Durchflußeinstellventil

Die Erfindung betrifft ein Durchflußeinstellventil mit einem Ventilgehäuse, das einen Kanalabschnitt aufweist, durch den ein Durchflußkanal mit einer Drosseleinrichtung geführt ist, wobei die Drosseleinrichtung ein einen Strömungsquerschnitt beeinflussendes Drosselelement aufweist, das von außen durch eine Handhabe verstellbar ist.

Ein derartiges Durchflußeinstellventil wird in flüssigkeitsbetriebenen Anlagen verwendet, um einen hydraulischen Abgleich durchführen zu können. Beispielsweise möchte man mit Hilfe eines derartigen Durchflußeinstell- ventils dafür sorgen, daß jeder Abschnitt einer Heizungsanlage die notwendige Durchflußmenge von Wärmeträgerflüssigkeit erhält, so daß die in dem Abschnitt angeordneten Thermostatventile zufriedenstellend arbeiten können.

Ein derartiges Durchflußeinstellventil ist beispielsweise aus DE 39 35 584 C1 bekannt. Das Drosselelement ist durch einen Stutzen hindurch betätigbar, der unter einem Winkel zum Kanalabschnitt angeordnet ist. Durch den Stutzen ist eine Spindel geführt, auf die außen eine Handhabe in Form eines Drehgriffs aufgesetzt ist. Durch Verdrehen der Handhabe wird das Drosselelement verlagert.

Eine ähnliche Ausgestaltung eines Durchflußeinstellventils ist aus DE 196 19 125 C2 bekannt. Hier ist eine Spindel in einem Stutzen angeordnet, an deren Ende ein Drosselelement befestigt ist. Die Spindel kann durch einen Spezialschlüssel oder ein Griffstück verdreht werden, um die Position des Drosselelements zu verändern.

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Das Drosselelement wird bei derartigen Durchflußeinstellventilen so lange verlagert, bis ein gewünschter Durchfluß erzielt worden ist. Dieser Durchfluß kann mit Hilfe einer Durchflußermittlungsanordnung ermittelt werden. Die Durchflußermittlungsanordnung weist in der Regel eine Drosselstelle auf, wobei vor und hinter der Drosselstelle in Strömungsrichtung Druckmeßanschlüsse münden. Aus der Druckdifferenz über die Drosselstelle läßt sich dann eine Aussage über den Durchfluß gewinnen. Man kann auch das Drosselelement zur Erzeugung der Drosselstelle verwenden. In diesem Fall ist zusätzlich zu der Information über die Druckdifferenz eine Information über die Größe der durch das Drosselelement freigegebenen Strömungsfläche erforderlich.

Ein Durchflußeinstellventil wird nur relativ selten betätigt, im Grunde nur bei der erstmaligen Inbetriebnahme einer Anlage oder bei einer änderung der Anlage. Im übrigen sollte die einmal eingestellte Position des Drosselelements beibehalten werden. Aus diesem Grund wird ein derartiges Durchflußeinstellventil vielfach an unzugänglichen Positionen angeordnet, beispielsweise in einem Schacht oder unter einer Raumdecke. Damit stört das Durchflußeinstellventil zwar nicht sonderlich. Die Einstellung durch einen Monteur wird aber erschwert. Der Monteur benötigt vielfach eine gewisse Geschicklichkeit, um die Handhabe zu erreichen und so zu verstellen, daß die gewünschte Durchflußmenge erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Handhabung einfach zu gestalten.

Diese Aufgabe wird bei einem Durchflußeinstellventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Handhabe den Kanalabschnitt umgibt.

Der Monteur ist also nicht mehr darauf beschränkt, die Handhabe aus einer einzigen Richtung ergreifen und betätigen zu müssen. Vielmehr kann

er die Handhabe um den gesamten Umfang des Kanalabschnitts ergreifen und betätigen. Da das Durchflußeinstellventil im Verlauf einer Rohrleitung angeordnet ist, ist davon auszugehen, daß der Umfang der Rohrleitung und damit auch der Umfang des Kanalabschnitts des Ventilgehäuses ir- gendwie zugänglich ist, so daß der Monteur eine Einstellung vornehmen kann, ohne eine übermäßig große Geschicklichkeit zu benötigen.

