DE320110C - Selbsttaetig sich schliessendes Ventil - Google Patents

Description

Es sind bereits selbsttätig" sich schließende Ventile für Flüssigkeiten und Gase bekannt geworden, bei denen das durch ein Hilfsventil ο. dgl. steuerbare Organ unter dem Einrluß einer mit der Flüssigkeit oder den Gasen sich füllenden Gegendruckkammer steht. Bei diesen Ventilen sind die Kräfte, welche die auf- und absteigende Bewegung des kolbenartigen Organs bewirken, veränderlich, und zwar deshalb, weil entsprechend den verschiedenen Hublagen besagten Organs Flächen von verschiedener Größe sich dem Flüssigkeitsdruck darbieten und der Flüssigkeitsdruck selbst Schwankungen unterliegt, die durch unzweckmäßige, sich ändernde Durchflußquerschnitte verursacht werden.

Gegenstand der Erfindung· ist ein selbsttätig sich schließendes Ventil, welches seinem Wesen nach zu den Ventilen der eben erwähnten Art gehört, jedoch hinsichtlich der Gestaltung seines auf und ab bewegbaren kolbenartigen Organs und der Anordnung der Flüssigkeitsdurchflußquerschnitte für jede Hublage des Kolbens und unterschiedlos für beide Bewegungsrichtungen einen sich stets gleichbleibenden Flüssigkeitsdruck gewährleistet. Der Hauptsache nach wird dieser Erfolg dadurch erzielt, daß der in einem Zylindergehäuse hin und her gesteuerte

Hohlkolben an dem der Gegendruckkammer zugekehrten Ende einen mit einer kleinen Öffnung versehenen Boden, am anderen Ende dagegen eine größere, an der Außenseite von scharfen Rändern umgrenzte Bohrung aufweist, die sich in der Schließstellung gegen eine am Ventilgehäuse vorgesehene Absperrfläche legt, wobei die Einlaßöffnung· des gesteuerten, Hohlkolbens in jeder Hublage die gleiche lichte Weite beibehält und die Durchflußquerschnttte des Hohlkolbens, des Zylinders, in dem sich dieser bewegt, und des Auslaßstutzens so bemessen sind, daß die Flüssigkeit beim Durchströmen des Ventils immer größeren Querschnitten begegnet.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

In einem zylindrischen Gehäuse C, C¹ (Fig. 1) ist ein hohler Kolben P, P¹ angeordnet, der an der Seite mit einer öffnung A, B versehen ist. Der obere und der untere Boden dieses Kolbens besitzen Öffnungen O, O¹, deren Ouerschnittsverhältnis · dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend g'ewählt ist. Der ringförmige Rand der unteren Öffnung O¹ ist zugeschärft. Jedoch ist die Kante, welche sich gegen die Fläche M des unteren Zylinderdeckels B¹ legt, etwas abgestumpft. Der obere Deckel B* des Gehäuses C, C¹ besitzt eine Öffnung, an welche ein Rohr Y₁ Z angeschlossen ist, dessen lichte Weite in einem bestimmten

\7erhältnis zum Querschnitt der im oberen Boden p des Hohlkolbens P, P¹ vorgesehenen öffnung O steht. In das Rohr Y₁ Z ist in einer nach dem jeweiligen Verwendungszweck sich richtenden Entfernung von der Vorrichtung ein Hahn oder ein Ventil X eingeschaltet, welches dazu dient, die Verbindung der Kammer H mit der Atmosphäre oder dem sonstigen, an das Rohr Z angeschlossenen Raum herzustellen oder zu unterbrechen. Das Gehäuse C₁ C¹ ist mit zwei Öffnungen B und 5 versehen, welche für den Zu- und Abfluß der die Vorrichtung durchziehenden Flüssigkeit bzw. Dämpfe dienen, deren Durchfluß gesteuert oder geregelt werden soll. Am Kolben P, P¹ ist eine Ringnut F, F¹ vorgesehen, welche genau die gleiche Höhe besitzt wie die Öffnung A₁ B. Durch die Ringnut P, F¹ werden die Drücke, welche seitlich auf die Außenseite des Kolbens P, P¹ einwirken und der Kolbenbewegung hinderlich sind, fast vollständig ausgeglichen.

