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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckreduzierventil für flüssige und gasförmige Medien, insbesondere zur Regelung des Drucks in Rohrleitungssystemen, z.B. in Gebäuden.
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Druckreduzierventile sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Diese werden beispielsweise in Leitungssystemen für Wasserbereitungsanlagen oder auch für Reinstwasseranlagen eingesetzt.
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Die
DE 44 34 634 B2 offenbart ein Druckreduzierventil, bei welchem die Einstellung des gewünschten Abgangsdrucks einfach handhabbar ist. Das in das Gehäuse einströmende Medium weist einen hohen bzw. zu hohen Druck für die weitere Nutzung auf. Durch die Einstelleinheit kann der gewünschte Abgangsdruck eingestellt werden, indem die Feder entsprechend vorgespannt wird. Dies wiederum ergibt die entsprechende Kraft auf den Kolben, der den Abgangsdruck regelt. Ist die Feder stark zusammengepresst, erzeugt sie eine hohe Gegenkraft auf den Kolben, wodurch der gewünschte Abgangsdruck hoch ist. Der Kolben bzw. der Dichtsitz, der sich zwischen Ventilelement und ringförmigem Vorsprung des Gehäuses befindet, schließt sich erst, wenn der aufbauende Druck im Ventil bzw. in der Kolbenkammer so groß ist, dass er den zulässigen Abgangsdruck überschreitet, wodurch der Kolben gegen die Federkraft gedrückt wird und das Ventilelement den Ventilsitz schließt. Der Kolben und das Ventilelement mit Stange bestehen aus mehreren Einzelteilen, zudem sind Dichtelemente daran angeordnet, die die Dichtheit gewährleisten, die ebenfalls als separate Teile ausgebildet sind. Ein derartiges Druckreduzierventil weist Nachteile auf im Einsatz bei hochreinen Medien, da dadurch die vielen Einzelteile die Möglichkeit einer Verunreinigung erhöht ist. Zudem sind Dichtelemente aus Elastomeren, wie sie üblicherweise eingesetzt werden, für die Anwendung bei hochreinen Medien unzulässig, da sie einen ungewünschten Abrieb verursachen, der das Reinstmedium verunreinigen könnte.
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Aus der
EP 2 843 495 A1 ist weiter ein Druckreduzierventil bekannt, bei dem der Kolben des Druckreduzierventils einteilig ausgebildet ist und das Dichtelement integral am Kolben oder integral am Innengehäuse angeordnet ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Druckreduzierventil der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass ein Druckreduzierventil einfach aufgebaut sein kann und gleichzeitig die verwendeten Dichtelemente keine Kontamination des durch das Druckreduzierventil hindurchgeleiteten Mediums verursachen können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Druckreduzierventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein Druckreduzierventil für flüssige und gasförmige Medien, insbesondere zur Regelung des Drucks in Rohrleitungssystemen, vorzugsweise in Gebäuden, mit einem Gehäuse bereitgestellt wird, wobei das Gehäuse ein Gehäuseoberteil, ein Gehäusemittelteil und einen Gehäusedeckel aufweist, wobei das Gehäusemittelteil eine Hohlstruktur aufweist, wobei das Druckreduzierventil weiter eine Membran zur Unterteilung des Gehäuses in einen fluidfreien und einen fluiddurchströmten Bereich aufweist, wobei das Druckreduzierventil weiter eine Zulaufkammer und eine Ablaufkammer aufweist, die jeweils zumindest teilweise durch die Hohlstruktur ausgebildet sind, wobei die Verbindung zwischen Zulaufkammer und Ablaufkammer mittels eines Sitzdichtungselements versperrbar und abdichtbar ist, wobei das Sitzdichtungselement mittels wenigstens einem teilweise exzentrisch zum Sitzdichtungselement angeordneten Sitzdichtungshalteelement mit der Membran verbunden ist.
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Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass das Druckreduzierventil auf einen zentralen Kolben verzichten kann und eine exzentrische Halterung in Bezug zum Sitzdichtungselement vorgesehen ist. Hierdurch soll verhindert werden, dass es aufgrund des Einsatzes eines Kolbens, einer entsprechenden Kolbendichtung und damit Komponenten bedarf, die ständig in dichtendem Kontakt beweglich innerhalb einer Kolbenbohrung geführt werden. Dies ist nunmehr nicht erforderlich, vielmehr wird das Sitzdichtungselement exzentrisch in Bezug auf das Sitzdichtungselement gehalten und ein etwaiger Abrieb im Druckreduzierventil wird hierdurch verringert.
