DE1425683B1 - Thermoelastisch gesteuertes Regelventil,insbesondere Kondensatableiter - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein thermoelastisch gesteuertes Regelventil für Flüssigkeiten in der Nähe des Verdampfungspunktes, insbesondere einen Kondensatableiter, mit einem gegen den Kondensatdruck schließenden Verschlußkörper, welcher hinter der Absperrstelle eine vom Strömungsdruck in Hubrichtung wirksam beaufschlagte Fläche aufweist, die größer ist als diejenige an der Absperrstelle, und mit einem in der Strömungsrichtung auf die Absperrstelle folgenden zylindrischen Strömungskanal, in welchem ein einerseits vom Verschlußkörper und andererseits vom Ventilgehäuse bzw. einem diesem zugehörigen Teil begrenzter Spalt vorgesehen ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Regelventil, insbesondere einen Kondensatableiter, zu schaffen, bei welchem die Öffnungsweite des Verschlußkörpers bei Öffnungsbeginn vergrößert wird, ohne den Schließvorgang zu sehr zu verzögern.
• Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Spalt zwischen dem Ventilgehäuse und dem Verschlußkörper etwa dieselbe Querschnittsfläche hat wie der Spalt zwischen der lichten Weite des Ventilsitzes und dem durch diesen hindurchgeführten Ventilschaft.
• Bei den bekannten derartigen Ventilen ist der am Ventilschaft vom Kondensat durchströmte Querschnitt wesentlich kleiner als der entsprechende Querschnitt an der breitesten Stelle des Verschlußkörpers. Erst die für die Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entscheidende Erkenntnis, daß die beiden zu durchströmenden Engstellen - nämlich der Spalt zwischen der lichten Weite des Ventilsitzes und dem Ventilschaft einerseits sowie der Spalt zwischen dem Ventilgehäuse und dein -Verschlußkörper andererseits - in etwa gleich sein müssen, ermöglicht in Zusammenwirkung mit der »Staufläche« am Verschlußkörper das Funktionieren des Regelventils gemäß der Aufgabenstellung, wie Versuche gezeigt haben. Es wird dabei die nachfolgende im Zusammenhang mit den Schaubildern näher beschriebene Wirkung erreicht. Mit dem erfindungsgemäßen Regelventil wird im Gegensatz zu bekannten Regelventilen dieses Typs eine Steuerung der sich in der Nähe des Verdampfungspunktes befindlichen Flüssigkeit, das ist z. B. ein Dampfkondensat, ähnlich wie bei einem schwimmergesteuerten Regelventil erzielt, d. h., das erfindungsgemäße Regelventil öffnet nicht allmählich von Anfang an proportional zur Flüssigkeitstemperatur, sondern kurz nach Öffnungsbeginn rascher, als es der thermischen Verformung des Regelkörpers entsprechen würde. Dadurch wird der Abfluß der Flüssigkeit, z. B. des Kondensats, beschleunigt und eine größere Abflußleitung schon bei geringer Temperaturabsenkung erzielt. Bei geschlossenem Regelventil kann der thermoelastische Regelkörper einen größeren Anpreßdruck auf den Verschlußkörper bewirken, um einen verbeserten Abschluß zu erzielen.
• In der Zeichnung ist die Erfindung rein schematisch und an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt; es zeigen F i g. 1 und 2 zwei Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Regelventils, F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine praktische Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und F i g. 4 bis 6 Einzelheiten der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform mit verschiedenen Stellungen des Verschlußkörpers.
• Bei dem in F i g. 3 im Längsschnitt dargestellten Kondensatableiter weist ein Block 20, in den ein Ventilsitz 22 eingeschraubt ist, eine Verschlußkappe 21 auf. Im Ventilsitz ist ein Verschlußkörper 23 über einen Schaft 24 mit einem Bimetallelement 25 verbunden. Der Block 20 weist eine Einlaßöffnung 25 auf, in welche das Kondensat eintritt. Dieses Kondensat kann über die Öffnungen 26 längs dem Schaft 24 zur Absperrstelle gelangen und danach zum Auslaß 27.
• In F i g. 4 bis 6 sind drei verschiedene Stellungen des Verschlußkörpers innerhalb des Ventilsitzes dargestellt.
• Der Verschlußkörper 23 weist eine kolbenartige Verlängerung 28 und eine Kegelfläche 29 auf, welche zum Schaft 24 führt.
• Die vom Kondensat zwischen der lichten Weite des Ventilsitzes 22 und dem durch diesen hindurchgeführten Ventilschaft 24 durchströmte Querschnittsfläche entspricht etwa der Querschnittsfläche um den kolbenartigen Teil 28 an der Stelle 31. In F i g. 5 ist eine teilweise geöffnete Stellung des Kondensatableiters dargestellt, und zwar kurz vor dem Moment, wo das in Pfeilrichtung 33 vordringende Kondensat auf den aus der Kegelfläche 29 gebildeten vergrößerten Querschnitt auftreffen kann. Auf diese Weise kann sich zunächst in einem kurzfristigen übergangsstadium etwas Kondensat im Raum vor dieser Fläche stauen, um dann mit erhöhter Wirkung ein weiteres Öffnen des Verschlußkörpers in Pfeilrichtung 35 zu bewirken (F i g. 1). Die Endstellung des vollständig geöffneten Verschlußkörpers ist in F i g. 6 dargestellt.