Läßt man bei geöffnetem und mit der Atmosphäre in Verbindung stehendem Ventil X ein unter Druck stehendes Fluidum durch die : Öffnung E zuströmen, so füllt dieses Fluidum _; zunächst den Hohlraum des Kolbens P, P¹ aus, indem es dabei gegen die Wandung einen Druck ausübt, der überall senkrecht zu der j Wandungsfläche gerichtet ist. Infolgedessen wird der Kolben P, P¹ nach der einen oder j anderen Richtung bewegt, was von dem Ver- i hältnis der Querschnitte der Öffnungen 0 \ und O¹ abhängt. i

Bei den. nachfolgenden Erläuterungen ist j vorausgesetzt, daß der Querschnitt der off- j nung O¹ und der des Rohres Y, Z größer sind als der Querschnitt der öffnung 0. Unter diesen Verhältnissen ist der Druck auf die I Innenseite des oberen Kolbenbodens p größer ' als der auf die Innenseite des unteren KoI- i benbodens, und der Kolben P, P¹ wird demzu- j folge nach oben bewegt. Dadurch wird die j öffnung O¹ mit dem Ringraum m, η in Ver- ! bindung gesetzt, so daß das Fluidum von E j nach 6¹ und von dort aus in die Benutzungsleitung überfließt. Während dieses Durchflusses fließt ein Teil des Fluidums durch die Öffnung 0 hindurch und gelangt durch das _; Rohr Y, Z und den Hahn X in die Atmosphäre j oder den an das Rohr Z angeschlossenen ! • Hohlkörper. >

Wird der Hahn X geschlossen, so füllen j sich das Rohrstück Y, X und die Kammer H i mit dem Fluidum, welches darin nach kurzer Zeit eine Druckhöhe erreicht, welche gleich ist dem an der Innenseite des Kolbenbodens p wirkenden Druck. Dieser Druck erzeugt an der Außenseite des Kolbenbodens p eine nach unten gerichtete Kraft, welche größer ist als ^; die Kraft, welche dieser gleiche Druck in entgegengesetztem Sinne an der Innenseite des Kolbenbodens p hervorruft. Nunmehr bewegt sich der Kolben P, P¹ wieder abwärts. Der zugeschärfte Rand der öffnung O¹ legt sich gegen die Fläche M, wodurch das Strömen des Fluidums von der öffnung E nach der Öffnung S unterbrochen wird. Durch öffnen und Schließen des Hahnes X kann also der Durchfluß des Fluidums eingeleitet oder abgestellt werden.

Handelt es sich um den Durchfluß eines Sattdampfes, dessen Temperatur größer ist als die Temperatur der umgebenden Atmosphäre, so erhitzt sich das Metallgehäuse C, C¹ an seinen einzelnen Stellen ungleichmäßig. Da nun durch den Dampfdurchfluß eine Temperaturerniedrigung des Dampfes hervorgerufen wird, so folgt daraus, daß diejenigen Stellen des Gehäuses, welche zunächst mit dem Dampf in Berührung kommen, die wärmsten sind. Daher ist auch die Temperatur des Dampfes an der Eintrittsstelle E tmd im Hohlkolben P, P¹ größer als in der Kammer H₁ und da die Spannung eines Sattdampfes nach Maßgabe der Temperatur des letzteren wächst oder sinkt, so besitzt die Dampfspannung in der Kammer H einen Wert, der geringer ist als der Wert der Spannung im Innern des Hohlkolbens P, P¹. Dar- go aus ergibt sich, daß beim Schließen des Hahnes X der Fall eintreten kann (was von den relativen Temperaturen des Dampfes in der Kammer H und im Innern des Hohlkolbens P, P¹ abhängt)., daß die Treibkraft des Dampfes an der Kolbenoberseite zu gering ist, um den Kolben in die Lage zu bewegen, welche er einnehmen muß, um den Durchfluß des Fluidums abzusperren.

Die in Fig. 2 veranschaulichte Ausfüh- ioo rungsform ermöglicht die Beseitigung dieses schwerwiegenden Übelstandes. Bei dieser Ausführungsform besitzt das Gehäuse zwei konzentrische Zylinder. Der Innenzylinder erfüllt den gleichen Zweck, wie der bereits beschriebene Zylinder C, C¹, wogegen der Außenzylinder um den Innenzylinder herum eine Art Dampfmantel bildet. Der zwischen beiden Zylindern vorhandene Ringraum ist in zwei Abteile geteilt, die durch eine dichte no Scheidewand voneinander getrennt sind, welche den festen Zusammenhang zwischen beiden Zylindern herstellt. Zufolge dieser dichten Scheidewand kann der Dampf aus dem oberen Abteil E nur über die öffnung A, B und die untere Öffnung O¹ des Hohlkolbens in den unteren Abteil 6" gelangen. (Der Durchmesser der öffnung O¹ kann hier die gleiche Größe aufweisen wie der des Zylinders.) Der in die Vorrichtung einströmende Dampf bespült die Außenwandungen der Kammer H, bevor er sich an den anderen

Teilen der Vorrichtung abkühlt. Die Temperatur des Dampfes und demnach seine Spannung sind daher in der Kammer H am höchsten, so daß der Kolben stets abwärts S gleitet, wenn der Hahn X abgesperrt wird. Die Öffnung 0- im Kolbenboden p kann durch eine an der Seitenwandung des Kolbens vorgesehene Nut oder auch durch den geringen, zwischen der Außenwandung des

ίο Kolbens P, P¹ und der Innenwandung des Zylinders C, C¹ vorhandenen Spielraum ersetzt werden.

