischen Käfigbuchse, welche in Höhe der Einmündung des seitlichen Anschlußstutzens in den zylindrischen Ventilgehäuseinnenraum mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung versehen ist, und mit einem an der Ventilstange befestigten Drosselkörper mit zylindrischer Außenfläche, der durch die Käfigbuchse geführt ist und die Durchtrittsöffnung mehr oder weniger verschließt oder freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper durch wenigstens zwei die Durchtrittsöffnungen (3,4;23;,35,36) überdeckende zylindrisch gewölbte Schalen (8,9;38) gebildet ist, deren axiale Bewegung in Schließrichtung durch einen gehäusefesten Anschlag (18;47,48) begrenzt ist, und daß die Schalen mit der Ventilstange (7;37) über elastisch verformbare Arme (1O,12,14,15;4O,42) verbunden sind, welche gegenüber der Normalebene auf der Ventilstange geringfügig schräggestellt sind und beim Anlaufen des Anschlages und der Weiterbewegung der Ventilstange infolge ihrer Verformung eine radiale Kraft auf die Schalen ausüben.

2. Ventil nach Anspruch "!,dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper durch zwei sich radial gegenüberstehende Schalen (8,9;38) gebildet ist.

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3. Ventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper durch dreiin ümfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Schalen gebildet ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekenn ze i chnet, daß jede Schale (8,9;38) über wenigstens einen im gleichen Winkel gegenüber der Norrnalebene schräggestellten Arm (10,14) mit der Ventilstange (7) fest verbunden ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß jede Schale (8,9;38) über zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete und um einander entgegengesetzte Winkel gegenüber der Normalebene zur Ventilstange (7,37) schräggestellte Arme (10/12, 14/15; 40/42) oder Armpaare mit der Ventilstange in Verbindung steht, v/obei eine (12,15;42) der beiden Gruppen (12,15;42 und 10,14;40) von in gleicher axialer Höhe angeordneten Armen mit einer auf der Ventilstange gelagerten Nabe (13;43) verbunden und der die Bewegung der Schalen in Schließrichtung begrenzende Anschlag (18;48) im Hubweg dieser Nabe angeordnet ist.

6. Ventil nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß beide Gruppen (12,15 und 10,14) von in gleicher axialer Höhe angeordneten Armen mit je einer Nabe (11,13) verbunden sind und die eine Nabe (11) auf der Ventilstange befestigt ist (Figur 1).

7. Ventil nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß beide Gruppen (40,42) von in gleicher axialer Höhe angeordneten Armen mit je einer Nabe (41,43) verbunden und die Naben zwischen zwei Anschlägen (44,45) der Ventilstange (37) verschiebbar auf dieser geführt sind (Figur 3).

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8. Ventil nach einem der Ansprüche 1,2 und 4 bis 7 in Form eines Durchgangventils mit fluchtendem Ein- und Auslaß, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schalen (8,9) verschließbaren Durchtrittsöffnungen (3,4) in der Käfigbuchse (2) mit dem Einlaß (5) und dem Auslaß (6) fluchten (Figur 1).

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 7 in Form eines Durchgangventils mit fluchtendem Ein- und Auslaß, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schalen (8) verschließbaren Durchtrittsöffnungen (23) im rechten Winkel zu einer mit dem Auslaß (6) fluchtenden weiteren Durchtrittsöffnung/angeordnet und die erstgenannten Durchtrittsöffnungen (23) mit dem Einlaß (5) über einen die Käfigbuchse (22) teilweise umgebenden Ringkanal (25) verbunden sind (Figur 2).

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in Form eines Eckventils mit einem sich in Richtung der Ventilstangenbewegung erstreckenden axialen Anschlußstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schalen verschließbaren Durchtrittsöffnungen im Winkel zu wenigstens einer mit dem Auslaß in Verbindung stehenden weiteren Durchtrittsöffnung angeordnet und die erstgenannten Durchtrittsöffnungen mit den Einlaß über einen die Käfigbuchse teilweise umgebenden Ringkanal verbunden sind.

11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in Form eines Dreiwegeventils mit zwei seitlichen und einem axialen Anschlußstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigbuchse (39) in zwei in Richtung der Ventilstangenbewegung übereinanderliegenden Bereichen je wenigstens eine durch die Schalen (38) abwechselnd verschließbare Durchtrittsöffnung (35,36) aufweist, welche mit je einem der Anschlußstutzen (33,34) in Verbindung steht.

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