DD201723A5

DD201723A5 - Druckregelventil

Info

Publication number: DD201723A5
Application number: DD81233988A
Authority: DD
Inventors: Helmut Ott; Helmut Motzer
Original assignee: Herion Werke Kg
Priority date: 1980-10-14
Filing date: 1981-10-09
Publication date: 1983-08-03
Also published as: DE3038797A1; JPS5797119A; JPS634203B2; US4452267A; FR2492129B1; FR2492129A1; CH654888A5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil fuer pneumatische und hydraulische Druckmittel, mit welchem ein hoher Primaerdruck auf einen niedrigeren Sekundaerdruck eingeregelt wird. Bei einer Erhoehung des Sekundaerdruckes infolge aeusserer Einfluesse wird die ueberschuessige Menge des Druckmittels zu einem Tank abgefuehrt. Um zu vermeiden, dass zwischen Primaerseite und Sekundaerseite sowie zwischen Sekundaerseite und Tankanschluss Leckverluste auftreten, sind die Ventile als Sitzventile, insbesondere als Kegelsitzventile, ausgebildet. Um eine Dichtungsreibung zu vermeiden, ist zweckmaessigerweise der Ventilkolben ueber einen Faltenbalg mit dem Ventilgehaeuse verbunden, wobei zum Zwecke der Druckentlastung Ventilsitz und Faltenbalg bzw. Kolben denselben wirksamen Durchmesser aufweisen.

Description

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Berlin, 28. 1. 1982 AP P 16 К / 59 830 / 26

Druckregelventil

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Druckventil kann überall dort mit Erfolg eingesetzt werden, wo der Druck eines pneumatischen oder hydraulischen Druckmittels auf einen gegebenen Wert eingeregelt werden soll. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist der Automobilbau, der Kraftwerksanlagenbau und der Reaktorbau sowie zur Ansteuerung von Großventilen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist ein Druckregelventil für pneumatische und hydraulische Druckmittel mit einem Ventilkolben, einem Primäranschluß, einem Sekundäranschluß und einem Druck-Entlastungsanschluß, einem Ventilteil zwischen Primäranschluß und Sekundäranschluß sowie einem Ventilteil zwischen Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß.

Druckregelventile oder Druckminderventile haben die Aufgabe, einen hohen Primärdruck auf einen niedrigeren Sekundärdruck einzuregeln. Bei einer Erhöhung des Sekundärdrucks infolge äußerer Einflüsse muß die überschüssige Menge des Druckmittels (z. B. Luft oder eine Hydraulikflüssigkeit) entlüftet bzw. zu einem Tank abgeführt werden.

Bekannte Druckminderventile, die als Schieberventile ausgeführt sind, haben jedoch den Nachteil, daß zwischen Primärseite und Sekundärseite sowie zwischen Sekundärseite und Tankanschluß Lecköl auftritt, was bei einem Speicherbetrieb, insbesondere wenn mehrere Ventile parallel geschaltet sind, nachteilig ist, da sich die Speicher rasch leeren können.

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Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Druckregelventil der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die Punktionsfähigkeit desselben erhöht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich dadurch auszeichnet, daß zwischen Primär- und Sekundärseite sowie zwischen Sekundärseite und Tankanschluß eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet ist.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die ►Ventilteile als Sitzventile ausgebildet sind.

Die Sitzventile sind hierbei zweckmäßigerweise bei Verwendung eines pneumatischen Druckmittels in Porm von Tellerventilen mit Weichdichtungen, bei einem hydraulischen Druckmittel in Porm von Kegelsitzventilen ausgebildet.

Zum Zwecke der Druckentlastung haben Ventilsitz und Faltenbalg bzw. Kolben denselben wirksamen Durchmesser.

Zur Entlastung der Weichdichtungen ist vorteilhafterweise der Hub des Ventiltellers des Sitzventiles zwischen Sekundäranschluß und EntlastungeanSchluß in seiner Schließrichtung durch einen gehäusefesten Anschlag begrenzt.

