DE1951869A1

DE1951869A1 - Steuerventil

Info

Publication number: DE1951869A1
Application number: DE19691951869
Authority: DE
Inventors: Jun Harry Sugden
Original assignee: Rockwell Manufacturing Co
Current assignee: Rockwell Manufacturing Co
Priority date: 1968-10-18
Filing date: 1969-10-15
Publication date: 1970-04-23
Also published as: US3561468A

Description

PATENTANWALT DIPL-PHYS. HEINRICH SEIDS

62 Wiesbaden · Rheinstraße 121 · Postfach 670 · Telefon 30 34 59

Postscheck Frankfurt/Main 181008 · Bank Deutsche Bank 3 956 372 1951869

Wiesbaden, den 13. Okt. 1969 S/E R 156

ROCKWELL MANUFACTURING COMPANX

400 North Lexington Avenue Pittsburgh, Pennsylvania / USA

Steuerventil

Priorität;

Patentanmeldung vom 18. Okt. 1968 in U S A , Nr. 768 834

Die Erfindung bezieht sich auf Steuerventile für fließfähige Medien, die aus einem Ventilgehäuse, einem im Ventilgehäuse angebrachten Ventilsitz, einem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilschließelement und einer mit Druckmittel, ggf. dem jeweiligen fließfähigen Medium selbst gesteuerten Betätigungseinrichtung für das Ventilschließelement bestehen.

Bisher war es allgemein die Praxis derartige Ventile schon bei ihrer Entwicklung und Herstellung darauf abzustellen, daß

sie nur eine einzige gewünschte Steuerfunktion für dae fließfähige Medium ausführen, beispielsweise als Druckreduzierventil oder als Überdruck- oder Gegendrucketeuerventil und bzw. oder als ein normalerweise offenes oder auch normalerweise geschlossenes Differenzialdruck-Steuerventil. Da diese Ventile jeweils nur für eine einzige Steuerfunktion vorgesehen, entwickelt und geeignet sind, mußte eine Vielfalt von verschiedenen Ventiltypen hergestellt und zur Verfügung gehalten werden um allen gewünschten bzw. notwendigen SteuerfunkHonen gerecht zu werden.

Da die herkömmlichen Ventile üblicherweise nur für eine einzige Art von Drucksteuerungsfunktionen geeignet sind, mußten sich bisher die Hersteller, Lieferanten und Benutzer solcher Ventile mit der Notwendigkeit abfinden eine weite Vielfalt verschiedener- Ventil typen herzustellen und an Lager zu halten, was naturgemäß die Herstellungs- und Lagerhaltungskosten erhöht und die Konstruktion und Montage von Anlagen sowie deren Überwachung und Wartung erschwert.

Es erscheint daher wünschenswert, die auftretenden verschiedenartigen Steuerfurktionen auch mit einer kleineren Anzahl ver-

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schiedener Tentiltypen bewältigen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges universelles Steuerventil zu schaffen, das geeignet ist mehrere verschiedene eindeutige Steuerfunktionen auszuführen. Das Ventil soll durch bloßes Umsetzen von Ventilelementen in einfacher Weise von der einen auf die andere Steuerfunktion umstellbar sein.

Die Erfindung bietet eine Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß der Ventilsitz durch ein in verschiedenen Lagen in das Ventilgehäuse einsetzbares Ventilsitzelement gebildet 1st und das Ventilschliesselement ebenfalls in verschiedenen Lagen an einem Bit der Betätigungseinrichtung verbundenen Schließelementträger befestlgoar ist.

Durch diese erfinderische Lösung wird ein neuartiges und universell benutzbares Steuerventil geschaffen, das durch Einsetzen seines Ventilsitzelementes und seines Ventilscbliesselementes in der einen oder anderen gewünschten Lage auf die eine oder andere, d. h. mindestens zwei verschiedene Steuerfunktionen umstellbar ist. Auf diese Welse wird die Anzahl der herzustellenden

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und auf Lager zu hältenden Ventiltypen wesentlich herabgesetzt.

