DE3300752C2 - Dampfumformventil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dampfumformventil mit einem Ventilgehäuse, mit einer Hauptspindel, die mit einem Schließteil zusammenwirkt, und mit einer innerhalb des Ventilgehäuses angeordneten Einrichtung zum Zugeben von Wasser zur Abkühlung des Dampfes. Mit dieser Einrichtung wird das Wasser jeweils in Abhängigkeit von dem jeweiligen Spindel-Öffnungshub vorgegeben. Da eine Feinregelung auf diese Weise nicht möglich ist, erfolgt diese mittels eines zusätzlichen Regelventils. Demgegenüber schlägt die Erfindung vor, daß das Regelventil jetzt innerhalb des Ventilgehäuses angeordnet ist und eine von außen betätigbare Hilfsspindel aufweist, die mit einem in den ausgangsseitigen Teil des Ventilgehäuses mündenden Hilfssitz zusammenwirkt. Da das Regelventil jetzt konstruktiv in das Dampfumformventil integriert ist, genügt ein wesentlich geringerer Wasserdruck für eine ausreichende Feinregelung. Auch ist der technische Aufwand wesentlich geringer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dampfumformvenlil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Dampfumformventil ist aus der GB-PS 4 98 083 bekannt Dem durch dieses Ventil strömenden Dampf wird zur Abkühlung Wasser zugeführt. Die Menge des zugeführten Wassers wird mit einem Nadelventil in Abhängigkeit von dem Öffnungshub der Hauptspindel an die jeweils durchströmende Dampfmenge angepaßt In dem Nadelventil bildet die Nadel die Hilfsspindel. Bei dieser Anpassung wird jedoch nur der Öffnungshub der Hauptspindel und nicht die Dampftemperatur berücksichtigt. Daher ist in dem bekannten Dampfumformventil ein zweites, zusätzliches Ventil vorgesehen, das von einem Temperaturfühler im aus dem Dampfumformventil austretenden Dampfstrom gesteuert wird. Das zweite Ventil dient zur Feinregelung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den rcgcltechnischen Aufwand bei einem Danipfumformventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wesentlich herabzusetzen und die Regelung hinsichtlich ihres Aufbaus zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Mcrkmal des Anspruchs 1 gelöst. Damit ist nur ein Ventil notwendig, mit dem die zugeführte Wassermenge sowohl an die durchströmende Dampfmenge als auch an die Dampftemperatur an der Ausgangsscite des Damplumformventils anpaßbar ist.

Dabei ist es bei einem Dampfumformventil, bei dem das Gestänge einen mit dem Hub der Hauptspindel schwenkbaren Haupthebel, einen den Hub der Hilfsspindel bewirkenden Hilfshebel und eine Kupplungsstange aufweist, vorteilhaft, wenn die Kupplungsstange das Stellelement enthält und mittels des Stcllelemcnts eine Längenänderung der Kupplungsstange bewirkbar ist. Das Stellelement ist vorzugsweise eine beidscilig beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Anordnung.

In dem erfindungsgemäßen Dampfumformventil, bei dem der Hilfshebel zwischen dem Angriffspunkt der Hilfsspindel und dem Angriffspunkt der Kupplungsstange schwenkbar gelagert ist, lassen sich die jeweils vom Haupthebel und vom Hilfshebel auszuführenden Verstellwege in vorteilhafter Weise justieren, wenn der Schwenkpunkt lageveränderlich ist.

Bei einem erfindungsgemäßen Dampl'umformvenlil, bei dem das die Verstellung der Hauptspindel bewirkende Betätigungselement mit einem Ende des Haupthebels verbunden ist, ist eine günstige Auslegung für das Gestänge gegeben, wenn der Festpunki des Hauplhebels an dessen anderem Ende liegt und die Hauptspindel zwischen diesem und dem Festpunkt am Hauplhcbcl angreift.

Es lassen sich günstige Verhältnisse für die Kruflübci'-tragung erzielen, wenn die Kupplungsstange an einem zwischen dem Angriffspunkt der Hauptspindel und dem Angriffspunkt des Betätigungselementes liegenden Punkt mit dem Haupthebel verbunden ist. Dies gill ins-

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besondere für eine Ausführungsform, bei der die Hauptspindel und die Hilfsspindel aus der diametral entgegengesetzten Richtung in das Ventilgehäuse eintreten.

Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, daß das Betätigungselement eine Kolben-Zylinder-Anordnung ist, deren einer Teil sich auf einem Festpunkt abstützt und daß die Kupplungsstange oder ein Ende des Stellelementes mit dem anderen Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden ist

Ein bekanntes Gas-Luft-Mischventil für Gasheizungen (FR-PS 5 32 355) weist eine Hauptspindel und eine innerhalb dieser konzentrisch angeordnete Hilfsspindel zum Steuern der Zusammensetzung und des Durchflusses des Gas-Luft-Gemisches auf. Dieses Mischventil steht jedoch weder mit der Erfindungsaufgabe noch mit der erfindungsgemäßen Lösung in einem Zusammenhang.

In dem erfindungsgemäßen Dampfumformventil, bei dem die Hauptspindel als eine der Zuführung von Wasser dienende Hohlspindel ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn die Hauptspindel den Sitz für die relativ zur Hauptspindel axial bewegliche Hilfsspindel und einen ausgangsseitig an den Hilfssitz anschließenden Lochzylinder aufweist, die Hilfsspindel vom Lochzylinder eng anliegend umgeben ist und die Größe des am Lochzylinder jeweils freigegebenen Wasseraustrittsquerschnitts von der relativen axialen Lage zwischen Lochzylinder und Hilfsspindel abhängig ist. Hierdurch ist es möglich, die Feinregelung der Wasserzufuhr in unmittelbarer Nähe desjenigen Bereiches zu bewirken, in dem das Wasser dem Dampf zugegeben wird. Das Wasser kam deshalb unter einem geringeren Druck zugeführt werden als bisher. Dies hat auch eine Energieeinsparung zur Folge.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch ein Dampfumformventil in einer ersten Ausführungsform;

Fi g. 2 einen Teil der Darstellung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

F i g. 3 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Teil des Dampfumformventils in einer abgewandelten Ausführungsform.

Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte Dampfumformventil hat ein Ventilgehäuse 10 von etwa kreisförmigem Querschnitt. Eine Trennwand 11 unterteilt den Innenraum des Ventilgehäuses 10 in einen eingangsseitigen Teil 12 und einen ausgangsseitigen Teil 13. Über einen Anschlußstutzen 14 wird dem Dampfumformventil Dampf zugeführt. Der entspannte Dampf tritt durch einen weiteren Anschlußstutzen 15 aus.

Im mittleren Bereich der Trennwand 11 ist ein Ventilsitz 16 ausgebildet. In diesen greift ein Schließteil 17 ein, der das unlere Ende einer Hauptspindel 18 bildet. Diese ist eine Hohlspindel, die eine Kammer 19 im Ventilgehäuse 10 durchsetzt und im Bereich der Kammer 19 mit Durchbrechungen 20 versehen ist. Über einen Anschlußstutzen 21 in die Kammer 19 eingeführtes Wasser kann also in einen inneren Kanal 22 der Hauptspindel 18 gelangen.

Der Schließtcil 17 hat einen in den ausgangsseitigen Teil 13 des Venlilgehäuses 10 hineinragenden Lochring 23 und einen zu diesem konzentrischen inneren Lochzylinder 24, die beide zur besseren Verteilung und Vermischung von Dampf und Wasser dienen. Innerhalb des Loclr/.vlindcrs 24 befindet sich eine HilfssDindel 25. die

sich in Verlängerung der Hauptspindel 18 erstreckt und das Ventilgehäuse 10 an einer Stelle durchsetzt, die der Durchtritisstelle der Hauptspindel 18 diametral gegenüberliegt Im Übergangsbereich zwischen dem Kanal 22 und dem Innenraum des Lochzylindsrs 24 ist ein Hilfssitz 26 in Form einer konischen Querschnittsverengung ausgebildet Das freie Ende der Hilfsspindel 25 ist dieser Form so angepaßt, daß es wie ein Schließteil am Hilfssitz 26 anliegen und die Wasserzufuhr sperren kann, wenn sich der Schließteil 17 in Schließstellung befindet

Das aus dem Ventilgehäuse 10 herausragende Ende der Hauptspindel 18 ist mit einem Haupthebel 27 gelenkig verbunden, der mit seinem einen Ende an einem Punkt 28 schwenkbar gelagert ist. An dem anderen Ende des Haupthebels 27 greift die zu einer Kolbenzylinderanordnung 29 gehörende Kolbenstange 30 an, während sich das andere Ende der Kolbenzylinderanordnung 29 auf einem Festpunkt 31 abstützt.