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Das Sitzdichtungshalteelement kann wenigstens zwei exzentrische Verbindungsstangen und ein erstes und ein zweites Brückenelement aufweisen, wobei die Brückenelemente mit den Verbindungsstangen verbunden sind und wobei das erste Brückenelement an der Membran befestigt ist und wobei das zweite Brückenelement mit dem Sitzdichtungselement verbunden ist oder dieses zumindest teilweise ausbildet. Hierdurch wird eine stabile und einfache Verbindung des Sitzdichtungselements mit der Membran des Druckreduzierventils hergestellt. Hierdurch wird es möglich, durch die entsprechende Betätigung der Membran des Druckreduzierventils das Sitzdichtungshalteelement und damit das Sitzdichtungselement entsprechend der Funktion des Druckreduzierventils zu betätigen.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Gehäusemittelteil Kanäle aufweist, in denen die Verbindungsstangen jeweils hindurch geführt sind. Bei den Kanälen kann es sich um Kanäle handeln, die mit der Ablaufkammer des Druckreduzierventils verbunden sind, so dass über die Kanäle der Abgangsdruck des Druckreduzierventils gegen die Membran angestellt werden kann.
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Die Verbindungsstangen können jeweils berührungsfrei durch den jeweiligen Kanal geführt sein. Hierdurch wird der Abrieb innerhalb des Druckreduzierventils weiter verringert.
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Das erste, membranseitige Brückenelement kann eine plane Auflagefläche aufweisen, wobei die Auflagefläche auf der Membran flächig aufliegt. Hierdurch wird eine weitere Erhöhung der Lebensdauer der Membran erreicht und eine gute Befestigung des ersten Brückenelements des Sitzdichtungshalteelements. Die plane Auflagefläche unterstützt die Membran und stabilisiert diese. Denkbar ist, dass umlaufend außerhalb der planen Auflagefläche die Membran eine Auswölbung aufweist, die die entsprechende Beweglichkeit der Membran gewährleistet.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass auf der dem ersten, d.h. dem membranseitigen Brückenelement abgewandten Seite der Membran ebenfalls flächig auf der Membran aufliegend ein Gegenstück zum membranseitigen bzw. ersten Brückenelement angeordnet ist. Hierdurch wird eine sichere und einfache Verbindung des membranseitigen, ersten Brückenelements mit der Membran und dem Gegenstück erreicht. Insgesamt wird hierdurch eine besonders stabile Konstruktion ausgebildet.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Gegenstück als Aufnahme für eine Einstellfeder des Druckreduzierventils ausgebildet ist. Hierüber kann einfach und zuverlässig die entsprechende Vorspannung für die Einstellung des maximalen Abgangsdrucks des Druckreduzierventils erreicht werden und auch definiert werden, bei Überschreiten welchen Abgangsdrucks das Sitzdichtungselement schließen soll.
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Das Gegenstück und das erste, d.h. membranseitige Brückenelement können durch die Membran hindurch miteinander befestigt sein. Hierzu kann beispielsweise eine Schraubverbindung durch die Membran und sowohl das Gegenstück und das Brückenelement hindurch ermöglicht sein. Eine entsprechende Abdichtung kann durch Wulste und entsprechende Gegennuten im Gegenstück und Brückenelement erreicht werden.
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Das Sitzdichtungselement kann in seinem der Ablaufkammer zugewandten Teil ausgehöhlt sein. Hierdurch wird eine Selbstverstärkung der Dichtwirkung des Sitzdichtungselements ermöglicht. Denn durch den in der Ablaufkammer anstehenden Abgangsdruck wird das Sitzdichtungselement weiter gegen die abzudichtende Verbindung zwischen Ablaufkammer und Zulaufkammer angestellt.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Sitzdichtungselement eine nach außen oder innen hin konvex ausgeformte umlaufende Dichtlippe aufweist. Hierdurch wird die Dichtwirkung des Sitzdichtungselements weiter verstärkt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckreduzierventils;
- 2 eine weitere Schnittdarstellung durch das Ausführungsbeispiel gemäß 1 des erfindungsgemäßen Druckreduzierventils.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckreduzierventils 10 in einer schematischen Schnittdarstellung.
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2 zeigt eine weitere Ansicht des Druckreduzierventils 10 gemäß 1.
