DE2164535C2 - Schlagartig ansprechendes schwimmergesteuertes Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, wie es im Ober-

begriff des Hauptanspruches näher angegeben ist. Bei einer bekannten Ausführung dieses Ventils soll z.B. ein solche·: schlagartiges öffnen über zusätzliche komplizierte Hebelmechanismen mit zwischengeschalteten Federn erzielt werden. Solche Mecha-

nismen sind jedoch baulich aufwendig. Zudem sind die erforderlichen Betätigungskräfte groß.

Daneben ist ein schwimmerbetätigtes Ventil bekannt, dessen Schwimmer einen Flüssigkeitsbehälter trägt, in den das abströmende Medium hineingeleitet

»5 wird. Der Behälter weist in seinem Boden einen Abflußkana¹ von solchem Querschnitt auf, daß bei weit geöffnetem Ventil die zufließende Menge größer ist als die abfließende und erst bei starker Drosselung des Zuflusses die abfließende Menge überwiegt, wodurch dann der Flüssigkeitsspiegel im Behälter sinkt und sich das Gesamtgewicht des Schwimmers verringert, so daß ein zusätzlicher, ein Schließen des Ventik bewirkender Schwimmerauftrieb entsteht. Das öffnen und Schließen erfolgt jedoch nicht, wie für das erfindungsgemäße Ventil vorgesehen, geradezu schlagartig. Außerdem ist dieses bekannte Ventil durch den vorzusehenden Schlauch nur für niedrige Betriebsdrücke und -temperaturen geeignet.

Bei einem bekannten Belüftungs- und Befüllungsventil mit einem im zu füllenden Behälter angeordneten, das Verschlußteü steuernden Schwimmer ist letzterer in einem sich an den Ventilsitz anschließenden Rohrstutzen axial geführt angeordnet. Hierdurch ist der Schwimmer der Beeinflussung durch Pulsation des Mediums weitgehend entzogen Ein schnelles Öffnen bzw. Schließen wird dabei jedoch nicht erzielt.

Ferner ist es bei handbetätigten Ventilen bekannt, durch Anordnung eines Zylinders mit darin gleitendem, am Verschlußteü angreifendem Kolben die für die Betätigung des Verschlußteils nötigen Kräfte von den Druckkräften des das Ventil durchfließenden Mediums gänzlich unabhängig zu machen. Dadurch wird hingegen kein Auf- oder Zuschnellen des Ventils erzielt. Das gilt auch für ein bekanntes magnetisch betätigtes Ventil, bei dem durch einen Entlastungskolben die erforderlichen Betätigungskräfte klein gehalten werden.

Bei einem anderen, elektromagnetisch betätigten Ventil ist eine Druckentlastungsmembran vorgesehen, welche eine Gegenkraft zu der vom Durchflußmedium in Schließrichtung auf das vordruckseitig angeordnete Verschlußteü ausgeübten Druckkraft erzeugt, derart, daß das Verschlußteü im Schließzustand völlig druckentlastet ist. Durch eine eigens vorgesehene Schließfeder wird dabei das Verschlußteü in Schließstellung gehalten. Zum öffnen wird durch einen elektrischen Impuls der Elektromagnet nur kurzzeitig angeregt, um das Verschlußteü lediglich

