DD225180A1 - Ueberstroemventil - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BEZIEHT SICH AUF ANLAGEN, BEI DENEN EINE DEFINIERTE DRUCKDIFFERENZ EINGEHALTEN WERDEN SOLL. DIE ERFINDUNG HAT ZUM ZIEL EIN UEBERSTROEMVENTIL ZU FINDEN, DAS TECHNOLOGISCH EINFACH HERSTELLBAR IST UND EINE HOHE FUNKTIONSSICHERHEIT GARANTIERT. DIE AUFGABE BESTEHT DARIN, EIN UEBERSTROEMVENTIL ZU SCHAFFEN, DAS ES ERMOEGLICHT, EINE BESTIMMTE DRUCKDIFFERENZ ZWISCHEN ZWEI DRUCKLEITUNGEN STUFENLOS EINZUSTELLEN UND KONSTANT ZU HALTEN. DIE AUFGABE WIRD ERFINDUNGSGEMAESS DADURCH GELOEST, DASS EINE FEST EINGESPANNTE MEMBRAN BEIDSEITIG MIT DRUCK BEAUFSCHLAGT WIRD UND DURCH DRUCKDIFFERENZ UND DURCHBIEGUNG DER MEMBRAN UEBER EINEN BETAETIGUNGSHEBEL DAS OEFFNEN DES DICHTORGANS HERBEIGEFUEHRT WIRD. DAS WIDERLAGER DES BETAETIGUNGSHEBELS IST VERSTELLBAR, SO DASS DIE DRUCKDIFFERENZ STUFENLOS EINSTELLBAR IST. ANWENDUNGSGEBIETE DER ERFINDUNG SIND UNTER DRUCK STEHENDE GEFAESSSYSTEME, ZWISCHEN DENEN EINE DEFINIERTE DRUCKDIFFERENZ GEHALTEN WERDEN SOLL.

Description

Überströmventil

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung stellt eine Anordnung zum Überströmen von Gasen oder !Flüssigkeiten bei definiertem Druck und Gegendruck zwischen Gefäßsystemen dar. Sie ist überall dort anwendbar, wo ein vorgeschriebener MaxLmaldruck in einem Gefäßsystem·nicht überschritten werden darf und neben der Sicherheitsfunktion Regeleigenschaften des Überströmventiles gefordert sind.

Hauptanwendungsgebiet sind kältemittelbeaufschlagte Verdampfer, · die im Stillstand abgesperrt und dabei höheren Temperaturen ausgesetzt sind, wobei ein bestimmter Differenzdruck zum übrigen Gefäßsystem gehalten werden soll. .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ss gibt eine große Anzahl von Überdruck- und Sicherheitsventilen unterschiedlichster Bauformen.

Dabei sind in den meisten lallen dem auf die Dichtfläche wirkenden Überdruck eine entsprechende Feder- oder Gewichtskraft entgegenzusetzen.

In der Nähe des Kräftegleichgewichtes ist aber meist eine völlig ungenügende Dichtwirkung vorhanden. Diese Ventile 'sind für Bedarfsfälle· geeignet, bei denen der Betriebsdruck weit unter-

halb des maximal zulässigen Anlagendruckes, d. h. Abströmdruck, liest. .^{: :} ' ' : ' ^v - . '

. Viele dieser -Ventile sind darüberhlnaus so be schaffen, daß sie im Fall des Ansprechens das unter Druck stehende Medium ins Freie entweichen lassen.

Weiterhin-sind Lösungen bekannt, bei denen durch Vergrößerung der druckbeaufschlagten Fläche gegenüber der Dichtfläche genügend große Dichtwirkung erzielt wird. Dadurch werden aber große Federkräfte nötig, die ein großes Bauvolumen und sehr ^: stabile und aufwendige Verstellmechanismen erfordern. Für die Se a Ii sie rung eines genügend großen Ventilhubes müssen bei -. diesen Ventilkönstrüktionen Paltenbälge verwendet werden.

-.Weiterhin ..ist von ,Bach teil, daß selbst bei Stillstand oder nicht beaufschlagten Ventilen die eingesetzten Federn unter Spannung s tehen, was über längere Nutzungsdauer zu Parameterveränderungen führt. Durch .Nutzung ,von Gewichtskräften wird dieserüachteil .vermieden, ergibt aber Dichtungsprobleme, da die notwendigen Massen außerhalb des Ventilgehäuses angeordnet werden müssen.

