DE4416154C2 - Durchflußregelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Durchflußregelventil, bei dem die von Ventilsitz und Verschlußstück gebildete erste Drosselstelle mit einer einstellbaren zweiten Drosselstelle in Reihe liegt und mit dem Ventilgehäuse ein Stellgliedgehäuse verbunden ist, das durch eine bewegliche Trennwand in zwei Druckräume unterteilt ist, die mit zu Druckbezugsbereichen vor bzw. hinter einer Drosselstelle führenden Kanälen verbunden sind, wobei der erste Kanal, der den einen Druckbezugsbereich mit dem ersten Druckraum verbindet, durch die Ventilspindel verläuft.

Durchflußregelventile sind im Stand der Technik vielfach bekannt.

Aus der DE 37 41 676 C2 ist ein Durchflußregelventil bekannt, bei dem die von Ventilsitz und Verschlußstück gebildete Drosselstelle mit einer einstellbaren zweiten Drosselstelle in Reihe liegt und mit dem Ventilgehäuse ein Stellgliedgehäuse verbunden ist, das durch eine mit dem Verschlußstück über eine Ventilstange verbundene, bewegliche Trennwand, wie Membran, in zwei Druckräume unterteilt ist, die jeweils mit zu Druckmeßpunkten vor bzw. hinter der zweiten Drosselstelle führenden Kanälen verbindbar sind. Dabei verläuft der eine Kanal durch die Ventilstange zu einem internen Druckmeßpunkt. Die zweite Drosselstelle ist dabei durch mindestens einen mit einer Öffnung im Ventilgehäuse zusammenwirkenden Ausschnitt in der Umfangswand eines zur Ventilachse konzentrischen Dreheinsatzes gebildet. Das Stellglied­ gehäuse ist dazu drehbar mit dem Ventilgehäuse aber drehfest mit dem Dreheinsatz verbunden.

Bei einer derartigen Ausbildung des Durchflußregelventiles ist außer dem Ventilsitz für das erste Verschlußstück eine radiale Öffnung im Ventilgehäuse vorgesehen, die mit dem besonders ausgebildeten Ausschnitt in der Umfangswand des Dreheinsatzes zur Bildung der zweiten Drosselstelle zusammenwirkt. Dies ist herstellungstechnisch aufwendig.

Aus der gattungsbildenden DE 37 41 676 C2 ist ein zweites Verschlußstück bekannt, welches drehbar ist. Dieses Verschlußstück wirkt mit einer Öffnung in der Trennwand zum Abgangskanal zusammen.

Aus der US 42 50 915 und der DE 29 27 402 C2 sind Durchflußregelventile bekannt, bei denen Verschlußstücke auf den gleichen Ventilsitz einwirken, jedoch von unterschiedlichen Seiten. Hieraus resultiert eine erheblich vergrößerte Bauform.

Aus der GB 15 34 937 ist eine Ausbildung bekannt, bei der ein Verschlußstück auf den Ventilsitz einwirkt, während ein anderes Verschlußstück auf eine Dichtfläche des ersten Verschlußstückes einwirkt.

Ausgehend von dem eingangs bezeichneten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Durchflußregelventil der angegebenen Art zu schaffen, welches konstruktiv einfach ausgebildet und einfach zu handhaben ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die zweite Drosselstelle durch ein koaxial zum ersten Verschlußstück angeordnetes auf der Ventilspindel axial verschiebliches zweites Verschlußstück gebildet ist, welches mit dem Ventilsitz zusammenwirkt und mit der Trennwand verbunden oder bewegungsgekoppelt ist, daß der zweite Kanal einen hinter der ersten Drosselstelle und vor der zweiten Drosselstelle liegenden Druckbezugsbereich mit dem zweiten Druckraum des Stellgliedgehäuses verbindet und daß der erste Kanal den Druckbezugsbereich vor der ersten Drosselstelle mit dem ersten Druckraum verbindet.

Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüche angegeben.