Vorzugsweise ist die Handhabe drehbar auf dem Kanalabschnitt gelagert, wobei eine übersetzungseinrichtung vorgesehen ist, die eine Drehbewe- gung der Handhabe in eine translatorische Bewegung des Drosselelements umsetzt. Wenn der Monteur einen Zugriff auf die Handhabe hat, dann ist er auch in der Lage, die Handhabe auf dem Umfang des Kanalabschnitts zu verdrehen. Eine derartige Drehbewegung erfordert normalerweise keine übermäßig großen Kräfte. Diese Drehbewegung der Hand- habe wird dann in eine translatorische Bewegung des Drosselelements umgesetzt, so daß man mit einer translatorischen Bewegung dafür sorgen kann, daß der vom Drosselelement freigegebene Strömungsquerschnitt durch den Durchflußkanal verändert wird. Im einfachsten Fall ist das Drosselelement dann parallel zur Strömungsrichtung durch den Durchflußkanal verlagerbar, wobei es sich mehr oder weniger an eine Art Ventilsitz annähern kann. Eine Anlage an den Ventilsitz wird allerdings nicht angestrebt.

Vorzugsweise weist die übersetzungseinrichtung mindestens ein Schraubgewinde auf. Ein Schraubgewinde ist eine besonders einfache Möglichkeit, eine Drehbewegung in eine translatorische Bewegung umzusetzen.

Hierbei ist bevorzugt, daß das Schraubgewinde ortsfest am Ventilgehäuse angeordnet ist und mit einem Gegengewinde in Eingriff steht, das an der Handhabe angeordnet ist. In diesem Fall wird die Handhabe durch das Verdrehen auf dem Kanalabschnitt auch in axialer Richtung auf dem Kanalabschnitt verlagert. Dadurch, daß man ein Schraubgewinde verwendet,

kann man ein relativ großes übersetzungsverhältnis zwischen der Rotationsbewegung und der translatorischen Bewegung einstellen, so daß man die Einstellung mit einer relativ großen Genauigkeit durchführen kann.

Vorzugsweise ist das Gegerigewinde als Innengewinde ausgebildet. Die Handhabe umgibt also das Schraubgewinde. Dies trägt mit dazu bei, die Baugröße des Durchflußeinstellventils klein zu halten.

Vorzugsweise steht die Handhabe durch das Ventilgehäuse hindurch mit dem Drosselelement in Eingriff. Man verwendet also eine mechanische Verbindung zwischen der Handhabe und dem Drosselelement, so daß man aus der Stellung der Handhabe immer mit einer hohen Zuverlässigkeit auch auf die Stellung des Drosselelements schließen kann. Eine mechanische Verbindung ist eine einfache Möglichkeit, die zum Verstellen des Drossel-elements notwendigen Kräfte von der Handhabe auf das Drosselelement zu übertragen.

Hierbei ist bevorzugt, daß mindestens ein Mitnehmer durch eine öffnung in einer Wand des Kanalabschnitts geführt ist, der in eine Nut in einer In- nenseite der Handhabe eingreift. Die öffnung hat dann in Bewegungsrichtung des Drosselelements eine Länge, die größer ist als die Erstreckung des Mitnehmers in die gleiche Richtung. Wenn der Mitnehmer ein zylindrisch ausgebildeter Stift ist, dann kann die öffnung beispielsweise als Langloch ausgebildet sein. Der Mitnehmer steht dann unabhängig von der Drehstellung der Handhabe auf dem Kanalabschnitt in Eingriff mit der Handhabe, so daß die axiale Position der Handhabe, die durch Schraubgewinde und Gegengewinde definiert ist, unmittelbar auf die Position des Drosselelements übertragen werden kann.

Vorzugsweise ist der Mitnehmer durch eine Federanordnung beaufschlagt, die radial nach außen wirkt. Dies vereinfacht die Fertigung. Man kann den Mitnehmer gegen die Kraft der Federanordnung, die im einfachsten Fall

durch eine einfache Druckfeder gebildet sein kann, in das Ventilgehäuse eindrücken, so daß die Handhabe außen auf dem Kanalabschnitt aufgesetzt werden kann. Sobald die Nut auf der Innenseite der Handhabe in die axiale Position gelangt, in der der Mitnehmer angeordnet ist, wird der Mit- nehmer nach außen in die Nut gedrückt, so daß der Eingriff zwischen der Handhabe und dem Drossel- element hergestellt ist.