.Ih DE-GS 25 53 163 wird ein "Fernbetätigtes Absperrventil für cryogene Medien" beschrieben. Obwohl hier einige Forderungen für ein Überströmventil mit hoher Dichtwirkung bei geringer Druckdifferenz am Arbeitspunkt,durch geeignete Dimensionierung erfüllt.sind, ist die Einstellung des Absolutwertes für den Arbeitspunkt nicht möglich. \

Ziel der Erfindung; . " ^:

Es soll eine Anordnung für ein Überströmventil gefunden werden, · die folgende Bedingungen erfüllt«

Das den Überströmvorgang auslösende Steuerorgan soll bei Druckausgleich im inliegenden Rohrleitungssystem unbelastet sein.

Jedoch soll die Kraft, die das Dichtorgan am Arbeitspunkt öffnet, aus Sicherheitsgründen um ein Vielfaches größer sein, als die Schließkraft am Dichtorgan selbst. Der Arbeitspunkt" muß einstellbar sein. Es muß eine gute innere Dichtheit garantiert sein, auch in unmittelbarer Nähe des Arbeitspunktes des Ventiles. Zwischen Öffnen und Schließen soll die Hysterese klein sein. Das Überströmventil muß nach außen so dicht sein, daß es in Hermetik-2ältekreislaufen einsetzbar ist. Es soll ein geringes Bauvolumen besitzen. Die Herstellung des Ventiles muß mit üblichen technologischen Verfahren möglich sein. Der Überströmvorgang soll nicht bei einem bestimmten-Absolutdruck, sondern bei einer definierten Druckdifferenz erfolgen.

Darstellung des Wesens der Erfindung;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung zum überströmen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums bei definierter Druckdifferenz zwischen Zu- und Abströmseite zu schaffen, die eine hohe innere und äußere Dichtheit besitzt, deren Arbeitspunkt stufenlos einstellbar ist und die Hysterese zwischen öffnen und Schließen sehr klein bleibt,

Brfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen Oberteil und Unterteil mit Membran ein biegesteifer Betätigungshebel ,schwimmend gelagert im Verhältnis der Abstände XB und AÜ von mindestens 1 : 2 angeordnet ist, das Verhältnis der überströmfläche A. zur Membranfläche Ap mindestens 1 : 50 beträgt und die Abstände X^ und Xp kleiner sind als die-maximal zulässige Durchwölbung der Membran. .

Desweitern wird erfindungsgemäß zur feinfühligen Verstellung des Arbeitspunktes eine dicht abschiießbare Verstellung als Widerlager für den Betätigungshebel,als Dichtorgan sowie als Zwischenglied Qe eine Kugel angeordnet. - '

Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß bei Druckausgleich

innerhalb des Systems, in das das Überströmventil eingebaut ist, das Steuerorgan in Form der Membran unbelastet ist und damit eine Veränderung der Arbeitsparameter bei Langzeiteinsatz vermieden wird. ,

Die verwendete Membran stellt eise große druckbeaufschlagte Fläche dar, die bei Druckbeaufschlagung mit großen Betätigungskräften auf einen Betätigungshebel wirkt und dadurch ein sicheres öffnen des Überströmventiles bewirkt.

Durch dieÜbersetzung des Verstellweges über diesen Betätigungshebel im Verhältnis größer 1 : 2 wird eine kleine Hysterese; zwischen öffnen und Schließen des überströmventiles erreicht. . ..'-..

Da keine Gleitbewegungen an den pichtstellen auftreten, ,wird .eine hohe äußere Dichtheit erzielt. .Das gesamte Überstrom- . ventil ist einfach im Aufbau und benötigt ein geringes Bau-•volumen. -Es arbeitet bei einer definierten stufenlos einstellbaren Druckdifferenz bei beliebigem Hiveau der Absolutdrücke.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. .

In Figur 1 ist die Anordnung eines Überströmventiles mit Membran und Betätigungshebel dargestellt.

