DE1300388B - Druckdifferenz-Steuerventil mit zwei Einlasskanaelen und einem Auslasskanal - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Druckdifferenz-Steuerventil mit zwei Einlaßkanälen und einem Auslaßkanal, welche in ein Kammersystem einmünden, in welchem sich eine von der Druckdifferenz zwischen den beiden Einlaßkanälen betätigte, jeweils die Verbindung zwischen dem jeweils den niedrigeren Druck aufweisenden Einlaßkanal und dem Auslaßkanal absperrende, eine Verbindung von dem jeweils den höheren Druck aufweisenden Einlaßkanal zu dem Auslaßkanal herstellende Membrananordnung befindet.
• Steuerventile, die den jeweils höheren von zwei Eingangsdrücken auswählen und als Ausgangsdruck weiterleiten, so daß ein beliebiges Ventil oder ein anderes Stellglied ständig unter dem jeweils höheren der beiden Eingangsdrücke steht, finden allgemein zur Steuerung industrieller Vorgänge Anwendung, beispielsweise zur Steuerung von Ventilen als Stellglieder in Heizanlagen oder Klimaanlagen in Abhängigkeit von einer oder mehreren Regelgrößen, wie beispielsweise Temperatur, Feuchtigkeit oder Druck.
• Es ist bereits ein Druckdifferenz-Steuerventil mit zwei starr miteinander gekuppelten Membranen bekannt, die zusammen mit dem Ventilgehäuse ein doppeltes Kammersystem bilden (Zeitschrift »Control Engineering«, Ausgabe April 1961, S.109, Figur 11). In dieses Kammersystem münden zwei Einlaßkanäle, über welche die aus den beiden starr miteinander gekuppelten Membranen gebildete Membrananord nung mit einem entsprechenden Differenzdruck beaufschlagt werden. Die Membrananordnung wirkt derart mit einem zu einem Auslaß führenden Kanalsystem zusammen, daß stets der höhere der beiden Eingangsdrücke als Ausgangsdruck weitergeleitet wird. Druckdifferenz-Steuerventile dieser bekannten Bauart sind jedoch infolge ihres komplizierten Aufbaues schwierig herzustellen und demzufolge teuer. Außerdem haben sie den Nachteil, daß in Membranmittelstellung eine Verbindung zwischen dem einen und dem anderen Einlaßkanal herrscht, über welche sich allmählich aufbauende Druckdifferenzen ausgleichen können.
• Ferner sind Druckdifferenz-Steuerventile mit einem zylindrischen Hohlkörper bekannt, durch dessen Stirnwandungen jeweils ein Einlaß und durch dessen Mantelwandung eine bzw. zwei Auslaßöffnungen hindurchführen (Zeitschrift »Automation Progress«, Ausgabe Mai 1961, S. 161, Figur 9, bzw. Zeitschrift »Instruments and Control Systems«, Ausgabe Juli 1961, S.1260 und 1261, Figur 1). In dem zylindrischen Hohlkörper dieser bekannten Steuerventile befindet sich ein an dessen inneren Mantelwandungen anliegendes Steuerelement, welches durch die in den beiden Einlässen herrschenden Drücke jeweils zu demjenigen Einlaß hinbewegt wird und hierdurch diesen gegenüber dem bzw. den Auslässen verschließt, in welchem der relativ niedrigere Eingangsdruck herrscht, so daß jeweils der den höheren Druck aufweisende Einlaß mit dem bzw. den Auslässen Verbindung hat. Diese bekannten Druckdifferenz-Steuerventile haben jedoch den Nachteil, daß an dem Steuerelement vorbei Leckströme von dem einen Einlaß zu dem anderen Einlaß gelangen können, so daß bei sehr geringen bzw. sich allmählich ändernden Druckdifferenzen keine zuverlässigen Steuerungsfunktionen mehr gegeben sind.