Auch ist von Vorteil, wenn der Mitnehmer mit einem Antriebselement in Eingriff steht, an dem das Drosselelement befestigt ist und das eine Dichtwand aufweist, die zumindest im Bereich der öffnung dichtend an der Wand des Kanalabschnitts anliegt. Damit entkoppelt man mehrere Funktionen. Das Drosselelement selbst kann die Drosselfunktion, d.h. die Einstellung des Strömungsquerschnitts vornehmen. Das Drosselelement muß lediglich am Antriebselement befestigt sein. Die Antriebswirkung von der Handhabe wird auf das Antriebselement übertragen. Das Antriebselement übernimmt gleichzeitig die Dichtfunktion, um die öffnung, durch die der Mitnehmer geführt ist, nach außen abzudichten.

Dies läßt sich in einer bevorzugten Ausgestaltung dadurch erreichen, daß das Antriebselement eine zylinderförmige Dichtwand aufweist. Damit ist das Antriebselement in der Lage, über den vollen Umfang des Durchflußkanals von innen an der Wand des Durchflußkanals anzuliegen. Wenn der Durchflußkanal eine von der Zylinderform abweichende Form hat, dann kann das Antriebselement natürlich eine entsprechende Querschnittsform aufweisen. Wenn das Antriebselement eine an die Form des Durchflußkanals angepaßte Querschnittsform aufweist, dann wird es in Umfangsrich- tung allseitig abgestützt, so daß eine gute Dichtwirkung gegeben ist. Die Dichtwirkung kann weiter verbessert werden, wenn zwischen dem Antriebselement und der den Durchflußkanal umgebenden Wand eine Dich- tungsanordnung vorgesehen ist. Wenn die Dichtwand sich über den vollen Umfang des Durchflußkanals erstreckt, dann reicht es in der Regel aus, in Strömungsrichtung vor und hinter der öffnung einen Dichtring anzuord-

nen, wobei die beiden Dichtringe in Strömungsrichtung dann so weit voneinander entfernt sein sollten, daß im gesamten Bewegungsbereich des Antriebselements die öffnung abgedichtet ist.

Vorzugsweise steht die Handhabe mit einer Stellungsanzeige in Eingriff. Mit der Stellungsanzeige wird dem Bediener signalisiert, welche Position das Drosselelement im Innern des Ventilgehäuses einnimmt. Diese Information kann man beispielsweise dann verwerten, wenn das Drosselelement nicht nur zum Einstellen des Durchflusses, sondern auch für die Er- mittlung des Durchflusses verwendet wird.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Handhabe über eine Verstärkungseinrichtung mit einem Zeigerelement der Stellungsanzeige verbunden ist, die eine Bewegung des Drosselelements in eine vergrößerte Bewegung des Zeigerelements umsetzt. Dies vereinfacht die Einstellung, weil die Position des Drosselelements mit einer vergrößerten Auflösung angezeigt werden kann.

Vorzugsweise stehen die Handhabe und das Zeigerelement über eine Gewindepaarung in Eingriff und das Zeigerelement ist drehfest am Ventilgehäuse gehalten. Die Gewindepaarung hat dabei eine größere Steigung als das Schraubgewinde und das Gegengewinde. Wenn also die Handhabe auf dem Schraubgewinde verdreht wird und dadurch eine gewisse axiale Bewegung ausführt, dann wird das Zeigerelement entsprechend stärker bewegt, weil die Gewindepaarung ein anderes übersetzungsverhältnis bereitstellt.

Vorzugsweise ist eine Durchflußermittlungsanordnung vorgesehen, die zwei Druckmeßanschlüsse aufweist, die an einer um den Kanalabschnitt verdrehbaren Tülle angeordnet sind. Wie oben erwähnt, ist eine einfache Möglichkeit, den Durchfluß zu ermitteln, die Messung einer Druckdifferenz. Hierzu sind zwei Anschlüsse notwendig, an denen man Druckmeßsonden

anordnen kann, um die absoluten Drücke vor und hinter der Drosselstelle und daraus die Druckdifferenz zu ermitteln. Bei beengten Einbausituationen ist es jedoch zum Teil schwierig, die Druckmeßsonden in die Druckmeßanschlüsse einzusetzen. Wenn man nun die Druckmeßanschlüsse um den Kanalabschnitt verdrehen kann, dann kann sich der Monteur eine günstige Position aussuchen, an der es auf einfache Weise möglich ist, die Druckmeßsonden in die Druckmeßanschlüsse einzuführen.