• Nachdem nach Abfließen des Kondensats und infolge,der damit verbundenen Erwärmung durch den verstärkten Zug des Bimetallelementes das .Kräftegleichgewicht überschritten worden ist, schließt die Federwirkung dieses Bimetallelementes den Kondensatableiter wieder, wie in F i g. 4 dargestellt ist. Der Strömungsdruck auf den aus der vergrößerten Kegelfläche 29 gebildeten Querschnitt entfällt dann, und das Bimetallelement preßt den Verschlußkörper mit dieser frei gewordenen Kraft verstärkt gegen den Ventilsitz, so daß dadurch der Abschluß verbessert wird (F i g. 2).
• Die Abdichtungsstelle zwischen dem Verschlußkörper und dem Ventilsitz ist linienförmig, weil die Kegelfläche 29 des Verschlußkörpers zur Verschlußkörpermittelachse hin einen spitzeren Winkel einschließt als die entsprechende Anlagefläche am Ventilsitz selbst.
• In F i g. 2 'ist, bezogen auf den Dampfdruck, die jeweilige Öffnungstemperatur durch die Öffnungskurve 40 und die jeweilige Schließtemperatur durch die Schließkurve 41 des Verschlußkörpers schematisch dargestellt. Die gestrichelte Linie 42 stellt die Sattdampfkurve dar, d. h. die Temperatur des Sattdampfes, die dem jeweiligen Dampfdruck entspricht.
• Der mit 43 bezeichnete Abstand zwischen der Öffnungskurve und der Schließkurve entspricht der thermoelastischen Kraft des Bimetallelementes, die beim Schließvorgang nötig ist, um den Strömungsdruck gegen den aus der Kegelfläche 29 gebildeten vergrößerten Querschnitt zu überwinden. Bei geschlossenem Regelventil entspricht dieser Abstand der Thermokraft, mit der der Verschlußkörper gegen seinen Sitz gepreßt und durch die der Abschluß verbessert wird.
• Mit dem erfindungsgemäßen Regelventil wird, wie das Diagramm in F i g.1 schematisch zeigt, erreicht, daß trotz der vergrößerten Öffnunasweite des Regelventils und der größeren Anpreßkraft bei geschlossenem Regelventil der Abstand zwischen Öffnungs- und Schließkurve und deren Abstand von der Sattdampflinie gering ist, also das Regelventil bei großer Leistung mit geringer Unterkühlung arbeitet.
• Während die kolbenartige Verlängerung 28 des Verschlußkörpers 23 zu einer verstärkten Auswirkung der Strömung durch Reibung im Öffnungssinne führt, bewirkt das Hinausragen dieser Verlängerung 28 über die hohlzylindrische Verlängerung des Ventilsitzkörpers 22 ein seitliches Auslenken der Strömung ringsum, so daß kein die zusätzliche Öffnungskraft mindernder Rückdruck auf die rückseitige Fläche des Verschlußkörpers 23 entsteht, was mit den Pfeilen 35 angedeutet ist.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Thermoelastisch gesteuertes Regelventil für Flüssigkeiten in der Nähe des Verdampfungspunktes, insbesondere Kondensatableiter, mit einem gegen den Kondensatdruck schließenden Verschlußkörper, welcher hinter der Absperrstelle eine vom Strömungsdruck in Hubrichtung wirksam beaufschlagte Fläche aufweist, die größer ist als diejenige an der Absperrstelle, und mit einem in der Strömungsrichtung auf die Absperrstelle folgenden zylindrischen Strömungskanal, in welchem ein einerseits -vom Verschlußkörper und andererseits vom Ventilgehäuse bzw. einem diesem zugehörigen Teil begrenzter Spalt vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (31) zwischen dem Ventilgehäuse und dem Verschlußkörper etwa dieselbe Querschnittsfläche hat wie der Spalt zwischen der lichten Weite des Ventilsitzes und dem durch diesen hindurchgeführten Ventilschaft (24).
2. 2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (23) eine kolbenartige Verlängerung (28) aufweist.
3. 3. Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kolbenartige Verlängerung (28) bei geschlossenem Ventil über die hohlzylindrische Verlängerung des Ventilsitzkörpers (22) hinausragt (F i g. 3).
4. 4. Regelventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylindrische Verlängerung Führungsstücke der kolbenartigen Verlängerung (28) des Verschlußkörpers (23) aufweist oder aufnimmt.
5. 5. Regelventil nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer kegelförmig ausgebildeten Anlagefläche des Verschlußkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche des Verschlußkörpers (23) am Ventilsitz (30) in an sich bekannter Weise einen spitzeren Winkel zur Ventilachse aufweist als die entsprechende Anlagefläche des Ventilsitzes (30).