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Steuer- und Rexelventil Zusatz zu Patent . ... (Patentanmeldung P
17 50 494.8 vom 8. 5. 1968) Die Erfindung betrifft ein Steuer- und Regelventil zum
Regeln von flüssigen oder gasförmigen Druckmedien mit einem zwischen einem Flanschenpaar
mittels der Flanschschrauben eingespannten Rohrgehäuse und einem zentrisch angeordneten
Zylinder, in dem ein Ventilkolben in Abhängigkeit von dem im Zylinderraum aufgebauten
Druck gleitet nach Patentanmeldung P 17 50 494.8, wobei eine im Zylinderraum befindliche
Druckfeder eine Schließbewegung des Ventilkolbens unterstützt.
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Nach dem Gegenstand dieser Patentanmeldung wird ein als Druckminderventil
bezeichnetes Steuer- und Regelventil in Zwischenflanschbauweise ausgeführt, so daß
es unmittelbar in eine Rohrleitung zwischen zwei Flanschen derselben einzubauen
ist und eine einfache, betriebssichere und wenig aufwendige Konstruktion darstellt.
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Dabei wird das Ventil, das im Prinzip aus einem einfachen Rohrgehäuse
besteht, das einen zentrisch angeordneten Zylinder
mit einem Ventilkolben
umschließt und somit im-wesentlichen die einfache äußere Form eines flachen kreisscheibenförmigen
Zylinders hat, zwischen zwei Flanschen der Rohrleitung einfach eingespannt.
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Die Wirkungsweise des Steuer- und Regelventils beruht darauf, daß
der innerhalb des Zylinders auf den Ventilkolben wirkende Druck die Stellung des
Ventilkolbens gegenüber der Durchtrittsöffnung des Druckmediums bestimmt, wodurch
dieses mehr oder weniger gedrosselt wird.
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Als einfache Anwendung dieses Prinzips kann das Steuer-und Regelventil
als Rückschlagventil dienen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Wirkt nach Big. 2
noch zusätzlich eine Feder im Zylinderraum mit einer gewissen Schließkraft auf den
Ventilkolben, so wird die Funktion eines Differenzdruckreglers erzielt, da das Ventil
nur solange öffnet, wie ein bestimmter Mindestdifferenzdruck auf den Ventilkörper
wirkt.
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Nach der Erfindung wird der Gegenstand der genannten Patentanmeldung
dadurch weiter ausgebildet, daß der Druck im Zylinderraum mittels Hilfssteuerorgane
durch Verändern der Abströmmenge eines -Steuermediums aus dem Zylinderraum in einen
mit diesem verbundenen, senkrecht zur Ventilachse angeordneten Hilfssteuerraum gesteuert
wird.
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Als Steuermedium kann ein geeignetes Medium z.B. von einer gesonderten
Druckquelle geliefert werden.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird eine Düsenbohrung vorgesehen,
die den Durchtritt eines Teils des Druckmediums von der Hochdruckseite (Vordguckseite)
her in den Zylinderraum bewirkt, wobei diese Teilmenge des Druckmediums als Steuermedium
dient.
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Durch Verwendung verschiedener Hilfssteuerorgane in bestimmten Anordnungen
kann das er'findungsgemäß ausgeRtaltete
Steuer- und Regelventil
mit den verschiedensten Funktionen angewendet werden, wobei die hauptsächlichen
die als Druckminder- oder Druckhalteventil sind.
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Neben diesem Vorteil bleiben auch die übrigen für die Grundanmeldung
geltenden, wie Einfachheit der Konstruktion, Betriebssicherheit und preisgünstige
Ausführung des Erfindungsgegenstandes erhalten.
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In den Figuren 3 bis 9 sind einige Busfuhrungsbeispiele dargestellt.
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Fig. 3 zeigt den Erfindungsgegenstand als indirekt wirkendes Absperrventil,
das aber auch als Druckminderventil benutzt werden kenn.
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Der grundsätzliche Aufbau besteht aus dem Rohrgehäuse (2), dem über
einen Steg damit verbundenen zentrischen Zylinder (3) und dem Ventilkolben (1) in
dem Zylinder.