Die Erfindung bietet eine zweite Lösungsmöglichkeit für die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Betätigungseinrichtung des Ventils eine am Ventilgehäuse selbst gebildete Steuerkammer aufweist und im Ventilgehäuse der Einlass zu dieser Steuerkammer in Art einer Gewindebohrung als äusserer Einlass und Anschluss und eines Verbindungskanals zwischen dem Ventilauslass und der Steuerkammer als innerer Einlass sowie Stopfen zum wahlweisen Verschliessen des Verbindungskanals bzw. des äusseren Einlasses und Anschlusses gebildet ist. Auf diese Weise wird es ermöglicht, verschiedene Ventiltypen für Eigensteuerung und Fremdsteuerung einzusparen. Beide grundsätzlichen Lösungsmöglichkeiten der Erfindung lassen sich auch ohne weiteres miteinander kombinieren, so daß hierdurch eine noch wesentlich vergrösserte Variationsmöglichkeit des Ventils gegeben ist. .

In besonders vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung ißt das Ventilgehäuse mit einer von seinem Einlass und seinem Aus, lass geschnittenen Ventilkammer ausgebildet, in die das mit

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einer mittleren Durchlassöffnung versehene Ventilsitzelement in zwei zueinander umgekehrten Lagen einsetzbar ist, während das Ventilschließelement als die Durchlassöffnung des Ventilsitzelementes überdeckende und abdichtende Scheibe ausgebildet und am inneren Ende eines als Schliesselementträger dienenden, durch eine axiale Bohrung des Ventilgehäuses von der Betätigungseinrichtung in das Innere der Ventilkammer ragenden Ventilstiftes in zwei zueinander umgekehrten Lagen anbringbar ist, wobei das innere Ende des Ventilstiftes und die Befestigungseinrichtungen für das Ventilschliesselement mit geringerem Durchmesser als die Durchlassöffnung des Ventilsitzelementes ausgebildet sind. Die Teile dieses universal Steuerventils können wahlweise leicht in der einen oder anderen Lage zusammengesetzt werden, um so entweder ein Druckreduzierventil oder ein Überdruckventil zu schaffen. Die umzusetzenden Ventilteile sind leicht entfernbar und leicht umsetzbar· Die empfindlichen und komplizierteren Teile des Ventils, insbesondere dessen Betätigungseinrichtung werden bei diesem Umsetzen nicht geöffnet und nicht verstellt.

Durch die Erfindung ist auch die Möglichkeit gegeben in einfacher Weise ein Differbzialdruck-Steuerventil zu bilden, das entweder normalerweise offen oder auch normalerweise geschlossen ist. Hierzu ist von einer Ausführungsform der Erfindung auszu-

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gehen bei der die durch Druckmittel, ggf. auch durch das jeweilige fliessfäbige Medium selbst, gesteuerte Betätigungseinrichtung eine innerhalb eines Betätigergehäuses angebrachte mit dem Ventilstift verbundene Steuermembran enthält die nach dem Ventilgehäuse hin eine mit Einlass versehene Druckkammer und nach dem Betätigergehäuse hin eine mit Einlass versehene Betätigerkammer bildet, wobei in der Betätigerkammer eine mit einem Ende mit der Membran verbundene Federanordnung und auf dem Betätigergehäuse ein in einer axialen Gewindebohrung geschraubte und auf das zweite Ende der Feder greifender Stellschraubenbolzen vorgesehen sind. In dieser Ausführungsform der Erfindung arbeitet das Ventil normalerweise je nach der gewählten Lage seines Ventilsitzelementes und seines Ventilschliesselementes entweder als einfaches Druckreduzierventil oder eis einfaches Überdruck- oder Gegendrucksteuerventil. Die Umstellung auf ein normalerweise offenes oder normalerweise geschlossenes Differenzialdruck-Steuerventil erfolgt dann in einfacher Weise mittels einer zusätzlichen wahlweise nach aussen abgedichtet auf dem Betätigergehäuse anzubringendes Verlängerungsgehäuse mit einer Verlängerungsstange die im Inneren des Verlängerungsgehäuses, vorzugsweise an ihrem inneren Ende in Art eines Kolbens, gegenüber der Innenfläche des Verlängerungsgehäuses abgedichtet, axial gleitend geführt und an ihrem äusseren, bei aufgesetztem Verlängerungsgehäuse frei durch die

