DE1935871C3 - Druckmittelbetätigtes Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem mit Deckel versehenem Gehäuse mit durch einen Strömungsweg verbundenem Einlaß und Auslaß, mit einem im Strömungsweg liegenden Ventilsitz und einer zwischen dem Gehäuse und einem darin geführtem Ventilkegel eingespannten, eine obere, dem Steuerdruck und eine untere, dem Einlaßdruck ausgesetzte Kammer bildenden Membran, die in beiden Endstellungen des Ventilkegels an Stützflächen anliegt.

Ein derartiges Ventil ist beispielsweise aus der US-PS 14 74 472 bekannt, bei dem der Ventilkegel die Form eines Vollzylinders hat, der mit ebener Unterfläche auf dem zugehörigen Ventilsitz aufliegt. An der Unterseite des Ventilkegels ist ferner ein in den Ausluß ragendes Führungsteil angeordnet, das beim Abheben des Ventilkegels den Strömungsweg nicht vollständig freigibt Ein weiterer Nachteil des bekannten Ventils liegt darin, daß beim Schließen Druckstöße auftreten können, die vom Ventilkegel nicht abgefangen werden.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein Ventil zu schaffen, mit dem Strömungs- und Druckstöße im Strömungsweg zwischen Einlaß und Auslaß gedämpft werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein Ventil gemäß Patentanspruch.

Das erfindungsgemäße Ventil kann als Regulierventil zur Druckreduzierung, als Rückschlagventil, als Strömungssteuerventil, als modulierendes Druckentlastungsventil, als Sicherheitsventil usw. benutzt werden. Die Betriebsarten der verschiedenen Ventile werden durch den zugeführten Steuerdruck sowie durch die Art der Gewinnung des Steuerdruckes bestimmt

Die Erfindung wird im folgenden anhand der ein Ausführungsbeispiel zeigenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Ventil in geschlossener Stellung;

Fig.2 zeigt einen Schnitt durch einen Teil des Ventilsitzes.

Das dargestellte Ventil hat eine ringförmige Ventilbuchse, die axial bewegbar im Ventilgehäuse gelagert ist, und eine ringförmige Membran, die mit ihrem inneren Rand an der Ventilbuchse und mit ihrem

äußeren Rand am Gehäuse befestigt ist Die Drücke an gegenüberliegenden Seiten der Membran bewegen die Ventilbuchse.

Während der Öffnungsbewegung der Ventilbuchse werden sich vergrößernde Teile der Membran abgestützt, so daß sich der wirksame Bereich der Membran verkleinert und nach innen bewegt

Das dargestellte Ventil hat ein Ventilgehäuse 10 und einen Deckel 12, der mit Schrauben 14 am Gehäuse befestigt ist Im Gehäuse 10 sind ein Einlaß 16, ein Auslaß 18 und eine Schulter 20 vorgesehen, die den Strömungsweg zwischen Einlaß und Auslaß umschließt Die Schulter 20 dient zur Aufnahme des Ventilsitzes 22 im Gehäuse 10.

Der Deckel 12 bildet eine Aussparung 24, in der zentral ein Kolben 26 befestigt ist, auf dem das Ventilteil oder die Ventilbuchse 28 verschiebbar befestigt ist Wie dargestellt ist der Kolben 26 in der Aussparung 24 mit einer Schraube 30 befestigt Die Innenkante der Membran 33 bildet eine Wulst, die zwischen zwei Buchsen 34 und 36, die zusammen die Ventilbuchse 28 bilden, festgeklemmt ist Die Außenkante der Membran 32 bildet ebenfalls eine Wulst, die in einer Nut 38 im Gehäuse 10 liegt und dort durch den Deckel 12 gehalten ist Die Ventilbuchse 28 ist somit axial hin- und herbewegbar und kann auf den Ventilsitz ?2 und von diesem fort bewegt werden. Die beiden Buchsen 34 und 36 bilden zusammengeschraubt eine Nut 40 zur Aufnahme einer Dichtung, beispielsweise eines Dichtringes 42, wodurch zwischen der Innenwand der Ventilbuchse 28 und der Außenwand des Kolbens 26 eine gleitende Dichtung entsteht Der Innendurchmesser der Ventilbuchse 28 ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Ventilsitzes 22, so daß die Ventilbuchse 28 bezüglich Druckdifferenzen zwischen dem Einlaß 16 und dem Auslaß 18 abgeglichen ist. Die Außenwand der Ventilbuchse 28 hat einen geringfügigen Abstand von den Wänden der Aussparung 24, um einen verengten Strömungsweg herzustellen, dessen Zweck später erklärt wird. Die Buchse 36 hat einen ringförmigen Ansatz 44, der mit der Sitzfläche des Ventilsitzes 22 in Berührung gebracht werden kann.

