DE19944366A1 - Ventil - Google Patents
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Abstract
Ein Ventil mit veränderlichem Ausgangsstrom, insbesondere ein Stromregelventil, bei dem Veränderungen im Einlaßdruck keinen Einfluß auf den Stromwert haben und das z. B. in einer Heizungsanlage anwendbar ist, hat ein Gehäuse (1) mit einem Eingang (4) und einem Ausgang (5). In dem Gehäuse (1) ist ein Ventilverschlußstück (6) gegen die Kraft einer Rückholfeder (7) unter einem Differenzdruck des Stroms (8) über einen mit dem Ventilverschlußstück (6) verbundenen Ventilbetätigungsschaft (9) auf einem Ventilsitz (10) aufsetzbar. Um einen möglichst einfachen Aufbau zu erzielen, ist dafür gesorgt, daß die dem Ventilsitz (10) abgekehrte Fläche (11) des Ventilverschlußstücks (6) die Fläche einer beweglichen Wand einer Kammer (12) im Gehäuse (1) bestimmt und größer als die Querschnittsfläche (A) innerhalb des Ventilsitzes (10) ist und daß die Kammer (12) allein über wenigstens einen das Ventilverschlußstück (6) durchsetzenden Kanal (13) mit dem Eingang (4) des Gehäuses (1) verbunden ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit veränder
lichem Ausgangsstrom, bei dem Veränderungen im Fluid
druck keinen Einfluß auf den Stromwert haben, mit einem
einen Eingang und einen Ausgang aufweisenden Gehäuse,
in dem ein Ventilverschlußstück gegen die Kraft einer
Feder und unter einem Druck über einen mit dem Ventil
verschlußstück verbundenen Ventilbetätigungsschaft auf
einem Ventilsitz aufsetzbar ist.
Ein bekanntes Stromregelventil dieser Art (EP 0 677 708
A2) wird in Warmwasserheizungsanlagen eingesetzt, um
Änderungen des Differenzdrucks an Heizkörperventilen
und damit des Durchflusses durch den Heizkörper auszu
gleichen, so daß der Einfluß solcher Änderungen auf den
am Heizkörperventil eingestellten Wert verhindert wird.
Solche Änderungen können beispielsweise dadurch verur
sacht werden, daß die Stellventile in der Warmwasser
heizungsanlage von Zeit zu Zeit, z. B. in Abhängigkeit
von der Wassertemperatur, verstellt werden. Bei dem be
kannten Stromregelventil ist zur Erfassung solcher
Druck- bzw. Durchflußänderungen in der Vorlaufleitung
zusätzlich zu dem Stellventil eine Meßblende oder ein
weiteres Stellventil vorgesehen, an dem der Differenz
druck gemessen und zur Verstellung des von einem Regler
betätigten Stellventils abgenommen wird und über eine
Membran auf den Ventilschaft des Stellventils wirkt.
Das Stellventil wirkt dann in Verbindung mit der Meß
blende oder dem zusätzlichen Stellventil, an dem der
Differenzdruck gemessen wird, und der Membran als
Stromregelventil. Ein solches Stromregelventil ist je
doch aufwendig und erfordert hinsichtlich der Meßblende
und des zusätzlichen Stellventils einen erheblichen
Mehraufwand, einschließlich der Montagearbeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stromre
gelventil der eingangs genannten Art anzugeben, dessen
Aufbau und Montage einfacher und dessen Platzbedarf ge
ringer ist.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
die dem Ventilsitz abgekehrte Fläche des Ventilver
schlußstücks die Fläche einer beweglichen Wand einer
Kammer im Gehäuse bestimmt und größer als die Quer
schnittsfläche innerhalb des Ventilsitzes ist und daß
die Kammer allein über wenigstens einen das Ventilver
schlußstück durchsetzenden Kanal mit dem Eingang des
Gehäuses verbunden ist.
Bei dieser Lösung entfällt eine zusätzliche Meßblende
oder ein zusätzliches Stellventil und deren Montage.
