DE1229354B - Stellenventil als Dreiwegeventil zum Mischen und Teilen eines Stromes - Google Patents

Description

• Stellenventil als Dreiwegeventil zum Mischen und Teilen eines Stromes Die Erfindung betrifft ein Stellventil als Dreiwegventil zum Mischen und Teilen eines Stromes. Derartige Ventile haben die Aufgabe, zwei ankommende Ströme nach Bedarf miteinander zu mischen oder einen ankommenden Strom nach Bedarf zu teilen. Dabei wird das Drosselorgan beim gegenwärtigen Stand der Technik üblicherweise nicht von Hand eingestellt, sondern ein Stellsignal wird von einem Antrieb in eine Hubbewegung umgesetzt, welche dann den auf die verschiedenen Kanäle einwirkenden Stellkörper einstellt. Diese Antriebe sind in steigendem Maße pneumatisch gesteuert, woraus sich an die Ausbildung .des Stellventils besondere Forderungen ergeben.
• Der Erfindungsgedanke ist aus der Erkenntnis entstanden, daß pneumatisch betätigte Ventile dazu neigen, bei der Regelung in der Nähe einer Schließstellung zuzuschlagen, falls der Zuflußdruck im Schließsinne wirkt, weil sich dann bei einer Bewegung in Schließstellung der Druck, der das Drosselorgan beaufschlagt, nahe der Schließstellung plötzlich erhöht. Der beanspruchten Erfindung lag nun auch der Gedanke zugrunde, das Ventil sowohl als Verteilerventil wie als Mischventil verwenden zu können. Darauf beruht der Vorschlag, das Drosselorgan auswechselbar zu machen und so zu gestalten, daß bei beiden Verwendungen der Zuflußdruck im Öffnungssinn wirkt.
• Bei Stellventilen mit selbsthemmendem Antrieb, z. B. mit Spindelantrieb, ist der Umstand ohne Belag.
• Der Ausbildung des Gehäuses kommt dabei große Bedeutung in bezug auf die Regelcharakteristik zu. Beim angemeldeten Ventil sind die Zuläufe bzw. Verzweigungen ebenso wie die Drosselansätze an den Verschlußteilen vollständig gleich ausgebildet, um zu erreichen, daß die Regelcharakteristik den vorgeschriebenen Verlauf nimmt.
• Insgesamt liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, ein pneumatisch betätigtes Dreiwegeventil oder sonst ein Dreiwegeventil mit nicht selbsthemmendem Antrieb mit einem Gehäuse zu schaffen, das sich unter Austausch des Drosselorgans sowohl zum Verteilen wie zum Mischen verwenden läßt und mit dem sich eine vorgeschriebene Regelcharakteristik gut erreichen läßt. Diese Aufgabe wird durch die wie folgt gekennzeichnete Ausbildung erreicht: a) Bei Verwendung als Mischventil sind die Dichtflächen am Drosselorgan innerhalb der beiden Ventilsitze angeordnet, bei Verwendung als Verteilerventil außerhalb der beiden Ventilsitze. b) Die beiden Zulaufkanäle bzw. die beiden Verzweigungen sind in an sich bekannter Weise (deutsche Auslegeschrift 1116 953) strömungstechnisch vollständig gleich.
• Die Anschlußstutzen liegen vorteilhaft in einer Ebene quer zur Spindelachse; diese Anordnung erleichtert es, das mit beiden Ventilsitzen zusammenarbeitende Drosselorgan als Zwillingsorgan auszubilden, dessen Teile wahlweise mit der einen oder mit der anderen symmetrischen Fläche gegeneinandergerichtet werden, so daß in der einen Lage die Dichtflächen innerhalb und in der anderen Lage außerhalb der Ventilsitze angeordnet sind. Die Ventilspindel ist zweckmäßig auch auf der dem Antrieb abgekehrten Seite geführt, um stets die gleiche Regelcharakteristik zu sichern. Die Drosselorgane haben an sich bekannte Drosselansätze, mit denen die Ventilkennlinien gestaltet werden können.