Das erfindungsgemäße Ventil arbeitet als Durchflußregler. Der Regler besteht aus dem Gehäuse mit Ventilsitz und Funktionsteilen. Auf den Ventilsitz wirken unabhängig voneinander zwei Verschlußstücke (Ventilkörper). Der Öffnungsgrad des einen Verschlußstückes (ersten Verschlußstückes) wird über eine Verstelleinrichtung definiert vorgegeben. Die Position des zweiten Verschluß­ stückes wird durch eine druckgesteuerte Trennwand, vorzugsweise in Form einer Membran, bestimmt. Die Druckabnahme für die Membran ist so ausgeführt, daß die Druckdifferenz zwischen dem Ventilsitz und dem ersten Verschlußstück als Regelgröße dient. Durch die Verstellung des zweiten Verschlußstückes wird nun diese Druckdifferenz konstant gehalten. Damit bleibt auch der Durchfluß konstant. Damit das Ventil von Differenzdruckschwankungen unabhängig arbeiten kann, ist das zweite Verschlußstück druckentlastet, d. h., der höhere Druck auf der Anström­ seite wird auch auf die durch ein Dichtelement getrennte Oberseite geführt.

Das Stellgliedgehäuse, welches die Membran haltert, ist drehfest mit dem Ventilgehäuse verbunden. Die Einstell­ spindel ist drehfest, jedoch in axialer Richtung verschiebbar mit der kopfseitig des Stellgliedgehäuses angeordneten Handhabe verbunden, die als Sollwerteinsteller ausgebildet ist. Diese Handhabe und damit der Sollwerteinsteller ist drehbar, jedoch in axialer Richtung unverschiebbar mit dem Stellgliedgehäuse verbunden. Der Sollwert kann direkt auf dem Sollwert­ einsteller abgelesen werden, dem eine drehfest am Ventilgehäuse befestigte Anzeigevorrichtung zugeordnet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wird die Regelmembran (Trennwand) auf der Ventilspindel axial verschoben. Hierdurch ist es möglich, zwei axial verschiebbare Verschlußstücke einzusetzen, die beide auf den Ventilsitz des Gehäuses wirken. Durch die besondere Befestigung und Ausbildung des Sollwertstellers auf dem Stellgliedgehäuse ist es zudem möglich, den Sollwerteinsteller besonders groß auszubilden und den Sollwert direkt abzulesen.

In Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, ein solches Durchflußregelventil mit einer Differenzdruck­ begrenzung auszustatten. Hierbei wird eine zweite bewegliche Trennwand (Membran) in dem Stellgliedgehäuse angeordnet, auf die der Druck des Heizungsvorlaufes zusätzlich aufgeschaltet wird. Hierdurch wird zusätzlich der Differenzdruck zwischen Vorlauf und Rücklauf begrenzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Durchflußregelventil im Mittellängsschnitt;

Fig. 2 eine Einzelheit in der Blickrichtung des Pfeiles II der Fig. 1 gesehen;

Fig. 3 ein Durchflußregelventil mit Differenzdruck begrenzung in der Ansicht gemäß Fig. 1.

Das in den Zeichnungen dargestellte Durchflußregelventil besteht aus einem Ventilgehäuse 1 mit einem Zulauf 2 und einem Ablauf 3. An dem Gehäuse sind noch Meßstutzen ausgebildet, von denen der in der Zeichnung rechts dargestellte um 90° um die Hochachse versetzt ist, um ihn in der Zeichnungsebene darstellen zu können.

Im Ventilgehäuse 1 ist ein Ventilsitz 4 ausgebildet, der mit dem ersten Verschlußstück 5 eine erste Drossel­ stelle 8 bildet. Das erste Verschlußstück 5 ist starr und durch ein Dichtelement 15 abgedichtet mit einer Hohlspindel 6 verbunden. Die Hohlspindel 6 ist an ihrem dem Verschlußstück 5 abgewandten Ende mit einem Stellteil 7 verbunden.

Eine zweite Drosselstelle 9 bildet der Ventilsitz 4 zusammen mit einem zweiten Verschlußstück 10, wobei die zweite Drosselstelle 9 der ersten in Reihe geschaltet ist. Das zweite Verschlußstück 10 ist axial beweglich in einem Kopfstück 11 des Ventilgehäuses 1 gelagert.