Der Aufbau ist kompakt. Herkömmliche Stellventile kön
nen durch eine geringfügige Abwandlung und ohne nen
nenswerten zusätzlichen Platzbedarf zu einem derartigen
Stromregelventil umgebaut werden.
Das Ventilverschlußstück kann etwa die Form eines Ke
gelstumpfes aufweisen. Es hat dann im Vergleich zu ei
nem Ventilverschlußstück in Form eines abgestuften Kol
bens trotz gegebenenfalls mehrerer Durchgangskanäle ei
ne hinreichende Festigkeit.
Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß sich an den Ventil
sitz eine kegelstumpfförmige Wand anschließt, die sich
weitgehend parallel zur kegelstumpfförmigen Umfangsflä
che des Ventilverschlußstücks erstreckt. Hierbei wird
erreicht, daß beim Abheben des kegelstumpfförmigen Ven
tilverschlußstücks die Querschnittsfläche des Spaltes
zwischen Ventilverschlußstück und Ventilsitz in Strö
mungsrichtung zunimmt und dadurch die Strömungsge
schwindigkeit in dem Spalt über eine längere Strecke
und Zeit allmählich abnimmt, was ein sehr geräuscharmes
Ventil ergibt, weil der lästige Schalldruck, der norma
lerweise durch einen raschen Druckabfall beim Öffnen
des Ventils auftritt, allmählich abgebaut wird.
Sodann kann das Ventilverschlußstück direkt mit der ei
nen Stirnseite eines die Kammer bildenden Balgs verbun
den sein, der zwischen dem Ventilverschlußstück und dem
Ventilbetätigungsschaft, ebenso wie das Ventilver
schlußstück ohne seitliche Berührung mit dem Gehäuse
angeordnet ist. Bei dieser Ausbildung wird eine Reibung
des Ventilverschlußstücks und des Balgs an der Innen
seite des Gehäuses vermieden, so daß sich auch sehr ge
ringe Differenzdrücke aufgrund von Druck- bzw. Durch
flußschwankungen in der Vorlaufleitung ausgleichen las
sen.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste
hend anhand der beiliegenden Zeichnungen bevorzugter
Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines ersten Ausführungsbei
spiels eines erfindungsgemäßen Stromregelven
tils im geschlossenen Zustand, teilweise im
Axialschnitt,
Fig. 2 das gleiche Ausführungsbeispiel wie das in
Fig. 1 dargestellte, jedoch im geschlossenen
Zustand, und
Fig. 3 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbei
spiels eines erfindungsgemäßen Stromregelven
tils, teilweise im Axialschnitt.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ventile sind
Stromregelventile mit veränderlichem Ausgangsstrom, bei
denen Veränderungen im Einlaßdruck bzw. eingangsseiti
gen Fluiddruck keinen Einfluß auf den Stromwert haben
und die in einer Heizungsanlage anwendbar sind.
Das in den Fig. 2 und 3 dargestellte Stromregelventil
hat ein Gehäuse 1, das aus zwei miteinander verbundenen
Teilen 2 und 3 besteht sowie einen Eingang 4 und einen
Ausgang 5 aufweist. In dem Gehäuse 1 ist ein Ventilver
schlußstück 6 gegen die Kraft einer Feder 7, hier einer
Rückholfeder, und unter einem Differenzdruck des Stroms
8 über einen mit dem Ventilverschlußstück 6 verbundenen
Ventilbetätigungsschaft 9 auf einem Ventilsitz 10 auf
setzbar. Die dem Ventilsitz 10 abgekehrte Fläche 11 be
stimmt die Fläche einer durch das Ventilverschlußstück
6 gebildeten beweglichen Wand einer Kammer 12 im Gehäu
se 1 und ist größer als die Querschnittsfläche A inner
halb des Ventilsitzes 10. Die Kammer 12 ist allein über
wenigstens einen das Ventilverschlußstück 6 durchset
zenden Kanal 13 mit dem Eingang 4 des Gehäuses 1 ver
bunden.
