DE1242424B - Regelventil fuer Fluessigkeiten, insbesondere Kondensatableiter - Google Patents

Description

• Regelventil für Flüssigkeiten, insbesondere Kondensatableiter Die Erfindung betrifft ein Regelventil für Flüssigkeiten in der Nähe des Verdampfungspunktes, insbesondere einen Kondensatableiter, mit einem auf der Seite höheren Druckes angeordneten federnden Thermostaten, einem gegen die Seite des höheren Druckes unter der Wirkung des Thermostaten schließenden Verschlußstück und mit einem in der Strömungsrichtung auf die Absperrstelle folgenden Strömungskanal, in welchem ein einerseits vom Verschlußstück und andererseits vom Gehäuse bzw. einem diesem zugehörigen Teil begrenzter Spalt und am Verschlußstück eine im Verhältnis zur Ventilsitzfläche große, dem Druck des hinter der Absperrstelle strömenden Mediums ausgesetzte Stirnfläche vorgesehen sind.
• Bei thermostatisch gesteuerten Regelventilen strebt man an, daß bei Sattdampftemperatur die themoelastische Kraft des Thermostaten ausreicht, um die vorn statischen Druck herrührende Öffnungskraft am Verschlußstück sowie die erforderliche Dichtkraft aufzubringen. Daraus folgt, daß diese Ableiter nach Erreichen einer bestimmten Abkühlung des Kondensats zu öffnen beginnen und bei weiterer Abkühlung des Kondensats ihren Auslaßquerschnitt stetig vergrößern. Größere Kondensatmengen können deshalb erst bei erheblichen Unterkühlungen des Kondensats abgeleitet werden. Bei steigender Temperatur des Kondensats verläuft der Vorgang umgekehrt, d. h., die Ableiter schließen bei der gleichen Temperatur, bei der sie geöffnet haben. Das gilt auch für den Fall, daß das Verschlußstück im Durchmesser etwas größer ist als der Ventilsitzdurchlaß und infolgedessen beim Öffnen zunächst die im Öffnungssinn wirkende Kraft auf das Verschlußstück noch steigt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, das Ventil und die Abflußpartie derartiger Ableiter für einen gegebenen Thermostaten so auszubilden, daß durch die Umströmung des offenen Ventils Zusatzkräfte entstehen, die das Ventil im Bereich der Öffnungstemperatur momentan weit öffnen und bis nahe an die Satt- , dampftemperatur weit offenhalten, die aber kurz vor oder bei Erreichen der Sattdampftemperatur derart sinken, daß das Ventil momentan, also im Schnellschluß, schließt, ohne daß hierzu eine Absenkung des Systemdruckes erforderlich wird. Mit dieser Maß- . nahme können große Kondensatmengen im Bereich der Sattdampftemperatur abgeleitet werden.
• Weiterhin soll das Ventil so ausgebildet sein, daß bei im Vergleich zur Öffnungstemperatur niedrigen Kondensattemperaturen, also bei großen Unterkühlungen, die Zusatzkräfte am Ventil wieder abnehmen, weil der Ventilhub infolge der Temperaturabsenkung des Thermostaten ohnehin groß genug ist, außerdem eine Kraftsteigerung am geöffneten Ventil in diesem Temperaturbereich mit einer Steigerung des Durchflußwiderstandes verbunden ist. Die bei niedriger Temperatur ausschleusbare Kondensatmenge wird deshalb durch diese Maßnahmen erhöht.
• Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Querschnitt des vom Verschlußstück und vom Gehäuse bzw. einem diesem zugehörigen Teil begrenzten Ringspaltes hinter der Absperrstelle durch ein an sich bekanntes, an einem dieser Bauteile angebrachtes, in Abhängigkeit von der Temperatur des durchfließenden Mediums sich bewegendes Bimetallelement derart veränderlich ist, daß sich einerseits der Ringspaltquerschnitt bei fallender Temperatur des Mediums vergrößert, um die Kaltwasserleistung zu erhöhen, und andererseits bei steigender Temperatur des Mediums verengt, so daß der zwischen Sitz und Ringspalt wirkende Druck derart verändert wird; daß das Ventil infolge der Federeigenschaften des Thermostaten bis zu Temperaturen nahe der Sattdampftemperatur weit geöffnet bleibt und daß bei genügender Annäherung des Verschlußkörpers an seinen Sitz infolge weiterer Temperaturerhöhung des Mediums dieser Druck so stark abnimmt, daß der Thermostat in der Lage ist, das Ventil schlagartig zu schließen. Damit wird mit baulich einfachen Mitteln bei hohem Temperaturniveau in dem auf die Absperrstelle folgenden Strömungskanal die Einstellung eines engen, als Drossel wirkenden Ringspaltes gewährleistet, während bei niedrigerer Temperatur selbsttätig eine Erweiterung des Querschnittes des genannten Ringspaltes eintritt, wodurch eine erhebliche Menge des Mediums unbehindert abströmen kann. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einer am Verschlußstück befestigten Bimetallplatte bei Umgebungstemperatur, F i g. 2 das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 bei Betriebstemperatur, F i g. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel mit einem um das Verschlußstück herum angeordneten ringförmigen Bimetallelement bei Umgebungstemperatur, F i g. 4 das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 bei Betriebstemperatur.
