DD228016A1

DD228016A1 - Fremdgesteuertes membran-druckregelventil zur konstanthaltung eines differenzdruckes

Info

Publication number: DD228016A1
Application number: DD26896984A
Authority: DD
Inventors: Karlernst Maul
Original assignee: Orsta Hydraulik Veb K
Priority date: 1984-11-01
Filing date: 1984-11-01
Publication date: 1985-10-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein fremdgesteuertes Membran-Druckregelventil, vorzugsweise fuer den Ausgleich von Druckschwankungen zwischen zwei Druckraeumen. Ziel ist es, die Ansprechempfindlichkeit zu verbessern und den technologischen Aufwand sowie die Druckverluste zu minimieren. Die Aufgabe, eine einfache Sperrdruckregelung zu schaffen, bei der der Membran gleichzeitig Dicht- und Regelfunktion zugoerdnet wird, wird dadurch geloest, dass sich in einem Einschraubkoerper ein Sperrdruckraum befindet der mit einem Ventilsitz abschliesst an dessen Aussendurchmesser keilfoermige Nuten eingearbeitet sind, die mit einem Ringraum in Verbindung stehen und der Ringraum in einen Stuetzring endet, in dem hydraulische Entlastungsbohrungen eingearbeitet sind, die ebenfalls mit dem Ringraum verbunden sind und das im Ventilkoerper ein Druckkoerper gefuehrt ist, der eine Membran in ihrer Lage fixiert, die sich auf einen Federteller abstuetzt, der durch eine im Steuerdruckraum angeordneten Druckfeder angedrueckt wird, die mittels einer Stellspindel einstellbar ist. Die Anwendung erfolgt in Anlagen der chemischen und pharmazeutischen Industrie, sowie in hydraulischen Anlagen. Fig. 1

Description

Fremdgesteuertes Membran-Druckregelventil zur Konstanthaltung eines Differenzdruckes

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein fremdgesteuertes Membran-Druckregelventil zur Konstanthaltung eines Differenzdruckes, vorzugsweise für den Ausgleich von Druckschwankungen zwischen zwei Druckräumen wie z.B. zwischen einem Steuerdruckraum und einem Sperrdruckraum, wodurch an einer doppeltwirkenden Gleitringdichtung die Abdichtung einer Kreiselpumpenwelle gegen aggressive Fördermedien erreicht wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Bekannt sind fremdgesteuerte Druckregelventile bei denen die Druckregulierung im Sperrdruckkreislauf durch eine Membrane eingeleitet und über den Ventilsitz bzw. den Steierkolben realisiert wird« wobei eine konstante Druckdifferenz zwischen dem Sperrdruck und dem Steuerdruck, eingeregelt wird. Der Steuerdruck entspricht dabei dem Förderdruck bzw. dem Zulaufdruck z.B. einer Kreiselpumpe, während der um eine bestimmte Differenz größere Sperrdruck die Funktion der doppeltwirkenden Gleitringdichtung gewährleistet.

Derartige Druckregelventile weisen in Bezug auf die Gestaltung und Anordnung der Bauteile bekannte konventionelle Bauweisen auf, die technologisch aufwendig sind und mit großen Druckverlusten (^p = 0,1 bis 0,4 MPa) arbeiteb. Durch den inneren Aufbau, analog der bekannten Druckbegrenzungsventile, ergeben sich am Ventilteller und am Steuerkolben größere Reibwiderstände,

die bei diesen Druckregelventilen die Ansprechempfindlichkeit z.B. bei sprunghafter Veränderung des Steuerdruckes wesentlich herabsetzen, so daß der Sperrdruck diesen Betriebsbedingungen nur träge folgt, was zur Folge hat, daß sich durch die Veränderungen der Druckdifferenz über den Dichtringen der doppeltwirkenden Gleitringdichtung ein erhöhter Verschleiß, einhergehend mit starker .Erwärmung der Dichtringe, einstellt oder bei plötzlichem Ansteigen des Steuerdruckes das meistens chemisch aggressive Fördermedium in den Sperrdruckraum eintritt und sich mit der Sperrdruckflüssigkeit vermischt und diese unbrauchbar macht. Ein Austritt des aggressiven Mediums in die Atmosphäre kann zur Havarie führen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Sperrdruck an den schwankenden Förderdruck der Kreiselpumpe anzugleichen", wobei die Ansprechempfindlichkeit zu verbessern ist, sowie der technologische Aufwand und die Druckverluste zu minimieren sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes fremdgesteuertes Membran-Dr.uckregelventil zu schaffen, welches den Erfordernissen einer verlustarmen und schnell ansprechenden Sperrdruckregelung entspricht, wobei die Membran gleichzeitig als Regel- und Dichtorgan fungiert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer Bohrung des Ventilkörpers ein Einschraubkörper verschraubt ist, in dem sich der Sperrdruckraum befindet, der mit einem ringförmigen Ventilsitz abschließt und an dessen Außendurchmesser mindestens acht keilförmige Nuten in gleichen Abständen eingearbeitet sind, die mit einem Ringraum in Verbindung stehen und der Ringraum in einen ringförmigen Stützring endet, in dem in regelmäßigen Abständen mindestens acht hydraulische Entlastungsbohrungen eingearbeitet sind, die ebenfalls mit dem Ringraum verbunden sind und das in einer weiteren Bohrung im Ventilkörper ein Druckkörper geführt ist, der eine Membran in ihrer Lage