Das eine Ende einer Kupplungsstange 32 ist zwischen den Angriffspunkten von Hauptspindel 18 und Kolbenstange 30 mit dem Haupthebel 27 verbunden. Das andere Ende der Kupplungsstange 32 greift an einem Hilfshebel 33 an, der um einen Schwenkpunkt 34 beweglich ist. Das andere Ende des Hilfshebels 33 ist mit der Hilfsspindel 25 verbunden. Der Schwenkpunkt 34 ist, wie nur schematisch angedeutet, gegenüber dem Ventilgehäuse 10 in Längsrichtung des Hilfshebels 33 verschiebbar, so daß das Verhältnis der vom Hilfshebel 33 gebildeten beiden Hebelarme veränderbar ist

In die Kupplungsstange 32 ist eine als Stellelement dienende Kolbenzylinderanordnung 35 konstruktiv integriert Diese ist ebenso wie die Kolbenzylinderanordnung 29 in beiden Richtungen beaufschlagbar. Die Kolbenzylinderanordnung 35 wird über einen hier nicht dargestellten Regelkreis in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz betätigt, die aus der im ausgangsseitigen Teil 13 des Ventilgehäuses 10 herrschenden Dampftemperatur und einer vorgegebenen Solltemperatur gebildet ist.

Im einzelnen hat das beschriebene Dampfumformventil folgende Arbeitsweise:

Die Zeichnung zeigt das Dampfumformventil in seiner Schließstellung. Durch entsprechende Beaufschlagung der Kolbenzylinderanordnung 29 wird der Haupthebel 27 nach oben gedrückt. Hierdurch wird die Hauptspindel 18 angehoben, so daß der Schließteil 17 vom Ventilsitz 16 abhebt und der unter hohem Druck stehende Dampf an dem Lochring 23 des Schließteils 17 vorbei in den ausgangsseitigen Teil 13 des Ventilgehäuses 10 strömen kann. Mit dem Haupthebel 27 werden gleichzeitig die Kupplungsstange 32, die mit der Kolbenstange der Kolbenzylinderanordnung 35 identisch ist, angehoben, so daß der Hilfshebel 33 um den Schwenkpunkt 34 geschwenkt wird und die Hilfsspindel 25 nach unten hin von dem Hilfssitz 26 abhebt. Somit kann gleichzeitig auch Wasser durch den Lochzylinder 24 in den ausgangsseitigen Teil 13 des Ventilgehäuses 10 gelangen und die Abkühlung des Dampfes bewirken. Solange der Dampf noch nicht die gewünschte Temperatur hat, wird über die von der Regelung ermittelte Regelabweichung die Kolbenzylinderanordnung 35 unabhängig von der Stellung des Haupthebels 27 betätigt, so daß die Hüfsspindel 25 je nach den Vorzeichen der Regelabweichung einen kleineren oder einen größeren Bereich des Lochzylinders 24 für den Wasserdurchtritt freigibt, bis die gewünschte Dampftemperatur am Ausgang des Dampfumformventils erreicht ist.
Die Ausführungsform nach F i s. 3 unterscheidet sich

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gegenüber der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 in folgenden Punkten:

Es ist jetzt eine Hilfsspindel 36 vorgesehen, die durch die als Hohlspindel ausgeführte Hauptspindel 18 hindurchgeführt ist und an ihrem oberen Ende mit einem Hilfshebel 37 verbunden ist. Das untere Ende der Hilfsspindel 36 bildet in Schließstellung des Dampfumformventils zusammen mit einem Hilfssitz 38 die Abdichtung der Wasserzufuhr. Der Hilfssitz 38 befindet sich etwa im Übergangsbereich zwischen dem Kanal 22 und dem Lochzylinder 24.

Der Hilfshebel 37 ist an einem Schwenkpunkt 39 gelagert, der in Längsrichtung des Hilfshebels 37 verschiebbar ist. Dies ist nur schematisch angedeutet. Mittels der Verschiebbarkeit kann das Verhältnis der durch den Hilfshebel 37 gebildeten beiden Hebelarme verändert werden.

Eine Kupplungsstange 40 ist konstruktiv mit einer Kolbenzylinderanordnung 41 integriert und mit der Kolbenstange derselben identisch. Der Zylinder der Kolbenzylinderanordnung 41 ist im Bereich seines unteren Endes mit dem Zylinder der Kolbenzylinderanordnung 29 verbunden. Letztere dient zur Betätigung des Haupthebels 27 und ist im Unterschied zu der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 nur in einer um 180° gedrehten Lage eingebaut, so daß sich jetzt die Kolbenstange 30 auf dem Festpunkt 31 abstützt.

