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Druckminderventil Die Erfindung bezieht sich auf ein insbesondere
für Druckluftverteilungsanlagen bestimmtes kolbengesteuertes Druckminderventil mit
einem hochdruckseitig angeordneten Verschlußstück, das eine über eine Druckausgleichsbohrung
vom Niederdruck beaufschlagte Entlastungskammer begrenzt, bei dem der das Verschlußstück
betätigende Stößel mit einer axialen, vom Atmosphärendruck beaufschlagten Bohrung
versehen ist.
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Es ist ein kolbengesteuertes Druckminderventil bekannt, bei dem der
das Verschlußstück betätigende Stößel ebenfalls mit einer axialen, vom Atmosphärendruck
beaufschlagten Bohrung versehen ist, bei dem aber die über eine Druckausgleichsbohrung
vom Niederdruck beaufschlagte Kammer nicht von dem Verschlußstück, sondern von dem
Kolben begrenzt wird. Eine Abdichtung zwischen dem Kolben und der Hochdruckseite
des Ventils ist hierbei nicht vorgesehen.
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Weiterhin sind kolbengesteuerte Druckminderventile bekannt, bei denen
die über eine Druckausgleichsbohrung vom Niederdruck beaufschlagte Entlastungskammer
von dem Verschlußstück begrenzt wird; bei diesen Ventilen ist aber der das Verschlußstück
betätigende Stößel als Schubglied ausgebildet, das keine axiale, vom Atmosphärendruck
beaufschlagte Bohrung aufweist. Der Sitz des Verschlußstücks und die von dem Verschlußstück
begrenzte Entlastungskammer sind bei diesen Ventilen jeweils besonders abgedichtet.
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Demgegenüber soll durch die Erfindung bei einem kolbengesteuerten
Druckminderventil, bei dem das hochdruckseitig angeordnete Verschlußstück sowohl
eine vom Niederdruck beaufschlagte Entlastungskammer begrenzt als auch von einem
Stößel betätigt wird, der mit einer axialen vom Atmosphärendruck beaufschlagten
Bohrung versehen ist, die Abdichtung verbessert und vereinfacht werden.
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Demgemäß besteht die Erfindung bei einem Druckminderventil mit dieser
Ausbildung darin, daß das becherförmig ausgebildete und auf einem gehäusefesten
Kolben verschiebbar gelagerte Verschlußstück auf seiner gesamten Außenfläche mit
einem Überzug aus elastischem Werkstoff versehen ist, dessen den Rand des becherförmigen
Verschlußstückes umgebender Teil als Dichtungslippe ausgebildet ist.
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Bei einem in dieser Weise ausgebildeten Druckminderventil wird der
erhebliche Vorteil erreicht, daß mit Hilfe einer einzigen, mit verhältnismäßig geringem
Aufwand herstellbaren Dichtung drei potentielle Leckstellen, nämlich der gehäusefeste
Ventilsitz für das Verschlußstück sowie der Ventilsitz des Verschlußstücks für den
mit der axialen Bohrung versehenen Betätigungsstößel und schließlich die Führung
des Verschlußstücks, in einfacher Weise betriebssicher abgedichtet werden.
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Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckminderventils wird
nachstehend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher -beschrieben, deren
einzige Figur einen Aufriß des Druckminderventils im Axialschnitt darstellt.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besteht das Gehäuse des Druckminderventils.
aus zwei Teilen, nämlich aus einem oberen Teil 1 und aus einem unteren Teil 2, die
bei 3 miteinander verschraubt sind.
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Das obere Teil 1 weist einen Einlaßkanal 4 für die Druckluft und einen
Auslaßkanal 5 auf, wobei der Durchtritt von einem Kanal zum anderen durch ein Verschlußstück
6 geregelt wird, dessen Sitz 7 durch den oberen kegelstumpfförmigen Rand eines Teils
8 gebildet wird, das in Bohrungen 91 und 92 der Teile 1, 2 eingesetzt ist und zwischen
Schultern 10 und 11 in seiner Lage gehalten wird. Ringdichtungen 12 und 13 gewährleisten
die Umfangsabdichtung des Teils B.
