DE1272667B

DE1272667B - Stellventil

Info

Publication number: DE1272667B
Application number: DE1965G0042879
Authority: DE
Inventors: Hans Bender
Original assignee: Gulde Regelarmaturen K G
Current assignee: Gulde Regelarmaturen K G
Priority date: 1965-02-18
Filing date: 1965-02-18
Publication date: 1968-07-11

Description

Stehventil Die Erfindung betrifft ein Stellventil, dessen Stange in der einen Richtung durch eine Feder und in der anderen Richtung durch eine Membrane angetrieben wird, wobei die vom Ventil abgewandte Gehäusewand der Membrankammer eine gasführende Öffnung und eine mit Kupplungsmittel versehene, mit der Stange fluchtende zentrale Öffnung aufweist und das freie Ende der Stange mit Kupplungsmitteln versehen ist.
Bei Stellventilen läßt es sich nicht vermeiden, daß die auf den Ventilkegel einwirkenden Kräfte unter Umständen recht erheblich voneinander abweichen. Demgemäß besteht das Bedürfnis, die an der Ventilstange angreifenden Verstellkräfte verändern zu können, und zwar möglichst ohne Ausbau des Stellventils und vorteilhaft während des Betriebes. Bei Stellventilen ist es üblich, die Stange, welche den Verschlußkörper steuert, in der einen Richtung durch eine Membrane und in der Gegenrichtung durch eine Feder anzutreiben. Dabei ist es bekannt, die vom Ventil abgewandte Gehäusewand der Membrankammer mit einer gasführenden Öffnung und einer Kupplungsmittel aufweisenden, mit der Stange fluchtenden, zentralen Öffnung zu versehen und außerdem am freien Ende der Stange Kupplungsmittel anzubringen. Unabhängig davon ist es bekannt, die Feder zwischen Ventil und Membrane anzuordnen. Keine dieser Konstruktionen ermöglicht es jedoch, die Verstellkräfte in einfacher Weise zu verändern. Eine solche Änderungsmöglichkeit ist aber auch noch nach Einführung des sogenannten Einheitsdruckbereiches von 0,2 bis 1,0 atü erforderlich. Der Ventilhub soll diesem Bereich der von den Reglern abgegebenen Ausgangsdrücke linear zugeordnet sein. Die Zuordnung des Steuerluftdrucks zum Ventilhub wird durch die Bemessung der Membranfläche und der Rückholfeder erreicht. Diese Bemessungen lassen sich nach der Fertigstellung und dem Einbau des Stehventils aber nicht mehr ohne weiteres ändern.
Einfach wirkende Membranantriebe können für zwei Bewegungsrichtungen gebaut werden: a) Steigender Steuerdruck fährt die Stange aus, wogegen die Rückholfeder sie einfährt, b) steigender Steuerdruck fährt die Stange ein, wogegen die Rückholfeder die Stange ausfährt. Derartige Stehventile mit den Bewegungsrichtungen nach a) und b) werden in der Technik in großem Umfang gebraucht, und es besteht das Bedürfnis, sie in ihrem Grundaufbau einheitlich für verschiedene Verwendungsarten auszubilden. Dabei ergibt sich dann das Bedürfnis, sie den unterschiedlichen Verwendungsmöglichkeiten anzupassen, wodurch sich gleichzeitig der Vorteil ergeben würde, daß überlastete Teile oder solche Teile, die aus anderen Gründen den Anforderungen nicht mehr gerecht werden, leicht ausgetauscht oder verstärkt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, den Antrieb leicht zu ergänzen, wobei verschiedene Mittel angewandt werden können, z. B. eine weitere Feder, eine weitere Membrane oder beides.
Bei einem Stellventil, dessen Stange in der einen Richtung durch eine Feder und in der anderen Richtung durch eine Membrane bewegt wird, wobei die vom Ventil abgewandte Gehäusewand der Membrankammer eine gasführende Öffnung und eine mit Kupplungsmitteln versehene, mit der Stange fluchtende zentrale Öffnung aufweist und das freie Ende der Stange mit Kupplungsmitteln versehen ist, besteht die Erfindung darin, daß in an sich bekannter Weise die Feder zwischen Ventil und Membrane angeordnet ist und die Kupplungsmittel der fluchtenden Öffnung dichtend ein weiteres Gehäuse aufnehmen können, in welches durch die fluchtende Öffnung eine an das freie Stangenende angekuppelte Spindelverlängerung hineinragt, die an ein zusätzliches Antriebsmittel angeschlossen ist, das gleichartig einem der ersten Antriebsmittel ist und in gleicher Richtung arbeitet wie dieses. Bei einer derartigen Ausbildung bereitet es keine Schwierigkeit, an der fluchtenden Öffnung zusätzliche Antriebsmittel für die dann zu verlängernde Spindel anzubringen.
Wenn man imstande ist, den sogenannten Einheitsdruck beispielsweise durch die Verwendung eines Stellungsreglers zu erhöhen, so ergibt sich als einfachste Lösung die Erhöhung der Federkraft.
Besteht keine Möglichkeit, den Druck, welcher zur Bewegung der Membrane dient, beispielsweise durch einen Stellungsregler zu erhöhen, so kann man sich einer Anordnung bedienen, bei der an die fluchtende, gegen Strömung abgedichtete Öffnung ein weiteres Membrangehäuse angeschlossen ist, dessen Membrane auf der gleichen Seite wie die erste Membrane eine Druckkammer begrenzt. Man hat auf diese Weise eine Verdopplung der wirksamen Membranfläche bei an sich gleicher Membrangröße. Eine solche Anordnung ist günstig, wenn man gleiche Bauteile verwenden will. Die gleichzeitige Verwendung von zwei Membranen ist an sich bekannt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für den Gegenstand der Erfindung schematisch im Axialschnitt dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine einfach wirkende Anordnung mit zusätzlicher Feder sowie F i g. 2 eine einfach wirkende Anordnung mit zusätzlicher Membrane und zusätzlicher Feder, wobei außerdem die Möglichkeit beibehalten worden ist, die Wirkungsweise in an sich bekannter Weise umzukehren.