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Eine Düsenbohrung (5) in dem Ventilkolben liegt gegenüber der Anströmöffnung
(13) und eine weitere Bohrung (11) verbindet den Zylinderraue (4) mit einem Hilfssteuerraum
(9). Zwischen dem Zylinder und dem Rohrgehäuse bleibt ein freier Ringraum (6).
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Senkrecht zur Ventilachse ist ein Vorsteuerventil (8) an einer ßchraubspindel
(10) lit einem Verstellhandrad (12) angeordnet, sur Einstellung des Offnungsquerschnittes
der Bohrung (11).
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Die Wirkungsweise des Ventils ist folgendermaßen: Wird die Bohrung'(11)
vollständig geschlossen, wirkt der Druck des über die Msenbchrung (5) in den Zylinderraum
(4) strömenden Druckmediums auf die innere große Kolbenfläche des Ventilkolbens
(1) ein, wodurch dieser entgegen der Pfeilrichtung bewegt wird und die öffnung (13)
abschließt. Eine Druckfeder (7) drlickt den Ventilkolben zusätzlich in Schließrichtung,
damit
bei kleineren Differenzdrücken zwischen Hoch- und Niederdruck die Öffnung (13) mit
Sicherheit abgesperrt werden kann.
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Wird durch das Vorsteuerventil (8) die Bohrung (11) teilweise oder
ganz freigegeben, erfolgt im Zylinderraum (4) ein entsprechender Druckabbau. Der
über die Öffnung (13) auf den VentiUcolben (1) einwirkende Hochdruck schiebt nun
den Ventilkolben in Pfeilrichtung, so daß die Öffnung (15) teilweise oder vollständig
freigegeben wird. Das Druckmedium kann nun über den Ringraum (6) auf die Niederdruckseite
(29) überströmen. Das über die Bohrung (11) abströmende Druckmedium wird über den
Hilfssteuerraum (9) abgeleitet.
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Fig. 4 zeigt den Erfindungsgegenstand. als indirekt wirkendes Absperrventil
bei umgekehrter Durchflußrichtung.
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Hierbei ist die Düsenbohrung (5) im Zylinderboden angebracht. Bei
geschlossenem Vorsteuerraum (9) wirkt der Hochdruck im Zylinderraum (4) auf die
große innere Kolbenfläche des Ventilkolbens (1) und drückt diesen mit Unterstützung
der Druckfeder (7) gegen die Abflußöffnung (13) und schließt diese vollständig ab.
Wird durch Öffnen des. Vorsteuerventils (8) der Druck aus dem Zylinderraum (4) über
die Bohrung (11) und den Hilfssteuerraum (9) abgebaut, bewirken die Druckkräfte
des Hochdrucks auf die freie Ringfläche (12) des Ventilkolbens (1) eine Rubbewegung
des Ventilkolbens entgegen der Pteilrichtuag, so daß die Öffnung (13) für den Durchfluß
freigegeben wird.
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Fig. 5 zeigt den Erfindungsgegenstand als Schnellöffnungsventil mit
Fernsteuerung.
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Sinngeinäß arbeitet dieses Schnellöffnungsventil wie das unter Fig.
4 beschriebene Absperrventil. An Stelle eines mechanischen Vorsteuerventiles wird
hier der Druck im Zylinderraum (4) über den Hilfssteuerraum (9) durch ein Magnetventil
(14) mit Schaltercharakteristik abgebaut, zum schnellen Öffnen des Ventilkolbens
(1).
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Fig. 6 zeigt den Erfindungsgegenstand als Schnellschlußventil mit
Fernsteuerung.
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An Stelle des Magnet-Durchgangventiles in Fig 5 kommt hier ein Dreiwege-Magnetventil
(16) zur Anwendung Bei einer Schaltstellung des Magnetventiles wird aus einer fremden
Druckquelle über einen Anschluß (17) und den Hilfssteuerraum (9) dem Zylinderraum
(4) ein Druckmedium zugeführt; ein vorhandener Ablauf (18) ist hierbei abgeschlossen.
In der anderen Schaltstellung des Magnetventiles wird das Druckmedium aus dem Zylinderraum
(4) über den Hilfssteuerraum (9) und den Ablauf (18) bei geschlossenem Zulauf (17)
abgesteuert.