• Weiter ist bereits ein Druckdifferenz-Steuerventil mit einer durch eine Membran unterteilten Steuerdruckkammer und einer gesonderten Ventilkammer bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 1857 693). Zwischen der Steuerdruckkammer und der Ventilkammer befindet sich ein Dichtungselement, durch welches ein Ventilhebel hindurchführt, dessen eines Ende mit der Membran zusammenwirkt und dessen anderes Ende im Sinne eines Umschaltventils mit zwei in Ventilhebelbewegungsrichtung einander gegenüberliegenden Ventilsitzen zusammenwirkt. In die beiden Kammerhälften der Steuerdruckkammer mündet jeweils ein gesonderter Kanal, während in die Ventilkammer außer den beiden Kanälen der Ventilsitze noch eine weitere Öffnung mündet. Bei diesem bekannten Druckdifferenz-Steuerventil sind zwar Leckströme weitestgehend vermieden, jedoch kann dieses Steuerventil nur dann im Sinne eines Ventils Verwendung finden, welches nur den jeweils höheren von zwei Eingangsdrücken auswählt und als Ausgangsdruck weiterleitet, wenn die genannten Kanäle bzw. Öffnungen durch zusätzliche äußere Verbindungsleitungen in entsprechender Weise miteinander verbunden werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Druckdifferenz-Steuerventilen der eingangs dargelegten Art unter Beachtung einer größtmöglichen Zuverlässigkeit der Steuerungsfunktionen einen möglichst einfachen und daher in der Herstellung billigen Aufbau zu erzielen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membrananordnung aus einer einzigen Membran besteht, welche mit mindestens einem in Membranmittelstellung geschlossenen, bei Ausbiegung der Membran geöffneten Durchlaß versehen ist, und daß die den Membranfiächen gegenüberliegenden Kammerwände Ringbunde aufweisen, in deren Innenbereich sich jeweils die Eintrittsöffnungen und in deren Außenbereich sich die Austrittsöffnung sowie die Durchlässe in der Membran befinden.
• Eine weitere Vereinfachung des Aufbaues des Druckdifferenz-Steuerventils nach der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die Ringbunde kreisförmig sind und daß die Durchlässe der Membran die Form konzentrisch zu den Ringbunden kreisförmig angeordneter Löcher haben.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht eines Druckdifferenz-Steuerventils nach der Erfindung, F i g. 2 einen Schnitt längs der Ebene II-II in F i g. 1, F i g. 3 eine Aufsicht auf eine durchbrochene Membran des Druckdifferenz-Steuerventils nach der Erfindung in der Ebene III-III in F i g. 2 und F i g. 4, 5 und 6 schematische Darstellungen zur Erklärung der Wirkungsweise der in F i g. 3 dargestellten durchbrochenen Membran nach der Erfindung.
• In den F i g. 1 und 2 ist ein Gehäuse 10 dargestellt, welches Außenwände 12 und einen Boden 14 aufweist. Am oberen Rand der Außenwände 12 befindet sich ein Flansch 16, an welchem ein Deckel 18 in bekannter Weise mit Schrauben befestigt ist.
• Zu dem Boden 14 gehört ein Ansatz 20, welcher drei, mit Innengewinde versehene Anschlüsse 21, 22 und 23 aufweist (F i g. 1). Die Anschlüsse 21 und 23 sind in F i g. 2 schematisch durch gestrichelte Linien dargestellt. Die Anschlüsse 21 und 22 sind jeweils mit Druckquellen S 2 und S 1 von veränderlichem Eingangsdruck verbunden, während der Anschluß 23 einen Ausgangsdruck B führt.
• An dem Boden 14 des Gehäuses 10 ist ein weiteres Gehäuse 24 befestigt, welch letzteres aus drei Gehäuseteilen 26, 28 und 30 zusammengesetzt und mit Schrauben 32 verschraubt ist. Elastische Dichtungsscheiben 34 und 36 sind zwischen den Boden 14 und die Gehäuseteile 28 und 30 eingeschoben und sollen die einzelnen Teile miteinander gasdicht verbinden. Die Gehäuseteile 26 und 28 bilden zusammen eine Kammer 38 mit einer Eintrittsöffnung 40, einer Eintrittsöffnung 42 und einer Austrittsöffnung 44. Die Eintrittsöffnung 40 ist mit der Druckquelle für den Eingangsdruck S 1 und die Eintrittsöffnung 42 mit der Druckquelle für den Eingangsdruck S 2 verbunden. Die Austrittsöffnung 44 leitet den Ausgangsdruck B aus der Kammer 38 zu dem Anschluß 23. Die Eintrittsöffnung 40 steht mit dem Anschluß 22 über einen Kana146 in dem Gehäusetei130 in Verbindung. Der Kanal 46 steht seinerseits wiederum mit einer Leitung 48 in Verbindung, welche sich durch die Gehäuseteile 26 und 28 hindurch erstreckt. Die Leitung 48 mündet in einen Kanal 50 an der Unterseite des Gehäuseteils 26. Der Kanal 50 steht seinerseits mit dem Anschluß 22 in Verbindung.