Gemäß F i g. 1 wird der Verschlußkörper 1 des Ventils 2 durch eine Stange 3 verstellt, deren Zeiger 4 vor einer Skala 5 spielt. Auf der Stange 3 ist eine Gewindehülse 6 aufgeschraubt, welche zwei Ringe 7 und 8 aufweist. Zwischen diesen beiden Ringen befinden sich die konischen Federteller 9 und 10, an denen sich die Druckfeder 11 abstützt. Die Anordnung 9 bis 11 wird von einem Federgehäuse 12 umschlossen.
An das Federgehäuse 12 schließt sich nach oben ein Membrangehäuse an, das aus der unteren Kammerwand 13 und der oberen Kammerwand 14 gebildet ist. Die Durchführung der Stange 3 durch die untere Kammerwand 13 ist bei 15 abgedichtet. Innerhalb der Membrankammer befinden sich auf der Stange ein Teller 16 und eine Mutter 17. Zwischen diesen sind die beiden Membranteller 18 und 19 eingeschlossen, welche die Membrane 20 zwischen sich erfassen. Die Membrane ist am Rand zwischen den Kammerwänden 13 und 14 eingespannt.
Die untere Kammer ist durch einen Schlauch 21 an die Quelle der Steuerluft angeschlossen, wogegen die obere Kammer eine Entlüftung 22 hat.
Die erfindungsgemäß mit einer Kupplung (in diesem Fall einem Gewinde) versehene zentrale Öffnung 23 nimmt den Gewindeansatz 24 des Mantels 25 eines weiteren Gehäuses, des oberen Federgehäuses, auf. Das obere Federgehäuse ist durch eine eingeschraubte Stirnwand 26 geschlossen, die eine axiale Gewindebohrung zur Aufnahme einer Einstellschraube 27 aufweist. Die Einstellschraube 27 drückt gegen einen Federteller 28, der gemäß der Zeichnung abgestuft ist. Diesem Federteller 28 steht ein zweiter Federteller 29 gegenüber, der durch den als Stangenverlängerung dienenden Zapfen 32 mit dem Stangenende 30 gekuppelt ist. Zwischen den beiden Federtellern befindet sich die Zusatzfeder 31 (Druckfeder).
Der Federteller 9 stützt sich auf die Außenseite der unteren Kammerwand 13 ab. Demgemäß drückt die Feder 11 den Federteller 10 nach unten. Da dieser Federteller 10 den Ring 7 hintergreift, versucht er die Gewindehülse 6 und damit die Stange 3 und den Verschlußkörper 1 nach unten zu drücken.
Die sich auf den Federteller 28 abstützende Zusatzfeder 31 ist ihrerseits bestrebt, den Federteller 29 und damit die Stangenverlängerung 32 nach unten zu drücken. Beide Federn arbeiten also in gleicher Richtung.
Die durch den Schlauch 21 zugeführte Druckluft ist bestrebt, die Membrane anzuheben und dabei die Stange 3 und den Ventilverschlußkörper 1 mitzunehmen. Im normalen Zustand wird die zentrale Öffnung 23 verschlossen sein. Im Bedarfsfall kann jedoch an Stelle des nicht dargestellten Verschlusses das weitere Gehäuse 24, 25, 26 nebst Zubehör treten, so daß man eine stärkere Federwirkung hat, um das Ventil zu schließen. Diese stärkere Federwirkung wirkt einem stärkeren Luftdruck entgegen, der durch den Schlauch 21 zugeführt wird.
In F i g. 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in F i g. 1.
Auf die mit Kupplungsmitteln (z. B. Gewinde) versehene zentrale Öffnung 23 ist in diesem Fall eine Hilfsmembrankammer aufgesetzt, die aus einer unteren Kammerwand 40 und einer oberen Kammerwand 41 gebildet wird. Die Stangenverlängerung 42 der Stange 3 ist bei 43 dicht durch die untere Kammerwand 40 hindurchgeführt. Außerdem ist an die untere Kammerwand ein Schlauch 44 angeschlossen, der durch das Zwischenstück 45 mit dem Schlauch 21 parallel geschaltet ist, so daß die Wirkungsweise der unteren Kammer der zusätzlichen Membrankammer gleich der Wirkungsweise der unteren Kammer der unteren Membrankammer ist.
Zwischen einem Teller 46 und einer Mutter 47 sind auf der Stangenverlängerung zwei Membranteller 48 und 49 vorgesehen, die zwischen sich die Hilfsmembrane 50 halten, welche am Rand zwischen den Kammerwänden 40,41 gespannt ist. Die Stangenverlängerung 42 ist nach oben durch die Kammerwand 41 hindurchgeführt, welche außerdem ein Entlüftungsröhrchen 51 aufweist.
Die Stangenverlängerung 42 taucht in ein Federgehäuse 52, in dem sich zwei Federteller 53 und 54 befinden. Diese beiden abgestuften und zur Raumersparnis konisch ausgebildeten Federteller greifen hinter Ringe 55 und 56 auf einer Gewindehülse 57, die auf das Gewinde der Stangenverlängerung 42 aufgeschraubt ist. Das Federgehäuse 52 ist oben durch eine Stirnwand 58 geschlossen, dessen Öffnung einen Gewindestopfen 59 aufweist. Nach dem Herausschrauben dieses Gewindestopfens kann man die Gewindehülse 57 verdrehen und dadurch auf der Stangenverlängerung 42 axial bewegen, wodurch die Federkraft eingestellt wird.
In der dargestellten Stellung wirken sowohl die Feder 11 des Federgehäuses 12 als auch die Feder 60 des Federgehäuses 52 nach unten. Dies liegt daran, daß die Federteller 54 und 10 auf die zugehörigen Ringe 55 bzw. 7 aufliegen, wogegen die Federteller 9 und 53 sich gegen die Kammerwand 13 bzw. die Gehäusestirnwand 58 abstützen. Verschiebt man jedoch die beiden Gewindehülsen 6 und 57 nach unten, so kann man eine umgekehrte Wirkung erreichen, d. h., die Federn sind dann bestrebt, die Stange nach oben zu bewegen. In diesem Fall werden auch die Anschlüsse der Kammern vertauscht, d. h., an die Stelle der Entlüftungsleitungen 22, 51 treten die Luftzuführungen 21, 44.
Die Stange 3 und die Stangenverlängerung 42 sind im vorliegenden Fall durch eine übergeschobene Hülse 61 miteinander gekuppelt.
Die beschriebene Möglichkeit einer Wirkungsumkehr gemäß F i g. 2 läßt sich auch bei F i g. 1 anwenden, wenn man das dortige Federgehäuse 25 mit seinem zugeordneten Teil durch ein Federgehäuse gemäß F i g. 2, Bezugszeichen 52, sowie die zugehörigen Teile ersetzt.

