DE4407974C2 - Automatisches Bypass-Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Bypass-Ventil, beste­ hend aus:

• - einem Dreiweg-Ventilkörper mit einem Eingang, einem Ausgang und einem Rückfluß, in dem ein Verschluß, der den Rückfluß verschließt, durch einen Stößel mit einem Kolben verbunden ist, der in einem Zylinder in Form einer Kammer aufgenommen ist, die über ein Rohr mit dem Ausgang in Verbindung steht,
• - einem Verschluß zum Verschließen des Ausgangs, dem eine Feder entgegenwirkt, und zur Beibehaltung einer offenen Verbindung zwischen dem Ausgang und dem Rohr.

Ein derartiges Bypass-Ventil ist aus der DE 38 17 140 A1 be­ kannt.

Derartige Entlastungsventile werden vielfach in Anlagen einge­ setzt, die die Abgabe von Flüssigkeiten unter hohem Druck steu­ ern, wie sie z. B. in Waschanlagen benutzt werden. Solche Entla­ stungsventile oder "Unloader-Ventile" sorgen bei der Schließung oder Drosselung der Abgabe an den Benutzer nebst einem automa­ tischen Umleiten der gepumpten Flüssigkeit auch für die Beibe­ haltung eines relativ niedrigen Druckes in der Leitung zum Be­ nutzer. Dies erlaubt es dem Pumpsystem, bei einer erneuten Öff­ nung der Leitung zum Benutzer einen durch eine erhöhte Druck­ differenz bedingten Widerstand im Ventil zu vermeiden. Bei ei­ nem derartigen Entlastungsventil nach einem weiteren Stand der Technik, das durch Benutzung bekannt geworden ist, und das nachfolgend anhand von Fig. 1 näher beschrieben ist, ist ein Dreiweg- Ventilkörper mit einem Eingang, einem Ausgang und einer Entlee­ rung oder einem Rückfluß zum Tank der Pumpe vorgesehen, dessen Abfluß über einen inneren Verschluß gesteuert ist, der norma­ lerweise bei offener Ableitung geschlossen und bei geschlosse­ ner Ableitung offen ist. Das Schließen des Verschlusses wird automatisch durch Differenz des Druckes zwischen den beiden Oberflächen eines Kolbens, der mit dem Stößel des Verschlusses verbunden ist, realisiert. Diese Druckdifferenz ist nur im Fall des Abfließens der Flüssigkeit über die Ableitung des Ventils vorhanden. Dies wird durch die besondere Form der Ableitungs­ kammer des Ventils ermöglicht, in deren Innerem aufgrund des Venturi-Effektes eine Druckzone geschaffen wird, die durch ein schräges Rohr mit einer der Kammern, in der sich der Kolben be­ findet, verbunden ist. Das Öffnen des Verschlusses erfolgt au­ tomatisch beim Einstellen des Abfließens zur Ableitung, da die oben erwähnte Druckdifferenz ausbleibt.

Solche Ventile weisen einige Nachteile auf.

Erstens wird ein Teil der vorrätigen Energie durch die Flüssig­ keit verschwendet, und zwar nur zu dem Zweck, um eine Druckzone zu erzeugen, über die die Verschiebung des Verschlusses automa­ tisch gesteuert wird.

Zweitens sind die Kräfte, die die automatische Verschiebung des Verschlusses bewirken, nur gering und veränderlich als Funktion der Flüssigkeitsführung. Demnach ist es notwendig, die Ventile durch äußerst präzise und sorgfältige Bearbeitung herzustellen.

Hinzu kommt noch die Tatsache, daß die Düse, die den Venturi- Effekt erzeugt, immer der Dimensionierung der Anlage angepaßt werden muß. Dies führt dazu, daß entsprechend der Anzahl der benutzbaren Abflüsse die gleiche Anzahl von Düsen zur Verfügung stehen muß. Darüber hinaus reagiert das Verhalten des Ablauf- Verschlusses auch außerordentlich empfindlich in bezug auf kleinstes Veränderungen der Haftungsbedingungen des Kolbens. Eine geringe Steigerung der Reibung zwischen Kolben und Zylin­ der, die z. B. auf Kalkablagerung oder Sand-Infiltration zurück­ zuführen ist, kann ein festfressendes Mechanismus verursachen. Eine Abnützung der Kupplung oder das Abfließen von warmem Was­ ser kann übermäßige seitliche Sickerverluste erzeugen und somit die auf den Kolben wirksame Kraft abschwächen.

Ein weiterer Nachteil besteht in der hohen Ansprechzeit, die der Verschluß benötigt, um bei erneuter Öffnung der Ableitung zu schließen. Dieser Nachteil kann umgangen werden, indem ein Gegendruck in der Ablaufkammer erzeugt wird, z. B. durch eine regulierbare Membran oder durch ein Rückschlagventil, wie dies bei dem Bypass-Ventil gemäß der eingangs genannten Art der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisches Bypass-Ventil gemäß der eingangs genannten Art derart zu ver­ bessern, daß die Ansprechzeit verkürzt wird und eine bessere Empfindlichkeit und Justierbarkeit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Bypass-Ventil gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Rezirkulationsrohr vorge­ sehen ist, das den Ausgang mit einer Rezirkulationskammer ver­ bindet, die mit dem Rückfluß über einen Rezirkulationszwischen­ raum in Verbindung steht, auf den ein Verschluß einwirkt, der durch eine Feder in Schließposition gehalten wird, und daß eine Stange vorgesehen ist, die am Verschluß angebracht ist und den Verschluß des Rezirkulationszwischenraumes entgegen der Wirkung der Vorspannfeder beeinflußt.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen ge­ löst.