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Das Druckreduzierventil 10 ist ein Druckreduzierventil 10 für flüssige und gasförmige Medien, insbesondere zur Regelung des Drucks in Rohrleitungssystemen, vorzugsweise in Gebäuden.
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Als Anwendungsbereich kommen beispielsweise Reinstwasseranwendungen oder die Verwendung als Reinstwasser-Druckreduzierventile in Betracht.
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Das Druckreduzierventil 10 weist ein Gehäuse 12 auf.
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Das Gehäuse 12 weist dabei ein Gehäuseoberteil 14, ein Gehäusemittelteil 16 und einen Gehäusedeckel 18 auf.
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Dabei weist das Gehäusemittelteil 16 eine Hohlstruktur 20 auf, die sich auf der dem Gehäuseoberteil 14 zugewandten Seite in einen Teil einer Zulaufkammer 22 aufweitet.
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Im Gehäusemittelteil 16 ist weiter ein Einsatz 24 angeordnet, der ebenfalls eine hohle Ausnehmung 26 aufweist, um auf der dem Gehäuseoberteil 14 zugewandten Seite eine Membrandruckkammer 28 auszubilden.
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Der Einsatz 24 ist mit einer Ringnut 25 versehen und damit auf einen Zentrierring 16a des Gehäusemittelteils 16 aufgesetzt und hierdurch zentriert.
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Zur Abdichtung zwischen Einsatz 24 und Gehäusemittelteil 16 sind weiter mehrere Dichtringe 16b, 16c, 16d und 16e vorgesehen.
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Zwischen dem Einsatz 24 und Gehäuseoberteil 14 ist eine Membran 30 vorgesehen.
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Die Membran 30 wird durch das Gehäusemittelteil 16 und das Gehäuseoberteil 14 klemmend gehalten. Hierzu ist auch ein Haltering 32 vorgesehen.
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Der Haltering 32 ist dabei zwischen Gehäuseoberteil 14 und Membran 30 angeordnet.
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Der Einsatz 24 und der Haltering 32 umgreifen mit entsprechend angepassten Einsenkungen 24a bzw. 32a einen Außenwulst 30a der Membran 30.
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Das Gehäuseoberteil 14 und das Gehäusemittelteil 16 sind mittels eines Gewindes 34 miteinander verschraubt. Dadurch werden die zwischen Gehäuseoberteil 14 und Gehäusemittelteil 16 angeordneten Elemente miteinander in Eingriff gebracht und die Dichtringe 16b, 16c, 16d und 16e sowie die Abdichtung zwischen Membran 30, dem Einsatz 24 und dem Haltering 32 wird ausgebildet.
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Der Gehäusedeckel 18 ist auf der dem Gehäuseoberteil 14 abgewandten Seite des Gehäusemittelteils 16 in den Gehäusemittelteil 16 mittels eines Gewindes 36 eingeschraubt.
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Durch einen radialen Dichtring 38 wird eine Abdichtung vor dem Gewinde 36 zwischen Gehäusemittelteil 16 und Gehäusedeckel 18 etabliert.
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Zwischen Gehäusemittelteil 16 und dem Gehäusedeckel 18 ist eine Ablaufkammer 40 angeordnet und durch Wandungen des Gehäusemittelteils 16 und des Gehäusedeckels 18 ausgebildet.
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Über einen Durchgang 42 in einer Zwischenwand 44 des Gehäusemittelteils 16 ist eine Verbindung 46 zwischen der Zulaufkammer 22 und Ablaufkammer 40 hergestellt.
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In der Ablaufkammer 40 ist ein Sitzdichtungselement 48 vorgesehen. Die Verbindung zwischen Zulaufkammer 22 und Ablaufkammer 40 ist mittels des Sitzdichtungselements 48 versperrbar und abdichtbar.
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Zur Verbesserung der Dichtwirkung des Sitzdichtungselements 48 ist das Sitzdichtungselement 48 in seinem der Ablaufkammer 40 zugewandten Teil aushöhlt.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Sitzdichtungselement 48 eine nach außen oder innen hin konvex ausgeformte umlaufende Dichtlippe aufweist.
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Zur Halterung des Sitzdichtungselements 48 ist ein Sitzdichtungshalteelement 50 vorgesehen.
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Das Sitzdichtungshalteelement 50 weist zwei exzentrische Verbindungsstangen 52 und ein erstes und ein zweites Brückenelement 54, 56 auf.
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Die Brückenelemente 54, 56 sind durch die Verbindungsstangen 52 miteinander verbunden.
