DE1925250C3

DE1925250C3 - Membranventil, insbesondere Druckminderventil

Info

Publication number: DE1925250C3
Application number: DE19691925250
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 6074 Urberach Jeschke
Original assignee: Samson Apparatebau AG
Current assignee: Samson Apparatebau AG
Priority date: 1969-05-17
Filing date: 1969-05-17
Publication date: 1975-08-28
Also published as: DE1925250B2; DE1925250A1

Description

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Die L. ;indung betrifft ein Membranventil, insbesondere Druckminderventil, mit in einem Membrangehäuke angeordneter, vom Steuerdruck entgegen der Wirkung einer Ventilfeder verstellbarer Arbeitsmembran, die durch eine axial verschiebbare Ventilstange mit dem im Ventilgehäuse vorgesehenen Ventilkegel verbunden ist, und mit einem der Arbeitsmembran vorgeschalteten Sicherheitsorgan.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Druckminderventil dieser Art, bei dem die Arbeitsmembran von dem zu regelnden Minderdruck beaufschlagt wird. Vor allem bei solchen Druckminderern finden im normalen Betrieb ständig Steuerbewegungen statt, welche das Merabranmaterial in entgegengesetzten Richtungen verformen und entsprechend stark beanspruchen. Die dadurch verursachte Ermüdung des Membranmaterials führt za Rissen und Brüchen der Arbeitsmembran. welche undicht wird und ihre Steuerfunktion nicht mehr ausüben kann. Der Minderdruck steigt dann auf eine unzulässige Höhe an und gefährdet die an ihn angeschlossenen Geräte und Anlagen.

Es liegt daher die Aufgabe vor, die Funktionsfähigkeit eines solchen Membranventils auch beim Auftreten von Rissen und Brüchen in der Arbeitsmembran zu sichern. Wie aus der deutschen Patentschrift 944 bbi Oder aus den deutschen Ausiegeschriften 1 078 361 und i 101 319 bekannt ist, hat man zu diesem Zweck bisher nur eine zusätzliche Sicherheitsmembran als Sicherheitsorgan verwendet Es wurde nun aber erkannt, daß auch ein Sicherheitsmembran keinen ausreichenden Schutz gewähren kann. Denn auch ein Sicherheitsmembran kann reißen oder brechen und wird dann ebenfalls undicht, wobei man aber vorher von dieser Gefahr nichts merkt.

Eine bessere und zuverlässigere Lösung der vorste hend genannten Aufgabe wird daher erfindungsgemäß darin erblickt, daß das der Arbeitsmembran vorgeschaltete Sicherheitsorgan aus einem axial unverschieb bar mit der Ventilstange bzw. dem Membranteller gekuppelten und in einem Zylinder axial gleitbaren und radial verschiebbaren Arbeitskolben besteht.

Die Verwendung eines derart angeordneten Arbeiiskolbens an Stelle der bekannten Sicherheitsmembran war keineswegs naheliegend, vielmehr wurde der Fachmann erst einmal grundsätzlich von dem Einbau eines Sicherheitskolbens abgeschreckt, weil ein Kolben prak tisch niemals vollkommen dicht in seinem Zylinder ein gepaßt werden kann und außerdem die Herstellung eines annähernd dicht eingepaßten Kolbens außerordentlich hohe Fertigungskosten verursacht hätte und der Fachmann stets eine Funktionsbehinderung durch Verkanten oder Verklemmen d?s Kolbens befürchten mußte.

Tatsächlich wird aber nicht nur die Verwendung eines Sicherheits-Arbeitskolbens ohne erhebliche Fertigungs- und Montageschwierigkeiten ermöglicht, sondern ein solcher Kolben ist praktisch auch funktionssicherer als eine Sicherheitsmembran. Denn der Kolben kann ja niemals zerstört werden, und gewisse Undichtigkeiten werden nicht nur in Kauf genommen, sondern haben sogar besondere Vorteile. Bei einem Bruch der Hauptarbeitsmembran würde dann nämlich Flüssigkeit austreten, wodurch der Fehler bemerkt wird. Die Regelung kann aber niemals völlig aufhören, wie dies bei Verwendung einer Sicherheitsmembran durchaus möglich ist. Man erhält also durch die Erfindung eine wesentlich größere Sicherheit.