Gehäuse 10 und Membran 32 bilden eine Kammer 46, die in Verbindung mit dem Einlaß 16 steht, so daß eine Seite der Membran 32 dem Einlaßdruck ausgesetzt ist. Die andere Seite der Membran 32 ist einem Steuerdruck ausgesetzt, der durch die Öffnung 48 der Aussparung 24 zugeführt wird. Ferner ist beispielsweise eine Feder 50 vorgesehen, die die Ventilbuchse 28 in Richtung des Ventilsitzes drückt.

Die Membran 32, die schwach gewölbt ist, wird in ihrem nicht eingeklemmten Teil vollständig abgestützt, wenn die Ventilbuchse 28 auf dem Ventilsitz aufliegt und wenn sie sich in der vollständig geöffneten Stellung befindet. Zur Stützung der Membran 32 bei geschlossener Ventilbuchse 28 ist ein Stützring 52 vorgesehen, der auf einer Schulter 54 im Gehäuse 10 angeordnet ist Zur Abstützung der Membran 32 in der geöffneten Stellung der Ventilbuchse 28 dient eine ringförmige Auflagefläche 56, die innen im Deckel 12 vorgesehen ist und sich schräg von demjenigen Bereich des Deckels, in dem die Membran 32 im Gehäuse 10 gehalten wird, nach innen und von der Membran 32 weg zur Aussparung 24 erstreckt. Obwohl beide Auflage- bzw. Stützflächen dargestellt sind, kann auf den Stützring 52 verzichtet werden, wenn der Steuerdruck niemals den Einlaßdruck übersteigt.

Die Stellung der Membran 32 gegenüber dem

Stutzring 52 und der Auflagefläche 56 ist in F i g. 1 dargestellt Die Ventilbuchse 28 sitzt auf dem Ventilsitz 22, und der Einlaßdruck auf der Gehäuseseite der Membran 32 ist größer als der Druclc auf der Deckelseite der Membran. Dieser Druckunterschied hält die Membran 32 etwas oberhalb d'r~ Auflagefläche des Stützringes 52. Die von der Feder 50 ausgeübte Kraft hält die Ventilbuchse 28 gegen die Druckdifferenz auf dem Ventilsitz. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß bei Umkehr der Druckdifferenz die Membran 32 bis auf den Bereich zwischen Innenseite des Stützringes 52 und Außenseite der Buchse 36 vollständig mit ihrem nicht eingeklemmten Teil auf dem Stützring aufliegt