• Das Ventilgehäuse kann im Rahmen der Erfindung auch auseinandernehmbar ausgeführt werden. Nachstehend wird die Erfindung an Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, eines Stehventils zur Verteilung eines Stromes, F i g. 2 eine Seitenansicht senkrecht zur F i g. 1, ebenfalls teilweise geschnitten, F i g. 3 den Gegenstand der F i g. 1 nach der Umstellung auf Mischung, F i g. 4 den Gegenstand der F i g. 3 seitlich gesehen, F i g. 5 die Draufsicht auf einen Schnitt nach der Linie V-V der F i g. 1 (ohne Drosselorgan), wobei diese Figur in gleicher Weise einen Schnitt durch den Gegenstand der F i g. 2 bis 4 darstellt, F i g. 6 einen Schnitt ähnlich F i g. 5, jedoch mit einer etwas anderen Stutzenstellung. Schließlich zeigt F i g. 7 ein Stellventil, dessen Gehäuse auseinandernehmbar ist. Gemäß F i g. 1, 2 und 5 hat das Ventilgehäuse 1 zwei Querwände 2 und 3, die eine Zentralkammer oder einen Korb 4 von der oberen Kammer 5 und der unteren Kammer 6 trennen. Die beiden Querwände 2 und 3 weisen gleichachsige Ventilsitze 7 bzw. 8 auf. Die obere und die untere Kammer 5 bzw. 6 münden in die gleichachsigen Flanschenstutzen 9 bzw. 10 aus. Die Zentralkammer 4 ist ihrerseits an den Stutzen 11 angeschlossen.
• Das Gehäuse wird durch einen unteren Deckel 12 und durch einen oberen Deckel 13 geschlossen. Der obere Deckel 13 trägt die im folgenden nicht näher erläuterte Membran-Antriebsvorrichtung 14 nebst Zeiger 15 und Dichtung 16: Die den oberen Deckel 13 durchsetzende Spindel 17 ist mit dem Schaft 25 des Drösselorgans - gekuppelt. Der Schaft 25 ist im oberen Deckel 13 durch eine Führungsbuchse 18 sowie in einem Fortsatz 19 des unteren Deckels 12 durch eine Führungsbuchse 20 sicher geführt. Dabei ist der innerhalb des Gehäuses 1 liegende Schaft 25 gegenüber der Ventilspindel 16 verstärkt, damit er auch plötzlichen Beanspruchungen widersteht und gute Führungszylinder abgibt.
• Im vorliegenden Fall weist das als Zwilling ausgebildete Drosselorgan zwei rotationssymmetrische, mit dem kleineren Querschnitt gegeneinandergerichtete »Kegel« 21 bzw: 22-auf, die an ihrem breiteren Rand einen Dichtungsring 23 bzw. 24 tragen. Die Dichtungsringe der Kegel arbeiten mit den Ventilsitzen 7 und 8 zusammen.
• Die eingezeichneten Pfeile geben die Strömungsrichtung wieder.
• Man erkennt ohne weiteres, daß der durch den Kanal 11 ankommende Strom die Zentralkammer 4 füllt. Hätte das Zwillingsdrosselorgan 21, 22 seine Mittelstellung, so würde unter diesen Umständen der Spalt zwischen 7 und 21 einerseits sowie zwischen 8 und 22 andererseits dem gleichen statischen und kinetischen Druck ausgesetzt sein. Die in die Oberkammer 5 einströmende Menge würde also gleich der in die Unterkammer 6 einströmenden Menge sein: Da nun außerdem die Umlenkungen von den Ventilsitzen 7 und 8 zu den Austrittsöffnungen der Stutzen 9 bzw. 10 sowie die einander entsprechenden Querschnitte jeweils gleich sind, herrschen völlig gleiche Strömungsverhältnisse, und man erhält eine genaue Halbierung des bei 11 ankommenden Stromes. Durch Verschieben der Spindel und damit des Drosselorgans 21, 22 gegenüber den Ventilsitzen 7, 8 kann man die Verteilung der Strömung ändern, doch erhält man unabhängig von den sonstigen Arbeitsbedingungen stets bei gleicher Einstellung des Membranantriebes die gleiche Verteilung. Außerdem erkennt man, daß der von 11 kommende Strom bzw. der in der Zentralkammer 4 herrschende Druck bestrebt ist, das Drosselorgan 22 vom Ventilsitz 8 abzuheben; die Strömung neigt also nicht dazu, das Stellventil aus einer Drosselstellung in eine Verschlußstellung zu überführen.
• Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3, 4 (wozu auch 5 genommen werden kann) ist nur die Stellung der Drosselorgane 21 und 22 geändert. Diese Kegel, von denen wenigstens einer auf dem Schaft 25 z. B. durch Schrauben festgelegt werden kann, haben jetzt eine Stellung, in der ihre Dichtungsringe 23, 24 aneinanderliegen (der Trennungsstrich zwischen beiden ist fortgelassen, um anzudeuten, daß die Drosselorgane auch eine Einheit, auch mit dem Schaft, bilden können). Sie arbeiten nunmehr mit den Innenseiten der Ventilsitze 7 und 8 zusammen und bewegen sich innerhalb der Zentralkammer 4.
