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Die
vorliegende Erfindung ist auf dem Gebiet von mit Fluiden beaufschlagten
Systemen, beispielsweise Systemen der Kältetechnik oder Druckerzeugungs-
oder Verteilungssystemen verwendbar.
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für ein Fluid zum Öffnen und
Schließen
eines Verbindungskanals zwischen einem ersten Volumen, in dem ein
erster Druck herrscht und einem zweiten Volumen, in dem ein zweiter
Druck herrscht.
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Beim
Umgang mit Fluiden, die in Behältern beziehungsweise
Volumina angeordnet sind, werden Ventile zum Befüllen und Entleeren von Behältern sowie
zum Verbinden oder Trennen von mittels Leitungen verbundenen Behältern oder
Volumina verwendet. Aus der deutschen Patentschrift
DE 19800854 C1 Ist beispielsweise
eine Kontrollarmatur zum Messen, Kontrollieren und Auswerten physikalischer
Parameter von im Kreislauf geführten
gasförmigen und/oder
flüssiggasförmigen Druckmedien
und/oder Kältemitteln
bekannt. Die Kontrollarmatur wird beispielsweise in ein System der
Kältetechnik
eingesetzt und dient zur Messung des Drucks eines im System befindlichen
Fluids, beispielsweise Stickstoff, wobei aus dem herrschenden Druck
mittels einer Recheneinrichtung eine Kondensations- beziehungsweise
Verdampfungstemperatur des Fluids bestimmt wird.
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Mittels
einer derartigen Kontrollarmatur soll unter anderem auch die Messeinrichtung
zur Messung des Drucks von dem flu idgefüllten System trennbar sein,
um beispielsweise die Druckmesseinrichtung entfernen oder eichen
zu können
oder um die Druckmesseinrichtung vor einem zu hohen, in dem System
auftretenden Fluiddruck schützen
zu können.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannte Kontrollarmatur ist ausschließlich von
Hand betätigbar,
das heißt,
Verbindungen zwischen verschiedenen Anschlüssen müssen durch einen Monteur manuell
durch Betätigung
der Ventile geöffnet
oder geschlossen werden. Des weiteren beschreiben die Druckschriften
DE 1 702 617 U ,
DE 74 16 900 U ,
DE 199 02 985 A1 und
DE 100 46 976 A1 Ventile
für unterschiedliche
Anwendungen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bedienung
entsprechender Ventile zu vereinfachen, die Wartung von mit einem
derartigen Ventil ausgestatteten Systemen zu erleichtern und die
Betriebssicherheit zu erhöhen.
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Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
bei einem Ventil der eingangs genannten Art gelöst mit einem in einem Hohlzylinder
geführten
Kolben, dessen erstes Ende mit dem ersten Druck beaufschlagt ist
und der in Abhängigkeit
von dem ersten Druck gegen eine Gegenkraft in seiner Axialrichtung
verschiebbar ist, wobei der Verbindungskanal von dem ersten Ende
des Kolbens in die Wand des Hohlzylinders hinein verläuft und
im Zuge einer Verschiebung des Kolbens aufgrund des ersten Drucks
in eine erste Richtung verschließbar ist, um das erste Volumen von
dem zweiten Volumen zu trennen.
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Das
erfindungsgemäße Ventil
weist einen Verbindungskanal auf, der in Abhängigkeit von dem in dem ersten
Volumen herrschenden Druck selbsttätig öffenbar beziehungsweise verschließbar ist.
Das Ventil kann somit so eingesetzt werden, dass nur unter bestimmten
Druckbedingungen das erste Volumen mit dem zweiten Volumen verbunden
ist. In einem System kann das Ven til so eingesetzt werden, dass
es die Verbindung zwischen dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen
selbständig
derart steuert, dass beispielsweise in dem zweiten Volumen angeordnete
oder mit dem zweiten Volumen verbundene Geräte bei einem zu hohen in dem
ersten Volumen herrschenden Druck von dem ersten Volumen abgekoppelt
sind, so dass die Geräte
nicht durch einen Überdruck
beschädigt
werden können.