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axiale G-ewindebohrung des Betätigergebäuses greifenden Ende zum Aufsetzen an Stelle des Stellschraubenbolzens auf das zweite Ende der Feder ausgebildet ist, während das freie Ende des Verlängerungsgehäuses in gleicher Weise wie das freie Ende des Betätigergehäuses, insbesondere mit axialer Gewindebohrung zum Einschrauben des Stellschraubenbolzens und das innere Ende der Verlängerungsstange an seiner Stirnfläche zum Aufsetzen der Spitze des Stellschraubenbolzens ausgebildet sind. Diese zusätzlichen Teile sind von sehr einfacher Beschaffenheit und können auch in sehr einfacher Weise wenn erwünscht zusätzlich aufgesetzt werden.

Wenn das Universal-Steuerventil gemäss der Erfindung in seinem Durchgangsquerschnitt groß genug ist um die zu steuernde Strömung von fliessfähigem Medium zu bewältigen oder auch für den in dem zu steuernden fliessfähigem Medium herrschenden Druck ausreichend ausgelegt 1st, kann das Steuerventil dirjcet in das Leitungssystem für das fliessfähige Medium eingesetzt werden.

Wenn aber diese Bedingungen für das universal Steuerventil gemäss der Erfindung nicht erfüllt sind bietet sich im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit das universal Steuerventil gemäss der Erfindung als Schaltventil für ein Hauptsteuerventil zu benutzen das den in dem Leitungesystem für das fliessfähige Medium herr schenden Strömungs- und Druckverhältnissen gerecht wird. Das

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Universal-Steuerventil gemäss der Erfindung bietet dabei die Möglichkeit auch als Schaltventil auf die verschiedensten gewünschten Steuerfunktionen eingestellt zu werden und auch das an es angeschlossene Hauptsteuerventil genau nach der gewünschten und eingestellten Steuerfunktfan zu schalten. Dies wird im Rahmen der Erfindung dadurch ermöglicht, daß das Hauptsteuerventil in seiner zwischen Einlasskammer und Auslasskammer liegenden Ventilkammer einen unter der Wirkung einer Schliessfeder stehenden Schliesskolben enthält, hinter dem eine Druckkammer für fliessfähiges Medium im Inneren des Hauptventilgehäuses gebildet ist und daß eine Leitungsverbindung von der Einlässkammer des Hauptsteuerventiles über ein vorzugsweise einstellbares Nadelventil zur Druckkammer und eine Leitungsverbindung von der Druckkammer über das äs Schaltventil arbeitende Universal-Steuerventil zur Auslaßkammer des Hauptsteuerventils gebildet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in bevorzugter Ausführungeform der Erfindung. In der beigefügten Zeichnung sind:

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Pig. 1 ein Axialschnitt des Universal-Ventils gemäss der Erfindung, wobei das Ventilschliesselement und die Ventilsitzteile zur Erzeugung einer druckreduzierenden Steuerfunktion angeordnet sind;

Pig. 2 ein Axialschnitt im wesentlichen längs der Linie 2-2 der Pig. 1 der die Leitungskanäle im Ventilkörper wiedergibt mit deren Hilfe fliessfähiges Medium entweder vom Ausgang des Ventils oder von einer ausserhalb des Ventils beeinflussten Quelle zu dem Ventil-Betätigungselement geleitet werden kann, wodurch entweder der Druck am Ventilausgang oder an einer äusseren Quelle für fliessfähiges Medium gesteuert werden kann;

Pig. 3 ein Teilschnitt ähnlich der Pig. 2, der die im VentäL-körper angebrachten Kanäle in Einstellung für die Steuerung des Druckes einer äusseren Druckmittelsquelle zeigt;

Pig. 4 eine vergrösserte Teilschnittdarstellung der umsetzbaren Ventilschliesseinrichtung und der umsetzbaren Ventilsitzeinrichtung in Anordnung wie in Pig. 1 bis 3 Tt druckreduzierende Steuerfunktion;