• In einem Gehäuse 1 wird durch eine nicht dargestellte Bimetall-Steuersäule über einen Ventilschaft 2 ein Verschlußstück 3 bewegt, das sich bei einer vorgegebenen Temperatur des Kondensats gegen einen Ventilsitz 4 legt.
• Beim Ausführungsbeispiel nach den F i g.1 und 2 ist an der dem Ventilschaft 2 abgekehrten Seite des Verschlußstückes 3 ein zusätzliches Bimetallelement 5 befestigt. Bei einer niedrigen Temperatur des abzuleitenden Kondensats ist das zusätzliche Bimetallelement 5 gewölbt (F i g.1), so daß zwischen dem Rand desselben und der Wand 6 des Strömungskanals 7 ein genügend breiter Ringspalt 8 verbleibt. Bei Temperaturerhöhung streckt sich das zusätzliche Bimetallelement 5, bis der Ringspalt 8 bei einer vorgegebenen Temperatur des Kondensats seinen Kleinstwert erreicht hat.
• Beim Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4 ist in der Wand 6 des Strömungskanals 7 im Bereich der Absperrstelle eine Ringnut 9 eingearbeitet, in die ein ringförmiges Bimetallelement 10, vorzugsweise von rechteckigem Querschnitt, so eingelegt ist, daß es einen Bund 11, der zum Verschlußstück 3 gehört, mit einem Abstand konzentrisch umgibt. Bei niedriger Kondensattemperatur läßt das Bimetallelement 10 einen breiten Ringspalt 8 frei (F i g. 3), so daß die Kaltwasserleistung des Ableiters wiederum groß ist. Bei Temperaturerhöhung des Kondensats wird der Innendurchmesser des Bimetallringes 10 kleiner und verengt damit den Ringspalt 8 zwischen dem Bimetallelement 10 und dem Bund 11(F i g. 4).
• Bei dem erfindungsgemäßen thermostatisch gesteuerten Kondensatableiter laufen die Vorgänge wie folgt ab: Es sei davon ausgegangen, daß sich das Verschlußstück 3 des Ableiters in Schließstellung befinde. In diesem Zustand wirken die von der Bimetallsäule ausgeübten Kräfte in Schließrichtung auf das Verschlußstück ein, und zwar derart, daß den Druckkräften, die an dem Verschlußstück in Öffnungsrichtung angreifen, das Gleichgewicht gehalten wird. Die von der Steuersäule her auf das Verschlußstück 3 wirkenden Kräfte werden dadurch erzeugt, daß sich die einzelnen Bimetalle der Steuersäule unter der Wirkung der Temperatur des abzuleitenden Mediums ausbiegen. Wenn das Verschlußstück z. B. dadurch, daß es an seiner Sitzstelle 4 zur Anlage kommt, daran gehindert wird, den Ausbiegungen der Bimetalle weiter zu folgen, so entstehen wie bei einer Feder Schließkräfte, die sicherstellen, daß der Verschlußkörper zur Verstärkung der Sperrwirkung auf seinen Sitz gepreßt wird. Dadurch wird verhindert, daß Kondensat bzw. Dampf austritt.
• Tritt im Innern des Ventilgehäuses infolge der Kondensation des Dampfes eine Verringerung der auf die Steuersäule einwirkenden Temperatur ein, so nehmen die von der Steuersäule erzeugten und auf das Verschlußstück 3 wirkenden Kräfte ab, ohne daß zunächst Lageänderungen des Verschlußstückes eintreten. Das Ventil beginnt sich alsdann zu öffnen, indem sich die Stange 2 im Öffnungssinn bewegt und das Verschlußstück 3 vom Sitz 4 abgehoben wird, bis sich eine neue Gleichgewichtslage eingestellt hat. Wenn der Öffnungsvorgang eingeleitet ist, werden die auf die Stirnfläche des Verschlußstückes 3 in Öffnungsrichtung einwirkenden Kräfte durch den auf die Stirnfläche der Platte 5 bzw. Bund 11 wirkenden Druck erheblich vergrößert, wodurch die Steuersäule zusätzlich durchfedert. Infolge des während einer bestimmten Ableitungsperiode hierdurch vergrößerten Austrittsquerschnittes am Ventilsitz 4 strömt das Kondensat ungehindert ab, da sich gleichzeitig auch der Ringspalt 8 erweitert, indem die Bimetallelemente 5 bzw. 10 die in den F i g. 1 bzw. 3 gezeigten Positionen einnehmen.