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Der Teil 8 weist außerdem an seinem unteren Teil eine Bohrung 14 auf,
in der dichtend ein Regelkolben 15 gleiten kann, der mit einer Lippendichtung 16
versehen ist. Der Kolben 15 ist nach oben durch einen Stößel 17 verlängert, der
einen zweiten Sitz 18 für das Verschlußstück 6 bildet und normalerweise durch eine
Regelfeder 19, die sich unter dem Kolben 15 abstützt, in Anlage am Verschlußstück
gehalten wird.
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Die Feder 19 ist in ihrer Spannung regelbar und stützt sich zu diesem
Zweck auf einer Mutter 20 ab, die einerseits im Teil 2 mittels Rippen 21, die in
Nuten des letzteren gleiten, axial geführt ist und die
andererseits
von einem Gewindebolzen 23 durchsetzt ist, der außerhalb des Teils 2 durch einen
Vierkantansatz 24 verlängert ist, auf den ein Einstellhandrad 25 aufgesetzt ist.
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Wie ferner ersichtlich, hat das Verschlußstück 6, das in dem Lufteinlaßraum
26 des Druckminderventils angeordnet ist, etwa die Form eines Bechers, der gleitend
auf einer zylindrischen Führung 27 angeordnet ist, welche am Teil 1 ausgebildet
und den Sitzen des Verschlußstücks zugekehrt ist.
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Eine schwache Feder 28 sucht das Verschlußstück gegen seine Sitze
7 und 18 zu drücken, während ein Raum 29 zwischen der Führung 27 und dem Verschlußstück
6 mit der Ventilauslaß über eine Leitung 30 von geringem Querschnitt und
über einen Ringraum 31 in Verbindung steht. Das Teil 8 weist zwischen den Dichtungen
12 und 13 Radialbohrungen 32 auf, die in eine Ringkammer 33 münden,
mit welcher der Auslaßkanal 5 in Verbindung steht. Ein Raum 35, der im Teil 8 oberhalb
des Regelkolbens 15 vorgesehen ist, ist über eine Leitung 34 mit dem Auslaßkanal
5 verbunden.
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Der Raum 36 unter dem Verschlußstück 6 im Stößel 17 des Kolbens
15 steht über eine Bohrung 37, die am Fuß des Teiles 2 vorgesehen ist, ständig mit
der Außenluft in Verbindung.
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Das becherförmige Verschlußstück 6 wird durch einen Überzug 38 aus
elastischem Material gebildet, der einen Kern 39 umgibt, welcher dem Verschlußstück
ausreichende Steifigkeit verleiht und im Betrieb dessen einwandfreie Bewegung mit
Bezug auf die Führung 27 gewährleistet. Außerdem umgibt der Überzug 38 den Kern
39 derart, daß sie um dessen Rand herum eine auf der Führung 27 gleitende Dichtungslippe
40 bildet.
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Der Überzug ist ferner an der Spitze durch einen Ansatz 41 verlängert,
der dadurch eine zusätzliche Führung des Verschlußstücks sicherstellt, daß er gleitend
in den hohlen Stößel 17 eintritt, und der mit Führungsrippen 42 versehen
ist, so daß er die Leitung nicht verschließt, welche der Stößel unterhalb des Sitzes
18 bildet.
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Wenn zunächst das Druckminderventil sich noch nicht im Betriebszustand
befindet, d. h. wenn die Druckluftzufuhr geschlossen ist und der Niederdruck gleich
Null ist, bewirkt die Regelfeder 19 über den Kolben 15 und dessen Stößel 17 das
Anheben des Verschlußstücks 6, so daß dieses die seinem Sitz 7 entsprechende Verteilungsöffnung
freigibt. Diese Anhebung ist innerhalb des möglichen Hubs 43 des Kolbens 15 im Teil
8 und des möglichen Hubs 44 des Verschlußstücks in bezug auf seine Führung 27 möglich.
In der angehobenen Stellung wird das Verschlußstück gegen den Sitz 18 unter der
Gegenwirkung der Federn 19 und 28 angedrückt gehalten. Hieraus ergibt sich, daß
während des normalen Betriebs das Verschlußstück auf dem Sitz 18 gehalten wird,
wie wenn es aus einem Stück mit dem Stößel 17 bestehen würde.