fixiert, die sich auf einen Federteller abstützt, der durch eine im Steuerdruckraum angeordnete Druckfeder angedrückt wird, die mittels einer Stellspindel druckabhängig einstellbar ist. Die Membran wird dabei mit dem am Einschraubkörper befindlichen Ventilsitz vorgespannt und die Hubbewegung des Federtellers durch einen im Druckkörper befindlichen Anschlag begrenzt. Der Membran ist dabei gleichzeitig die Dicht- und Regelfunktion zugeordnet·

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß das Membran-Druckregelventil auch als Druckbegrenzungsventil in Kreisläufen hydraulischer Anlagen einsetzbar ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: "das fremdgesteuerte Membran-Druckregelventil im Funktionskreislauf

Fig. 2: Schnittbild des Dichtungssitzes

Nach Fig. 1 und 2 besteht das Membran-Druckregelventil aus einem Ventilkörper 1 mit einer Bohrung 2 zur Aufnahme eines Einschraubkörpers 3 und einer Bohrung 4, in der ein Druckkörper 5 geführt ist, indem eine Axialbohrung eingearbeitet ist, die einen Steuerdruckraum 6 bildet. Im Einschraubkörper 3 befindet sich eine Axialbohrung, die die Verbindung vom Druckeingang 7 zu einem Sperrdruckraum 8 herstellt, wobei der Sperrdruckraum 8 mit einem ringförmigen Ventilsitz 9 abschließt, an dessen Außendurchmesser mindestens acht keilförmige Nuten IO in gleichen Abständen angeordnet sind. Oberhalb der Bohrung 2 ist im Ventilkörper 1 ein Ringraum 11 eingearbeitet, dessen oberer Abschluß die Form eines ringförmigen Stützringes 12 besitzt, in dem am Umfang in regelmäßigen Abständen mindestens acht hydraulische Entlastungsbohrungen 13 so angeordnet sind, daß diese mit dem Ringraum 11 in Verbindung stehen und der Ringraum 11 mit dem Druckausgang 14 verbunden ist. Eine Membrane 15 liegt am Außendurchmesser auf dem kreisringförmigen Abschluß der Bohrung 4 auf und wird durch den Druckkörper 5 in ihre Lage fixiert.

Die Vorspannung y erhält die Membrane 15 durch den Einschraubkörper 3, indem der ringförmige Ventilsitz 9 zur Anlage gebracht wird.

Auf der Membrane 15 stützt sich ein Federteller 16 ab, der durch eine im Steuerdruckraum 6 angeordnete Druckfeder 17 angedrückt wird, die mittels einer Stellspindel 18 druckabhängig einstellbar ist.

Das Maß χ zwischen Federteller 16 und Druckkörper 5 begrenzt den Hub der Membrane 15 und schützt dieselbe vor Überdehnung. Eine Druckpumpe 19 ist mit einer Druckleitung 20 über die doppeltwirkende Gleitringdichtung 21, die in der Kreiselpumpe 22 eingebaut ist, mit dem Druckeingang 7 verbunden. Ein Förderdruckraum der Kreiselpumpe 22 ist über eine Steuerdruckleitung 23 mit einem Steuerdruckeingang 24 bzw. mit dem Steuerdruckraum 6 verbunden. Der Druckausgang 14 ist über eine Rücklaufleitung 25 an einen Flüssigkeitsbehälter 26 angeschlossen. In Funktion erzeugt die Druckpumpe 19 den Sperrdruckmedium-Förderstrom, der über die Druckleitung 20 in die doppeltwirkende Gleitringdichtung 21 und von dort über den Druckeingang 7 in das fremdgesteuerte Membran-Druckregelventil gelangt. Im Membran-Druckregelventil liegt durch die Druckfeder 17 und den im Steuerdruckraum 6 anlegenden Steuerdruck der zum Betrieb der doppeltwirkenden Gleitringdichtung 21 benötigte Sperrdruck bzw. Differenzdruck an, der stets um 0,1 bis 0,2 MPa größer ist als der Förderdruck der Kreiselpumpe 22, wobei das Flächenverhältnis D : d und "damit das Druckverhältnis: Förderdruck (Steuerdruck) : Sperrdruck im genannten Differenzdruckbereich durch die auf die Druckfeder 17 wirkende Stellspindel 18 korrigiert werden kann. Dabei strömt das Sperrdruckmedium vom Druckeingang 7 zum Sperrdruckraum 8 und über den geöffneten ringförmigen Ventilsitz 9, die keilförmigen Nuten und die Entlastungsbohrungen 13 in den Ringraum 11, von wo es nahezu drucklos vom Druckausgang 14 über die Rücklaufleitung in den Flüssigkeitsbehälter 26 zurückfließt.

