DE1914672C3 - 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 einex 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 708 143, französische Patentschrift 757 076 und deutsche Patentschrift 495 177) wird die Membran beidseitig beaufschlagt, um einerseits' eine Feinregelung mit geringen Stellwegen 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, unerwünschte Erhöhungen des Eingangs- und Ausgangsdrucks auszugleichen. Druckspritzen 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 Druckrcgelveniil des eingangs beschriebenen Aufbaus so auszubilden, daß ein Überdruck auf der Niederdruckseite ohne nennenswerten Bauaufwand und insbesondere ohne zusätzlichen Raumbedarf entlastet werden kann, wobei diese Ausbildung gleichzeitig die Möglichkeit lassen soll, auch einen Überdruck auf der Hochdruckseite zu entlasten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran umer Wirkung einer einsteilbaren Feder mit ihrem freien Umfang einem ringförmigen Auflager anliegt, von dem sie bei einem Ausgangsüberdruck abhebbar ist.

Im Gegensatz zum Stand der Technik ist die Membran nicht fest eingespannt, sondern liegt dem Aufla-

ger mit der eingestellten Federkraft an. Sobald der Druck auf der Ausgangsseite diesen eingestellten Wert überschreitet, hebt sich die Membran an ihrem Umfang 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 alle koaxial zum Ventilsitz angeordnet sind.

Gemäß einer bevorzugten Abwandlung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuerkammer von

einem oberhalb der Membran angeordneten, dieser nahe deren Umfang anliegenden Teil begrenzt ist, das die Membran unter Wirkung der einstellbaren Feder gegen das Auflager drängt und bei einem Eingangsüberdruck in der Steuerkammer von der Membran abhebbar ist.

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

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung

zweier bevorzugter Ausführungsformen sowie an Har.d der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine Ausführungsform und

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

Das in F i g. 1 wiedergegebene Ventil weist ein Gehäuse 12 auf, an dem eine Gehäusekappe 17 befestigt 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 23 steht mit einer Speicherkammer 27 über einen FiI-ter 10 in Verbindung, der den im Druckmittel enthaltenen Staub od. dgl. zurückhält. Der Filter 10 stützt sich einerseits an einem Ventilsitz S 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? von dem Ventilsitz 5 abhebt und in die Speicherkammer 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

eine flexible Membran 14 abgestuft ist. Die Flexibilü nung der Feder 2 und damit der-von der S P

S wird durch einen nachgiebigen Werkstoff oder 15 mit ihrem Steg auf den Umf-ng der ^

eine entsprechende Formgebung erreicht, z. B. durch ausgeübte Druck geringer ist als; der υτ

1 nrentrische Rillung einer an sich unelastischen Niederdruck-Regelkammer 21. In diesem r

Ee De Membran 14 ist an dem Stellglied? mit- 5 sich die Membran mit dem Spannte«?'« ™ *£™

2 einer Mutter 3 befestigt, die mit einem die Mem- Auflager 26 ab, ^o daß das DruckmUtel aus der R L 14 durchgreifenden Gewindeende des Stellglie- gelkammer m die Gehausekappe 17 über uno

zusammenwirkt. Zwischen der Mutter 3 und die öffnung 25 abströmen kann. _AlI(._fiihrunBSf_orm ban 14 ist eine Dichtung4 eingelegt wSh Die in Fig2 -edergegeoene Aushüinmg

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H auf der der Speicherkammer 27 zugekehrten » \-a im Aufbau ahnlich der in Fig.l aarg«

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g Eine zum Gehäuse 12 gerichtete Bewegung des 15,4 gegen d.e Membran UA ™^ _md

e Membran eine Stützplatte 13 angeordnet doch wird hierbei zur ^j

e zum Gehäuse 12 gerichtete Bewegung des 15,4 gegen d.e Membran UA ™^

öfteren Bereichs der Membran 14 äußert sich dem- verwendet, die an einem Block ZV De "8

?uoJ in einer Abwärtsbewegung des Stellgliedes7, die Spannplatte 15A unter Z-schen chaUug c n^

welches von seinem Ventilsitz 5 freikommt. «5 Kugel 1 A überspannt. Bei 30 _ st_d.e »ia

^ Membran 14 ist gegen ihr Auflager 26 mittels eine«.Widerlager_«*W*tum du c^e*en N e

.Ji Teils 15 gehalten, das einen der Membran 14 lung die von der Feder IA aut dut Nuge

Γ Zr Oberste anliegenden, ringförmigen Steg übte Druckkraft-orbe«^-^en^n. _m ^ aufweist. Dieses Teil 15 in Forn. einer Spannplatte Die in Fig. 2 ^d^^ef/^U'^e.j^^ef verwendet

S unter Bildung eines Raums für die Mutter 3 nach _M beisp.elswe.se auch als Srihroegebe^ ^

innen eingezogen und umgrenzt zugleich eine Steuer- werden, indem dann das widerlager „

SEnTr M. Innerhalb des Stellgliedes 7 ist in axialer Einrichtung in Verbindung steht, dessen Ste lung^