Der Ventilteller des Sitzventiles zwischen Primäranschluß und Sekundäranschluß kann axial einstellbar ausgebildet sein, wodurch der Hub und der Regelpunkt des das Ventil betätigenden Magneten fixiert werden kann.

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Um eine Dichtungsreibung zu vermeiden, kann vorgesehen werden, den Ventilkolben über einen Faltenbalg mit dem Ventilgehäuse zu verbinden.

Vorteilhafterweise kann außerdem der Ventilteller des Sitzventiles zwischen Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß mit einem Dämpfungskolben versehen sein, um ein Schwingen des Systems zu vermeiden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 bis 3: im Schnitt ein Druckregelventil in verschiedenen Schaltstellungen für pneumatische Druckmittel,

Fig. 4: im Schnitt ein Druckregelventil für hydrau-; lische Druckmittel.

Das Druckregelventil 10 nach Fig. 1 hat ein Gehäuse 12 mit einem Primäranschluß 14 für ein Druckmittel mit hohem Primärdruck, in diesem Fall z. B. Luft, einen Sekundäranschluß 16, in welchem der Driack Je nach Einstellung des Regelmagneten 34 des Ventiles auf einen niedrigeren Druck als der Primärdruck eingeregelt wird, und einen Entlastungsanschluß 18, der in diesem Fall,,d. h. bei Verwendung eines pneumatischen Druckmittels, z. B, zur Atmosphäre entlüftet.

In dem Gehäuse 12 ist ein Ventilkolben 20 азсіаі verschiebbar geführt. Der Ventilkolben ist an seinem, in der Zeich-

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nung unteren Ende mit einem Ventilteller 24 versehen, der zusammen mit einem Ventilsitz 22 im Gehäuse 12 ein Sitzventil bildet. Als Dichtung 26 kann eine Weichdichtung verwendet werden. Der Ventilteller 24 ist in der dargestellten Ausführungsform auf den Ventilkolben 20 aufgeschraubt, so daß er in Axialrichtung verstellbar ist. Das Gewinde ist in geeigneter, nicht näher gezeichneter Weise abgedichtet, und es können ferner Mittel vorgesehen sein, um den Ventilteller 24 auf dem Ventilkolben 20 in der eingestellten Position zu arretieren.

Am in der Zeichnung oberen Ende ist der Ventilkolben 20 mit einem Ventilsitz 28 versehen, der zusammen mit einem Ventilteller 30, der geeignet im Gehäuse geführt ist, ebenfalls ein Sitzventil bildet. Als Dichtung kann auch hier eine Weichdichtung 32 verwendet werden.

Der Ventilteller 30 wird auf der dem Ventilsitz 28 abgewandten Seite durch einen Magnetstößel 36 des Regelmagneten 34 beaufschlagt.

Das Sitzventil 22, 24 liegt zwischen dem Primäranschluß 14 und dem Sekundäranschluß 16, während das Sitzventil 28, 30 zwischen dem Sekundäranschluß 16 und dem Entlüftungsanschluß 18 liegt.

Im Gehäuse ist ein Anschlag 38 ausgebildet, auf welchem der Ventilteller 30 in der Stellung nach Pig. 2 aufsitzt, wie im einzelnen noch erläutert wird. Der Ventilkolben 20 ist bei der hier dargestellten Ausführungsform über einen Faltenbalg 40 mit dem Gehäuse 12 verbunden. Eine Druckfeder 42, die sich auf einer Seite am Gehäuse und auf der anderen Seite am Ventilkolben abstützt, beaufschlagt den

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letzteren entgegen der Kraftrichtung des Regelmagneten

Das Ventil nach den Pig. 1 bis 3 arbeitet folgendermaßen:

Am Primäranschluß 14 steht das Druckmittel mit hohem Primärdruck an. Beide Sitzventile 22, 24 einerseits und 28, 30 andererseits sind geschlossen, d. h. das Regelventil befindet sich in dem durch den Regelmagneten 34 vorgegebenen Druckbereich. Die wirksame Fläche des Sitzventiles 22, 24 und die wirksame Fläche des Faltenbalges 40 sind gleich groß, womit der Ventilkolben 20 in sich druckentlastet ist· Ferner ist die wirksame Fläche des Sitzventiles 28, 30 gleich der wirksamen Fläche des Sitzventiles 22, 24.