• Die hier dargestellte Anordnung ist dazu geeignet, zwei ankommende Ströme zu vereinigen und miteinander zu mischen. Die Teilströme kommen bei 9 und 10 an, gehen durch die Ventilsitze 7 und 8 in die Zentralkammer 4 und verlassen das Ventilgehäuse durch den Stutzen 11 (in F i g. 5 sind hier die Pfeilrichtungen umgekehrt zu denken). Auch hier wird er aus der Oberkammer 5 auf den gemäß F i g. 3 und 4 völlig abschließenden Dichtungsring 23 wirkende Druck bestrebt sein, das Drosselorgan zu heben und den Strömungsweg zu öffnen, so daß im Fall der Drosselung keine Gefahr besteht, daß die Kräfte der Membransteuerung durch die Strömungskräfte stoßartig überwunden werden.
• F i g. 6 zeigt eine etwas andere Anordnung, und zwar für den Fall der Strömungsteilung. Zur Zentralkammer oder zum Korb 30 führt der Stutzen 31, welcher die Gesamtströmung führt. Aus der Kammer zweigen beide Teilströmungen senkrecht zur Zeichenebene ab, um dann in die Stutzen 32 bzw. 33 überzutreten, wobei jeder Teilstrom eine Unilenkung von 90° erfährt. Auch hier ist also nicht nur die Bedingung erfüllt, daß die Kanäle für die Teilströme unter sich formgleich ausgebildet sind, sondern sie sind darüber hinaus formgleich mit dem Kanal für die Gesamtströmung verbunden.
• In vielen Fällen ist es wünschenswert, das Ventilgehäuse auseinanderzunehmen. Eine derartige erfindungsgemäße Konstruktion ist in F i g. 7 dargestellt. Der Oberteil 40 des Gehäuses enthält die Oberkammer 41, die an den Stutzen 42 angeschlossen ist. Entsprechend enthält der untere Teil 43 des Gehäuses die Unterkammer 44, die zu dem Stutzen 45 führt. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 40, 43 befindet sich das Zentralgehäuse oder der Korb 46, dessen Zentralkammer das Bezugszeichen 47 trägt. Diese Zentralkammer ist an den Stutzen 48 angeschlossen.
• Zwischen Obergehäuse 40 und Zentralgehäuse 46 sowie zwischen Zentralgehäuse 46 und Untergehäuse 43 sind die zweiseitig verwendbaren Ventilsitze 49 bzw. 50 eingeklemmt. Der im Gehäuseteil verstärkte Schaft 56, welcher über die Spindel 51 von dem nicht näher erläuterten Membranteil 52 betätigt wird, trägt innerhalb des Gehäuseteiles die Drosselorgane 53 bzw. 54, die mit ihren verjüngten Teilen bei dieser Darstellung gegeneinandergerichtet sind, da das Stellventil für die bei 48 ankommende und bei 42 sowie 45 austretende Strömung zusammengebaut ist.
• Um das gleiche Ventil als Mischventil für die bei 42 und 45 ankommende und bei 48 abgehende Strömung verwenden zu können, sind die Drosselorgane 53, 54, wie in F i g. 3 und 4 dargestellt, umzukehren und mit ihren Basen gegeneinanderzudrücken.
• Der obere Gehäuseteil 40 und der untere Gehäuseteil 43 werden durch Schrauben 55 miteinander verbunden, wobei das Zentralgehäuse 46 sowie die Ventilsitze 49 und 50 mit eingeklemmt werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Stellventil als Dreiwegventil zum Mischen und Teilen eines Stromes, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß unter Austausch des Drosselorgans (21, 22; 53, 54) bei der Verwendung als Mischventil die Dichtflächen (23, 24) am Drosselorgan innerhalb der beiden Ventilsitze.(7, -8), bei der Verwendung als Verteilerventil außerhalb der beiden Ventilsätze (7, 8; 49, 50) und die beiden Zulaufkanäle (9,10) bzw. die beiden Verzweigungen (9,10; 32, 33; 42, 45) in an sich bekannter Weise strömungstechnisch vollständig gleich ausgebildet sind.
2. 2. Stehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstutzen (9,10,11; 32, 33; 42, 45, 47) in einer Ebene quer zur Spindelachse (25, 56) liegen.
3. 3. Stellventil nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (25, 56) in an sich bekannter Weise auch auf der dem Antrieb (14, 52) abgekehrten Seite geführt wird (20).
4. 4. Stellventile nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselorgane in an sich bekannter Weise Drosselansätze haben, mit denen die Regelcharakteristik festgelegt werden kann.
5. 5. Stehventil nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse auseinandernehmbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 326 600, 1013 935; deutsche Auslegeschrift Nr. 1116 953; britische Patentschrift Nr. 695 080; USA.-Patentschriften Nr. 2 449 261, 2 550 907, 2537535.