Das Ventil steuert die Strömung vom Einlaß 16 zum Auslaß 18 in Abhängigkeit vom Einlaßdruck, der Kraft der Feder 50 und dem Steuerdruck. Der Einlaßdruck wirkt in der Kammer 46 und übt auf die Membran 32 eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft aus. Die von der Feder 50 ausgeübte Kraft und die vom durch die öffnung 48 in die Aussparung 24 gebrachten Steuerdruck ausgeübte Kraft wirken beide auf die gegenüberliegende Seite der Membran 32 und die Schließrichtung. Ist der Einlaßdruck größer als die entgegenwirkenden Kräfte, so wird die Ventilbuchse 28 in Öffnungsrichtung bewegt, und es erfolgt eine Strömung von Einlaß 16 zum Auslaß 18. Die Öffnungsbewegung der Ventilbuchse 28 wird so lange fortgesetzt, bis die auf die Membran 32 wirkenden Kräfte im Gleichgewicht sind. Wegen der Anlage des äußeren Teils der Membran 32 an der Auflagefläche 56 wirkt der Einlaßdruck bei sich öffnender Ventilbuchse auf einen immer kleineren Bereich und erzeugt daher immer weniger Kraft Die Größe der Strömung durch das Ventil wird durch die Lage des Ansatzes 44 der Ventilbuchse 28 gegenüber der Fläche des Düsenringes 60 festgelegt Wie dargestellt, vergrößert sich der zur Verfügung stehende Strömungsweg zu Anfang des Öffnungsvorganges sehr wenig. Nähert sich jedoch die Ventilbuchse der vollständig geöffneten Stellung, so erfolgt bei kleiner Bewegung der Ventilbuchse eine wesentliche Vergrößerung des Strömungsweges.

Das Schließen der Ventilbuchse 28 erfolgt zunächst durch das Aufsetzen des Ansatzes 44 auf einen weichen, durch den elastischen Ring 66 gebildeten Sitz wodurch die Strömung durch das Ventil unterbrochen wird. Danach bewegen die Schließkräfte die Ventilbuchse weiter in Schließrichtung, wodurch der weiche Sitz zusammengepreßt wird und die Berührung eines Metallsitzes 70 erfolgt, um einen festen »Metall-auf-Metall«-Sitz herzustellen und jedes Lecken des Ventils zuverlässig zu unterbinden.

Wie vorstehend bereits beschrieben, wird die Membran 22 in beiden Endstellungen der Ventilbuchse 28 praktisch vollständig abgestützt Diese Abstützung verhindert Beschädigungen der Membran 32, selbst v/enn sie Drücken ausgesetzt wird, die oberhalb des Druckes liegen, bei dem die Membran unabgestützt zerreißen würde.

Der schmale Zwischenraum zwischen der Außenwand der Buchse 34 und der Innenwand der Aussparung 24 dient als Bewegungsdämpfer für die Ventilbuchse 28 bei plötzlichen Druckstößen. Dieser Zwischenraum leitet den Steuerdruck von der Aussparung 24 auf die obere Seite der Membran 32. Da jedoch dieser Strömungsweg verengt ist, hat eine plötzliche Druckänderung in der Kammer 46 keine unverzügliche schnelle Bewegung der Ventilbuchse 28 zur Folge. Ein Druckstoß in der Aussparung 24 muß durch den verengten Bereich fließen, um auf die Membran 32 zu wirken. Plötzliche Druckänderungen in der Kammer 46 wirken unmittelbar auf die Membran 32. Um jedoch eine Bewegung der Ventilbuchse 28 hervorzurufen, muß das darüberliegende Steuerfluid durch den verengten Strömungsweg fließen. Diese Dämpfung hat zur Folge, daß das Ventil sogar auf stoßartige Druckänderungen sehr weich reagiert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. !
   Patentanspruch:

   Ventil mit einem mit Deckel versehenem Gehäuse mit durch einen Strömungsweg verbundenem Einlaß und Auslaß, mit einem im Strömungsweg liegenden Ventilsitz und einer zwischen dem Gehäuse und einem darin geführten Ventilkegel eingespannten, eine obere, dem Steuerdruck und eine untere, dem Einlaßdruck ausgesetzte Kammer bildenden Membran, die in beiden Endstellungen des Ventilkegels an Stützflächen anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (28) die Form einer Buchse hat, deren Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Ventilsitzes (22) ist, daß sich in den Ventilkegel (28) ein im Deckel (12) des Gehäuses (10) befestigter Kolben (26) mit gleichem Außendurchmesser wie d°r innendurchmesser des Ventilsitzes (22) erstreckt, und daß zwischen der Außenwand des Ventilkegels (28) und der Innenwand (24) des Deckels (12) im Bereich der oberen Kammer ein geringer Zwischenraum vorgesehen ist