Das Ventilverschlußstück 6 hat etwa die Form eines Ke
gelstumpfes und ist am einen Ende einer Stange 14 befe
stigt. Der Ventilbetätigungsschaft 9 ist durch eine in
das Gehäuse 1 geschraubte Stopfbuchse 15 verschiebbar
hindurchgeführt und stützt sich mit seinem inneren Ende
an dem anderen Ende der Stange 14 ab. Die Feder 7
stützt sich einerseits an einer mit Durchgangslöchern
16 versehenen Platte 17 und andererseits an einem Bund
18 der Stange 14 ab. Die Stange 14 ist ferner durch ein
mittleres Loch in der Platte 17 verschiebbar hindurch
geführt. Die Platte 17 stützt sich an einem in einer
inneren Ringnut der Kammer 12 eingesetzten Sicherungs
ring 19 ab. Auf der der Feder 7 abgekehrten Seite des
Bundes 18 liegt ein die Stange 14 umgebender Dichtring
20, der zur Abdichtung der Kammer 12 bei einer Aus
wechslung der Stopfbuchse 15 an einer Schulter 21 der
als abgestufte Bohrung ausgebildeten Kammer 12 unter
dem Druck der Feder 7 anliegt.
Das Ventilverschlußstück 6 ist in der Kammer 12 an ih
rer zylindrischen Innenseite dicht anliegend axial ver
schiebbar geführt. Zur Abdichtung, insbesondere auch
bei hohen Drücken, und weitgehend reibungslosen Führung
im Gehäuse 1 ist das Ventilverschlußstück 6 an seinem
Umfang mit einer umlaufenden Dichtlippe 22 versehen,
die dadurch elastisch nachgiebig ausgebildet ist, daß
unmittelbar neben der Dichtlippe 22 in der Fläche 11
des aus Metall bestehenden Ventilverschlußstücks 6 eine
umlaufende Nut 23 ausgebildet ist. Statt einteilig, wie
dargestellt, kann das Ventilverschlußstück 6 auch zwei
getrennt hergestellte Teile aufweisen, von denen der
eine Teil die Dichtlippe 22 und der andere die dem Ven
tilsitz 10 zugekehrte Dichtfläche aufweist und die
durch ein Verbindungsteil verbunden sind, so daß sie
die gleiche Funktion wie das dargestellte Ventilver
schlußstück 6 haben.
Wenn während des Betriebs bei geöffnetem Ventil gemäß
Fig. 2 ein Druckanstieg im Eingang 4 auftritt, wirkt
dieser nicht nur auf die dem Ventilsitz 10 zugekehrte
Fläche des Ventilverschlußstücks 6, deren Flächeninhalt
etwa dem der Querschnittsfläche A, abzüglich der Quer
schnittsfläche des Kanals 13 (oder der Kanäle 13), ent
spricht, sondern über den Kanal 13 bzw. die Kanäle 13
auch auf die dem Ventilsitz 10 abgekehrte größere Flä
che 11 des Ventilverschlußstücks 6, deren Flächeninhalt
dem der größten Querschnittsfläche des Ventilverschluß
stücks 6 im Bereich der Dichtlippe 22, abzüglich des
Flächeninhalts der Querschnittsfläche der Stange 14 und
des Kanals 13 bzw. der Kanäle 13, entspricht. Die durch
den Druckanstieg auf das Ventilverschlußstück 6 zusätz
lich ausgeübte Kraft ist daher in Schließrichtung grö
ßer als in Öffnungsrichtung des Ventils, so daß das
Ventilverschlußstück 6 wieder etwas weiter in Schließ
richtung bewegt und damit der aufgrund des Druckan
stiegs zunächst etwas größere Durchfluß wieder vermin
dert wird und letztlich entsprechend der über den Ven
tilschaft 9 vorgenommenen Einstellung beibehalten wird.
Die Einstellung des Durchflusses über den Ventilbetäti
gungsschaft 9 kann auf verschiedene Weise erfolgen,
z. B. durch einen Temperaturregler (Thermostataufsatz),
der den Durchfluß in einem Heizkörper in Abhängigkeit
von der Umgebungstemperatur so einstellt, daß die Tem
peratur weitgehend konstant bleibt, oder von Hand über
eine Gewindespindel mit Drehgriff.