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Wenn Druckluft durch den Einlaßkanal4 eintritt, strömt sie durch den
zwischen dem Verschlußstück und dem Sitz 7 frei gelassenen Durchlaß und durch die
Kammer 31 zum Auslaßkanal 5 (s. die vollausgezogenen Pfeile) und tritt in den Raum
35 ein.
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Die in die Kammer 31 eintretende Luft übt zuerst einen verringerten
Druck unterhalb des Verschlußstücks 6 auf eine Fläche aus, die gleich der um die
Fläche des Sitzes 18 verringerten Fläche des Sitzes 7
ist. Durch die
Leitung 30 gelangt jedoch Luft von verringertem Druck in den kleinen Raum
29, und diese Luft wirkt in diesem Raum auf eine Fläche, die etwa derjenigen des
Sitzes 7 entspricht, so daß das Verschlußstück nach unten in Auflage auf dem Schaft
17 nicht nur durch die Feder 28, sondern auch durch eine Kraft belastet
bleibt, die durch den verringerten Druck erzeugt wird, welcher auf eine Fläche wirksam
wird, die im wesentlichen gleich derjenigen des Sitzes 18 ist.
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Die in der Kammer 31 entspannte Luft tritt ferner in den kleinen Raum
35 oberhalb des Regelkolbens 15 ein und übt auf diesen eine Kraft aus, welche das
Bestreben hat, den Kolben unter Zusammendrückung der Feder 19 nach abwärts zu bewegen.
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Die Kraft des verminderten Drucks auf das Verschlußstück und auf den
Kolben 15, welche der Wirkung der Feder 19 entgegengesetzt ist, hat das Bestreben,
den Durchlaß des Verschlußstücks 6 zu verschließen.
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Hieraus ergibt sich, daß bei einer gegebenen Einstellung der Spannung
der Feder 19, durch die die Wirkung des verringerten Drucks ausgeglichen wird, dieser
Druck dann auf einem gegebenen Wert gehalten wird.
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Die Empfindlichkeit des Druckminderventils ist infolge des fast vollkommenen
Gleichgewichtszustandes, in welchem sich das Verschlußstück 6 befindet, hoch.
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Die Kraft, welche im Betrieb das Verschlußstück auf seinen Sitz 7
aufdrücken kann, ist gleich derjenigen, welche durch den Druck der eintretenden
Luft auf die Differenz der Querschnitte mit dem Durchmesser 45 und 46 ausgeübt wird,
unter Berücksichtigung des Umstandes, daß das Verschlußstück und der Regelkolben
sich so verhalten, wie wenn sie aus einem Stück bestehen würden.
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- Im Betrieb spielt die Dichtung 16 des Regelkolbens 15 die Rolle
eines Dämpfers, da diese Dichtung durch ihre Reibung ruckartige Bewegungen des Kolbens
und damit jedes »Schlagens« des Verschlußstücks verhindert.
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Andererseits wird, wenn im Betrieb aus irgendeinem Grund der verminderte
Druck über den eingestellten oder eingeregelten Druck ansteigt, der Kolben 15, der
sich im Gleichgewicht zwischen der Wirkung der Feder 19 und derjenigen des verminderten
Drucks befindet; nach unten gedrückt. Bei dieser Bewegung verläßt der Stößel
17 bei seiner Abwärtsbewegung das Verschlußstück, das sich auf seinem Sitz
7 im Ruhezustand befindet und gibt dadurch die dem Sitz 18 entsprechende Öffnung
innerhalb der Grenze frei, welche durch den bei 47 angegebenen möglichen Hub des
Kolbens 15 bestimmt wird. Diese Freigabe hat sofort zur Folge, daß der Raum verminderten
Drucks über die Bohrung 37 (gestrichelte Pfeile) mit der Außenluft in Verbindung
gebracht wird, wobei die Ausströmung so lange andauert als auf der Austrittsseite
des Druckminderventils ein Drucküberschuß besteht.