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Dies
wird dadurch erreicht, dass durch einen hohen in dem ersten Volumen
herrschenden und auf das erste Ende des Kolbens wirkenden Druck
der Kolben in Axialrichtung gegen die Gegenkraft so weit verschoben
wird, bis dass der Verbindungskanal zwischen dem ersten Volumen
und dem zweiten Volumen verschlossen ist.
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Diese
Eigenschaft des Ventils kann in einem System beispielsweise dadurch
ausgenutzt werden, dass das erste Volumen permanent mit einem ersten Druckmessgerät verbunden
ist, welches für
die Messung höherer
Drücke
geeignet ist. Das erste Volumen kann zusätzlich über den Verbindungskanal mit
einem zweiten Druckmessgerät
verbunden sein, welches empfindlicher ist als das erste Druckmessgerät, jedoch
vor zu hohen Drücken
geschützt
werden muss.
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Bleibt
der Druck im ersten Volumen unterhalb eines Schwellwertes, so zeigen
beide Druckmessgeräte
den gemessenen Druck im ersten Volumen an, da über den Verbindungskanal das
erste Volumen mit dem zweiten Volumen verbunden ist und somit in
dem zweiten Volumen derselbe Druck herrscht wie in dem ersten Volumen.
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Übersteigt
der Druckwert im ersten Volumen einen Schwellwert, so wird der Verbindungskanal durch
die axiale Verschiebung des Kolbens geschlossen und das zweite Volumen
von dem ersten Volumen getrennt. Das zweite Druckmessgerät wird weiterhin
den im zweiten Volumen herrschenden Druck anzeigen, der dann jedoch
nicht mehr notwendigerweise dem in dem ersten Volumen herrschenden
Druck entspricht. Das erste Druckmessgerät wird weiterhin den im ersten
Volumen herrschenden Druck korrekt messen und anzeigen.
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Auf
diese Weise lässt
sich mit dem erfindungsgemäßen Ventil
eine Messung des Druckes im ersten Volumen mittels mehrerer Messgeräte gestaffelter
Genauigkeit durchführen.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Kolben
an seinem ersten Ende ein geschlossenes Deckelteil aufweist, dass bei
geöffnetem
Verbindungskanal dieser zwischen dem Deckelteil und einer diesem
zugewandten Dichtfläche
des Hohlzylinders hindurch verläuft,
dass bei Verschiebung des Kolbens in die erste Richtung der Verbindungskanal
durch Aufsetzen des Deckelteils auf der Dichtfläche des Hohlzylinders verschließbar ist.
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Durch
die beschriebene Konstruktion ist sichergestellt, dass durch einen
bestimmten Mindestdruck in dem ersten Volumen der Verbindungskanal durch
die Verschiebung des Kolbens geschlossen wird und dass bis zu einem
erneuten Absinken des Drucks das Deckelteil gegen die Dichtfläche gedrückt und
somit der Kanal geschlossen gehalten wird. Die Dichtfläche an dem
Hohlzylinder ist jeweils umlaufend ausgebildet und erstreckt sich
quer zur Axialrichtung, dem ersten Volumen zu- oder abgewandt.
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Es
ist auch eine umgekehrte Konstruktion des Ventils denkbar, bei der
der Verbindungskanal erst oberhalb eines bestimmten in dem ersten
Volumen herrschenden Drucks durch axiale Verschiebung des Kolbens
geöffnet
und bei Unterschreiten eines Schwelldruckwertes wieder geschlossen
wird.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
der Kolben an der Wand des Hohlzylinders mittels einer verschiebbaren
Dichtung abgedichtet ist, die, von dem ersten Ende des Kolbens aus
gesehen axial jenseits der Stelle liegt, an der der Verbindungskanal
in die Wand des Hohlzylinders eintritt.