Bei steigendem oder sinkendem Förderdruck der Kreiselpumpe.22 erfolgt über die Steuerdruckleitung 23 im Steuerdruckraum 6 eine analoge Druckänderung, die in Form einer Gegenkraft über der Kreisfläche mit dem Durchmesser D der Membrane 15 wirkt, die durch die Kraft der Druckfeder 17 noch unterstützt wird.

Zur Überwindung dieser Kraft bzw. zum öffnen des ringförmigen Ventilsitzes 9 durch die Membrane 15 muß im Sperrdruckraum 8 ein Druck erzeugt werden, der entsprechend den baulichen Abmessungen die zur Funktion der doppeltwirkenden Gleitringdichtung 21 notwendige Druckdifferenz von 0,1 bis 0,2 MPa entspricht. Die Druckdifferenz stellt sich dabei in Abhängigkeit vom Flächenverhältnis D : d und der anliegenden Kraft der Druckfeder selbständig ein.

Die Membrane 15 fungiert dabei als Dicht- und Regelorgan, wobei ein schnelles Schließen des ringförmigen Ventilsitzes 9 mittels der Membrane 15 durch die im Stützring 12 angeordneten Entlastungsbohrungen 13 erzielt wird, da bei sinkendem Systemdruck die Membrane 15 durch die Kraft der Druckieder 17 das Hydrauliköl in den Ringraum 11 drückt.und der Ventilsitz geschlossen ist.

Die Verwendung eines Membran-Druckregelventils als Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung eines maximalen Druckes innerhalb eines hydraulischen Druckkreislaufes stellt ein weiteres Einsatzgebiet dar, dabei entfällt der Steuerdruckeingang 24 und die Steuerleitung 23.

Das fremdgesteuerte Membran-Druckregelventil weist neben der Verrringerung an Bauteilen folgende Vorteile gegenüber den bisher bekannten Bauweisen auf:

Durch die Verwendung der Membrane 15 als Dichtsitz und als Druckmittler zwischen dem Steuerdruckrauip 6 und dem Sperrdruckraum 8 entfällt der sonst übliche Genauigkeitsgrad bei der Bearbeitung der Ventilsitz- und Steuerteile aus Metall. Da die meist gewebeverstärkte Gummimembrane 15 in Funktion nur den Hub χ als freien Arbeitsweg ausführt, entfallen weiterhin die ansonsten vorhandenen Reibungsverluste an der Ventilsitz- und Steuerkolbenführung, wodurch die Ansprechempfindlichkeit verbessert und die Druckverluste minimiert werden.

Claims

Ό Erfindungsanspruch

1. Fremdgesteuertes Membran-Druckregelventil zur Konstanthaltung eines Differenzdruckes, vorzugsweise für den Ausgleich von Druckschwankungen zwischen zwei Druckräumen, z.B. zwischen einem Steuerdruckraum und einem Sperrdruckraum, wodurch an einer doppeltwirkenden Gleitringdichtung die Abdichtung einer Kreiselpumpenwelle gegen aggressive Fördermedien erreicht wird, gekennzeichnet d a d u r c h, daß in einer Bohrung (2) des Ventilkörpers (1) ein Einschraubkörper (3) verschraubt ist, in dem sich der Sperrdruckraum (8) befindet, der mit einen ringförmigen Ventilsitz (9) abschließt, an dessen Außendurchmesser mindestens acht keilförmige Nuten (10) in gleichen Abständen eingearbeitet sind, die mit einem Ringraura (11) in Verbindung stehen und der Ringraum (11) in einem ringförmigen Stützring (12) endet, in dem in regelmäßigen Abständen mindestens acht hydraulische Entlastungsbohrungen (13) eingearbeitet sind, die ebenfalls mit dem Ringraum (11) verbunden sind und daß in einer Bohrung (4) des Ventilkörpers (1) ein Druckkörper (5) geführt ist, der eine Membrane (15) in ihrer Lage fixiert, die sich auf einen Federteller (16) abstützt, der durch eine im Steuerdruckraum (6) angeordneten Druckfeder (17) angedrückt wird, die mittels einer Stellspindel (18) druckabhängig einstellbar ist.
2. Fremdgesteuertes Membran-Druckregelventil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Membran (15) mit dem am Einschraubkörper (3) befindlichen Ventilsitz (9) und das Maß y vorgespannt ist.
3. Freradgesteuertes Membran-Druckregelventil naoh Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Hubbewegung des Federtellers (16) auf das Maß χ begrenzt ist.
4. Fremdgesteuertes Membran-Druckregelventil nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Membran (15) die Dicht- und Regelfunktion zugeordnet ist.
5. Fremdgesteuertes Membran-Druckregelventil nach Punkt 1 bis 4, ge kennzeichnet dadurch, daß das Membran-Druckregelventil auch als Druckbegrenzungsventil in Kreisläufen hydraulischer Anlagen einsetzbar ist.

- Hierzu 2 Seiten Zeichnungen-