DE1934627A1

DE1934627A1 - Regelventil fuer Durchflussmenge

Info

Publication number: DE1934627A1
Application number: DE19691934627
Authority: DE
Inventors: Hietala Dipl-Ing Veijo
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1968-07-09
Filing date: 1969-07-08
Publication date: 1970-01-15
Also published as: GB1228079A; FI41326B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelventil für Durchflußmengen, das in der V/eise eines mittels Regelkreis gesteuerten Druckreduzierventils arbeitet und mit Hilfe dessen die durchfließende Flüssigkeit auf einem gewünschten Betrag gehalten werden kann, selbst wenn der Druck auf der Einlaufseite schwanken sollte und das besonders zur Anwendung in Verbindung mit hausindividuellen Wärmeenergiemessern bei Fernheizung zum Konstanthalten der dem Haus zugeführten Heißwassermenge beabsichtigt ist.

Bei verschiedenartigen FlüssigkeitsVerteilungsnetzen bereitet es oft Schwierigkeiten, ein Zweignetz so an das Hauptnetz anzuschließen, daß im Hauptnetz auftretende Druckschwankungen

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möglichst keinen Einfluß im Zweignetz haben.Eine solche Situation liegt z.B. bei einem Fernheiznetz vor, in dem es erwünscht ist, die Menge des dem Verbrauchernetz - in der Regel einem Hausnetz - zugeführten heißen Wassers konstant zu halten, selbst wenn der von den Pumpen erzeugte Druck schwanken sollte. Deshalb hat man in Verbindung mit den Wärmeenergiemessern der Hausnetze verschiedenartige Strömungsbegrenzungsvorrichtungen und Systeme L· vorgesehen, mit deren Hilfe der gewünschte Effekt erzielt wird. Zuvor bekannte, als Strömungsbegrenzer arbeitende Ventilkonstruktionen sind in großer Zahl bekannt; vielfach ist man genötigt, für diese Aufgaben verhältnismässig kostspielige und konstruktiv komplizierte Ventilkonstruktionen mit Motorantrieb einzusetzen, deren Arbeitsweise mittels eines geeigneten Regel- und Steuerkreises gesteuert wird, der in der Regel entweder elektrisch oder pneumatisch ist. .,·■-:,-

Aufgabe der Erfindung ist es, die komplizierten Ventilkonstruktionen durch ein einziges, mechanisch arbeitendes Ventil zu ersetzen, welches konstruktiv so einfach ist, daß erhebliche Kostenersparnisse erzielt werden können. Außerdem soll eine äusserst betriebssichere Konstruktion geschaffen werden, so daß z.B. vom V/asser mit geführte Verunreinigungen von beträchtlicherer oder geringerer Größe keinen störenden Einfluß auf das Arbeiten des Ventils haben - ein Umstand, der bei vielen der bisher bekannten Konstruktionen dauernd Störungen und fortlaufende Wartungsarbeit verursacht.

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Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß im Innern eines '. Gehäuses, das am einen Ende an die Flüssigkeitseintritts.seite und am anderen Ende an die Flüssigkeitsaustrittsseite anschließbar ist, eine gegen die Strömungsrichtung gerichtete und die Strömung drosselnde Stauplatte angebracht ist, auf die der von der Strömung hervorgerufene Staudruck einwirkt und die an einer beweglichen Führungsspindel befestigt und derart federbelastet ist, daß infolge Zusammenwirkens des auf die Stauplatte wirkenden Staudrucks mit der Federbelastung einem jeden auf der Eintrittsseite herrschenden Druck eine ganz bestimmte Lage der Stauplatte entspricht, wobei durch die Bewegung der Führungsspindel eine am anderen Ende des Regelventils befindliche, als Austrittsweg der Flüssigkeit dienende Ventilkonstruktion und der von die^· ser verursachte Druckabfall derart beeinflußbar ist, daß bei Anstieg des auf die Stauplatte einwirkenden Drucks und somit ' beim Rückzug der Stauplatte diese Ventilkonstruktion die durch sie hindurchgehende Strömung stärker drosselt bzw. schwächer drosselt, wenn der Druck auf der Eintrittsseite sinkt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine übliche bekannte Ventilkonstruktion, die viel in Fernheiznetzen angewendet wird und die durch das Regelventil nach der Erfindung ersetzt werden soll;

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Fig. 2 bis 5 zeigen in schematischen Schnittdarstellungen einige konstruktive Alternativen des Regelventils nach der Erfindung;