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Druckmittelzuführung in den Zylinderraum (4) bewirkt ein schnelles
Schließen des Ventilkolbens (1), Druckmittelablauf aus dem Zylinderraum (4) ein
schnelles Öffnen des Ventilkolbens.
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Fig> 7 zeigt den Erfindungsgegenstand als Druckminderventil mit
Membransteuerung.
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Senkrecht zur Ventilachse ist in einem Membrangehäuse (22) eine Membrane
(20) mit Membranteller (21) eingespannt, der wieder mit einer Ventilstange (19)
fest verbinden ist, Am freien Ende der Ventilstange
ist eine Ventilkugel
(8') angebracht, die zusammen mit der Ventilbohrung (11) ein Ventilelement bildet.
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Während die nach außen gerichtete Membranseite durch eine Druckfeder
(23) belastet wird, wirkt auf die Membraninnenseite über die Verbindungsleitung
(25) und den Hilfssteuerraum (9) der zu regelnde Niederdruck.
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Die Wirkungsweise wird nachfolgend beschrieben: Das Druckmedium (Hochdruck)
strömt über die Düsenbohrung (5) in den Zylinderraum (4). Im Zylinderraum stellt
sich ein Druck ein, der abhängig ist vom Verhältnis des Öffnungsquerschnittes zum
Gesamtquerschnitt der Ventilbohrung (11).
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Steigt aus einer Beharrungslage - bei der der Federdruck auf die Membrane
(20) einerseits und der Niederdruck auf die Membraninnenseite andererseits im Kräftegleichgewicht
stehen - der Niederdruck an, werden die Druckkräfte auf die Membraninnenseite vergrößert
und die Membrane wird gegen die Druckfeder (23) hubbetätigt. Dadurch wrd der Offnungsquerschnitt
der Ventilbohrung (11) verkleinert, der Druck im Zylinderraum (4) steigt und bewirkt
eine Hubbewegung des Ventilkolbens (1) entgegen der Pfeilrichtung.
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Durch den nunmehr verminderten Durchfluß durch die Öffnung (13) wird
der Niederdruck soweit abgesenkt, bis die Kräfte, die beidseitig auf die Membrane
einwirken, sich wieder im Gleichgewicht befinden, es stellt sich wieder Beharrung
ein. Ein Niederdruckabfall bewirkt sinngemäß eine Durchflußvergrößerung durch die
Öffnung (13). Der gewünschte Niederdruck ist mittels einer Sollwerteinstellschraube
(24) durch Verstellen der Vorspannkraft der Feder eins stellbar.
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Fig. 8 zeigt den Erfindungsgegenstand als Druckhalteventil mit Membransteuerung.
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Hierbei handelt es sich um eine Regeleinrichtung, die den Vordruck
(Hochdruck) konstant hält. Im Gegensatz zur Ausführung Fig. 7 führt eine Impulsleitung
(26) von der Hochdruckseite (28) her in eine vom Hilfssteuerraum (9) getrennte Membrankammer
(25). Die Ventilkugel (8') steuert den Öffnungsquerschnitt der Ventilbohrung (11)
und somit indirekt den Durchfluß durch die Öffnung (13) vordruckabhängig.
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Für die Wirkungsweise dieser Ausführungsart gelten sinngemäß auch
die zu Fig. 7 gemachten Ausführungen.
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Fig. 9 zeigt den Erfindungsgegenstand als Differenzdruck-Regelventil
mit Membransteuerung.
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Diese Ausführung erfordert zwei Impulaleitungen.
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Während der Vordruck über eine Impulsleitung (26) von der Hochdruckseite
(28) her auf die Membraninnenseite einwirkt, beaufschlagt der Niederdruck über eine
Impulsleitung (27) die Nembrana'ußenseite. Der gewünschte Differenzdruck ist mittels
der Sollwerteinstellschraube (24) einstellbar.
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Auch hier wird die Wirkungswelse des Ventils anhand der tu Fig. 7
gegebenen Erläuterungen verständlich.
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7 Seiten Beschreibung 10 Patzntansprüche 1 Blatt Zeichnungen mit 9
Figuren