DE102008050922B4

DE102008050922B4 - Druckregelventil

Info

Publication number: DE102008050922B4
Application number: DE102008050922A
Authority: DE
Inventors: Dirk Heinrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2028-10-11
Also published as: DE102008050922A1

Abstract

Druckregelventil (6) mit einer zwischen einer Federhaube und einem Kopfstück eingespannten, einerseits von einer einstellbaren Druckfeder und andererseits von einem Ausgangsdruck belasteten Membran, die über einen Schließkörper (9) den Durchfluss steuert, wobei zwischen dem Kopfstück und der Membran ein Membranraum (4) vorgesehen ist, und wobei zwischen dem Membranraum (4) und einem Hauptkanal (1) eine Druckausgleichsbohrung (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Druckausgleichsbohrung (2) innerhalb des Hauptkanals (1) ein zusätzlicher Laminarkanal (8) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil mit einer zwischen einer Federhaube und einem Kopfstück eingespannten Membran gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Druckregelventil kann der DE 295 12 498 U1 entnommen werden. Bei derartigen Druckregelventilen ist es vorgesehen, eine offene Verbindung zwischen dem Minderdruckraum und dem Regelraum herzustellen. Über diese offene Verbindung wird der Druck auf der Minderdruckseite in den Regelraum gelangen und die Membran wird das Regelventil betätigen. Gemäß dem vor genanntem deutschem Gebrauchsmuster weist diese Erfindung ein Druckausgleichsrohr auf, welches an seiner Anströmseite wenigstens eine, die im Wesentlichen laminare Strömung ablenkende plane Prallfläche aufweist. Die Zuordnung dieser Prallfläche hat zur Folge, dass das anströmende Medium relativ stark seitlich abgelenkt und beidseitig um die Prallfläche herumgeführt wird. Es entsteht hierdurch auf der Prallflächenrückseite ein Unterdruck, der über die Bohrung des Druckausgleichsrohres auf den Regelraum übertragen wird. Dieses führt dazu, dass im Druckregelraum ein geringfügig geringerer Druck herrscht als im Druckminderraum. Es entsteht somit, bezogen auf das Verhältnis Druckminderraum zu Druckregelraum, im Druckregelraum ein gewisser Saugeffekt im unmittelbaren Bereich der Mittelachsbohrung des Druckausgleichsrohres, das wiederum dazu führt, das bei anstehendem Druck auf der Vorderseite das Ventil etwas langsamer schließt, weil sich der Druck im Regelraum etwas langsamer aufbaut. Gleichzeitig verstärkt sich jedoch mit zunehmendem Durchfluss die Saugwirkung, d. h. der Druck im Regelraum fällt geringfügig ab, so dass der Schließkörper relativ schnell betätigt und das Ventil weiter öffnet, was einen geringeren Ausgangsdruckabfall im Druckminderraum bewirkt.
Gerade mit zunehmendem Durchfluss entstehen immer höhere Druckverluste bei federbetätigten Druckreglern. Hierzu sind verschiedene Maßnahmen ergriffen worden, um bei einem strömenden Fluid einen gezielten strömungstechnischen Effekt zu erzielen. Dieser strömungstechnische Effekt ist ein Saugeffekt. Es zeigt sich, dass dieser Effekt dazu führt, dass der Druck im Membranraum gegenüber dem Druck im Ausgangsquerschnitt des Reglers geringfügig sinkt, so dass der auf diese Weise entstehende Kraftüberschuss der vor gespannten Regelfeder den Ventilsitz etwas weiter öffnet. Durch diese Maßnahme gelangt mehr Fluid zum Regelausgang, so dass dort der Druck ansteigt. Der Anstieg des Druckes ist so lange zu verzeichnen, bis wieder ein Kraftgleichgewicht zwischen Federkraft und Membrandruckkraft hergestellt ist. Dieses ist ein permanenter Regelmechanismus, der dazu führt, dass die Durchflusskennlinie einen geringeren Druckverlust aufweist, als die eines Druckreglers ohne Saugmechanismus.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Erhöhung der Durchflussleistung von Druckregelventilen zu erreichen.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
Zur Lösung der Erfindung und damit zur Erhöhung der Durchflussleistung bei Druckregelventilen wird im Bereich der bekannten Druckausgleichsbohrung ein zusätzlicher Laminarkanal ausgebildet. Ein derartiger Laminarkanal kann durch eine Art Strömungswand, die sich in dem Austrittquerschnitt des Druckreglers befindet, erzeugt werden. Dabei ist der Laminarkanal so ausgebildet, dass in ihm das Fluid turbolenzarm, d. h. quasi laminar durchgeführt wird. Dadurch, dass die Strömungswand im Bereich der Druckausgleichsbohrung installiert wird, entsteht durch die laminare Ausrichtung der Strömung ein wesentlich verstärkter Saugeffekt.
Eine derartige Strömungswand besteht vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff oder dergleichen, wenn sie austauschbar oder nachrüstbar ist. Es ist jedoch auch möglich, dass eine derartige Strömungswand gleich im Fertigungsprozess mit angeformt wird, dieses kann bei Druckregelventilen aus Zinkdruckguss oder Kunststoff sein.
Die Strömungswand ist grundsätzlich so aufgebaut, dass sie nachrüstbar und auch auswechselbar ist. Der Abstand der Strömungswand zu der Ausgleichsbohrung kann je nach Ausgestaltung des Druckregelventils veränderbar sein. Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die Strömungswand etwa parallel zur Öffnung der Druck Ausgleichsbohrung verläuft. Es ist natürlich auch möglich die Strömungswand in einer Schrägstellung einzusetzen, um so den Saugeffekt innerhalb des Laminarkanales zu erhöhen. Die Anströmseite der Strömungswand liegt dabei vor der Druckausgleichsbohrung, so dass durch den geschaffenen Laminarkanal im Bereich der Druckausgleichsbohrung eine nahezu turbolenzarme Strömung vorliegt.
Durch die Dimensionierung der Strömungswand und damit auch des Laminarkanals, kann die Durchflusskennlinie ganz gezielt beeinflusst werden. Diese wirkt sich insbesondere durch eine enorm gesteigerte Durchflussleistung des Druckreglers aus.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten möglichen Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt:
1: Einen Ausschnitt aus einem Druckregelventil mit einer eingesetzten Strömungswand;
2: wie 1, nur in einer Seitenansicht.
Der Übersicht halber ist in der 1 ein Druckregelventil 6 nur in einer Ausschnitt- und Schnittdarstellung dargestellt worden. Das Druckregelventil 6 weist dabei einen Hauptkanal 1 auf, der durch einen Schließkörper 9 mit einem Einlass 11 je nach Regelstellung verbunden wird. An dem Schließkörper 9 ist ein Druckstift 10 oder dergleichen zur Einstellung des gewünschten Druckes vorhanden.
Von dem Hauptkanal 1 geht eine Druckausgleichbohrung 2 zu einem Membranraum 4. Allein durch die Druckausgleichsbohrung 2 wird eine Verbindung zwischen dem Membranraum 4 und dem Hauptkanal 1 hergestellt und somit kann über die Druckausgleichsbohrung 2 der Druck auf der Minderdruckseite in den Regelraum gelangen und den Schließkörper 9 damit betätigen.
Im Bereich der Druckausgleichsbohrung 2 ist eine Strömungswand 7 innerhalb des Hauptkanals 1 eingesetzt worden. Dabei ist die Strömungswand 7 so platziert, dass seine Anströmseite 12 vor der Druckausgleichsbohrung 2 liegt, um so einen Laminarkanal 8, der sich zwischen der Strömungswand 7 und einem Gehäuse 13 erstreckt, auszubilden. Die Strömungswand 7 geht über den Bereich der Druckausgleichsbohrung 2 hinaus und endet innerhalb eines Auslasses 5.
Im Anschluss an die Druckausgleichsbohrung 2 ist auf der rechten Seite eine Querschnittserweiterung 3 angegeben, die eine Erzeugung des Unterdruckes innerhalb des Laminarkanals 8 begünstigt.
In der 2 ist in einer Seitenansicht die innerhalb des Hauptkanals 1 eingefügte Strömungswand 7 noch einmal deutlich sichtbar. Es zeigt sich, dass die Strömungswand 7 innerhalb des Gehäuses 13 quasi eingeschoben werden kann, was insbesondere eine Nachrüstung wesentlich erleichtert. Auch ist es durch diese Ausgestaltung möglich, dass die Strömungswand 7 auswechselbar gestaltet ist.
Ein Druckregelventil 6 der vor genannten Art in Verbindung mit einer Strömungswand 7, die im Bereich der Druckausgleichsbohrung 2 einen Laminarkanal 8 erzeugt, kann für unterschiedlichste Medien, wie Gase aller Art oder Flüssigkeiten oder dergleichen eingesetzt werden.
Des Weiteren ist durch die Dimensionierung der Strömungswand 7 und damit des Laminarkanals 8 die Beeinflussung der Durchflusskennlinie gegeben. Durch die Verwendung eines derartigen Laminarkanals 8 im Beeich der Druckausgleichsbohrung 2 ist die Durchflussleistung eines bekannten Druckreglers erheblich zu steigern.