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Fig. 5 ein Teilschnltt ähnlich der Fig. 3, der jedoch die Ventilschliesseinrichtung und den damit zusammenwirkenden Ventilsitz in einer Anordnung zeigt in der sie das Ventil in Gegendruck- oder Überdruck-Steuerfunktion arbeiten lassen;

Fig. 6 einen vergrösserten Teilschnitt der Anordnung von Ventilschliesselement und Ventilsitz wie sie in Fig. 5 gezeigt sind;

Fig. 7 ein Axialschnitt ähnlich demjenigen in Fig. 5 jedoch mit einer zusätzlichen Einrichtung die es ermöglicht, das Ventil eine Differenzialdruck-Steuerungsfunktion ausüben zu lassen und

Fig. 8 eine teilweise geschnittene schematische Darstellung einer Ventilanordnung, dass das neuartige tfniversal·* Ventil in irgendeiner der Einstellungen nach Fig. 1 bis 7 in Benutzung als Schaltventil zum Schalten eines herkömmlichen mit Schaltventil zu betätigenden Hauptventils zeigt.

Nach den Fig. 1 und 4 enthält das Universal-Ventil im gezeigten Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform ein Ventilgehäuse

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10 mit axial gegeneinander ausgerichteten Einlass- und Aus- ' lassöffnungen 12 und 14 an den gegenüberliegenden Seiten, die jeweils mit einer Einlass- und Auslasskammer 16 und 18 in Verbindung stehen, welche wiederum über die mittlere Ventilkammer miteinander verbunden sind wie sie durch die zylindrische Bohrung 22 gebildet ist. Die Bohrung 22 endet in einer Schulter bzw. in einem Plansch 24 und nimmt genau passend ein umsetzbares Ventileitzelement 26 auf das ringförmig Endnuten 28 und 30 zur jeweiligen Aufnahme eines O-Ringes 32 trägt um eine Abdichtung zwischen dem Flansch 24 und dem Ventilsitzelement 26 zu bilden.

Das Ventilsitzelement 26 ist vorzugsweise ein zylindrischer Ring der eine Endwand 34 mit mittlerer Öffnung 36 aufweist, wobei diese mittlere Öffnung 36 einen Durchlass für das strömende Medium in dem Ventil zwischen dem Einlass und der mittleren Kammer bildet, und zwar derart,daß das durch diese Öffnung strömende Medium durch eine Ventilschliesseinriebtung 38 gesteuert wird.

Das Ventilsitzelement 26 wird innerhalb der Bohrung 22 durch ein hohles genutetes Deckelelement 40 gehalten das in eine Bodenöffnung 42 des Ventilgehäuses eingeschraubt 1st, wobei ein O-Ring 44 eine statische Abdichtung zwischen dem Deckel und

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demVentilgehäuse bildet« Wenn der Deckel 40 dicht angezogen ist stutzt ©r sich gegen das Yentilsitzelement 26 ab und drückt @s g©g©a die Schulter 24, wodurch ringsum die öffnung 36j der DiGhtungsring 32 zusammengedrückt -wird. Der Deckel 40 hat an seisem la das Innere des Ventilgehäuses ragenden Teil ein© Mehrzahl von in gleichen Winkelabständen angeordneten seitliefasn Öffnungen 46 durch die das fliessende Medium von ä@x mittleren Kammer 20 zur Auslasskammer' 18 strömt.

Die YemtllsoblieeseiBrichtung 38 ist auf dem Ende eines Ventilstiftes 48 angebracht und enbält einen Ring 50 mit Ring-Rat 52 die eines nachgiebigen O-Ring 54 aufnimmt. Dieser 0-RiEg 54 ist ä&zu ausgebildet, sich auf das ringförmige Ventilsitzelement 26 unmittelbar um die öffnung 36 herum aufzusetzen und so daBs Ventil zu schliessen. Der Ring 50 ist axial fest an dem abgesetzten unteren Ende 47 des Ventilstiftes 48 in Anlage an einen Stiftflanseh 56 mittels einer Sehraube 58 befestigt. Der Durchmesser des Stiftes 56 und des Kopfes der Schraube 58 siad vorzugsweise ausreichend kleiner als die Öffnung 36, so dass sie im Betrieb durch diese hindurch treten können ohne die Wandfläche 34 zu berühren.