Hierbei ist bevorzugt, daß jeder Druckmeßanschluß mit einem zwischen der Tülle und dem Kanalabschnitt angeordneten Ringkanal in Verbindung steht, von dem ein Druckmeßkanal ausgeht, der in den Durchflußkanal mündet. Ein Ringkanal ist eine einfache Möglichkeit, um den Druck aus dem Durchflußkanal zu dem jeweiligen Meßanschluß zu fördern und zwar unabhängig von der Drehwinkelposition der Tülle.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine Außenansicht eines ^' Durchflußeinstellventils,

Fig. 2 einen Schnitt M-Il nach Fig. 1 ,

Fig. 3 einen Schnitt Ill-Ill nach Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV nach Fig. 1.

Ein Durchflußeinstellventil 1 weist ein Ventilgehäuse 2 auf. Das Ventilgehäuse 2 weist einen Kanalabschnitt 3 auf, durch den ein Durchflußkanal 4 geführt ist. Im Grunde erstreckt sich der Kanalabschnitt 3 über die gesam- te Länge des Ventilgehäuses 2 in Strömungsrichtung durch den Durchflußkanal 4.

Zur Einstellung des Durchflusses durch den Durchflußkanal 4 ist ein Drosselelement 5 vorgesehen, das entlang einer Achse 6 des Durchflußkanals 4 translatorisch verstellbar ist. Das Drosselelement 5 ist an einem Antriebselement 7 befestigt, das eine zylinderförmige Dichtwand 8 aufweist, die unter Zwischenlage von zwei Dichtungen 9, 10 dichtend an der Innenwand des Kanalabschnitts 3 anliegt.

Das Antriebselement 7 weist eine Mittelwand 11 auf, in der zwei Mitnehmer 12, 13 angeordnet sind, die durch eine Feder 14 radial (bezogen auf die Achse 6) nach außen vorgespannt sind.

Die Mitnehmer 12, 13 ragen durch jeweils eine öffnung 15 im Kanalabschnitt 3, die als Langloch ausgebildet ist, nach außen. Die beiden Mitnehmer 12, 13 greifen in eine Nut 16 auf der Innenseite einer Handhabe 17 ein, die den Kanalabschnitt 3 umgibt. Die Handhabe 17 ist dabei drehbar auf dem Kanalabschnitt 3 angeordnet. Die Handhabe 17 weist ein Innengewinde 18 auf, das auf ein Schraubgewinde 19 auf der Außenseite des Kanalabschnitts 3 aufgeschraubt ist. Beim Verdrehen der Handhabe 17 gegenüber dem Kanalabschnitt 3 erfolgt also auch eine translatorische Bewegung der Handhabe 17, die durch das Zusammenwirken zwischen dem Schraubgewinde 19 und dem hierzu als Gegengewinde dienenden Innengewinde 18 bestimmt ist. Die Steigung der Gewinde 18, 19 ist relativ klein, so daß mit jeder Umdrehung der Handhabe 17 auf den Kanalabschnitt 3 nur eine relativ kleine axiale Bewegung des Drosselelements 5 bewirkt wird.

Die öffnungen 15 sind dabei durch Dichtungen 9, 10 am Umfang der Dichtwand 8 abgedichtet.

An dem Ende der Handhabe 17, das dem Innengewinde 18 abgewandt ist, ist ein Drehsicherungsring 20 angeordnet, der mit einem radial nach innen ragenden Vorsprung in eine Axialnut 21 auf der Außenseite des Ka-

nalabschnitts 3 eingreift. Der Drehsicherungsring 20 selbst hat wiederum eine Axialnut 22, in die ein Zeigerelement 23 mit einem radial nach innen ragenden Vorsprung 24 eingreift, so daß das Zeigerelement 23 damit undrehbar auf dem Kanalabschnitt 3 gehalten ist.

Das Zeigerelement 23 weist ein Innengewinde 25 auf, das mit einem Außengewinde 26 an der Handhabe 17 in Eingriff steht. Das Zeigerelement 23 ragt dabei in einen Ringraum 27 hinein, der in der Handhabe 17 ausgebildet ist, wobei der Ringraum 27 durch einen Ringdeckel 28 abge- deckt ist, um die Herstellung der Handhabe zu erleichtern.