Soweit bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3
im Prinzip die gleichen Bauteile wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 vorgesehen
sind, sind sie mit denselben Bezugszeichen versehen. Im
Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel wird die
Kammer 12 jedoch nicht durch das Gehäuse 1, sondern
durch einen Balg 25 aus Metall gebildet, der mit seiner
dem Ventilsitz 10 zugekehrten Seite an der dem Ventil
sitz 10 abgekehrten Seite des Ventilverschlußstücks 6
befestigt ist, z. B. durch eine Lötverbindung 26. Am an
deren Ende ist der Balg 25 durch eine Platte 27 ver
schlossen, auf deren Außenseite der Ventilbetätigungs
schaft 9 aufsitzt. An den Ventilsitz 10 schließt sich
eine kegelstumpfförmige Wand 28 an, die sich weitgehend
parallel zur kegelstumpfförmigen Umfangsfläche des auch
in diesem Falle weitgehend kegelstumpfförmigen Ver
schlußstücks 6 erstreckt. Der Kanal 13 durchsetzt das
Ventilverschlußstück 6 in dessen Mitte und gleichzeitig
einen Stutzen 29 an der dem Ventilsitz 10 abgekehrten
Seite des Ventilverschlußstücks 6. Der Stutzen 29 ist
von einer Öffnung 30 im Boden des Balgs 25 dicht umge
ben. Zwischen dem Boden des Balgs 25 und seiner Platte
27 ist koaxial zu dem Stutzen 29 ein Rohrstück 31 als
Abstandshalter mit Durchtrittsöffnungen 32 in seinem an
der Platte 27 anliegenden Rand angeordnet.
Die Feder 7 stützt sich mit ihrem einen Ende wiederum
an dem im Gehäuseteil 3 eingesetzten Sicherungsring 19
ab und drückt mit ihrem anderen Ende gegen das eine En
de eines Zwischenstücks 33, dessen anderes Ende in ei
ner den Kanal 13 fortsetzenden Bohrung 34 des Ventil
verschlußstücks 6 sitzt. Das Zwischenstück 33 hat
Durchgangskanäle, die einerseits vom Eingang 4 in einen
Ringraum 35 zwischen dem Ventilverschlußstück 6 und dem
Zwischenstück 33 und andererseits in den Kanal 13 füh
ren. Das Zwischenstück 33 kann aber beispielsweise auch
einfach als Blechteil ausgebildet sein, das den Strom 8
an sich vorbeifließen läßt.
Die wirksame Fläche 11 der in diesem Falle durch den
Boden des Balgs 25 gebildeten beweglichen Wand der Kam
mer 12 ist wiederum größer als die Querschnittsfläche A
innerhalb des Ventilsitzes 10. Ein Druckanstieg im Ein
gang 4 wirkt sich daher auch über die Kanäle im oder
außen am Zwischenstück 33 und den Kanal 13 sowie das
Rohrstück 31 in der Kammer 12 und damit auf der dem
Ventilsitz 10 abgekehrten Fläche 11 des Ventilver
schlußstücks 6 bei geöffnetem Ventil im Sinne einer
Schließbewegung des Ventilverschlußstücks 6 aus, so daß
ein durch den Druckanstieg bedingter Anstieg des Durch
flusses durch das geöffnete Ventil wieder weitgehend
ausgeglichen wird.
Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel liegen
das Ventilverschlußstück 6 und der Balg 25 jedoch nicht
an der Innenseite des Gehäuses 1 an, so daß die Bewe
gung des Ventilverschlußstücks 6 und des Balgs 25 weit
gehend reibungslos erfolgt. Dieses Ventil ist daher
auch in der Lage, sehr kleine Druckschwankungen zwi
schen Eingang 4 und Ausgang 5 auszugleichen.