aus seiner Schließstellung anzulüften. Hiernach wird dann auch die abströmseitige Stirnfläche des Verschlußteils vom Druck des Durchflußmediums beaufschlagt, so daß die Druckentlastung aufgehoben und ein Druckkraftüberschuß in Öffnungsrichtung erzielt ist. Dieser soll ausreichen, das Verschlußteil in volle Offenstellung zu drängen. Zum Schließen dient eine besondere, aus Zylinder mit druckmittelbeaufschlagtem Kolben bestehende Betätigungsvorrichtung, welche das Verschlußtei! gegen die Druckkraft des Durchflußmediums in Schließstellung bringt. Als besonders nachteilig ist bei diesem Ventil das Notwendigsein der Schließfeder anzusehen, da sie den Einsatz des Ventils nur bei einem bestimmten, konstanten Betriebsdruck erlaubt. Kondensatableiter, auf welche sich die vorliegende Erfindung insbesondere bezieht, arbeiten demgegenüber unter verschiedenen und häufig auch wechselnden Betriebsdrücken, und ohenhin handelt es sich um kein schwimmergesteuertes Ventil.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein schwimmergesteuertes Ventil mit dem eingangs genannten Öffnungsbzw. Schließverhalten zu schaffen, bei dem die komplizierten Hebelmechanismen sowie Federn und die damit verbundenen Nachteile entfallen.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Ventil wird die vom Schwimmer zum Anheben des Verschlußteils aus der Schließstellung zu überwindende Kraft durch den über den Kolben auf dem Verschlußteil lastenden Druck bestimmt. Sobald der Schwimmer das Verschlußteil gegen diese Schließkraft etwas angehoben hat, fällt der bisher anstehende Vordruck in der Einlaufzone des Ventilsitzes auf einen Wert nahe dem Druck im Abflußkanal ab. Da der dem Ventilsitz abgewandte Zylinderraum über den Verbindungskanal mit der Einlaufzone des Ventilsitzes verbunden ist, findet auch dort ein entsprechender Druckabfall statt. Damit fällt auch die auf das Verschlußteil einwirkende Schließkraft, — es erfolgt also nunmehr eine Druckentlastung des Ver- ::chlußteils — so daß dann vom Schwimmer her ein Überschuß an Öffnungskraft vorhanden ist, welcher ein Aufschnellen des Verschlußteils in volle Offenstellung bewirkt. Nach Ableiten der Flüssigkeit steigt gegen den letzten Teil des Schließhubes infolge der Frosselung der Druck in der Einlaufzone und also auch in dem dem Ventilsitz abgewandten Zylinderraum an. so daß nun wieder eine Druckbelastung des Verschlußteils in Schließrichtung erfolgt und dadurch die Schließkräfte dann erneut weit überwiegen und der erstliche Schließhub ruckartig liurchlaufcn wird.

Ohne Verwendung der bekannten nachteiligen, zusätzlichen Hebelmcchanismen und Bauelemente wurde damit das gewünschte sofortige schnelle und völlige Öffnen bzw. Schließen des Ventils erzielt. Es hat sich ferner gezeigt, daß die erforderliche Öffnungs- und Schließarbeit und damit das Bauvolumen geringer als bei dem bekannten schwimmergesteuerten Ventil ist.

Bei einer Ausbildung des Ventils nach Anspruch 2 wird eine möglichst starke, das Aufschnellen des Verschlußteils verursachende Druckabsenkung im Zylinderraum erzielt. Dieser Effekt läßt sich durch Anwendung der Merkmale nach Anspruch 4 noch weiter verstärken. Der so geschaffene, von der Flüssiekeit zu durchströmende schmale Ringspalt zwischen Düsenteller und Verschlußteil ergibt eine besonders starke Drucksenkung in dieser Einlaufzone des Ventilsitzes.

Eine weitere Maßnahme zur Beeinflussung des öffnungs- und Schließvorgangs sieht der Anspruch 5 vor. Durch entsprechende Bemessung und Gestaltung des zwischen der Wand des Zylinders und der Umfangsfläche des Kolbens vorgesehenen Drosselspaltes lassen sich nämlich gezielte hubabhängige ίο Druckänderungen in dem ventilsitzabgewandten Zylinderraum erzielen. Die auf das Verschlußteil wirkende Kraft kann somit als Funktion des Hubes gegebenen Forderungen angepaßt werden. Hierzu können erfindungsgemäß insbesondere die Zylinderwand und die Umfangsfläche des Kolbens zu korrespondierenden Konen ausgebildet sein, so daß der Querschnitt des Drosselspaltes und damit die Drosselwirkung hubabhängig variiert.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes an einem Kondensatableiter dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen schwimmergesteuerten Kondensatableiter und

F i g. 2 das Verschlußteil mit Kolben des Ableiters nach Fig. 1.