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Durch
das Vorsehen einer verschiebbaren Dichtung wird außer einer
effektiven Abdichtung gegen die Verschiebung des Kolbens in dem
Hohlzylinder mittels Gleitreibung ein bestimmter Widerstand erzeugt.
Dieser hat zur Folge, dass eine Verschiebung des Kolbens erst dann
eintritt, wenn auf diesen eine bestimmte resultierende Mindestkraft
wirkt. Diese Mindestkraft setzt sich als resultierende aller auf den
Kolbenwirkenden Kräfte,
also der durch den ersten Druck wirkenden Kraft und der Gegenkraft
zusammen. Eine erhöhte
Reibung durch eine Elastomerdichtung hat zur Folge, dass eine Bewegung
des Kolben erst dann stattfindet, wenn die resultierende Kraft auf
den Kolben einen bestimmten Mindestwert erreicht. Dadurch wird verhindert,
dass bei einer Änderung
des ersten Drucks um einen geringen Betrag der Kolben dauernd bewegt
wird. Nur signifikante Änderungen
des Drucks in dem ersten Volumen führen dann zu einer Verschiebung
des Kolbens, die zu einem Verschließen oder öffnen des Verbindungskanals
führt.
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Die
Erfindung ist vorteilhaft auch dadurch ausgestaltet, dass ein zweites,
dem ersten Ende gegenüberliegendes
Ende des Kolbens ein drittes Volumen begrenzt und mit einem dritten
Druck beaufschlagt ist und dass die Gegenkraft wenigstens teilweise
durch den dritten Druck erzeugt wird.
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Durch
diese Konstruktion wird es möglich, das
Ventil in Abhängigkeit
von einem Differenzdruck zwischen dem ersten und dem dritten Druck
zu steuern, da die Kraft und Gegenkraft, die auf den Kolben wirken,
durch den ersten und den dritten Druck erzeugt sind.
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Die
Steuerung des Ventils in Abhängigkeit von
einem Druckunterschied hat gegenüber
der Steuerung mittels eines Kraftspeichers beispielsweise einer
Feder den Vorteil, dass die herrschenden Kräfte nicht durch Veränderungen
an der Apparatur, beispielsweise Materialalterung, beeinflusst werden.
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Es
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Kolben an seinem ersten
Ende und an seinem zweiten Ende gleich große oder nach Art eines Differentialkolbens
unterschiedlich große
Querschnitte aufweist.
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Durch
die Verwendung eines Differentialkolbens kann ein bestimmtes Druckverhältnis eingestellt werden,
bei dem die Axialverschiebung des Kolbens und somit die Betätigung des
Ventils erfolgt. Damit kann das Ventil an den vorgesehenen Verwendungszweck
angepasst werden. Die Druckverhältnisse,
bei denen das Ventil selbsttätig öffnet oder
schließt
sind dann vom Verhältnis
der verschiedenen Querschnitte des Differentialkolbens abhängig.
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Weiter
kann die Erfindung vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, dass
die Gegenkraft wenigstens teilweise durch eine Feder erzeugt wird.
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Erfindung
gemäß: weiter
vorgesehen, dass der Kolben in seinem Inneren ein Überdruckventil aufweist,
welches im Falle dass der erste Druck oder der Differenzdruck zwischen
dem ersten und dem dritten Druck eine bestimmte Schwelle überschreitet, das
erste Volumen mit dem dritten Volumen verbindet.
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Somit
stellt das Ventil unabhängig
von dem Verschließen
oder Öffnen
des ersten Verbindungskanals sicher, dass oberhalb einer bestimmten
Druckdifferenz oder eines bestimmten Druckverhältnisses zwischen dem ersten
und/oder dem zweiten Druck einerseits und dem dritten Druck andererseits
ein Druckausgleich über
das Überdruckventil
stattfindet.