Praktisch kann die Erfindung auf verschiedene Weise verwirkiicht werden. Gemäß einer Ausführungsform ist der Arbeitskolben radial verschiebbar auf der Ventilstange bzw. an dem Membranteller der Arbeitsmembran befestigt und wird in einem ortsfesten Zylinder geführt. Die gleiche Wirkung erreicht man durch eine umgekehrte Ausführung, gemäß welcher der Arbeitskolben radial unverschiebbar an der Ventilstange bzw. auf dem Membranteller der Arbeitsmembran befestigt ist, während der Zylinder, in welchem sich der Arbeitskolben bewegt, radial verschiebbar am oder im Membrangehäuse gelagert ist.

Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen derselben sind nachstehend an Hand der Zeich-

nung beispielsweise erläutert und veranschaulicht

F i g. 1 zeigt im vertikalen Längsschnitt ein Druckminderventil gemäß der Erfindung mit radial verschiebbarem Arbeitskolben und ortsfestem Zylinder, und

F i g. 2 zeigt im vertikalen Längss -hnitt den unteren Feil des Druckminderventils in einer abgeänderten^ Ausführungsform mit radial verschiebbarem Zylinder und radial unverschiebbarem Arbeitskolben.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Druckminderventil tritt das unter Oberdruck stehende Medium in Riehtung des eingezeichneten Pfeiles in ein Ventilgehäuse 1 ein, strömt bei geöffnetem Ventil zwischen dem Ventilsitz 2 und dem Ventilkegel 3 hindurch und verläßt das Ventil auf der anderen Seite mit dem gewünschten verminderten Druck. Die Stellung des Ventilkegel 3 wird durch den Minderdruck gesteuert, welcher durch eine Steuerdruckleitung 4 auf eine Arbeitsmembran 5 wirkt. Die von dem Minderdruck auf den Me,nbranteller 6 der Arbeitsmembran 5 ausgeübte Kraft wird durch die Gegenkraft der Ventilfeder 7 kompensiert. Der bewegliehe Federteller der Ventilfeder 7 ist mittels einer auf einem Gewinde der Ventilstange oder -spindel 18 hoch- und niederschraubbaren Mutter 16 axial verstellbar, wodurch der gewünschte Sollwert des Minderdrukkes eingestellt werden kann. Bei einer Änderung des Minderdruckes wird der Ventilkegel 3 von der Arbeitsmembran 5 im Sinne einer Berichtigung des Minderdruckes verstellt

Ein Metallbalg 8, dessen mit der Ventilstange H verbundener Balgboden von dem Überdruck durch eine Leitung 9 beaufschlagt wird, dient in üblicher Weise zur Entlastung des Ventilkegels 3. Die Ventilstange 18 wird nach außen durch eine Stopfbüchse 10 abgedichtet.

Mit dem Ventilgehäuse 1 ist durch Bolzen 11 der obere Teil 12 eines Membrangehäuses verbunden, in dem die Arbeitsmembran 5 untergebracht ist. In dem gegenüberliegenden, in der Zeichnung unteren Teil 17 des Membrangehäuses ist ein Arbeitskolben 13 angeordnet, welcher mit radialem Spiel auf der Ventilstange 18 gelagert und von einer Scheibenfeder 15 elastisch gegen die Gleitfläche eines Zwischenstückes 14 gedrückt wird. Dadurch ist der Arbeitskolben 13 axial unverschiebbar mit der Ventilstange 18 bzw. über das Zwischenstück 14 mit dem Membrantciler 6 der Arbeitsmembran 3 verbunden, aber trotzdem radial verschiebbar auf der Ventilstange 18 befestigt Der Arbeitskolben 13 ist in dem als Zylinder ausgebildeten unteren Teil 17 des Membrangehäuses gleitbar geführt und wird von dem durch die Steuerdruckleitung 4 in diesen Gehäuseteil eingeführten Minderdruck beaufschlagt