Darüber hinaus nimmt die Querschnittsfläche des Spalts
zwischen der Wand 28 und dem Ventilverschlußstück 6 in
Strömungsrichtung aufgrund des in Strömungsrichtung zu
nehmenden Umfangs der Wand 28 einerseits und des Ven
tilverschlußstücks 6 andererseits zu. Das durch den
plötzlichen Druckabfall beim Öffnen des Ventils bei ei
nem nicht mit einem solchen kegelförmigen Austrittska
nal versehenen Ventil auftretende lästige Geräusch wird
dadurch weitgehend vermieden. Am Ende dieses Spalts
wird die Strömung zum Ausgang 5 umgelenkt, von wo sie
in eine Rohrleitung 36 weiterströmt.
Das Gehäuse 1 hat einen weiteren ringförmigen Gehäuse
teil 37, der einerseits mit dem Gehäuseteil 2 und ande
rerseits mit einem Anschlußstutzen 38 der Rohrleitung
36 verschraubt und durch Dichtringe gegen diese abge
dichtet ist. Der Gehäuseteil 3 ist auf ein in die Rohr
leitung 36 dicht eingeführtes Ende einer Vorlaufleitung
39 abgedichtet aufgesetzt und auf diese Weise indirekt
über die Rohrleitung 36 und den Anschlußstutzen 38 mit
den Gehäuseteilen 2 und 37 verbunden.
Die Stopfbuchse 15 ist wiederum in das Gehäuse 1 einge
schraubt und ermöglicht gleichzeitig die Einstellung
des Kv-Werts des Stromregelventils, indem sie sich an
der Platte 27 abstützt. Darüber hinaus sorgt ein das
innere Ende der Stopfbuchse 15 umgebender Stutzen 40
der Platte 27 durch Anlage an dem Dichtring 20 für eine
Abdichtung des Innenraums des Gehäuses 1 bei einer Aus
wechselung der Stopfbuchse 15. Der Ventilbetätigungs
schaft 9 kann wiederum durch einen thermostatischen
Regler oder über eine Spindel mit Drehgriff von Hand
betätigt werden.
Anstelle des Eingangsdrucks des Ventils könnte auch der
Ausgangsdruck die gleiche Funktion bewirken. Statt bei
einem Ventil für eine Heizungsanlage könnte das gleiche
Prinzip auch beispielsweise bei einem Kälteventil ange
wandt werden.
Claims (4)
1. Ventil mit veränderlichem Ausgangsstrom, bei dem
Veränderungen im Fluiddruck keinen Einfluß auf den
Stromwert haben, mit einem einen Eingang (4) und
einen Ausgang (5) aufweisenden Gehäuse (1), in dem
ein Ventilverschlußstück (6) gegen die Kraft einer
Feder (7) und unter einem Druck über einen mit dem
Ventilverschlußstück (6) verbundenen Ventilbetäti
gungsschaft (9) auf einem Ventilsitz (10) aufsetz
bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ven
tilsitz (10) abgekehrte Fläche (11) des Ventilver
schlußstücks (6) die Fläche einer beweglichen Wand
einer Kammer (12) im Gehäuse (1) bestimmt und grö
ßer als die Querschnittsfläche (A) innerhalb des
Ventilsitzes (10) ist und daß die Kammer (12) al
lein über wenigstens einen das Ventilverschluß
stück (6) durchsetzenden Kanal (13) mit dem Ein
gang (4) des Gehäuses (1) verbunden ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventilverschlußstück (6) etwa die Form ei
nes Kegelstumpfes aufweist.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sich an den Ventilsitz (10) eine kegel
stumpfförmige Wand (28) anschließt, die sich weit
gehend parallel zur kegelstumpfförmigen Umfangs
fläche des Ventilverschlußstücks (6) erstreckt.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (6)
direkt mit der einen Stirnseite eines die Kammer
(12) bildenden Balgs (25) verbunden ist, der zwi
schen dem Ventilverschlußstück (6) und dem Ventil
betätigungsschaft (9), ebenso wie das Ventilver
schlußstück (6) ohne seitliche Berührung mit dem
Gehäuse (1), angeordnet ist.
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