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Da
das Überdruckventil
so konstruiert sein kann, dass es sehr schnell anspricht, kann auch
dies dem Schutz eines mit dem zweiten Volumen verbundenen Gerätes dienen,
für den
Fall, dass beispielsweise in dem ersten Volumen der Druck sehr schnell ansteigt
und eine Axialverschiebung des Kolbens zum Verschließen des
Verbindungskanals nicht schnell genug erfolgt, um das Druckmessgerät vom ersten
Volumen zu entkoppeln. In diesem Fall sorgt ein schnelles Auslösen des Überdruckventils
zum Absinken des Drucks in dem ersten und/oder zweiten Volumen,
so dass auch der Druck im zweiten Volumen schon vor dem Verschließen des
Verbindungskanals gemindert werden kann. Konstruktiv kann dies vorteilhaft
dadurch gelöst
sein, dass das Überdruckventil
einen mittels einer Federkraft gegen eine Dichtung gedrückten, durch Überdruck
abhebbaren Verschlussteller aufweist, der auf seiner ersten Seite mit
dem ersten Druck und auf seiner zweiten Seite mit dem dritten Druck
beaufschlagt ist.
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Die
Erfindung bezieht sich außerdem
auf die Verwendung eines erfindungsgemäßen Ventils in einem mit einem
Fluid beaufschlagbaren System, insbesondere einem System der Kältetechnik,
mit einem an dem ersten und/oder zweiten Volumen angeschlossenen
Druckmessgerät
zur Bestimmung des Drucks des Fluids und insbesondere mit einer
Einrichtung zur Bestimmung der Kondensationstemperatur oder Verdampfungstemperatur
des Fluids aus dem gemessenen Druck.
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Besonders
bei einer derartigen Verwendung des Ventils können die Vorteile des selbsttätigen Öffnens und
Schließens
des Verbindungskanals zum Schutz eines angeschlossenen Druckmessgerätes genutzt
werden.
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Das
Ventil kann zu diesem Zweck beispielsweise auch bei einem transportablen
Druckmessgerät
eingesetzt werden, das bei der Überprüfung von Kältesystemen
an ein solches angeschlossen wird. Das erste Volumen des Ventils
wird dann beispielsweise an dem Kühlkreislauf des Systems angeschlossen,
um dort den Druck zu messen. Ist dieser Druck für das Druckmessgerät, welches
an das zweite Volumen angeschlossen ist, zu hoch, so schließt das Ventil
selbsttätig,
so dass das Druckmessgerät geschützt wird
und der Monteur ein anderes Druckmessgerät einsetzen kann, das für den höheren, in dem
System herrschenden Druck, ausgelegt ist.
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Die
Erfindung bezieht sich weiter auf ein System, insbesondere System
der Kältetechnik
mit einem Ventil nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, einem oder mehreren
an das erste und/oder zweite Volumen angeschlossenen Druckmessgerät und einer
Recheneinrichtung zur Bestimmung der Kondensationstemperatur oder
Verdampfungstemperatur des Fluids aus dem gemessenen Wert des Druckes und
in einer Speichereinrichtung gespeicherten Kenngrößen des
Fluids.
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In
einem derartigen mit dem erfindungsgemäßen Ventil ausgestatteten System
kann das Druckmessgerät
dauernd oder zyklisch den Druck messen, um entsprechend jeweils
die Kondensationsbeziehungsweise Verdampfungstemperatur des Fluids
bestimmen zu können.
Die entsprechenden Messwerte können
laufend gespeichert werden ohne dass Wartungspersonal anwesend sein
muss, da die Messeinrichtung bei einem Ansteigen des Drucks über eine
vorgegebene Schwelle oder einem Absinken unter eine vorgegebene
Schwelle selbsttätig durch
das Ventil von dem System abgetrennt wird.
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Ein
derartiges System kann beispielsweise dadurch verwirklicht sein,
dass das erste Volumen an eine Hochdruckseite oder an eine Niederdruckseite des
Systems angeschlossen ist.