In F i g. 1 ist ein Ableitergehäuse 1 mit einem Zuflußstutzen 2 und einem Abflußstutzen 3 dargestellt. Innerhalb des Gehäuses 1 ist auf einem Ventilsitzkörper 4 ein Zylinder 5 angeordnet, aus dem eine Betätigungsstange 6 herausragt, an der ein Schwimmer? über einen am Gehäuse schwenkbar gelagerten Hebel 8 angreift.

Der Ventilsitzkörper 4 mit Zylinder 5 ist in F i g. 2 in vergrößertem Maßstab und im Schnitt dargestellt. Hierin weist der Ventilsitzkörper 4 einen Ventilsitz 9 auf, mit dem ein kegelförmiges Verschlußteil 10 zusammenwirkt, welches wiederum über einen Verbindungsschaft 11 mit einem in dem Zylinder 5 gleitenden Kolben 12 verbunden ist. Zwischen der Wand des Zylinders und der Mantelfläche des Entlastungskolbens 12 ist dabei ein ringförmiger Drosselspalt 13 vorgesehen. Auf der anderen Seite trägt der Kolben 12 die Betätigungsstange 6 für den Schwimmer 7, welche den Zylinderdeckel 14 ebenfalls unter Bildung eines Drosselspaltes 15 durchsetzt.

Der Zylinder 5 ist mit einem Stutzen 16 am Ventilsitzkörper 4 befestigt. Der Stutzen weist dabei radiale Durchtritlsöffnungen 17 für das abzuleitende Kondensat auf.

Zur Bildung eines radialen düsenförmigen Ringspaltes 18 trägt der Stutzen 16 unterhalb der Durchtrittsöffnungen einen die Stirnfläche des Ventilsitzkörpers 4 mit axialem Abstand überdeckenden Düsenteller 19 mit einer zentralen Durchtrittsöffnung für das abzuleitende Kondensat sowie für das Verschlußteil 10.

Der Öffnungsrand des Düscntellcrs 19 umgibt hierbei die Kegelfläche des Verschlußteiles 10 im geringem radialen Abstand. Der Ringspalt 18 zwischen dem Düsentcllcr 19 und der Stirnfläche des Ventilsitzes steht über einen als Axialbohrung in der Seitenwand des Zylinders 5 vorgesehenen Kanal 20 mit dem ventilsitzabgewandten Zylinderraum 21 in Verbindung.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Befindet sich das Verschlußteil 10 in Schließstel-

lung, wird der Kolben 12 beidseitig vom Vordruck im Ableitergehäuse beaufschlagt. An die dem Ventilsitz abgewandte, obere Kolbenseite gelangt der Vordruck über den Ringspalt 18 sowie über die Drosselspalte 13 und 15. Hieraus resultiert eine auf das Verschlußteil 10 ausgeübte Schließkraft, deren Größe durch den Druck sowie durch die Größe der Ventilsitzöffnung bestimmt ist. Sobald der Schwimmer durch Ansteigen des Kondensatniveaus im Ableitergehäuse 1 ausreichend Kraft besitzt, das Verschlußteil 10 mittels der Betätigungsstange 6 ein wenig anzuheben, strömt das Kondensat durch die Einlaufzone, d. h. durch den Spalt zwischen dem Öffnungsrand des Düsentellers 19 und dem Verschlußteil 10, in die Ventilsitzöffnung ein. In der Einlaufzone bildet sich dabei ein statischer Druck aus, der etwa dem Druck hinter dem Abflußstutzen 3 entspricht. Dies bewirkt, ähnlich wie bei einer Wasserstrahlpumpe, daß über den düsenförmigen Ringspalt 18 und den Verbindungskanal 20 der Druck in dem Zylinderraum 21 vom Vordruck auf einen Druck nahe dem im Abflußstutzen 3 vorhandenen abgesenkt wird. Damit erfolgt eine starke Entlastung des, Verschlußteiles 10. Das Gleichgewicht zwischen den in Schließrichtung wirkenden Druckkräften am Verschlußteil und den Öffnungskräften des ins Kondensat eingetauchten Schwimmers 8 ist dadurch aufgehoben, so daß nunmehr ein Überschuß an Öffnungsltraft vorhanden