Der Stift 48 tritt gleitend nach oben durch eine mittlere Ge-

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häusebohrung 60 die mit der Bohrung 22 ausgerichtet ist. Der Stift hat eine Ringnut 62 die einen nachgiebigen O-Ring 64 aufnimmt um eine Abdichtung zwischen dem Stift 48 und der Bohrung 60 zu bilden.

Der Stift 48 wird durch eine auf Druck ansprechende flexible Membran 66 verstellt, die an ihrem Umfang zwischen dem Ventilgehäuse 10 und einem Pederbetätigergehäuse 68 mittels Schrauben 70 befestigt ist. Das obere Ende des Stiftes 48 ist abgesetzt und mit Gewinde verseben. Es tritt durch eine Membranscheibe 72 die sich auf die Stiftschulter 78 legt, die Membran 66 und eine Federabstützseheibe 74» wobei eine Mutter, vorzugsweise eine gesicherte Mutter 76 die jeweiligen Elemente in zusammengefügtem Zustand hält.

Zwischen dem Ventilgehäuse 10 und der Membran 66 ist eine Drucksteuerkammer 80 vorgesehen um Druckmittel unter geeignetem Druck aufzunehmen der auf die Unterseite der Membran 66 wirkt. Zwischen der oberen Seite der Membran 66 und dem Federgehäuse 68 ist eine Federkammer 82 gebildet, die eine geeignete Federanordnung 84 aufnimmt um einen nach unten gerichteten Verschiebungsdruck auf die Membran 66 auszuüben.

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Die Federanordnung 84 enthält eine Seder 86 die am einen Ende mit dem Federabstützring 74 und am anderen Ende mit einer Jeder kopf scheibe 88 verbunden ist, die eine mittlere konische Vertiefung 89 aufweist in die das konische Ende einer in einer oberen Gewindeöffnung 92 des Federgehäuses 68 geführten Stellschraube 90 greift. Eine Kontermutter 94 sichert die Stellschraube 90 gegen Verdrehen auf dem Gehäuse 68 nachdem sie richtig, eingestellt worden ist, und eine Schraubkappe 96 ist ^ bei 123 auf das Gehäuse 68 geschraubt, wobei eine Abdichtung durch ein O-Ring 98 gebildet ist. Die Schraubkappe ist durch eine herkömmliche Drahtblombe 100 auf dem Gehäuse gesichert, um verhindern zu können, daß sie entfernt wird und die Stellschraube 90 verstellt wird. Das Gehäuse 68 ist mit einer mit Innengewinde versehenen seitlichen Öffnung 102 versehen die im Beispiel der Fig. 4 und 2 eine Entlüftungsöffnung für die Federkammer 82 bildet.

W Nach Fig. 2 hat das Ventilgehäuse 10 eine seitliche Öffnung die im rechten Winkel zu den Öffnungen 12 und 14 liegt und einen abgesetzten inneren Gewindeteil 106, einen mittleren gewindefreien Abschnitt 108 und einen erweiterten äusseren Gewindeabschnitt 110 aufweist. Der innere Abschnitt 106 schneidet sich mit einem Druckmittelkanal 112 der sich zwischen der Auslaßkammer 18 und der Steuerkammer 80 erstreckt. In ähnlicher Weise ver-

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bindet ein Druckmittelkanal 114 den Bohruagsabschaitt 108 direkt mit der Steuerkammer 80.

Bei Anordnung der Yentilschliesseinrichtang 38 mnä, des Ventilsitzes 26 in der in den 3?ig. 1 bis A gezeigten Weise, ist das Universal-Ventil, insbesondere der Benutzung als Bruckreduzierventil zur Steuerung eines unterstromsei'sigen Druckes entweder direkt von der Ausla3skammer 18 oder von einer äasseren unterstromseitigen Leitungsverbindung zum Einlass 104 bin angepasst, Durch geeignete Einstellung der Schraube 90 wird ein vorherbestimmter nach unten gerichteter Druck auf die Membran 66 ausgeübt, um die Ventilsshliesseinrichtung 38 in eiaex- normalerweisen offenen Stelling zu halten.