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Ein
solches System kann beispielsweise zur Trocknung von Volumina eingesetzt
werden, wobei durch Evakuierung ein geringer Druck erzeugt wird, der
unterhalb des Dampfdrucks der zu trocknenden Flüssigkeit liegt. Um dies zu überprüfen, ist
die Kondensations- beziehungsweise Verdampfungstemperatur beim gemessenen
Druck zu prüfen
und mit der Ist-Temperatur zu vergleichen. Ein entsprechendes Verfahren
zur Bestimmung des Zustandes eines mit einem Fluid beaufschlagten
Systems mittels eines erfindungsgemäßen Ventils sieht entsprechend
vor, dass das System mit dem ersten Volumen eines Ventils gemäß einem
der Patentansprüche
1 bis 10 verbunden wird, dass an das zweite Volumen ein Druckmessgerät angeschlossen
ist, dass geprüft
wird, ob der Verbindungskanal geöffnet
ist und dass dann der Druck gemessen wird.
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Außerdem kann
hierbei vorgesehen sein, dass aus dem gemessenen Druckwert mittels
einer Recheneinrichtung die Kondensati ons- oder Verdampfungstemperatur
des Fluids bestimmt wird. Hierbei findet typischerweise ein Microcontroller
Anwendung.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung
gezeigt und anschließend
beschrieben.
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Dabei
zeigt:
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1 schematisch
im Querschnitt ein erfindungsgemäßes Ventil
in geschlossenem Zustand,
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2 ein
entsprechendes Ventil in geöffnetem
Zustand,
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3 schematisch
ein System mit einem erfindungsgemäßen Ventil.
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Die 1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Ventil
schematisch im Schnitt. Das Ventil 1 ist in eine Behälterwand 2 eingesetzt,
die verschiedene Gas- oder Fluidvolumina voneinander trennt. Das
Ventil weist einen Hohlzylinder 3, 4 auf, der
aus einem ersten Hohlzylinderteil 3 und einem sich an dieses
axial anschließenden
zweiten Hohlzylinderteil 4 besteht. Das erste Hohlzylinderteil 3 ist
mittels einer ersten Dichtung 5, die als umlaufende Elastomerdichtung
ausgebildet ist, gegenüber
der Gehäusewand 2 abgedichtet.
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Das
zweite Hohlzylinderteil 4 ist mittels einer zweiten, ebenfalls
umlaufend ausgebildeten Dichtung 6 gegenüber der
Gehäusewand 2 abgedichtet.
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Der
Hohlzylinder 3, 4 ist in die Gehäusewand 2 ortsfest
eingesetzt.
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Innerhalb
des Hohlzylinders 3, 4 ist ein Kolben 7 in
axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Der Kolben 7 weist
ein ers tes Kolbenteil 8, 10 auf, das sich im wesentlichen
an die zylindrische Wandung des ersten Hohlzylinderteils 3 anpasst
und das mittels einer verschiebbaren Dichtung 9, die als
Elastomerdichtung ausgebildet ist, gegenüber der Innenwand des ersten
Hohlzylinderteils 3 gasdicht abgedichtet ist. Als Material
für die
verschiebbare Dichtung 9 kommen übliche Elastomere oder elastomerhaltige
Kunststoffe in Frage. Um ein axiales Verschieben des Kolbens 7 gegenüber dem
Hohlzylinder 3, 4 zu erleichtern, kann vorgesehen
sein, dass die dritte Dichtung 9 mittels eines Schmiermittels
an der Innenwand des Hohlzylinders 3, 4 gleitet.
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Das
erste Kolbenteil ist innerhalb des Hohlzylinders beziehungsweise
des ersten Hohlzylinderteils 3 mechanisch eng geführt.