• Die Eintrittsöffnung 42 ist mit dem Anschluß 21 und die Austrittsöffnung 44 ist mit dem Anschluß 23 so verbunden, wie es in der F i g. 2 gestrichelt dargestellt ist. In die Kammer 38 ragt von der Unterseite des Gehäuseteils 28 her ein Ringbund 56 hinein, welcher die Eintrittsöffnung 40 umgibt. Die Eintrittsöffnung 42 in in gleicher Weise durch einen Ringbund 58 umschlossen, welch letzterer sich am Boden der Kammer 38 befindet.
• Eine flexible Membran 60 ist an ihrem Rand zwischen den Gehäuseteilen 26 und 28 verschraubt und teilt die Kammer 38 in zwei weitere Kammern 61 und 62 auf. Entsprechend der Darstellung in F i g. 3 weist die Membran 60 eine Vielzahl von Durchlässen in Form von Schlitzen 63 für den oben genannten Zweck auf. Die Schlitze 63 sind auf einem Kreis von solchem Durchmesser angeordnet, daß sie außerhalb des von den Ringbunden 56 und 58 umschlossenen Bereichs liegen.
• Die Wirkungsweise des Druckdifferenz-Steuerventils nach der Erfindung ist am besten aus den Darstellungen der F i g. 4, 5 und 6 zu ersehen. In F i g. 4 ist die Stellung der Membran 60 genau zwischen den Ringbunden 56 und 58 dargestellt, wenn die Eingangsdrücke S1 und S2 einander gleich sind. Hierbei steht die Austrittsöffnung 44 mit der Eintrittsöffnung 40 in direkter Verbindung. In der F i g. 5 ist der Fall dargestellt, bei welchem der EingangsdruckS2 den Eingangsdruck S 1 übersteigt und der Differenzdruck auf die Membran 60 einwirkt. Hierbei liegt die Membran 60 oben an dem Ringbund 56 dicht an und schließt die Eintrittsöffnung 40 gegenüber der Austrittsöffnung 44 ab. Die Blähung der Membran 60 gemäß der Darstellung nach F i g. 5 bewirkt eine Öffnung der Schlitze 63, durch welche sich der höhere Eingangsdruck S2 zur Austrittsöffnung 44 fortpflanzt.
• Umgekehrt nimmt die Membran 60 die Stellung gemäß der Darstellung in F i g. 6 ein, wenn der Eingangsdruck S 1 den Eingangsdruck S 2 übersteigt. Hierbei legt sich die Membran 60 gegen den Ringbund 58 an und schließt die Eintrittsöffnung 42 gegenüber der Kammer 62 ab. Da die Schlitze 63 außerhalb des Umfangs des Ringbundes 58 liegen, ist der Ausgangsdruck B derselbe wie der Eingangsdruck S 1.
• In der Deckwand der Kammer 61 (F i g. 2) kann eine Reihe von Rillen 64 vorgesehen sein, welche verhindern, daß die Schlitze 63 sich an die Deckwand der Kammer 61 anlegen und sich dadurch der Durchfluß vermindert.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Gegenstand der Erfindung in bezug auf den bekannten Stand der Technik einerseits auf Grund seines einfachen Aufbaues verhältnismäßig billig herzustellen ist und andererseits auch bei kleinen bzw. sich langsam ändernden Druckdifferenzen noch zuverlässig und genau arbeitet.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Druckdifferenz-Steuerventil mit zwei Einlaßkanälen und einem Auslaßkanal, welche in ein Kammersystem einmünden, in welchem sich eine von der Druckdifferenz zwischen den beiden Einlaßkanälen betätigte, jeweils die Verbindung zwischen dem jeweils den niedrigeren Druck aufweisenden Einlaßkanal und dem Auslaßkanal absperrende, eine Verbindung von dem jeweils den höheren Druck aufweisenden Einlaßkanal zu dem Auslaßkanal herstellende Membrananordnung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung aus einer einzigen Membran (60) besteht, welche mit mindestens einem in Membranmittelstellung geschlossenen, bei Ausbiegung der Membran geöffneten Durchlaß (63) versehen ist, und daß die den Membranflächen gegenüberliegenden Kammerwände Ringbunde (56, 58) aufweisen, in deren Innenbereich sich jeweils die Eintrittsöffnungen (40, 42) und in deren Außenbereich sich die Austrittsöffnung (44) sowie die Durchlässe (63) in der Membran (60) befinden.
2. 2. Druckdifferenz-Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringbunde (56, 58) kreisringförmig sind und daß die Durchlässe (63) der Membran (60) die Form von konzentrisch zu den Ringbunden kreisringförmig angeordneten Löchern haben.