Wenn es erwünscht ist den Auslassdruck von der Kammer 18 her zu steuern wird der mit Gewinde versehe 3 Verscblußpropfen 116 in den äusseren Bohrungsteil 110 eingesetzt, während der innere Bohrungsabschnitt 106 die Schliessverbiadung zwischen den Kammern 18 und 80 über den ununterbrochenen Kanal 112 nach Fig. 2 aufrecht erhält. Die durch den Druck in der Steuerkammer 80 auf die Membran ausgeübte Kraft wird so mit der durch die Feder 86 ausgeruhten Kraft in Beziehung gesetzt, daß diese Kräfte sich im Gleichgewicht halten, wenn die Verschlusseinrichtung 38 ver-

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schoben wird, um die öffnung 36 ausreichend zu öffnen um die gewünschte Druckreduzierung hervorzurufen. Während des Betriebes wird die Membran 66 angehoben und abgesenkt in Abhängigkeit von den Druckänderungen in der Auslaßkammer 18 um so in geeigneter Weise den Fluß von fließendem Medium durch die öffnung 36 zu variieren und dadurch den gewünschten reduzierten Druck des fließfähigem Mediums in der Auslasskammer und der sich daran anschliessenden unterstromseitigen Leitung aufrecht zu erhalten.

Wenn es erwünscht ist einen anderen reduzierten Druck unterstromseitig des Ventils als in der Ventilauslasskammer aufrecht zu erhalten, wird der Stopfen 116 entfernt und eine kleinerer Stopfen 118 (Mg. 3) in den inneren Bohrungsabschnitt 106 eingeführt um den Verbindungskanal 112 zu unterbrechen und damit die direkte Verbindung zwischen der Auslasskammer 18 und der Steuerkammer 80 zu verhindern. Es wird dann eine geeignete Leitung 121 zwischen dem äusseren Bohrungsabschnitt 110 und dem Durchlass des fließfähigem Mediums an dem zu steuernden Punkt eingesetzt. Jetzt tritt das fließfähige Medium mit seinem Druck durch die Bohrungsabschnitte 110 und 108 und den Kanal 114 in die Steuerkammer 80. Das Ventil arbeitet dann in der gleichen Weise a wie oben beschrieben um einen unterstromseitigen redu-

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zierten Druck an der gewünschten MeSsteile aufrecht zu erhalten,

!fach den fig« 5 und 6 sind die Ventilschliesseinriehtung 38 und der ringförmige Ventilsitz 28 in umgekehrter Stellung gegenüber derjenigen nach den Fig. 3 und 4 eingesetzt um ein Gregendrucksteuerventil oder ein Überdruckventil zu schaffen, dass geeignet ist den Leitungsdruck des fliessfähigen Mediums oberstromseitig rom Ventil zu steuern. Das Druckreduzierventil nach Pig. 3 wird in ein Überdruckventil nach Fig. 5 dadurch umgewandelt, dass zunächst der Deckel 40 entfernt und die Schraube 58 von dem Stift abgeschraubt und der Ring 50 entfernt werden. Es wird dann das Ventilsitzelement 26 aus der Bohrung 22 gezogen , um den Ring 50 in umgekehrter Stellung (im VergMch zu seiner vorherigen Stellung) wie in Fig. 6 gezeigt einzusetzen. Der Ring 50 wird durch erneutes Anbringen der Schraube 58 befestigt. Das Ventil^!tzelement 26 kann jetzt in umgekehrter Stellung (bezüglich der bisherigen Stellung) wie in Fig. 6 gezeigt eingesetzt und durch den Deckel 40 wieder gesichert werden.

