DE1914672B2 - Druckregelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil mit einem beweglichen, die Verbindung zwischen Ein- und Ausgang steuernden Stellglied, das an einer Membran befestigt ist. an deren einer Seite der Ausgangsdruck und an deren anderer Seite ein in einer Steuerkammer herrschender, dem Eingangsdruck entsprechender Druck ansteht.

Bei diesen bekannten, selbstregelnden Ventilen (britische Patentschrift 7OR 143, französische Patentschrift 757 076 und deutsche Patentschrift 495 177) wird die Membran beidseitig beaufschlagt, um einerseits eine Feinregelung mit geringen StelKvegen zu ermöglichen, andererseits die auf Grund des Werkstoffs oder der Formgebung flexible Membran möglichst geringen Druckunterschieden auf ihren beiden Seiten auszusetzen und damit die Ermüdungs- und Bruchgefahr gering zu halten.

Diese Druckregelventile, die häufig zum Steuern der Arbeitskraft von Werkzeugen, Maschinen od. dgl. dienen, müssen ferner in der Lage sein, 'inerwünschle Erhöhungen des Eingangs- und Ausgangsdrucks auszugleichen, üiuckspritzcn auf der Hochdruckseite werden bei den bekannten Reglern durch Abblasleitungen mit Hilfsventilen od. dgl. abgebaut, wofür ein entsprechender Bauaufwand und Raumbedarf erforderlich ist. Druckschwankungen auf der Niederdruckseite werden entweder ger nicht oder auf ähnliche Weise, wie zuvor geschildert, ausgeglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckregelvmtil des eingangs beschriebenen Aufbaus so auszubilden, daß ein Überdruck auf der Niederdiuekseite ohne nennenswerten Bauaufwand und insbesondere ohne zusätzlichen Raumbedarf entl;~<tel worden kann, wobei diese Ausbildung gleichzeitig die Möglichkeit lassen soll, auch einen überdruck auf der Hochdruckseite zu entlasten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dieMembran unter Wirkung einer einstellbaren Feder mil ihrem freien Umfang einem ringförmigen Auflager anliegt, von dem sie bei einem Ausgangsüberdruck abhebbar ist.

Im Gegensatz zum Stand der Technik ist c"^;e Membran nicht fest eingespannt, sondern liegt dem Auflager mit der eingestellten Federkraft an. Sobald der Druck auf der Ausgangsseite diesen eingestellteil Wert überschreitet, hebt sich die Membran an ihrem Umfarte von dem Auflager ab, so daß die Druckluft abblasen kann. Durch diese Ausbildung sind keine gesonderten Ventile oder Abblasleitungen notwendig. Der Raumbedarf ist gering, da die Bauteile alkkoaxial zum Ventilsitz angeordnet sind.

Gemäß einer bevorzugten Abwandlung der F. rf indun» ist vorgesehen, daß die Steuerkammer \on einem oberhalb der Membran angeordneten, dieser nahe deren Umfang anliegenden Teil begrenzt is[. das die Membran unter Wirkung der einstellbaren Feder gegen das Auflager drängt und bei einem Fmgangsüberdruck in der Steuerkammer von der Membran abhebbar ist.

Die voreinstellbare Feder stellt also das Überdruck-Steuerglied sowohl für die Hoch- als auch die Niederdruckseitc- dar. Während bei einem Überdruck auf die Niederdruckseite die Membran sich zusammen mit dem die Sleuerkammer umgrenzenden Teil von ihrem Auflager abhebt, wird letzteres bei einem Überdruck auf der Hochdruckseite von der Men bran abaehohen. Eine Entlastung auf der Hochdruck scite erfordert also praktisch kein weiteres Bauteil.

Weitere Merkmale. Einzelheiten und Vorteile de Erfindung werden in der folgenden Beschreibuiv zweier bevorzugter Ausfiihrungsfori.ien sowie j'i Fhind der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

F i g. I einen Axialschnitt durch eine Ausführungform un·!