• Ist das Kondensat nahezu abgeleitet, so treten im oberen Teil des Ventilgehäuses sehr rasch wieder Temperaturerhöhungen ein. Dieselben wirken auf die Steuersäule derart ein, daß die von diesem ausgehenden, über die Stange 2 auf das Verschlußstück 3 übertragenen Kräfte die auf das Verschlußstück wirkenden Gegenkräfte (Strömungskräfte) überwiegen. Der Verschlußkörper wird dadurch in Richtung auf seinen Sitz 4 hin bewegt, und zwar so weit, bis sich eine neue Gleichgewichtslage aus Strömungskräften und von der Steuersäule ausgelösten Kräften eingestellt haben wird. Bei dieser Bewegung des Verschlußkörpers verengt sich gleichzeitig auch der Ringspalt 8, wodurch der zwischen Sitz und Ringspalt wirkende Druck so verändert wird, daß das Ventil infolge der Federeigenschaften der Steuersäule bis zu Temperaturen nahe der Sattdampftemperatur weit geöffnet bleibt. Bei weiterer Temperaturerhöhung nehmen schließlich die von der Strömung auf das Verschlußstück ausgeübten Kräfte, insbesondere durch Verringerung des auf die Stirnfläche der Platte 5 bzw. des Bundes 11 zwischen Ringspalt und Sitzspalt wirkenden Druckes, stärker ab als die von der Steuersäule erzeugten Gegenkräfte.
• Die Verlagerung des Verdampfungspunktes des Kondensats an den Sitzspalt unterstützt diesen Vorgang. Die von der Steuersäule über die Stange 2 auf das Verschlußstück 3 übertragenen Kräfte gewinnen schlagartig die Oberhand und veranlassen die Steuersäule, das Verschlußstück 3 im Schnellschluß in die Schließstellung zurückkehren zu lassen. In dieser verharrt es, bis die einleitend erörterten Umstände ein Verlassen der Ausgangslage eintreten lassen.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Regelventil für Flüssigkeiten in der Nähe des Verdampfungspunktes, insbesondere Kondensatableiter, mit einem auf der Seite höheren Drukkes angeordneten federnden Thermostaten, einem gegen die Seite des höheren Druckes unter der Wirkung des Thermostaten schließenden Verschlußstück und mit einem in der Strömungsrichtung auf die Absperrstelle folgenden Strömungskanal, in welchem ein einerseits vom Verschlußstück und andererseits vom Gehäuse bzw. einem diesen zugehörigen Teil begrenzter Ringspalt und am Verschlußstück eine im Verhältnis zur Ventilsitzfläche große, dem Druck des hinter der Absperrstelle strömenden Mediums ausgesetzte Stirnfläche vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des vom Verschlußstück (3) und vom Gehäuse (1) bzw. einem diesen zugehörigen Teil begrenzten Ringspaltes (8) hinter der Absperrstelle durch ein an sich bekanntes, an einem dieser Bauteile angebrachtes, in Abhängigkeit von der Temperatur des durchfließenden Mediums sich bewegendes Bimetallelement (5,10) derart veränderlich ist, daß sich einerseits der Ringspaltquerschnitt bei fallender Temperatur des Mediums vergrößert, um die Kaltwasserleistung zu erhöhen, und andererseits bei steigender Temperatur des Mediums verengt, so daß der zwischen Sitz (4) und Ringspalt (8) wirkende Druck derart verändert wird, daß das Ventil infolge der Federeigenschaften des Thermostaten bis zu Temperaturen nahe der Sattdampftemperatur weit geöffnet bleibt und daß bei genügender Annäherung des Verschlußkörpers an seinen Sitz infolge weiterer Temperaturerhöhung des Mediums dieser Druck so stark abnimmt, daß der Thermostat in der Lage ist, das Ventil schlagartig zu schließen.
2. 2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelernent als an sich bekannte, bei Umgebungstemperatur gewölbt verlaufende, mit dem Verschlußstück (3) an dessen dem Ventilschaft (2) abgekehrten Seite verbundene Platte (5) ausgebildet ist, die bei Temperaturerhöhung in eine Strecklage überzugehen vermag, in welcher sie den zwischen dem Verschlußstück und der Wandung (6) des Strömungskanals (7) gebildeten Ringspalt (8) verkleinert.
3. 3. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement als an sich bekannter geschlossener Ring (10) von vorzugsweise rechteckigem Querschnitt ausgebildet und in eine in der Gehäusewandung im Bereich der Absperrstelle vorgesehenen Nut (9) eingelegt ist, wobei sich der Innendurchmesser des Bimetallringes (10) unter dem Einfluß der Temperaturerhöhung des abfließenden Kondensats verkleinert und dadurch den zwischen diesem und dem Außenrand des Bundes (11) des Verschlußkörpers (3) gebildeten Ringspalt (8) enger werden läßt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 701817, 1019 879; französische Patentschrift Nr. 1135 959; USA.-Patentschrift Nr. 2 821268.