Claims

Patentansprüche: 1. Stellventil, dessen Stange in der einen Richtung durch eine Feder und in der anderen Richtung durch eine Membrane angetrieben wird, wobei die vom Ventil abgewandte Gehäusewand der Membrankammer eine gasführende Öffnung und eine mit Kupplungsmitteln versehene, mit der Stange fluchtende zentrale Öffnung aufweist und das freie Ende der Stange mit Kupplungsmitteln versehen ist, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß in an sich bekannter Weise die Feder (11) zwischen Ventil (1, 2) und Membrane (20) angeordnet ist und die Kupplungsmittel der fluchtenden Öffnung (23) dichtend ein weiteres Gehäuse (24, 25, 26, 40, 41) aufnehmen können, in welches durch die fluchtende Öffnung (23) eine an das freie Stangenende angekuppelte Stangenverlängerung (32, 42) hineinragt, die an ein zusätzliches Antriebsmittel (31, 50) angeschlossen ist, das gleichartig einem der ersten Arbeitsmittel (11, 20) ist und in gleicher Richtung arbeitet wie dieses.
2. Stehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Antriebsmittel wenigstens eine Zusatzfeder (31) ist, die gegen einen Federteller (29) drückt, der von der Stangenverlängerung (32) getragen wird.
3. Stellventil nach Anspruch 2 mit in Schließrichtung arbeitenden Federn, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnwand (26) des weiteren Gehäuses (24, 25, 26) ein zweiter Federteller (28) vorgelagert ist, der durch eine von außen zugängliche Schraube (27) verschiebbar ist.
4. Stellventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fluchtende Öffnung (23) gegen die Stangenverlängerung (42) abgedichtet und das zusätzliche Arbeitsmittel eine Hilfsmembrane (50) ist, die auf der gleichen Seite wie die erste Membrane (20) eine Druckkammer begrenzt.
5. Stellventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Ventil (1, 2) abgewandte Gehäusewand (41) des weiteren Gehäuses von der Stangenverlängerung (42) durchsetzt ist, die in ein zusätzliches Federgehäuse (52, 59) eintaucht und mit wenigstens einer Feder (60) gekuppelt ist, die entgegengesetzt zu den beiden Membranen (20, 50) und gleich gerichtet zur Feder (11) arbeitet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 921607; deutsche Auslegeschriften Nr. 1008 985, 1021671; USA.-Patentschriften Nr. 2 833 303, 2 903 011.