Die durch Innengewinde 25 und Außengewinde 26 gebildete Gewindepaarung hat eine wesentlich größere Steigung als das Schraubgewinde 19 und das damit zusammenwirkende Innengewinde 18. Dementsprechend erfolgt bei einer Drehung der Handhabe 17 auf dem Kanalabschnitt 3 eine Verlagerung der Handhabe 17 parallel zur Achse 6 um einen ersten Betrag und gleichzeitig eine Verlagerung des Zeigerelements 23 relativ zur Handhabe 17 um einen zweiten Betrag, der um ein Vielfaches größer sein kann. Man kann die Gewindepaarung aus Innengewinde 25 und Außen- gewinde 26 auch mit einer anderen Gewinderichtung ausstatten als das Schraubgewinde 19, so daß bei einer Drehung der Handhabe 17 auf dem Kanalabschnitt 3, die zu einer translatorischen Bewegung der Handhabe 17 in eine Richtung (beispielsweise nach rechts) führt, eine entsprechend vergrößerte Bewegung des Zeigerelements 23 in die andere Richtung (beispielsweise nach links) bewirkt wird.

Auf der Außenseite des Zeigerelements 23 befindet sich eine Markierung 29, die beispielsweise durch eine Abfolge von Zahlen gebildet ist. Die Zahlen können so angeordnet sein, daß jede Zahl einer vollständigen Umdre- hung der Handhabe 17 entspricht.

Die Handhabe 17 weist an ihrer dem Zeigerelement 23 zugewandten Stirnseite ebenfalls eine Markierung 30 auf, anhand derer ein Monteur die Winkelstellung der Handhabe 17 gegenüber dem Kanalabschnitt 3 ablesen kann. Durch die beiden Markierungen 29, 30 bekommt der Monteur also eine eindeutige Aussage über die Position der Handhabe 17 relativ zum Kanalabschnitt 3 in axialer Richtung und damit auch eine Aussage über die Position des Drosselelements 5 im Durchflußkanal 4.

Eine Ringmutter 31 ist auf ein Gewinde 32 am Ende des Ventilgehäuses 2 aufgeschraubt. Die Ringmutter 31 verhindert zunächst, daß sich der Drehsicherungsring 20 vom Ventilgehäuse 2 löst. Die Ringmutter 31 kann weiterhin verwendet werden, um als Kontermutter zu dienen, wenn die Handhabe das Drosselelement in einer bestimmten Stellung positioniert hat, so daß der gewünschte Durchfluß durch das Durchflußeinstellventil 1 einge- stellt worden ist. Die Ringmutter 31 sorgt also über den Drehsicherungsring 20 dafür, daß die Handhabe 17 nicht ohne weiteres verdreht werden kann.

Das Gewinde 32 hat einen geringeren Durchmesser als das Schraubge- winde 19, so daß die Handhabe 17 zur Montage problemlos über das Gewinde 32 geführt werden kann. Bei der Montage der Handhabe 17 werden die Mitnehmer 12, 13 durch die Kraft der Feder 14 so weit zusammengedrückt, daß die Handhabe 17 über den Kanalabschnitt 3 hinweggeführt werden kann. Wenn dann die Nut 16 an der Position der Mitnehmer 12, 13 ankommt, werden die Mitnehmer 12, 13 durch die Kraft der Feder 14 radial nach außen gedrückt, so daß sie in der Nut 16 einrasten.

Im Durchflußkanal 4 ist eine Durchflußermittlungsanordnung vorgesehen, die eine Drosselstelle 33 und zwei Druckmeßkanäle 34, 35 aufweist. Die Druckmeßkanäle 34, 35 sind dabei als axial versetzte Bohrungen durch das Ventilgehäuse 2, genauer gesagt den Kanalabschnitt 3, geführt. Sie

sind in Strömungsrichtung durch den Durchflußkanal 4 beidseits der Drosselstelle 33 angeordnet.

Jeder Druckmeßkanal 34, 35 steht mit einem Ringkanal 36, 37 in Verbin- düng. Die Ringkanäle 36, 37 sind zwischen der Außenseite des Kanalabschnitts 3 drehbar gelagert. An der Tülle 38 befinden sich zwei Druckmeßanschlüsse 39, 40, die jeweils mit einer Kappe 41 , 42 abgedeckt sind, wenn sie nicht benötigt werden. In die Druckmeßanschlüsse 39, 40 lassen sich Meßsonden einführen, um die jeweils vor und hinter der Drosselstelle 33 herrschenden Drücke und damit eine Druckdifferenz über die Drosselstelle 33 zu ermitteln.

Dadurch, daß die Tülle 38 auf dem Kanalabschnitt 3 verdreht werden kann, läßt sich immer eine Ausrichtung der Druckmeßanschlüsse 39, 40 einstellen, die für ein Einsetzen von Druckmeßsonden günstig ist.