Zwischen ..Oberteil Λ und Unterteil 2 ist die. Membran 3 fest eingespannt.. Die; Dichtringe 4· dienen der äußeren Dichtheit im Bereich der .'ürennstelle zwischen Oberteil· 1, Membran 3 und Unter-, teil 2, die durch Verbindungselemente 5 verbunden sind. Oberteil 1 und Unterteil 2 sind so gestaltet, daß sich unterhalb der Membran 3 ein flacher Haum mit der Höhe Ip und oberhalb ;der Membran ein flacher Raum mit der Resthöhe Z₁ entsteht. Die Höhe X^ ist so bemessen, daß bei Druckbelastung der Membran 3 ihre maximal zulässige Durchbiegung nicht überschritten werden

kann. Ebenso ist das Oberteil 1 so weit ausgearbeitet, daß bei eingelegtem Betätigungshebel 6 eine Resthöhe von X^ verbleibt, die wiederum der maximal zulässigen Durchbiegung der Membran 3 entspricht. Der Betätigungshebel 6 ist so ausgebildet, daß er über die Verstellung 7 und das Zwischenglied 8 schwimmend gelagert und gleichzeitig arretiert ist« Die Verstellung 7 ist ν durch Befestigung 9 gegen selbständige Veränderung gesichert.

Im Oberteil 1 ist das Dichtorgan 10 angeordnet, das von der _r-._ Druckfeder 11 auf den Dichtsitz 12 gedruckt wird. An die technischen Parameter der Druckfeder 11 werden nur geringfügige Förderungen gestellt. Ihre Kraft muß so groß sein, daß das Dichtorgan 10 sicher schließt und nicht größer als ca. 10% der durch die Membran 3 ausgeübten Kraft. '

Die Druckfeder 11 erhält ihre Vorspannung durch das dichte Einschrauben des Druckanschlusses 13. Sin weiterer Drückan-. Schluß 14 im Oberteil 1 führt direkt in den Raum oberhalb der . - Membran 3 und. ein Druckanschluß 15 im Unterteil 2 direkt in den Räum unterhalb der Membran 3·

Der Zugriffsraum zur Verstellung 7 ist mit einem Verschluß 16 abgedichtet. In Druckanschluß 13 und 15 wird parallel die Druckleitung 17 angeschlossen und an Druckanschluß 14 Druckleitung 18.

Liegt an den Druckleitungen 17 und'18 der gleiche Druck an, so herrscht an der Membran 3 Kräftegleichgewicht. Bei Steigen . des Druckes in der Druckleitung 17 beginnt sich die Membran.3-in Richtung Betätigungshebel 3 elastisch zu verformen. Dies geschieht so lange, bis der Betätigungshebel 6-an der Verstellung 7 der Membran 3 und dem Zwischenglied 8 gleichzeitig anliegt·

Da die Verstellung 7 einen festen Anschlag bildet, wird bei weiterem Druckanstieg über den biegesteifen Betätigungshebel 6 das Zwischenglied 8 auf das Dichtorgan 10 gedrückt, hebt

dieses aus.dem Dichtsitz 12 ab.

Über den DruckanschluJB 13 strömt das verwendete Medium zu Druckanschluß 14 und Druckleitung 18 so lange ab, bis die definierte Druckdifferenz wieder erreicht ist. Dabei kann die Druckdifferenz um.so genauer eingehalten.werden, je kleiner gleichzeitig die Verhältnisse XE i ÄT/ und A^. : Ap werden. Jedoch sind ΈΒ ι ÄU < 1 ; 2 und A^ : Ap "^ 1 : 50 einzuhalten

Claims (3)

Erfindungsanspruch

1. Überströmventil zum Überströmen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums bei definierter Druckdifferenz zwischen Zu- und Abströmseite gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Oberteil (1) und Unterteil (2) mit Membran (3) ein biegesteifer Betätigungshebel (6) schwimmend gelagert im Verhältnis der Abstände IS und Ä"ü von mindestens 1 : 2 angeordnet ist, das Verhältnis der Überströmfläche A^ zur Membranfläche Ap mindestens 1 : 50.beträgt und die Abstände X* und Xp kleiner sind als die maximal zulässige Durchwölbung der Membran (3)· :

j-

2. Überströmventil nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß zur feinfühligen Verstellung des Arbeitspunktes eine dicht abschließbare Verstellung (7) als Widerlager für den Betätigungshebel (6) angeordnet ist.

3* Überströmventil nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß als Dichtorgan (10) und als Zwischenglied (8) je eine 'Kugel angeordnet ist.

- siehe hierzu 1 Seite Zeichnung«« -