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Das Gehäusemittelteil 16 weist Kanäle 58 auf, in denen die Verbindungsstangen 52 jeweils berührungsfrei hindurchgeführt sind.
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Das erste, membranseitige Brückenelement 54 ist an der Membran 30 befestigt.
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Das zweite Brückenelement 56 ist mit dem Sitzdichtungselement 48 verbunden. Denkbar ist auch, dass das zweite Brückenelement 56 das Sitzdichtungselement 48 zumindest teilweise ausbildet.
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Das erste Brückenelement 54 weist eine plane Auflagefläche 54a auf, wobei die Auflagefläche 54a auf der Membran 30 flächig aufliegt.
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Auf der dem ersten Brückenelement 54 abgewandten Seite der Membran 30 ist ebenfalls flächig auf der Membran 30 aufliegend ein Gegenstück 60 zum ersten Brückenelement 54 angeordnet.
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Das Gegenstück 60 und das erste Brückenelement 54 sind durch die Membran hindurch miteinander befestigt und zwar hier durch eine Verschraubung 62.
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Um die Verschraubung 62 herum ist eine Dichtung durch zwei sich aus der Oberfläche der Membran 30 erhebende, ringförmig umlaufende Dichtwulste 30b und 30c ausgebildet, die jeweils entsprechend in einer Aufnahmenut im Gegenstück 60 und im ersten Brückenelement 54 dichtend eingepresst sind.
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Das Sitzdichtungselement 48 ist somit insgesamt mittels wenigstens eines teilweise exzentrisch angeordneten Sitzdichtungshalteelements 50 mit der Membran 30 verbunden.
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Das Druckreduzierventil 10 ist hier im geöffneten montierten Zustand gezeigt. Im geschlossenen montierten Zustand ist das Sitzdichtungselement 48 dichtend an den unteren Rand des Durchgangs 42 bzw. der Verbindung 46 angelegt.
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Das Druckreduzierventil 10 weist weiter einen ersten Anschluss 64 und einen zweiten Anschluss 66 auf.
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Der erste Anschluss 64 ist mit der Zulaufkammer 22 verbunden und mündet in diese hinein.
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Der zweite Anschluss 66 ist mit der Ablaufkammer 40 verbunden.
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Im Druckreduzierventil 10 ist jenseits der Membran 30 und durch die Membran 30 vom fluiddurchströmten Bereich des Druckreduzierventils 10 getrennt weiter ein fluidfreier Bereich 68 vorgesehen, der sich im Wesentlichen im Bereich des Gehäuseoberteils 14 befindet.
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Das Druckreduzierventil 10 weist weiter eine Einstellfeder 70 auf, die im Gehäuseoberteil 14 angeordnet ist.
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Das Gegenstück 60 ist dabei als Aufnahme für die Einstellfeder 70 des Druckreduzierventils 10 ausgebildet.
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Die Feder 70 ist dabei einerseits über eine Gegenstück 60 an ihrem einen Ende gegen die Membran 30 und auch das Sitzdichtungshalteelement 50 angestellt und an ihrem anderen Ende gegen eine Einstellschraube 72 mit Federhalter 74.
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Die Einstellschraube 72 ist dabei mit ihrem Lager- und Distanzabschnitt 76 im Gehäuseoberteil 14 geführt und kann über eine Kontermutter 78 entsprechend gesichert werden.
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Zur Auflage an der Feder 70 ist der Federhalter 74 vorgesehen, der das der Einstellschraube 72 zugewandte Ende der Feder 70 führt und entsprechend abstützt.
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Das freie Ende der Einstellschraube 72 wird mittels eines abnehmbaren Deckels 80 abgedeckt.
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Der Ablaufkammer 40 und der Ventilraum 26 sind über die Kanäle 58 miteinander fluidverbunden. Der Anschluss 66 ist weiter derart angeordnet, dass er an die Ablaufkammer 40 angeschlossen ist.
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Die Funktion des Druckreduzierventils 10 lässt sich dabei wie folgt beschreiben:
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Durch den Anschluss 64 (auch Einlass genannt) strömt das Fluid in das Druckreduzierventil 10 ein (siehe Pfeil in der Figur) und bei geöffneter Ventilstellung weiter durch den unteren Bereich der Zulaufkammer 22 an dem Sitzdichtungselement 48 vorbei in Richtung Anschluss 66 (auch Auslass genannt).