Auf den Ventilteller 30 wirkt von oben her die am Regelmagneten 34 eingestellte Kraft. Von unten her wirkt auf den Ventilteller 30 die Kraft der Regelfeder 40 sowie eine Kraft, die sich aus dem Produkt von Sekundärdruck mal wirksamer Fläche des Sitzventiles 28, 30 ergibt. Der Ventilkolben 20 ist zu diesem Zweck mit einer durchgehenden axialen Bohrung 48 versehen, die ständig in Verbindung mit dem Sekundäranschluß 16 steht, so daß der Sekundärdruck auf den Ventilteller 30 entgegen der Kraft des Regelmagneten 34 wirkt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung des Druckregelventiles sind diese Kräfte ausgeglichen, d. h. beide Sitzventile 22, 24 sowie 28, 30 sind geschlossen, d. h. die Verbindung vom Primäranschluß 14 zum Sekundäranschluß 16 ist gesperrt, ebenso die Verbindung vom Sekundäranschluß 16 zum Entlüftungsanschluß 18.

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Wird nun ein höherer Sekundärdruck gefordert, so wird die Kraft des Regelmagneten 34 entgegen der Kraft der Druckfeder 42 erhöht. Da sich mit dieser Erhöhung der Kraft des Regelmagneten das System nicht mehr im Gleichgewicht befindet, wird der Ventilteller 30 durch den Magnetstößel in Fig. 2 nach unten bewegt und dadurch der Ventilteller vom Ventilsitz 22 abgehoben und damit dieses Ventil geöffnet. Der Ventilteller 30 bewegt sich hierbei nach unten, bis er auf dem Anschlag 38 des Gehäuses 12 aufsitzt, wie in Pig. 2 gezeigt ist. Die Belastung der Weichdichtung 32, die nur durch die Kraft der Regelfeder 42 beaufschlagt wird, wird hierdurch begrenzt und eine Überlastung vermieden.

Es soll hier nachgetragen werden, daß auch die Weichdichtung 26 nur durch die Kraft der Regelfeder 42 belastet wird, da das System in sich druckausgeglichen ist (Pig. 1 und 3).

Hachdem das Sitzventil 22, 24 geöffnet hat, strömt Druckmittel vom Primäranschluß 14 solange zum Sekundäranschluß 16, bis der durch den Regelmagneten 34 vorgegebene Sekundärdruck erreicht ist. Sobald dies der Pail ist, sind die Kräfte wieder ausgeglichen und das Sitzventil 22, 24 schließt wieder und das Druckregelventil nimmt die in Pig. gezeigte Stellung ein.

Wird ein niedrigerer Sekundärdruck gewünscht, so wird die auf den Ventilteller 30 wirkende Kraft des Regelmagneten 34 entsprechend verringert. Durch den Sekundärdruck, der entgegen der Kraft des Regelmagneten auf den Ventilteller ЗО wirkt, wird der letztere vom Ventilsitz 28 abgehoben und das Sitzventil 28, 30 geöffnet, wie Pig. 3 zeigt, wo-

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durch eine Verbindung vom Sekundäranschluß 16 zum Entlüftungsanechluß 18 hergestellt wird. Das Druckmittel kann dann vom Sekundäranschluß 16 zum Entlüftungsanschluß 18 solange abströmen, bis das Gleichgewicht der Kräfte wieder erreicht ist, d. h. bis die Kraft der Regelfeder 42 plus die Kraft aus Sekundärdruck mal wirksamer Fläche des Ventilsitzes 28 gleich der Kraft des Regelmagneten 24 sind.