Fig. 6 zeigt in der Form von Funktionskurven die

Arbeitsweise eines Ventils nach der Erfindung

In der in Fig. 1 gezeigten bekannten Ventillsonstruktion ist im Ausflußrohr eine Stauscheibe 6 eingesetzt; der Differenzdruck Δρ zu beiden Seiten der Stauscheibe wird über die Rohre 1 und 2 dazu benutzt, die Lage der Membran 4 im Membranmotor 3 zu steuern, der als Stellmotor für das Ventil dient. Bei einer Änderung der Lage der Membran 4 wird am Ventilsitz 5 durch das Ventil und das System eine entsprechend veränderte Durchflußmenge durchgelassen. ·

Bei einer Regelventilkonstmkfcion nach der Erfindung wer- ψ den die gleichen Wirkungen mittels einfacherer und billigerer Einrichtungen erzielt. In der in Fig. 2 gezeigten Konstruktionsausführung ist im Inneren einer Gehäusekonstruktion 7 eine nachgiebige Staupiatte 10 angebracht, die am Ende der im Lager 13 geführten Führungsspindel 12 befestigt ist. Hinter der Stauplatte 10 greift ferner eine Druckfeder 11 an, die der Bewegung der Stauplatte in Strömungsrichtung entgegenwirkt. Am anderen Ende der Führungsspindel 12 ist ein kolbenähnliches Glied 16 befestigt, welches die Strömungsöffnungen 15 mehr oder weniger stark drosselt. Diese Drosselventilkonstruktion, zu der u.a. die

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Öffnungen 15 und das Glied 16 gehören, ist allgemein mit der Bezugsnummer I²J bezeichnet. Wenn der Druck im Eintrittsrohr 8 ansteigt, verschiebt sich die Stauplatte 10 rückwärts unter "Behinderung durch die Feder 11, wobei das Drosselventil I¹J die Strömung stärker drosselt und die in das Austrittsrohr 9 je Zeiteinheit fliessende Wassermenge nicht zunimmt.

In einem Regelventil nach der Erfindung (Fig. 2) findet die Druckerniedrigung vorzugsweise in zwei Phasen statt; der gesamte Druckverlust Ap. wird erstens von der Drosselung beeinflußt, die sich ergibt, wenn die Flüssigkeit den Raum zwischen dem Gehäuse 7 und der Stauplatte 10 durchläuft (Druckverlust Ap₂) sowie von dem Druckverlust, der entsteht, wenn die Flüssigkeit durch die Drosselventilkonstruktion 14 hindurchgeht. Fig. 6 zeigt graphisch die Durchflußmenge Q durch das Ventil als Funktion des Gesamtdruckverlusts. Die Kurven a, b und c entsprechen verschiedenen Spannungen der Feder 11.

Im Konstruktionsbeispiel nach Fig. 3 ist die Stauplatte 10 konisch gestaltet, wobei die entstehende Strömungsform in dem Sinne günstiger ist, daß sich die Führungsspindel 12 mit Leichtigkeit in ihrem Führungslager 13 bewegen kann und kein Risiko des Festklemmens besteht.

In der Ausführungsform nach Fig. 4 ist im Raum der Wandung des Gehäuses 7 gegenüber an der Stauplatte eine Labyrinthdichtung 17 vorgesehen, an der die Flüssigkeit beim Passieren

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infolge der entstehenden Turbulenz einen erheblichen Druckabfall erleidet. Demzufolge kann man den Durchlaufspalt zwischen der Stauplatte 10 nnd dem Gehäuse 7 vergrößern, so daß die Vorrichtung gegenüber vom Wasser mitgenommenen Fremdkörpern unempfindlich ist.

ff In der in Fig. 5 dargestellten Abwandlung ist im Ventil

lh eine Konstruktion angewandt worden, die eventuelle Schwingungserscheinungen wirksam unterbindet. Zu diesem Ventil gehört eine Stauscheibe l8, durch deren zentrische Öffnung die Flüssigkeit strömen muß, die anschließend durch die Öffnungen 15 hindurch in das Abflußrohr 9 tritt. Ein kolbenähnliches Glied 16 von besonderer Konstruktion liegt nahe an den Rändern der zentrischen Öffnung der Stauscheibe 18 an und drosselt bei seiner Bewegung die Strömungsöffnungen 15 in verschiedener Weise. Die eventuelle Neigung eines Regelventils nach der Erfindung zu Selbstschwingung kann allerdings auch auf andere Wei&e ver-) mieden werden, z.B. durch Anwenden eines gesonderen SchwingungsdämpfZylinders (nicht gezeigt). Andererseits läßt sich in aligemeinen Fällen das Ventil ohne Schwierigkeit so bemessen, daß es keine Neigung zum Schwingen hat. Dies wird in der Praxis in erster Linie dadurch erzielt, daß man die Stauplatte 10 groß genug bemißt und die Feder geeignet wählt.