Das Dampfumformventil ist in einer Mittelstellung dargestellt. Um den Schließteil 17 vom Ventilsitz 16 abzuheben und das Dampfumformventil zu öffnen, wird die Kolbenzylinderanordnung 29 so beaufschlagt, daß der Haupthebel 27 mittels des Zylinders desselben nach oben gedruckt wird. Hierbei wird auch die Kolbenzylin-, I deranordnung 41 nach oben hin mitgenommen, so daß

; I der Hilfshebel 37 um den Schwenkpunkt 39 bewegt

' f wird. Somit wird die Hilfsspindel 36 in einer zur Bewe-

\ gungsrichtung der Hauptspindel 18 entgegengesetzten

Richtung nach unten gedrückt. Das untere Ende der Hilfsspindel 36 gibt somit zunächst den oberen Bereich des Lochzylinders 24 für den Wasserdurchtritt frei.

Die Feinregelung der zugeführten Wassermenge wird wiederum durch entsprechende Beaufschlagung der Kolbenzylinderanordnung 41 bewirkt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

33 OO 752 Patentansprüche:

1. Dampfumformventil, mit einem Ventilgehäuse, mit einer durch ein Betätigungselement in axialer Richtung beweglichen Hauptspindel zur Betätigung eines Schließteils, mit einer dem fein regulierbaren Zugeben von Wasser in einer von der Größe des jeweiligen Spindelöffnungshubs und der ausgangsseitigen Dampftemperatur abhängigen Menge dienenden Einrichtung, die mit einem Regelventil versehen ist, das eine an ihrem Ende als Schließteil ausgebildete Hilfsspindel und einen in den ausgangsseitigen Teil des Ventilgehäuses mündenden Hilfssitz aufweist, und mit einem Gestänge, das das an der Hauptspindel angreifende Betätigungselement und die Hilfsspindel kraftübertragend miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feinregulierung der zugegebenen Wassermenge in den Kraftübertragungsweg ein in Abhängigkeit von der ausgangsseitigen Dampftemperatur arbeitendes Stellelement (35,41) eingeschaltet ist.

2. Dampfumformventil nach Anspruch 1, bei dem das Gestänge einen mit dem Hub der Hauptspindel schwenkbaren Haupthebel, einen den Hub der Hilfsspindel bewirkenden Hilfshebel und eine Kupplungsstange aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsstange (32, 40) das Stellelement (35, 41) enthält und mittels des Stellelements (35,41) eine Längenveränderung der Kupplungsstange (32, 40) bewirkbar ist.

3. Dampfumformventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement eine beidseitig beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Anordnung (35, 41) ist.

4. Dampfumformventil nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Hilfshebel zwischen dem Angriffspunkt der Hilfsspindel und dem Angriffspunkt der Kupplungsstange schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkpunkt lageveränderlich ist.

5. Dampfumform ventil nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das die Verstellung der Hauptspindel bewirkende Betätigungselement mit einem Ende des Haupthebels verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Festpunkt (28) des Haupthebels (27) an dessen anderem Ende liegt und die Hauptspindel (18) zwischen diesem und dem Festpunkt (28) am Haupthebel (27) angreift.

6. Dampfumformventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsstange (32) an einem zwischen dem Angriffspunkt der Hauptspindel (18) und dem Angriffspunkt des Betätigungselementes (29) liegenden Punkt mit dem Haupthebel (27) verbunden ist.

7. Dampfumformventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement eine Kolben-Zylinder-Anordnung (29) ist, deren einer Teil sich auf einem Festpunkt (31) abstützt, und daß die Kupplungsstange oder ein Ende des Stellelements (41) mit dem anderen Teil (30) der Kolben-Zylinder-Anordnung (29) verbunden ist.

8. Dampfumformventil nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Hauptspindel als der Zuführung von Wasser dienende Hohlspindel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptspindel (18) den Sitz (26,38) für die relativ zur Hauptspindel (18) axial bewegliche Hilfsspindel (25,36) und einen ausgangsseitig an den Hilfssitz (26, 38) anschließenden Lochzylinder (24) aufweist, daß die Hilfsspindcl (25,36) vom Lochzylinder (24) eng !inliegend umgeben ist und daß die Größe des am Lochzylinder (24) jeweils freigegebenen Wasserauslrittsquerschnitts von der relativen axialen Lage zwischen Lochzylinder (24) und Hilfsspindel (25,36) abhängig ist.