Eine Sollwertfeder 12, die sich an einem gehäusefesten Anschlag (in der Zeichnung unten) und an einem mit dem zweiten Verschlußstück 10 gekoppelten zweiten Anschlag 13 abstützt, kann das zweite Verschlußstück in axialer Richtung bewegen. Der zweite Anschlag 13 ist fest mit dem zweiten Verschlußstück 10 verbunden und zwar über ein hülsenartiges Element, das mit dem Verschlußstück in dem Ausführungsbeispiel einstückig ausgeführt ist und welches unter Bildung eines später noch beschriebenen Kanales die Hohlspindel 6 koaxial umgibt.

Der zweite Anschlag 13 ist somit bezüglich seiner Bewegung fest mit dem zweiten Verschlußstück 10 gekoppelt. Durch ein Dichtelement 14 wird die Oberseite des zweiten Anschlages 13 gegen die Unterseite desselben abgedichtet. Durch Kanäle 17, 18 wird der sich zwischen der ersten und zweiten Drosselstelle einstellende Druck P₂ auf die Oberseite des zweiten Anschlages 13 und der sich im Ab­ laufstutzen einstellende Druck P₃ auf die Unterseite des zweiten Anschlages geführt. Der im Zulaufstutzen anstehende Druck P₁ wird durch die Hohlspindel 6 auf die Oberseite einer beweglichen Trennwand 16 (Membran) geführt, die in einem Stellgliedgehäuse 21 randseitig eingespannt ist und radial innenliegend mit Bestandteilen verbunden ist, die mit dem zweiten Verschlußstück 10 bewegungsmäßig gekoppelt sind. Ein Dichtelement 19 auf der Hohlspindel 6 dichtet die so gebildeten Druckräume P₁ und P₂ auf beiden Seiten der Membran ab. Dadurch, daß die Membran (16) fest mit dem Kopfstück 11 des Ventilgehäuses und fest mit dem zweiten Anschlag 13 verbunden ist, kann der zweite Anschlag 13 auf der Hohlspindel 6 durch die Membran 16 axial verschoben werden. Dies führt zu einer axialen Verschiebung des zweiten Verschlußstückes 10. Hierdurch wird erreicht, daß der Differenzbetrag zwischen P₁ und P₂ immer annähernd konstant gehalten wird.

Das Stellteil 7 ist mittels Gewinde 20 mit dem Stellglied­ gehäuse 21 verbunden. Die in Form eines Handrades ausgebildete Handhabe 22 ist axial nicht verschiebbar, jedoch drehbar auf dem Stellgliedgehäuse 21 gelagert und über eine Verzahnung 23 drehfest, jedoch axial verschiebbar mit dem Stellteil 7 verbunden. Bei Drehung des Handrades 22 wird das erste Verschlußstück 5 axial verschoben und so ein definierter Drosselquerschnitt an der Drosselstelle 8 eingestellt.

Das Handrad 22 ist außenseitig mit einer Skala 30 bedruckt, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich. Der eingestellte Durchflußwert wird von dem Zeiger 24 angezeigt, der gehäusefest gehalten ist. Der Zeiger 24 kann mit einem Ausschnitt versehen sein, durch den ein Blockierstift 25 gesteckt werden kann, der in Nuten des Handrades 22 eingreift und dieses blockiert. Durch diesen Blockierstift 25 kann ein Plombierdraht 31 gezogen werden, der das unbefugte Entfernen des Blockierstiftes verhindert. In Druckentnahmestutzen, die mit den Druckräumen P₁ und P₂ in Verbindung stehen, können Meßventile 27 angeschlossen werden, so daß die Drücke P₁ und P₂ kontrolliert werden können. Da der Öffnungsgrad des ersten Verschlußstückes 5 bekannt ist, kann auch der tatsächliche Durchfluß ermittelt und dokumentiert werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist ein Durchfluß­ regelventil mit Differenzdruckbegrenzung gezeigt. Der Aufbau ist analog der Darstellung in Fig. 1 und 2. Zusätzlich ist jedoch eine zweite Membran 28 in dem Stellgliedgehäuse 21 angeordnet, die ebenfalls mit dem auf der Hohlspindel 6 beweglichen Teil, welches mit dem zweiten Verschlußstück 10 gekoppelt ist, axial auf der Hohlspindel 6 beweglich ist. Durch diese zweite Membran 28 wird ein zusätzlicher Druckraum P₄ geschaffen. Die Druckräume P₄ und P₁ sind durch ein Dichtelement 29 getrennt. Durch die axiale Verschiebung auf der Hohl­ spindel 6 wird auch das zweite Verschlußstück 10 axial verschoben, bis das Gleichgewicht der Kräfte wieder hergestellt ist. Der Druck P₄ wird von dem Heizungsvor­ lauf abgegriffen und durch eine hydraulische Verbindung auf die Oberseite der Membran 28 geleitet. Wird nun das gewünschte Druckniveau überschritten, so schließt das zweite Verschlußstück 10 das Ventil. Die Druckdifferenz zwischen P₄ und P₁ wird so auf den gewünschten Wert begrenzt.