Wenn stärkere Verunreinigungen im Wasser zu befürchten sin« kann man z.B. so verfahren, daß die Stauplatte 10 nicht symmetrisch gemacht wird^ondern daß sie am unteren Rande eine größere

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Aussparung hat, durch welche die Fremdkörper, wie z.B. Sandkörner usw. hindurchgehen können.

Mit Rücksicht auf gutes Funktionieren des Ventils ist es in der Praxis wesentlich, daß die Stirnfläche der Stauplatte 10 eine beträchtlich größere Fläche als die"gemeinsame Fläche der. öffnungen 15 in der Ventilkonstruktion AU aufweist. Aus der Wirkungsweise des Regelventils nach der Erfindung folgt, daß zwischen den verschiedenen Bauteilen keinerlei Dichtungen benötigt werden; auch dürfen im allgemeinen die darin zur Anwendung kommenden Passungen recht weit sein, da das Ventil auf jeden Fall einen gewissen Grunddurchlaß aufweisen muß.

Die Spannungsverstellung der Feder 11 kann in der Praxis auf viele verschiedene Weise von außen her vorgenommen werden, z.B. mittels einer Hebelvorrichtung, welche auf die Unterlagsplatte der Feder einwirkt (nicht gezeigt), wobei mit ein und demselben Hebel das Arbeiten des Ventils von Hand gesteuert und das Ventil geöffnet werden kann, wenn z.B. die Feder 11 Bruch erlitten hat. Die Stauplatte 10 muß auch nicht notwendigerweise aus vollem Material bestehen; der Druckverlust A ρ läßt sieh z.B. auch erzielen, indem die Stauplatte 10 die Wandungen des Gehäuses 7 berührt und mit Strömungslöchern versehen ist. Im Hinblick auf den freien Durchtritt von Fremdkörpern und Verunreinigungen ist jedoch diese Lösung in der Praxis nicht so günstig wie die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen.

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Claims

Patentansprüche

Regelventil für Durchflußmenge, das in der.Weise eines mittels Regelkreis gesteuerten Druckreduzierventils arbeitet und mit Hilfe dessen die durchfliessende Flüssigkeit auf einem gewünschten Betrag gehalten werden kann, selbst wenn der Druck auf der Einlaufseite schwanken sollte, dadurch gekenn-) zeichnet, daß im Innern eines Gehäuses (7), das an einem Ende an die Plüssigkeitseintrittsseite (8) und am anderen Ende an die Flüssigkeitsaustrittsseite (9) anschließbar ist, eine die Strömung drosselnde und der Strömungsrichtung entgegengerichtete Stauplatte (10) angebracht ist, die an einer beweglichen Führungsspindel (12) befestigt und federbelastet (11) ist, so daß infolge Zusammenwirkens des auf die Stauplatte (10) wirkenden Staudrucks mit der Federbelastung (11) einem jeden auf der Eintrittsseite (8) herrschenden Druck eine ganz bestimmte Lage der Stauplatte (10) entspricht, wobei durch die Bewegung der. Führungsspindel (12) eine am anderen Ende des Regelventils befindliche, als Austrittsweg der Flüssigkeit dienende Ventilkonstruktion (Ik) und der von dieser verursachte Druckabfall derart beeinflußbar ist, daß bei Anstieg des auf di^ Stauplatte (10) einwirkenden Drucks und somit beim Rückzug der Stauplatte diese Ventilkonstruktion (14) die durch sie hindurchgehende Strömung stärker drosselt bzw. schwächer drosselt, wenn der Druck auf der Eintrittsseite (8) sinkt.

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2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauplatte (10) konisch mit der Strömung entgegengerichteter Konusspitze ist.
3. Regelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Stauplatte (10) mit einer Labyrinthdichtung (17) oder dergleichen Vorrichtung versehen ist, die in einem Abstand von der Innenwand des Gehäuses (7) liegt und zusammen mit dieser turbulente Strömung durch den zwischenliegenden freien Raum verursacht.
4. Regelventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Rand der Stauplatte (10) eine Ausspa-.^: rung vorgesehen ist, durch welche größere Fremdkörper in der Flüssigkeit hindurchgehen können.

5« Regelventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil mit einem Dämpfungszylinder zum Dämpfen eventueller Resonanzschwingung versehen ist.

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