Dadurch, daß ein Rezirkulationsrohr mit dem Ausgang verbunden wird, das über eine Rezirkulationskammer entgegen der Wirkung eines federbelasteten Verschlusses auf den Stößel derart ein­ wirkt, daß dieser in Richtung auf seine Schließstellung beein­ flußt wird, läßt sich eine besonders feinfühlige Voreinstellung des Gleichgewichtsdruckes erreichen, der sich am Ablauf ein­ stellt, wenn die Entnahme von Fluid aus dem Ablauf unterbrochen oder stark verringert wird.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei­ spiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines Bypass- Ventils nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt einer ersten Aus­ führungsform der Erfindung und

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 werden mit A, B und T respektiv die Eingangsöffnung, Ablauföffnung und Bypassöffnung eines herkömmlichen "Unloader-Ventiles" bezeichnet, in welchem das Ablaufrohr zum Benutzer, beim Schließen der Ablauf selbst, unter relativ niedrigem Druck gehalten wird. Dieses Ventil enthält einen Verschluß O, der auf eine, zwischen der Eingangsöffnung A und der Bypassöffnung T vorgesehene Öffnung S einwirkt. Der Verschluß O ist durch einen Stößel G mit einem Kolben P verbunden, der von einer Feder M beeinflußt wird. Der obere Teil des Kolbens P grenzt an eine Kammer C an, die durch ein Rohr V mit einer Kammer U, die in die Ablauföffnung B mündet, verbunden ist. Die besondere Form der Kammer U führt, wenn die Flüssigkeit durch den Ablauf B fließt, in der Zone der Kammer U, die mit der Kammer C verbunden ist, zu einem Druckaufbau aufgrund des Venturi- Effektes. Somit wird ein Aufwärtsschub des Kolbens P durch die Wirkung der Druckdifferenz zwischen den beiden Oberflächen des Kolbens erzeugt. Dieser Schub hält den Verschluß O gegen seinen eigenen Sitz S fest. Die Unterbrechung der Strömung durch den Ablauf B führt zur Beendigung der Haltetätigkeit des Verschlusses O, der die Öffnung S freigibt und somit die Eingangsöffnung A mit der Bypassöffnung T in Verbindung bringt. Die Flüssigkeit wird durch die Pumpe über den Bypass T in Rezirkulation gebracht, ohne daß übrigens die Verbindung mit dem Ablauf B geschlossen wird.

In der Fig. 2 ist ein automatisches Bypass-Ventil entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt, das einen Ventilkörper 1 aufweist, der mit einem Eingang 2, einem Ausgang 3 und einem Rückfluß 4 ausgestattet ist.

Ein Verschluß 5, der den Rückfluß verschließt, ist über einen Stößel 6 mit einem Kolben 7 verbunden, der seitlich mit ringförmigen Haltedichtungen 28, die sich im Innern eines Zylinders 31 befinden, ausgestattet ist. Die obere Seite des Kolbens 7 steht über ein schräges Rohr 9 mit dem Ausgang 3 in Verbindung.

Eine entgegengesetzt wirkende Feder 8 ist zwischen dem Ventilkörper 1 und einer Scheibe 29, die mit dem Stößel 6 einstückig ist, aufgenommen.

Ein Verschluß 10, vorgespannt durch eine Feder 11, wirkt auf den Ausgang 3. Der Verschluß 10 besteht aus einer Hülse, die an den Seitenwänden Umfangsöffnungen 22 aufweist und längs eines zylindrischen Bettes bewegbar ist. Eine wulstartige Dichtung 20, die an der Spitze der Hülse des Verschlusses 10 vorgesehen ist, liegt an einem konischen Sitz an.

Ein Rezirkulationsrohr 12 bringt den Ausgang 3 mit einer Rezirkulationskammer 13 in Verbindung, die über einen Rezirkulationszwischenraum 14 mit dem Rückfluß 4 verbunden ist. Ein kugelförmiger Verschluß 15 wird auf den Rezirkulationszwischenraum 14 gedrückt gehalten, und dies durch eine Vorspannfeder 16, die mit einem Ende eine Scheibe 24, die den kugelförmigen Verschluß 15 aufnimmt, beeinflußt. Der Vordruckgrad der Vorspannfeder 16 des Verschlusses 15 des Rezirkulationszwischenraumes 14 kann von außen axial eingestellt werden, und zwar durch einen Deckel 30, der auf den Ventilkörper 1, an dem die Feder 16 anliegt, geschraubt ist.