ίο ist, welcher ein Aufschnellen des Veirschlußteiles 10 in Offenstellung bewirkt. j

Fällt am Ableiter weniger Kondeinsat an als der Offenstellung entspricht, so schließt der Ableiter zunächst in konventioneller Art ein Stüpk, bis das Ver-

schlußteil in die Stellung kommt, vVo die Schließkräfte des Verschlußteiles 10 stärket zunehmen als die Auftriebskräfte des Schwimmers|7 beim Eintauchen in das Kondensat. Der Ableiter schnappt dann aus dieser Stellung ganz zu. j

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

2 S 64 Patentansprüche:

1. Ventil, insbesondere Kondensatableiter, mit einem vordruckseitig angeordneten, von einem Schwimmer gesteuerten Verschlußteil und einem dazugehörigen Ventilsitzkörper, wobei Mittel vorgesehen sind, welche ein Hinüberschnellen des Verschlußteiles aus der Schließlage iri die Öffnungslage bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel aus einem Zylinder (5) und einem am Verschlußteil (10) angreifenden Kolben (12) bestehen, die auf der Vordruckseite angeordnet sind, wobei der dem Ventilsitz (9) abgewandte Zylinderraum (21) mit einem in die Einlaufzone des Ventilsitzes (9) einmündenden Kanal (20) verbunden ist, so daß der Kolben (12) bei in Schließstellung befindlichem ^erschlußteil (10) vom Vordruck im Schließsinne !»aufschlagt ist, während er nach Öffnungsbejtinn des Verschlußteiles (10) vom Vordruck entlastet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand der Einlaufzone ein umlaufender düsenförmiger Ringschlitz (18) vorgesehen ist, in welchen der Verbinclungskanal (20) einmündet.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringschlitz (18) auf der einen Seite von einer vordruckseitigen Stirnfläche des Ventilsitzkörpers (4) und auf der anderen Seite von einem den Ventilsitzkörper (4) mät Abstand überdeckenden Düsenteller (19) mit einer zentralen Durchtrittsöffnung für die abzuleitende Flüssigkeit sowie für das Verschlußteil (10) gebildet wird.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsrand des Düsentellers (19) das Verschlußteil (10) mit geringem radialen Abstand umgibt.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wand des Zylinders (5) und der Umfangsfläche des Kolbens (12) ein Drosselspalt (13) vorgesehen ist.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderwand und die Umfangsfläche des Kolbens (12) zu korrespondierenden Konen ausgebildet sind.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kolbens (12) in etwa dem Durchmesser der Ventilsitzöffnung entspricht.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) auf der ventüsitzabgewandten Stirnseite eine Betätigungsstange (6) für den Schwimmer (7) trägt, weiche einen Zylinderdeckel (14) durchsetzt.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (5) ventilsitzseitig einen Befestigungsstutzen (16) mit radialen Durchtrittsöffnungen (17) für die abzuleitende Flüssigkeit aufweist und daß der Befestigungsstutzen (16) am Ventilsitzkörper (4) gehalten ist und unterhalb der Durchtrittsöffnungen (17) den Düsenteller (19) trägt.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (20) von einer in der Wand des Zylinders (S) vorgesehenen Axialbohrung gebildet wird.

11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzkörper (4) das Verschlußteü (iO) mit Kolben (12) und der Zylinder (5) eine auswechselbare bauliche Einheit bilden.