Wenn die Arbeitsmembran 5 infolge starker Beanspruchung bricht und undicht wird, arbeitet das Druckminderventil mit dem Arbeitskolben 13 praktisch unverändert weiter. Der Druckmittelverlust durch das unvermeidliche Spiel des Arbeitskolbens 13 im Zylinder 17 bleibt dabei sehr klein, weil der Arbeitskolben 13 sehr eng in den Zylinder 17 eingepaßt werden kann. Dies wiederum ist möglich, obwohl man bei der Montage des Ventils keine übergroße Genauigkeit einhalten muß. Denn wenn z. B. die Achse der Ventilstange 18 nicht genau mit der Achse des Gehäusezylinders 17 fluchtet, kann sich der Arbeitskolben 33 auf der Ventilstange 18 radial verschieben und in seine genau konzentrische Lage im Zylinder 17 gelangen, ohne sich zu verkanten und zu verklemmen. Die Funktionssicherheit des Ventils wird auf diese Weise erheblich verbessert.

Eine andere Ausführungsform, bei welcher nicht der Arbeitskoiben, sondern dessen Zylinder radial verschiebbar angeordnet ist. zeigt F i g. 2 der Zeichnung, wobei der obere, der F i g. 1 entsprechende Teil des Ventils fortgelassen ist. Hier ist der Arbeitskolben 13 ebenso wie der Membranteller 6 fest mit der Ventilstange 18 verbunden. Die Arbeitsmembran 5 ist zwischen dem oberen Teil 22 des Membrangehäuses und einem Zwischenring 23 eingespannt. Der Arbeitskolben 13 ist mit geringem Spiel in einen Zylinder 24 eingepaßt, der mit der glatten Oberfläche seines Zylinderflansches 26 auf der Gegenfläche des Zwischenringes 23 radial verschiebbar gelagert ist. Der Zylinder 24 befindet sich in dem an die Steuerdruckleitung 4 angeschlossenen Innenraum des unteren Membrangehäuseleiles 27. Zwischen dem Boden des Membrangehäuseteiles 27 und dem Zylinderflansch 26 ist eine Druckfeder 25 eingespannt, die den Zylinder 24 dicht gegen den Zwischenring 23 drückt, ohne die radiale Verschiebbarkeit des Zylinders 24 zu beeinträchtigen. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist im übrigen die gleiche wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Membranventil, insbesondere Druckminderventil, mit in einem Membrangehäuse angeordneter. vom Steuerdruck entgegen der Wirkung einer Ventilfeder verstellbarer Arbeitsmembran, die durch eine axial verschiebbare Ventilstange mit dem im Ventilgehäuse vorgesehenen Ventilkegel verbunden ist, und mit einem der Arbeitsmembran vorgeschalteten Sicherheitsorgan, dadurch gekennzeichnet,, dap das 4er Arbeitsmembran {5} vorgeschaltete Sicherheitsorgan aus einem axial unverschiebbar mit der Ventilstange (18) bzw. dem Membranteller (6) gekuppelten und in einem Zylinder axial gleitbaren und radial verschiebbaren Arbeitskolben (13) besteht.

2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskofben (13) radial verschiebbar auf der Ventilstange (18) bzw. dem Mem- branteller (6) angeordnet und in einem ortsfesten Zylinder (17) geführt ist.

3. Membranventil nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (17) von der zylindrischen Wandung des an die Steuerdruck· leitung (4) angeschlossenen Teiles des Membrangehäuses gebildet ist.

4. Membranventil nach Anspruch i und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (13) mit radialem Spiel auf der Ventilstange (18) gelagert ist und von einer Feder (15) gegen eine an der Ventilstange bzw. an dem Membranteller vorgesehene Gleitfläche gedruckt wird.

5. Membranventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (13) radial un· verschiebbar mit der Ventilslange (18) bzw. dem Membranteller (6) verbunden und in einem radial verschiebbar gelagerten Zylinder (24) geführt ist.

6. Membranventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (24) in dem an die Steuerdruckleitung (4) angeschlossenen Teil (27) des Membrangehäuses angeordnet ist und mit seinem Flansch (26) von mindestens einer Feder (25) auf eine ortsfeste, im Membrangehäuse vorgesehene Gleitfläche gedrückt wird.

7. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Innenwand des Zylinders (17; 24) in Berührung stehende Teil des Arbeitskolbens (13) aus einem Material mit sehr geringem Reibungskoeffizienten wie z. B. Bronze oder Teflon besteht.