F i g. 2 einen Ausschnitt durch eine andere Ausführungsform, die als Stcllungsgeber ausgebildet ist

Das in Fig. 1 vviedergegebene Ventil weist ein Gehäuse 12 auf. an dem eine Gehäusekappe 17 bete stigt ist. Das Gehäuse besitzt an seiner einen Seite einen Hochdruck-Eingang 23 und an seiner anderen Seite einen Niederdruck-Ausgang 22. durch welchen das Druckmittel das Gehäuse verläßt. Der Eingang 2j steht mit einer Speicherkamm-jr 27 über einen Filter 10 in Verbindung, der den im Druckmittel enthaltenen Staub od. dgl." zurückhält. Der Filter 10 stützt sich einerseits an einem Ventilsitz 5 ab und ist andererseits über Dichtungsringen 6 und 11 mittels eines Schraubbolzens 9 in dem Gehäuse 12 gehalten. Der Ventilsitz 5 weist ringförmige Gestalt auf, wobei seine der Speicherkammer 27 zugekehrte innere Ringfläche zur Bildung eines Sitzes für ein Stellglied 7 abgeschrägt ist. Dieses Stellglied 7 greift mit einer Verlängerung durch die zentrale öffnung im Ventilsitz 5 nach oben in die Regelkammer 21, welche mit dem Niederdruck-Ausgang 22 in Verbindung steht. Wenn sich das Stellglied 7 von dem Ventilsitz 5 abhebt und in die Speicherkarnmer 27 eindringt, kann das Druckmittel vom Hochdruck-Eingang 23 zum Niederdruck-Ausgang 22 überströmen.

Die Gehäusekappe 17 berührt das Basisgehäuse 12 entlang einer ringförmigen Fläche, in deren Bereich das Gehäuse 12 unter Bildung eines Auflagers 26 für

cine flexible Membran 14 abgestuft ist. Die Flexibilität wird durch einen nachgiebigen Werkstoff oder eine entsprechende Formgebung erreicht, z. B. durch konzentrische Rillung einer an sich unelastischen Platte. Die Membran 14 ist an dem Stellglied 7 mittels einer Mutter 3 befestigt, die mit einem die Membran 14 durchgreifenden Gewindeende des Stellgliedes 7 zusammenwirkt. Zwischen der Mutter 3 und der Membran 14 ist eine Dichtung 4 eingelegt, während auf der der Speicherkammer 27 zugekehrten Seile der Membran eine Stützplatte 13 angeordnet ist. Eine zum Gehäuse 12 gerichtete Bewegung des mittleren Bereichs der Membran 14 äußert sich demzufolge in einer Abwärtsbewegung des Stellgliedes 7. welches von seinem Ventilsitz 5 freikommt.

Die Membran 14 ist gegen ihr Auflager 26 mittels eines TuIs 15 gehalten, das einen der Membran 14 an ihrer Oberseite anliegenden, ringförmigen Steg aufweist. Dieses Teil 15 in Form e^; ier Spannplatte ist unter Bildung eines Raums für die Mutter 3 nach innen eingezogen und umgrenzt zugleich eine Sleuerkammer 20. Innerhalb des Stellgliedes 7 ist in axialer Richtung eine Leitung 8 mit kleinem Querschnitt angeordnet, welche die Verbindung zwischen der Speicherkammer 27 und der Sieuerkammer 20 herstelll. Vorzugsweise ist die Leitung 8 von einer F.inspritznadel oder einem ähnlichen Rohrstück kleinen Durchmessers gebildet.

Die Spannplatte 15 wird mittels einer Feder 2. z. B. einer Schraubendruckfeder, an die Membran 14 angepreßt. Diese Feder stützt sich an ihrem anderen F.nde an einem Widerlager 16 ab. Die Anpreßkraft der Spannplatte 15 gegen die Membran 14 und damit deren Druck gegen das Gehäuse 12. kann durch Einstellung der Vorspannung der Feder 2 variiert werden. Z- diesem Zweck greift in die Gehäusekappe 17 ein Stellzapfen 24 ein. der in jener mittels Gewinde geführt ist. Das in die Gehäusekappe 17 eingreifende Ende des Stelh'.apfens 24 wirkt über eine Kugel 1 auf das Widerlager 16 der Feder 2. Der Stellzapfen 24 kann mittels eines Knopfes 19 verdreht werden, so daß nie Vorspannung der Feder 2 verändert weiden kann. Zum Fixieren der Einstellung dient eine Kontermutter 18.

Der Innenraum der Gehäusekappe 17 steht über eine öffnung 25 mit der Atmosphäre in Verbindung. Darüber hinaus ist am Niederdruck-Ausgang 22 eine Meßleitung 28 angeschlossen, so daß der Reduzierdruck meßtechnisch erfaßt werden kann.