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An
seinem dem ersten Ende 10 des Kolbens 7 zugewandten
Ende weist das erste Kolbenteil 8 eine Federführung 10 auf,
die einen gegenüber
den übrigen
Teilen des ersten Kolbenteils 8 verringerten äußeren Durchmesser
aufweist.
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Auf
diese Federführung 10 ist
eine Feder 11 aufgesetzt, die an ihrem Ende 12 ein
Deckelteil 13 des Kolbens 7 trägt. Das Deckelteil 13 bildet
zusammen mit der Feder 11 ein zweites Kolbenteil, das mit dem
ersten Kolbenteil 8, 10 fest verbunden ist.
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Das
Deckelteil 13 besteht aus einer Platte 14, die
den Rand des zweiten Hohlzylinderteils 4 überdeckt.
Die Platte 14 trägt
eine Scheibe 15, an der die Feder 11 befestigt
ist. Die Scheibe 15 weist einen kleineren Außendurchmesser
auf als die Platte 14. Am äußeren Umfang der Scheibe 15 befindet
sich eine im Querschnitt runde dritte Dichtung 16, die
als Elasto merdichtung ausgebildet ist und stramm auf der Scheibe 15 sitzt,
so dass sie dort fixiert ist.
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Bewegt
sich die Platte 14 auf den dem ersten Volumen 22 zugewandten,
stirnseitig umlaufenden Rand des zweiten Hohlzylinderteils 4 zu,
so legt sich die dritte Dichtung 16 an eine konische Dichtfläche 17 am
Rand des zweiten Hohlzylinderteils 4 an. Die dritte Dichtung 16 dichtet
dann den Zwischenraum zwischen der Platte 14 und dem zweiten
Hohlzylinderteil 4 gasdicht ab, so dass in diesem Zustand
das am ersten Ende 10 des Kolbens 7 gelegene Volumen 22 durch
das Ventil 1 von dem durch das Bezugszeichen 21 dargestellten
Gasraum (zweites Volumen) abgetrennt ist.
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Die 2 stellt
das Ventil in geöffnetem
Zustand dar. In diesem Zustand ist der Kolben 7 zu seinem
ersten Ende 10 hin verschoben. Die dritte Dichtung 16 ist
von der Dichtfläche 17 abgehoben,
so dass zwischen dem zweiten Kolbenteil 11, 13 und dem
zweiten Hohlzylinderteil 4 ein Zwischenraum entsteht, durch
den aus dem ersten Volumen 22, das dem ersten Ende 10 des
Kolbens 7 zugewandt ist, entlang des nun geöffneten
Verbindungskanals in das Innere des Ventils ein Fluid, beispielsweise
Gas oder Flüssiggas,
einströmen
kann. Das Fluid kann durch den Verbindungskanal entlang der offenen Schraubenfeder 11 weiter
bis zu dem Hohlraum 19 und von dort durch die Bohrung 20 in
dem ersten Hohlzylinderteil 3 zu der Bohrung 21 in
der Gehäusewand 2 strömen. An
die Bohrung 21 kann mittels eines Anschlusses ein zweites
Volumen angeschlossen sein, in dem sich ein Messgerät, beispielsweise ein
Druckmessgerät
befindet.
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In
der geöffneten
Ventilstellung, wie sie in der 2 dargestellt
ist, ist dann das erste Volumen auf der Unterseite der Gehäusewand 2 mit
dem mit der Bohrung 21 verbundenen Volumen in Verbindung,
so dass mittels eines dort befindlichen Druckmessgerätes der
Druck gemessen werden kann, der in dem ersten Volumen 22 herrscht.
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Diese
geöffnete
Stellung des Verbindungskanals, der sich, ausgehend von dem ersten
Volumen 22 zwischen der dritten Dichtung 16 und
dem zweiten Hohlzylinderteil 4 in das Innere des zweiten Kolbenteils 11, 13 hinein
erstreckt und von dort über das
Volumen 19, die Bohrung 20 zu der Bohrung 21 führt, setzt
voraus, dass der Kolben, wie in der 2 dargestellt,
axial zu seinem ersten Ende 10 hin verschoben ist.