Sind diese Kräfte ausgeglichen, so nimmt das Regelventil wiederum die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein.

Der Ventilteller 30 ist, wie in der Zeichnung dargestellt, mit einem Dämpfungskolben 44 versehen, der in eine erweiterte Bohrung 46 des Ventilkolbens 20 hineinragt. Die Bohrung 46 steht in Verbindung mit der Bohrung 48. Die Durchmesser von Dämpfungskolben 44 und Bohrung 46 sind nun so gewählt, daß die Fläche der Bohrung 48 größer ist als die Fläche des Ringspaltes zwischen dem Dämpfungskolben 44 und der Bohrung 46, so daß die hieraus resultierende Differenzkraft auf die untere Stirnfläche des Dämpfungskolbens 44 entgegen der Kraftrichtung des Regelmagneten wirkt. Hierdurch wird ein Schwingen des Systems vermieden.

Da beide Weichdichtungen 26, 32 nur durch die Kraft der Regelfeder 42 beaufschlagt werden und außerdem die Bewegung des Ventiltellers 30 durch den Anschlag 38 begrenzt ist, wird eine Überlastung der Weichdichtungen vermieden. Durch die axiale Verstellbarkeit des Ventiltellers 24 auf den Ventilkolben 20 kann der Hub und der Regelpunkt des Magneten eingestellt und fixiert werden. Als Regelmagnet kann ein Proportionalmagnet verwendet werden, der kraftgeregel.t oder hubgeregelt sein kann. Infolge der Verwendung eines Faltenbalges kann auf die sonst erforderlichen Dich-

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tungen verzichtet werden, womit auch die Dichtungsreibung wegfällt.

Vorteilhaft ist ferner, daß infolge der Verwendung von Sitzventilen keine Leckage auftritt.

Es ist oben ausgeführt worden, daß die wirksamen Durchmesser der Ventilsitze 28 und 22 gleich sind. Wird hingegen der Ventilsitz 28 mit kleinerem Durchmesser ausgeführt als der Ventilsitz 22, so entsteht eine Differenz zwischen Öffnungsdruck und Schließdruck, was in manchen Fällen von Interesse sein kann.

Bei der Ausführungsform nach Pig. 4, die mit einem hydraulischen Druckmedium, z. B. Drucköl, arbeitet, sind die Sitzventile als Kegelsitzventile ausgebildet. Der Ventilkolben 20 ist in einer Ventilbuchse 56 verschiebbar geführt, und er ist mit einem Ventilkegel 52 versehen, der zusammen mit dem an der Ventilbuchse 56 ausgebildeten Ventilsitz 22 ein Sitzventil zwischen dem Primäranschluß 14 und dem Sekundäranschluß 16 bildet. Am in der Zeichnung oberen Ende des Ventilkolbens ist dieser mit einem Ventilsitz 28 versehen, der mit einem Ventilkegel 54 zusammenwirkt und ein Sitzventil bildet. Der Ventilkegel 54 ist geeignet mit dem Magnetstb'ßel 36 verbunden.

Die Wirkungsweise dieses Ventiles ist dieselbe wie die des Ventiles nach den Fig. 1 bis 3·

In der in Fig. 4 dargestellten Stellung sind beide Sitzventile geschlossen. Der Ventilkolben 20 ist durch die Regelfeder in Schließrichtung der beiden Sitzventile beaufschlagt. In der dargestellten Stellung sind die Kräfte aus-

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geglichen. Wird die Kraft des Regelmagneten erhöht, so wird das Sitzventil 22, 52 geöffnet und das Druckmittel strömt vom Primäranschluß 14 über einen Ringraum 58, eine Querbohrung 60 und einen Ringraum 62 durch das geöffnete Sitzventil 22, 52 zum Sekundäranschluß 16. Der Sekundärdruck steigt entsprechend an, bis die Kraft der Regelfeder und die aus dem Sekundärdruok resultierende Kraft auf den Ventilkegel 54 gleich der Magnetkraft ist, worauf das Sitzventil 52, 22 wieder schließt und die Verbindung vom Primäranschluß 14 zum Sekundäranschluß 16 gesperrt wird.