Das am Hochdruck-Eingang 23 eintretende Druckmittel kann das Ventil auf drei verschiedenen Wegen verlassen. Im ersten Fall ist das Stellglied 7 vom Ventilsitz 5 abgehoben, so daß das Druckmittel durch dieses Ventil in die Regelkammer 21 ein- und aus dieser über den Niederdruck-Ausgang 22 ausströmen kann. Der zweite mögliche Weg besteht darin, daß das Druckmittel durch die Leitung 8 in die Steuerkammer 20 eindringt, und — sofern der Druck ausreichend ist — die Spannplatte 15 gegen die Vorspannkraft der Feder 2 von der Membran 14 abhebt, woraufhin die Luft durch die öffnung 25 der Gehäusekappc 17 nach außen strömen kann.

Die Membran 12 kann sich an ihrem Umfang von ihrer Auflagefläche 26 abheben, um den Durchtritt des Druckmittels von der Regelkammer 21 in die Gehäusekappe 17 und den Austritt des Druckmittels durch die Öffnung 25 zu ermöglichen. Den dritten We« tieht das Druckmittel dann, wenn die Vorspannung der Feder 2 und damit der von der Spannplatte 15 mit ihrem Steg auf den Umfang der Membran ausgeübte Druck geringer is· als der Druck in der Niedcrdruck-Regelkammer 21. In diesem Fall hebt sich die Membran mit dem Spannteller 15 voi ihrem Auflager 26 ab. so daß das Druckmittel aus der P.cgelkammer in die Gehäusekappe 17 über- und durch die öffnung 25 abströmen kann.

Die in F i g. 2 wiedergegebene Ausführungstonn

ίο l:,t im Aufbau ähnlich der in Fit..' dargestellten, doch wird hierbei zur Belastung der Spannplatte 15 A gegen die Membran 14 Λ eine Blattfeder IA verwendet, die an einem Block 29 befestigt ist und die Spannplatte 15^i unter Zwischenschaltung einer Kugel 1 A überspannt. Bei 30 ist die Blattfeder an einem Widerlager abgestützt, durch dessen Verstellung die von der Feder 2 A auf die Kugel 1 A ausgeübte Druckkraft vorbestin. -it werden kann

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform kann beispielsweise auch als Stellungsgeber verwendet werden, indem dann das Widerlagc 30 mit einer Einrichtung in Verbindung steht, (.lessen Siellungsp:'.-rametcr angezeigt werden soll. Ändert sich diesu Steili;ngspaiameter. so wird die am Widerlager 30 wirksame Kraft und somit der Austritt'.druck am Ausgang 22 A geändert. Auf diese Weise wird der bei 23.-! anstehende hohe FJngangsdruck 1 lurch Änderung des Stellungsimpulses der Einrichtung mittels des Ventils in einen Druckmittel-Impuls umgeformt Dieser Druckmittel-Impuls kann dann dazu dienen, eine Anzeigevorrichtung an einem entfernt liegenden Ort in Tätigkeit treten zu lassen.

Die Funktionsweise der beiden Ausführungsformen ist nachfolgend an Hand des in F 1 g. I dargestellten Ausführungsbeispiels geschildert, wobei zur Übertragung auf die Ausführungsform nach F i g. 2 lediglich der Buchstabe -.-I den jeweiligen Bezugsziffein hinzugefügt werden muß, da beide Ausführungsformen sich nur hinsichtlich der Erzeugung der auf die Spannplatte 15 bzw. 15-4 wirkenden V'orspannkraft unterscheiden.

Das Druckmittel tritt durch den Hochdruck-Eingang 23 über die Leitung 8 in die Steuerkammer 20 ein. Das Druckmittel kann die Steuerkammer 20 nur über das Druck-Hilfsventil. welches von der Membran 14 und dem ihr aufliegenden ringförmigen Steg der Spannplatte 15 gebildet ist. verlassen. Die Abströmmenge hängt von der durch die Feder 2 ausgeübten Vorspannkraft ab. so daß der Druck in der Steuerkammer 20 dieser Kraft proportional ist. Der Druck in der Steuerkammer 20 überträgt sich über die Membran 14 auf das Stellglied 7. so daß durch dessen Bewegung das Druckmittel in die Regel kammer 21 e^;nströmen und somit zum Niederdruck-Ausgang 22 gelangen kann.