Claims (6)

1. Durchflußregelventil, bei dem die von Ventilsitz (4) und einem ersten Verschlußstück (5) gebildete erste Drosselstelle (8) mit einer einstellbaren zweiten Drosselstelle (9) in Reihe liegt und mit dem Ventilgehäuse (1) ein Stellgliedgehäuse (21) verbunden ist, das durch eine bewegliche Trennwand (16) in zwei Druckräume (P₁, P₂) unterteilt ist, die mit zu Druckbezugsbereichen vor bzw. hinter einer Drosselstelle führenden Kanälen verbunden sind, wobei der erste Kanal, der den einen Druckbezugsbereich mit dem ersten Druckraum (P₁) verbindet, durch die Ventilspindel (6) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosselstelle (9) durch ein koaxial zum ersten Verschlußstück (5) angeordnetes, auf der Ventilspindel (6) axial verschiebliches zweites Verschlußstück (10) gebildet ist, welches mit dem Ventilsitz (4) zusammenwirkt und mit der Trennwand (16) verbunden oder bewegungsgekoppelt ist, daß der zweite Kanal (17) einen hinter der ersten Drosselstelle (8) und vor der zweiten Drossel­ stelle (9) liegenden Druckbezugsbereich mit dem zweiten Druckraum (P₂) des Stellgliedgehäuses (21) verbindet und daß der erste Kanal den Druckbezugsbereich vor der ersten Drosselstelle mit dem ersten Druckraum (P₁) verbindet.

2. Durchflußregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Verschlußstück (10) und dem zweiten Druckraum (P₂) eine Sollwertfeder (12) angeordnet ist, die in Öffnungsrichtung auf das zweite Verschlußstück (10) einwirkt, wobei die Sollwertfeder (12) sich an einem gehäusefesten ersten Anschlag und einem mit dem zweiten Verschlußstück (10) starr verbundenen zweiten Anschlag (13) unter Federvorspannung abstützt, wobei der zweite Anschlag (13) auf der der Sollwertfeder (12) abgewandten Seite vom Druck im zweiten Druckraum (P₂) des Stellgliedgehäuses (21) und auf der anderen Seite vom Druck (P₃) beaufschlagt ist, der sich in Durchströmrichtung hinter der zweiten Drosselstelle (9) einstellt.

3. Durchflußregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verschlußstück (10) mittels einer die Ventilspindel (Hohlspindel 6) koaxial umgebenden Führungshülse mit der Trennwand (16) verbunden ist, wobei der zweite Kanal (17) zwischen dem Mantel der Ventilspindel (Hohlspindel 6) und der Führungshülse ausgebildet ist und einerseits in den Druckbezugsbereich zwischen erster und zweiter Drosselstelle (8, 9) und andererseits in den zweiten Druckraum (P₂) des Stellgliedgehäuses mündet.

4. Durchflußregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verschluß­ stück (10) durch ein topfartiges Element gebildet ist, welches das erste Verschlußstück (5) koaxial übergreift und mit seiner Stirnrandkante an den Ventilsitz (4) anlegbar oder von diesem unter Bildung der zweiten Drosselstelle (9) abhebbar ist.

5. Durchflußregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verschlußstück (5) mittels einer am Stellgliedgehäuse (21) drehbar und axial unverschiebbar gehalterten Handhabe (22) relativ zum Ventilsitz (4) axial verstellbar ist.

6. Durchflußregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) Druckentnahmestutzen zum Anschluß von Meßventilen (27) aufweist, deren einer mit dem Druckraum (P₁) in Durchflußrichtung vor den Drosselstellen (8, 9) und deren anderer mit dem Druckraum (P₂) zwischen den Drosselstellen (8, 9) in Verbindung steht.