Wird hingegen die Kraft des Regelmagneten verringert oder steigt der Druck im Sekundäranschluß 16 infolge einer äußeren Kraft oder z. B. durch eine Temperaturerhöhung des Druckmittels, so wird die Summe der Kräfte (Federkraft + Kraft infolge des Sekundärdruckes) am Ventilkegel 54 größer als die entgegengesetzt gerichtete Kraft des Regelmagneten, worauf der Ventilsitz 28, 54 öffnet und das Druckmittel vom Sekundäranschluß 16 durch die Bohrung 48, das geöffnete P-ttzventil 28, 54 und eine Zwischenkammer 64 zum Tankanschluß 18 abströmen kann, bis der Druck am Sekundäranschluß 16 wieder soweit gefallen ist, daß die Kräfte ausgeglichen sind, wodurch das System wieder die in Fig. 4 gezeigte Position einnimmt.

Ist der Durchmesser des Ventilsitzes 28 kleiner als der des Ventilsitzes 22, so ist - wie bereits ausgeführt der Schließdruck zwischen dem Primäranschluß 14 und dem Sekundäranschluß 16 kleiner als der Öffnungsdruck zwischen dem Sekundäranschluß 16 und dem Tankanschluß 18. Der Sekundärdruck im Anschluß 16 schwankt daher zwischen diesen beiden Werten. Die gleiche Wirkung hat die Regelfeder

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In den meisten Anwendungsfällen sind daher, um ein gutes Regelverhalten zu erreichen, die Sitzdurchmesser gleich und die Feder 42 wird nur so stark ausgebildet sein, daß sie, wenn das Druckmittel vom Sekundäranschluß 16 zum Tankanschluß 18 strömt, das Sitzventil 22, 52 gerade noch geschlossen gehalten wird·

Das vorstehend beschriebene Druckregelventil eignet sich auch als Pilotventil für größere pneumatisch betätigte Armaturen oder andere größere pneumatisch betätigte Ventile, die mit Hilfe des Druckregelventiles proportional angesteuert werden können.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Druckregelventil für pneumatische und hydraulische Druckmittel mit einem Ventilkolben, einem Primäranschluß, einem Ventilteil zwischen Primäranschluß und Sekundäranschluß und einem Ventilteil zwischen Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß, gekennzeichnet dadurch, daß die Ventilteile als Sitzventile ausgebildet sind·

2. Druckregelventil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Sitzventile in Form von Tellerventilen (24; 30) mit Weichdichtungen (26; 32) ausgebildet sind.

3· Druckregelventil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Sitzventile als Kegelsitzventile (52; 54) ausgebildet sind.

4. Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Ventilteile (22; 28) den gleichen wirksamen Durchmesser aufweisen.

5. Druckregelventil nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Hub des Ventiltellers (30) in seiner Schließrichtung durch einen gehäusefesten Anschlag (38) begrenzt ist.

6. Druckregelventil nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Ventilteller (24) axial einstellbar auf dem Ventilkolben (20) angeordnet ist.

7. Druckregelventil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Ventilkolben (20) über einen Faltenbalg (40) mit dem Ventilgehäuse (12) verbunden ist.

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8. Druckregelventil nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Ventilteller (30) mit einem Dämpfungskolben (44) versehen ist.

9. Druckregelventil nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß der wirksame Durchmesser des Faltenbalges (40) gleich dem wirksamen Durchmesser der Ventilteile (22; 28) ist (Fig. 1 bis 3).

10· Druckregelventil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Durchmesser des Ventilkolbens (20) gleich wirksamen Durchmesser der Ventilteile (22; 28) ist (Fig. 4).

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