Der Verschluß 15 des Rezirkulationszwischenraumes 14 wirkt koaxial zum Stößel 6 des Verschlusses 5 des Rückflußweges 4. Der Stößel 6 weist koaxial zu einem seiner Enden eine Stange 18 auf, die dafür vorgesehen ist, koaxial auf den Verschluß 15 des Rezirkulationszwischenraumes 14 zu wirken und sein Öffnen zu veranlassen.

Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der ein Drosselventil 17 auf dem Rezirkulationsrohr 12 vorgesehen ist. Dieses eichbare Drosselventil 17 besteht aus einem Nadelverschluß 25, der auf einen Sitz 26 wirkt, und zwar durch eine Feder 19 mit einstellbarer Vorspannung, die von außen durch einen Schraubdeckel 27 axial einstellbar ist.

Bei offenem Ablauf fließt die Flüssigkeit unter Druck durch den Eingang 2 in den Ventilkörper 1, drückt auf die Stirnseite der Hülse 21 und entfernt diese vom Sitz 23, fließt durch die Umfangsöffnungen 22 und tritt durch den Ausgang 3 gegen den Ablauf zum Benutzer aus. Die Feder 8 hält den Verschluß 5 gegen den eigenen Sitz gedrückt und verschließt somit den Rückfluß 4. Der Rezirkulationszwischenraum 14 ist durch den Verschluß 15, Dank der Wirkung der Feder 16, verschlossen.

Wenn der Ablauf geschlossen wird, ergibt sich eine plötzliche Zunahme des Druckes im Ablauf, der das Schließen des Verschlusses 10, der als Rückschlagventil fungiert, bewirkt.

Die Erhöhung des Druckes betrifft auch das schräge Rohr 9 und die obere Kammer des Zylinders, in dem der Kolben gleiten kann, und verursacht somit das Verschieben desselben und die Öffnung des Rückflusses 4.

Die Stange 18 tritt gemeinsam mit dem Kolben 7 mit dem kugelförmigen Verschluß 15 in Kontakt, indem sie diesen aus seinem Sitz entfernt und somit den Rezirkulationszwischenraum 14 freigibt, durch den der Ausgang 3 mit dem Rückfluß 4 in Verbindung kommt. Im Ablauf, welcher mit dem Ausgangsweg 3 verbunden ist, ergibt sich demzufolge ein Druckabfall bis zur Erreichung einer Gleichgewichtslage.

In der zweiten Ausführungsform, abgebildet in Fig. 3, erfolgt die Regulierung des Druckes des Ablaufs durch die Eichung des Drosselventiles 17, d. h. durch Fest- oder Losschrauben des Schraubdeckels 27.

Das Ventil 17 fungiert auch als Sicherheitsventil für den Ausgang 3, so daß es beim Schließen des Verschlusses 10 nicht notwendig ist, auf dem, unten am Ausgang 3 angebrachten Rohr ein weiteres, gesondertes Sicherheitsventil für den Überdruck vorzusehen, dessen Vorhandensein jedoch in Anlagen, die mit Warmwassergenerator ausgestattet sind, unentbehrlich ist.

An der vorliegenden Erfindung können zahlreiche Änderungen der praktischen Anwendungsart von Konstruktionsdetails vorgenommen werden, ohne jedoch dadurch den Schutzbereich der Erfindung gemäß den nachfolgenden Patentansprüchen zu verlassen.

Claims (3)

1. Automatisches Bypass-Ventil, bestehend aus:

• 1. einem Dreiweg-Ventilkörper (1) mit einem Eingang (2), einem Ausgang (3), einem Rückfluß (4), und mit einem Verschluß (5), der den Rückfluß (4) ver­ schließt und durch einen Stößel (6) mit einem Kolben (7) verbunden ist, der in einem Zylinder (31) in Form einer Kammer aufgenommen ist, die über ein Rohr (9) mit dem Ausgang (3) in Verbindung steht,
• 2. einem durch eine Feder (11) belasteten Verschluß (10) zum Verschließen des Ausgangs (3) und zum Her­ stellen einer Verbindung zwischen dem Ausgang (3) und dem Rohr (9),

gekennzeichnet durch:

• 1. ein Rezirkulationsrohr (12), das den Ausgang (3) mit einer Rezirkulationskammer (13) verbindet, die mit dem Rückfluß (4) über einen Rezirkulationszwischen­ raum (14) in Verbindung steht, auf den ein Verschluß (15) einwirkt, der durch eine Vorspannfeder (16) in Schließ­ position gehalten wird und
• 2. eine Stange (18), die am Verschluß (5) angebracht ist und den Verschluß (15) des Rezirkulations­ zwischenraums (14) entgegen der Wirkung der Vorspannfeder (16) beeinflußt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezirkulationszwischenraum (14) mit der Achse der Stange (18), die entlang ihrer Längsachse gemeinsam mit dem Ver­ schluß (5) des Rückflußweges (4) beweglich ist, ausgerich­ tet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Drossel­ ventil (17), das auf dem Rezirkulationsrohr (12) vorgese­ hen und von außen eichbar ist.