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Die
Stellung des Kolbens 7 relativ zu dem Hohlzylinder 3, 4 ist
abhängig
von den Druckverhältnissen
im ersten Volumen, das durch das Bezugszeichen 22 dargestellt
ist und in dem dritten Volumen, das durch das Bezugszeichen 18 dargestellt
ist. Der Druck im ersten Volumen 22 wirkt auf das erste
Ende 10 des Kolbens, das heißt letztendlich auf die Stirnseiten
der Federführung 10 des
ersten Kolbenteils sowie auf die Schulter 23 des ersten
Kolbenteils. Dazu kommt die stirnseitige Fläche des Überdruckventils 25,
solange dieses verschlossen ist.
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Auf
das andere Ende des Kolbens 7 und zwar auf die dort angeordnete
Stirnseite 24 wirkt der in dem dritten Volumen 18 herrschende
Druck. Die durch diese möglicherweise
unterschiedlichen Drücke
in den Volumina 22, 18 wirkenden Kräfte führen dazu,
dass der Kolben 7 entweder zu dem ersten Volumen 22 oder
zu dem dritten Volumen 18 hin verschoben wird und somit
das Ventil sich selbständig öffnet oder
schließt.
Ist das Ventil geschlossen, so liegt die dritte Dichtung 16 auf
der Dichtfläche 17 des zweiten
Hohlzylinderteils 4 auf und der auf die Platte 14 wirkende
Druck in dem Volumen 22 hält den Kolben in seiner Stellung.
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Zur
Unterstützung
der auf die Stirnseite 24 des Kolbens 7 wirkenden
Kraft kann zwischen dem Kolben 7 und der Schulter 33 des
ersten Hohlzylinderteils 3 eine Schraubenfeder vorgesehen
sein.
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Befindet
sich das Ventil in seiner geöffneten Stellung
und tritt ein plötzlicher
und großer
Druckanstieg auf, so kann möglicherweise
das Ventil nicht genügend
schnell durch Verschiebung des Kolbens 7 reagieren und
das Auftreten eines Überdrucks
an der Bohrung 21 beziehungsweise dem entsprechenden Anschluss
zum zweiten Volumen verhindern. In diesem Fall tritt das Überdruckventil 25 in
Aktion, das in einer zentrischen Bohrung des ersten Kolbenteils 8 angeordnet
ist. Das Überdruckventil 25 weist
ein Rohrteil 26 auf, das an seinem dem dritten Volumen 18 zugewandten
Ende eine Dichtfläche 27 aufweist, auf
der ein Dichtungsteller 28 aufliegt. Der Dichtungsteller 28 ist
mittels einer Führungsstange 29 mit
einer Steuerscheibe 30 verbunden, die in einem Federzylinder 31 axial
verschiebbar ist. Dabei wird die Steuerscheibe 30 durch
eine in dem Federzylinder 31 geführte Steuerfeder 32 in
Richtung zu dem ersten Volumen 22 hin gedrückt. Durch
diese Kraft wird der Dichtungsteller 28 gegen die Dichtfläche 27 gedrückt, so
dass das Überdruckventil
im Normalfall geschlossen ist.
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Ein
starker Druckanstieg in dem ersten Volumen 22 führt dazu,
dass das Fluid an der Führungsstange 29 vorbei
in den Federzylinder 31 und weiter in das Führungsrohr 26 zu
dem Dichtungsteller 28 hin strömen und diesen gegen die Kraft
der Fe der 32 von der Dichtfläche 27 abheben kann.
Das Fluid kann dann von dort in das dritte Volumen 18 hin
abströmen.