Die beschriebenen Vorrichtungen können mannigfaltige Anwendung finden. Einige Beispiele seien hier erwähnt: Das Rohr F. X kann beliebig lang sein, so daß die Bewegungen des Kolbens P, P¹ in beliebiger Entfernung vom Durchgangsventil gesteuert werden können. Durch- abwechselndes Schließen

ao und Öffnen des Hahnes X kann eine hin und her gehende Bewegung des Kolberis eingeleitet werden, ähnlich wie bei Dampfmaschinen durch den Schieber der Steuerung. Ersetzt man den Hahn X durch einen Thermoregler, und handelt es sich darum, eine warme Flüssigkeit oder ein warmes Fluidum in einen ; Raum überfließen zu lassen, in welchem die Temperatur konstant erhalten werden soll, so stellt man das empfindliche Organ des Thermoregler, in diesem Raum auf und regelt dabei den Thermoregler derart, daß er das Durchströmen des Fluidums absperrt, sobald die Temperatur in besagtem Räume j den gewünschten Wert erreicht hat. Sinkt die Temperatur in dem Räume unterhalb eines gewissen Wertes, so öffnet sich der Thermo- i regler und läßt das Fluidum durch das ; Rohr Y, Z hindurchfließen, was in der Kammer // eine Druckerniedrigung hervorbringt, die eine Aufwärtsbewegung des Hohlkolbens bewirkt, so daß das Fluidum nunmehr durch die Öffnung O¹ in die Kanalisation überströmt und dadurch die Temperatur nunmehr auf ihren ursprünglichen Wert zurückgebracht wird.

In der eben auseinandergesetzten Weise lassen sich die beschriebenen !Vorrichtungen zum Heizen von Wohnräumen, von Treib- ^; häusern u. dgl. mittels Gas, Dampfes oder einer warmen Flüssigkeit usw. verwenden.

Mittels der in Frage stehenden Vorrich-· Hingen kann man auch den Druck eines Fluidums in einem gschlossenen Räume regeln. Hierzu ersetzt man den Hahn X durch einen Druckregler, dessen Absperrung durch den reduzierten Druck erfolgt, welcher in besagtem Räume herrscht. In diesem Fall läßt man das Ende X, Z des Rohres Y, Z in den geschlossenen Raum einmünden. Selbstverständlich kann man das Fluidum, dessen Durchgang gesteuert werden soll, unterschiedlos in die freie Atmosphäre oder in einen sonstigen geschlossenen Raum überfließen lassen.

Claims (1)

1. 65 Patent-Anspruch:

   Selbsttätig sich schließendes Ventil für Flüssigkeiten, Dämpfe und Gase, bei dem das durch ein Hilfsventil ο. dgl. steuerbare Organ unter dem Einfluß einer mit der Flüssigkeit oder den Gasen sich füllenden Gegendruckkammer steht, dadurch gekennzeichnet, daß das gesteuerte Organ aus einem in einem Zylinder (C, C¹) des Ventilgehäuses hin und her bewegbaren Hohlkolben (P, P¹) besteht, der an dem der Gegendruckkammer (H) zugekehrten Ende einen mit einer kleinen Öffnung (O) versehenen Boden, am anderen Ende dagegen eine größere, an der Außenseite von einem zugeschärften Rande umgrenzte Bohrung (O¹) aufweist, die sich in der Schließstellung gegen eine am Ventilgehäuse vorgesehene Absperrfläche (M) legt, wobei die Einlaßöffnung (A, B) des gesteuerten Hohlkolbens (P, P¹) in jeder Hublage die gleiche lichte Weite beibehält und die Durchflußquerschnitte des Hohlkolbens (P, P¹), des Zylinders (C, C¹), in dem sich dieser bewegt, und des Auslaßstutzens (S) so bemessen sind, daß die Flüssigkeit beim Durchströmen des Ventils immer größeren Querschnitten begegnet, zum Zweck, die Kräfte, welche den Hohlkolben (P, Ρ^α) bewegen, in ihrer Größe konstant zu erhalten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.