Das Ventil verharrt in der Offenstellung, solange der Druck in der Steuerkamnrer 20 größer ist als der in der Niederdruck-Regelkammer 21. Das Stellglied 7 bewegt sich unter Schließen des Ventils gegen seinen Ventilsitz 5, sobald d<;r Druck in der Regelkanimer 21 sich dem Druck in der Steuerkammer 20 angleicht. Das Ventil schließt also, wenn der gewünschte Druck in der Regelkammer21 aufgebaut ist. Wird die von der Feder 2 ausgeübte Kraft verringen. so vermindert sich die auf die Spannplatte 15 wirkende Kraft, so daß das Druckmittel die Steuerkammer 20 bei einem niedrigeren Druck verläßt. Ist der Druck in der Regelkammer 21 höher, so hebt

sich die Membran von ihrem Auflager 26 ab, so daß der Druck in der Regelkammer 21 und in den an den Ausgang 22 angeschlossenen Verbraucherleitungen abfällt, bis der Druck beiderseits der Membran wieder ausgeglichen ist.

Der Regler gemäß der Erfindung kann in zwei verschiedenen Formen angewendet werden. Im ersten Fall findet ein kontinuierlicher Fluß durch das Ventil statt, so daß ein Druckmittelstrom mit geregeltem Druck erzeugt wird. Das vom Hochdruck-Eingang 23 der Steuerkammer 20 zuströmende Druckmittel gibt eine konstante Leckrate zwischen der Spannplatte 15 und der Membran 14. Der Druck in der Steuerkammer 20 ist ausreichend, um die Membran 14 nach unten zu drücken, so daß das Druckmittel dem geschilderten ersten Weg folgt und das Ventil am Niederdruck-Ausgang 22 verläßt. Die Druckminderung wird durch den in dem schmalen Durchtrittsspalt zwischen dem Stellglied? und seinem Sitz5 stattfindenden Druckabfall erzeugt.

Im zweiten Fall wird das Druckmittel mit geregeltem Druck einer abgeschlossenen Leitung zugeführt, so daß eine Strömung durch die Leitung nicht stattfindet. Der Druck am Ausgang 22 wird durch den Druck in der Steuerkammer 20 bestimmt, wobei das Ventil 5,7 in seiner Normalstellung geschlossen ist. Fällt der Druck in der Leitung, beispielsweise auf Grund eines Lecks, unter den vorbestimmten Wert, so öffnet das Ventil für eine kurze Zeit, um den Ausgangsdruck wieder zu erhöhen.

Die Verbindung zwischen dem Hochdruck-Eingang 23 und der Steuerkammer 20 hat, wie bereits angedeutet, einen sehr geringen Querschnitt. Dies ist deshalb notwendig, weil bei der üblichen Funktion des Ventils eine ständige Leckströmung aus der Steuerkammer über den Umfang der Membran 14 erfolgt. Dieser Druckmittelverlust soll naturgemäß so gering als möglich gehalten werden, insbesondere deshalb, weil die Leckströmung bei dem dem Ventil zugeführten hohen Druck erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Druckregelventil mit einem beweglichen, die Verbindung zwischen Ein- und Ausgang steuernden Stellglied, das an einer Membran befestigt ist. an deren einer Seite der Ausgangsdruck und an deren anderer Seite ein in einer Steuerkammer herrschender, dem Eingangsdruck entsprechender Druck ansteht, dadurch gekennzeichnet. daß die Membran (14) unter Wirkung einer einstellbaren Feder (2) mit ihrem freien Umfang einem ringförmigen Auflager (26) anliegt, von dem sie bei einem Ausgangsüberdruck abhebbar ist.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerknmmer (20) von ι·'!κ·ιτι überhall der Membran (14) angeordneten, dieser nahe deren Umfang anliegenden Teil (15) begrenzt ist, das die Membran inier Wirkung der Feder (2) gegen das Auflager (26) drängt und bei einem Eingangsüherdruck in der Steuerkammer von der Membran abhebbar ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 o-.ier 2. dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Feder eine Schrauben-Diuekfeder (2) ist.

4. Ventil nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, d-iß die einstellbare Feder von einer Ausleger-Blattfeder (2 A ) gebildet ist.

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