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Nach
dem Abbau des Drucks in dem ersten Volumen 22 wird durch
die Feder 32 die Steuerscheibe 30 wieder zurückgedrückt und
damit auch der Dichtungsteller 28 auf die Dichtung 27,
so dass das Überdruckventil 25 in
diesem Zustand wieder schließt.
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Die
Länge des
Kolbens 7 ist so gestaltet, dass dieser, wie in der 1 ersichtlich,
auch im geschlossenen Zustand des Ventils 1 nicht an der Schulter 33 des
ersten Hohlzylinderteils 3 anliegt, so dass dort der in
dem dritten Volumen 18 herrschende Druck auf die gesamte
Stirnfläche 24 des
Kolbens wirken kann. Etwaige Toleranzen werden durch die axiale
Komprimierbarkeit des Kolbens 7 im Bereich der Feder 11 ausgeglichen.
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Anstelle
der Feder 11 kann auch ein Rohrteil eingesetzt werden,
das dann jedoch Bohrungen 48 aufweist, die den Durchlass
des zwischen der dritten Dichtung 16 und der Dichtfläche 17 einströmenden Fluids
zu den Bohrungen 20, 21 einerseits und zu dem Überdruckventil 25 andererseits
erlauben.
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Die 3 zeigt
in einer schematisch gegenüber
den 1 und 2 noch weiter vereinfachten Darstellung
den Einsatz des erfindungsgemäßen Ventils 1 in
einem System, beispielsweise einem Kältesystem. Das erste Volumen 22 entspricht
dem Hochdruckteil oder dem Niederdruckteil des Systems, während das
zweite Volumen 18 einem anderen Gasraum, beispielsweise
der Atmosphäre
entspricht. Zwischen diesen Teilen ist das Ventil 1 mit seinem
axial verschiebbaren Kolben 7 angeordnet.
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Im
geöffneten
Zustand des Ventils 1 ist der Verbindungskanal 49,
der in der 3 gestrichelt dargestellt ist,
zwischen dem ersten Volumen 22 und dem zweiten Volumen 40 geöffnet. Das
Druckmessgerät 41 misst
dann den in dem zweiten Volumen 40 und ersten Volumen 22 herrschenden
Druck. In dem zweiten Volumen 40 kann außerdem noch
ein Temperaturmessgerät 42 vorgesehen
sein. Die Messwerte der Messgeräte
werden über
Messleitungen 43 zu einer Recheneinrichtung 44 geleitet,
die aus dem gemessenen Druck mit Hilfe von in einer Speichereinrichtung 45 hinterlegten
Referenzwerten eine Kondensations- beziehungsweise Verdampfungstemperatur
bestimmt. Diese wird mittels einer Anzeigeeinheit 46 angezeigt
und kann mit der gemessenen Temperatur, die ebenfalls angezeigt
werden kann, verglichen werden.
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Die
Recheneinheit 44 kann die Kondensations- beziehungsweise
Verdampfungstemperatur entweder auf der Basis bekannter Formeln
(allg. Gasgleichung) unter Berücksichtigung
der Konstanten des jeweils vorliegenden Gases/Fluids oder aufgrund von
eingespeicherten Wertelisten/Näherungskurven durch
Interpolation bestimmen. Zusätzlich
kann eine weitere Messeinrichtung 47 direkt in dem ersten
Volumen 22 angeordnet sein, wobei die weitere Druckmesseinrichtung 47 zwar
weniger sensitiv, aber hochdruckfester als das Druckmessgerät 41 ausgebildet
ist. Stellt sich in dem ersten Volumen 22 dann ein überhöhter Druck
ein, so schließt
sich das Ventil 1 selbsttätig und das zweite Volumen 40 wird
vom ersten Volumen 22 getrennt, so dass das erste Druckmessgerät 41 zur
Messung des Drucks in dem ersten Volumen 22 nicht mehr
einsetzbar ist. In diesem Fall kann der Druck mittels des zweiten
Druckmessgerätes 47 auf
einem ungenaueren Niveau weiterhin gemessen werden.