King eine Leitung 8 mit kleinem Querschnitt an- rameter angeze_lgt werden sol Anden sic ^

JΑ -eiche die Verbindung zwischen der Stellungsparameter so w^rd de am^ ^

Ipeicherkammer 27 und der Steuerkammer 20 her- a₅ wirksame ^raft und *^'_f« _{$e wird der}

der Spannplatte 15 gegen die Membran 14 und damit Die Funktionsweise «r

d en Druck gegen das Gehäuse 112, kann durch Ein- men ist ^^^^^Ά^η, wobei zur

stellung der Vorspannung der Feder 2 variiert wer- 35 stellten ^Ausfuh™"f*SühSorm nach Fig.2

den. Zu diesem Zweck greift in d,e Gehäusekappe 17 Übertragung auf^ Ausführung,fern _ßezugs

Wirkenden

£η mittelieines Knopfes 19 verdreht werden so s_Pannkraf«sc e „ ^ _Hochdru

daß die Vorspannung der Feder 2 verander werden ^Das,?SerTe Leitung8 in die Steuerkammer 20

Sann. Zum Fixieren der Einstellung dient eine Kon- gang^M ^****™*^ Steuerkammer 20 nur

'Χ¹¹ r_nne⁸nraum der GehäuseUappe 17 steht über « über ^^^Χ^ίϊ^Α eine Öffnung 25 mit der Atmosphäre in Verbindung. J " „nnnlatte 15 eebudel ist, verlassen. Die Ab-Srfiber hinaus ist am Niederdruck-Ausgang 22 eine J' SpaMptate 15 gebM« , ^ ^ _{2 au} Meßleitung 28 angeschlossen so daß der Reduz.er- ^ommenge^hangt vo ^ ^_k ^ druck meßtechnisch erfaßt werden kann. übten VorspannKran. , _ortional ist. Der Das am Hochdruck-Eingang 23 eintretende 5<> Steue'kammer 20 d,e^ Krai^p ρ ^ _über Druckmittel kann das Ventil auf drei verschiedenen Druck m der SJue*™f/ _{Hed ?> s0 daß} durch Wegen verlassen. Im ersten Fall ist das Stellglied7 ^ Membran 14 a .*_e, _{in die} Regelkam-Sh^V^ VA¹¹T^SLiS SrSrS ÄSSi und somit zum Niederdruck-Ausr^hdiere^Sr^eSübe^er den Niederlruck-Ausgang 22 aus- 55 gang 22 gelangen fc-nn _{offenstellung}, _solan_ge strömen kann. Der zweite mögliche Weg besteh J*^s ^¹JJ Steuerkammer 20 größer .st als der darin, daß das Druckmittel durch d.e Leitung 8 in d.e der Druck inlan^ _ck__Regelkammer 21 Das Stell-Steuerkammer 20 eindringt, und -sofern der Druck '" J«^r _b^^^C;_nter ^g _SchlieBen des Ventils gegen ausreichend ist — die Spannplatte 15 gegen die Vor- glied 7 beweg; sicn _in ^ _Re ,. pTnnSaft der Feder 2 von der Membran 14 abhebt. *o «^enü^S »ta^ ^ ^ ^_{n 20} Woraufhin die Luft durch die öffnung 25 der Gehau- ^"^",JJfv^, schließt also wenn der gesekappe 17 nach außen strömen kann. 2Se Druck in der Regelkammer 21 aufgebaut ist. Die Membran 12 kann sich an .hrem Umfang von ^wü^^L»™*_{n d}er Feder 2 ausgeübte Kraft vcrnnihrer Auflagerfläche 26 abheben um den Durchtritt Wirt^ ^die ^ _{sich die auf die} Spannplatte des Druckmittels von der Regelkammer 21 m de 6₅ ^^rt·^^{0 ve}"_{so daß das} Druckmittel die Steuer-Gehäusekappe 17 und den Austritt des Druckmittels JJ^Ser 2· Sri'etaem niedrigeren Druck verlaßt. Is durch die öffnung 25 zu ermöglichen. Den dritten kamm«» be _{R elkammer 21 höher}, so heb, Weg geht das Druckmittel dann, wenn die Vorspan- ov.r ^

sich die Membran von ihrem Auflager 26 ab, so daß der Druck in der Regelkammer 21 und in den an den Ausgang 22 angeschlossenen Verbraucherlcitungen 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 7 und seinem Sitz 5 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 Funktior des Ventils eine ständige Leckströmung aus der Steuerkammer über den Umfang der Membran 14 erfolgt. Dieser Druckmittelverlust soll naturgemäß se gering als möglich gehalten werden, insbesonden deshalb, weil die Leckströmung bei dem dem Venti

ao 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 I, dadurch gekennzeichnet, daß die Sieuerkammer (20) von einem oberhalb der Membran (14) angeordneten, dieser nahe deren Umfang anliegenden Teil (15) begrenzt ist, das die Membran unter Wirkung der Feder (2) gegen das Auflager (26) drängt und bei einem Eingangsüberdruck in der Steuerkammer von der Membran abhebbar ist.

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

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