1: Hauptkanal
2: Druckausgleichsbohrung
3: Querschnittserweiterung
4: Membranraum
5: Auslass
6: Druckregelventil
7: Strömungswand
8: Laminarkanal
9: Schließkörper
10: Druckstift
11: Einlass
12: Anströmseite
13: Gehäuse

Claims

Druckregelventil (6) mit einer zwischen einer Federhaube und einem Kopfstück eingespannten, einerseits von einer einstellbaren Druckfeder und andererseits von einem Ausgangsdruck belasteten Membran, die über einen Schließkörper (9) den Durchfluss steuert, wobei zwischen dem Kopfstück und der Membran ein Membranraum (4) vorgesehen ist, und wobei zwischen dem Membranraum (4) und einem Hauptkanal (1) eine Druckausgleichsbohrung (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Druckausgleichsbohrung (2) innerhalb des Hauptkanals (1) ein zusätzlicher Laminarkanal (8) ausgebildet ist.
Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laminarkanal (8) durch eine Strömungswand (7) gebildet wird.
Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswand (7) etwa parallel oder in einem Winkel zur Öffnung der Druckausgleichbohrung (2) verläuft.
Druckregelventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Strömungswand (7) über die gesamte Breite des Hauptkanals (1) erstreckt.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmseite (12) der Strömungswand (7) vor der Druckausgleichsbohrung (2) angeordnet ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswand (7) nachrüstbar ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswand (7) auswechselbar ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Strömungswand (7) zu der Ausgleichsbohrung (2) veränderbar ist.
Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsbohrung (2) im Bereich der laminaren Strömung liegt.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswand (7) aus Metall oder Kunststoff oder dergleichen besteht.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswand (7) beim Fertigungsprozess mit angeformt worden ist.