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Das Sitzdichtungselement 48 und das Sitzdichtungshalteelement 50 werden durch die Feder 70 entsprechend der Einstellung und Vorspannung durch die Einstellschraube 72 nach unten gedrückt und hierdurch geöffnet. Die entsprechende Federkraft, die durch die vorgespannte Feder 70 mit Hilfe des Federhalters 74 wirkt, hält das Druckreduzierventil 10 geöffnet.
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Die Stärke der Vorspannung der Feder 70 wird über die Einstellung der Schraube 72 erreicht (hier ist auch der Einsatz einer Spindel denkbar), so dass die Feder 70 auf die entsprechende Länge vorgespannt wird.
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Bei geschlossener Stellung (hier nicht gezeigt) liegt der Abgangsdruck (Druck im Bereich des Anschlusses 66) über dem voreingestellten Abgangsdruckpunkt. Das Medium strömt dann über die Kanäle 58, welche im Gehäusemittelteil 16 angeordnet sind und drückt dort gegen die Membran 30 und Teile des Sitzdichtungshalteelements 50. Dieser Druck, der dort entsteht, drückt somit gegen die Federkraft der Feder 70. Sobald die Kraft durch das Medium unterhalb der Membran 30 höher ist als der zulässige Abgangsdruck bzw. die eingestellte Federkraft der Feder 70, wird die Feder 70 weiter zusammengepresst und das Sitzdichtungshalteelement 50 mit dem Sitzdichtungselement 48 wird durch die Membran 30 nach oben gezogen.
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Das Sitzdichtungselement 48 dichtet die Verbindung 46 zwischen Zulaufkammer 22 und Ablaufkammer 40 ab, so dass ein Einströmen von Fluid durch die Verbindung 46 in den Anschluss 66 nicht mehr möglich ist. Der im Inneren des Sitzdichtungselements 48 anstehende Druck verstärkt dabei die Dichtwirkung des Sitzdichtungselements 48, da das im Ventilraum 46 anstehende Fluid von innen gegen die Dichtlippe des Sitzdichtungselements 48 drückt und diese gegen den unteren Rand der Verbindung 46 dichtend drückt. Dadurch ist das Druckreduzierventil 10 geschlossen und abgedichtet.
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Senkt sich dann der Abgangsdruck unter den voreingestellten Wert, sackt auch der Druck unterhalb der Membran 30 wieder ab. Das Sitzdichtungshalteelements 50 und damit auch das Sitzdichtungselement 48 sinken entsprechend ab und das Medium kann das Druckreduzierventil 10 wieder durchströmen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Druckreduzierventil
- 12
- Gehäuse
- 14
- Gehäuseoberteil
- 16
- Gehäusemittelteil
- 16a
- Zentrierring
- 16b
- Dichtring
- 16c
- Dichtring
- 16d
- Dichtring
- 16e
- Dichtring
- 18
- Gehäusedeckel
- 20
- Hohlstruktur
- 22
- Zulaufkammer
- 24
- Einsatz
- 24a
- Einsenkungen
- 25
- Ringnut
- 26
- hohle Ausnehmung
- 28
- Membrandruckkammer
- 30
- Membran
- 30a
- Außenwulst
- 30b
- Dichtwulste
- 30c
- Dichtwulste
- 32
- Haltering
- 32a
- Einsenkungen
- 34
- Gewinde
- 36
- Gewinde
- 38
- Dichtring
- 40
- Ablaufkammer
- 42
- Durchgang
- 44
- Zwischenwand
- 46
- Verbindung
- 48
- Sitzdichtungselement
- 50
- Sitzdichtungshalteelement
- 52
- exzentrische Verbindungsstangen
- 54
- erstes Brückenelement
- 54a
- Auflagefläche
- 56
- zweites Brückenelement
- 58
- Kanäle
- 60
- Gegenstück
- 62
- Verschraubung
- 64
- erster Anschluss
- 66
- zweiter Anschluss
- 68
- fluidfreier Bereich
- 70
- Einstellfeder
- 72
- Einstellschraube
- 74
- Federhalter
- 76
- Lager- und Distanzabschnitt
- 78
- Kontermutter
- 80
- Deckel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4434634 B2 [0003]
- EP 2843495 A1 [0004]
- JP 2002157021 A [0005]
- DE 4024487 A1 [0005]
- GB 2071277 A [0005]
- EP 2211247 A2 [0005]
- US 3902522 [0005]
- FR 2632045 A1 [0005]
- DE 4434634 A1 [0005]