Inäieser Anordnung ist die Nut 52 des Ringes 50 nach unten gerichtet und das ringförmige Ventilsitzelement 26 hat sdne Endwand 34 ebenfalls unten liegen. Der O-Ring 32 ist jetzt in die

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gegenüberliegende End-Rlngnut 30 eingesetzt. Wenn der Deckel 40 auf dem Ventilgehäuse festgezogen ist stützt er sich auf der Endwand 34- des Ventilsitzelementes ab und drückt das ringförmige Ventilsitzelement gegen die Schulter 24, wobei der O-Ring 32 zasammengedrückt wird um umfänglich abzudichten und das Durchtreten von fliessfähigem Medium vom Einlass 16 zum Auslass 18 zu verhindern mit Ausnahme durch den dafür vorgesehenen Durchlaß 36. Der Kopf der Schraube 58 tritt nur dann durch die Ventilsitzöffnung 36 wenn das Ventil wie in Fig. 6 gezeigt geschlossen ist. Das Ventil ist normalerweise durch den anfänglichen Druck geschlossen der durch die an der Schraube 90 eingestellte^edervorspannung auf die Membran 66 ausgeübt wird. Diese Vorspannungseinstellung entspricht dem gewünschten Überdruck bei dem sich das Ventil öffnet»

Bei eingesetztem Stopfen 118 in den Bohrungsabschnitt 106, wie in Pig. 5 gezeigt, kann eine geeignete Leitung in den Gewindeabschnitt 110eingesetzt werden, um den oberstromseitigen leitungsdruck über den Zwischenabschnitt 108 und den Kanal 114 in die Steuerkammer 80 zu leiten. Der gewünschte Ansprechdruck des Ventils wird durch Einstellen der Stellschraube 90 eingerichtet die über die Feder 86 auf die Oberseite der Membran 66 wirkt. Vena der auf die Unterseite der Membran 66 wirkende

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Leitungsdruck in der Kammer 80 den eingestellten Ansprechdruck des Ventils überschreitet, werden der Ventilstift 48 und die Ventilschliesseinrichtung 38 nach oben bewegt um das Ventil zu öffnen und dadurch den oberstromseitigen leitungsdruek abzulassen bis sich der vorher eingestellte Ansprechdruck wieder eingestellt hat, bzw. die Peder in Kraft und die von dem Druck des fliesefähigen Mediums ausgeübte Kraft an der Membran 66 bei dem gewünschten oberstromseitigen Druck im Gleichgewicht sind.

Wenn es erwünscht ist ein Differenzialdruckventil zu schaffen kann entweder das von aussen beeinflusste Druckreduzierventil nach Pig. 3 oder das Überdruckventil nach Pig. 5 in einfacher Weise in ein Differenzialdruckventil umgewandelt werden, indem nur eine Einsbellungsverlängerungseinrlchtung 120 mit einer Mindestzahl von Teilen an die Pederbetätigungseinrichtung angesetzt wird. Im Beispiel der Pig. 7 ist ein Druckreäuzierventil nach Pig. 3 gezeigt, das zur Benutzung als Differenzialdruckventil angepasst ist, wobei gleiche Bezugszeichen für die gleichen Teile benutzt sind.

Die Verlängerungseinrichtung 120 ist zwischen demFedergehäuse

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68 und der Stellschraube 90 eingesetzt und enthält ein Verlängerungsgehäuse 122 das bei 123 auf die Oberseite des Gehäuses 68 aufgeschraubt und durch einen O-Ring 124 abgedichtet ist. Bas Gehäuse 122 enthält eine Bohrung 126 in der sich eine Kolbenstange 128 frei bewegt. Das untere Ende der Kolbenstange erstreckt sich durch die obere Öffnung 92 des Federgehäuses 68 und hat ein kegelförmiges Ende das sich in die konische Vertiefung 89 der Federkopfplatte 88 setzt. Das

^ obere Ende der Kolbenstange trägt in Abstand angeordnete ringförmige Kolbenflansche 130 die die Wand der Bohrung 126 gleitend berühren. Zwischen den Flanschen ist ein O-Ring 132 eingesetzt der eine Abdichtung zwischen der Wand der Bohrung 126 und der Kolbenstange 128 bildet. Der obere Plansch 130 hat eine konische Vertiefung 131 in die sich das Ende der Stellschraube 90 setzt. Die Stellschraube 90 tritt durch die mit Innengewinde versehene obere öffnung 134 des Verlängerungsgehäuses und ist durch die Kontermutter 94 gegen Verdrehen gesichert. Die Stellschraubenkappe 96 ist dann auf das Gehäuse 122 geschraubt und mit einer

ψ Vers-tellsicherungsblombe 100 versehen. Die übrigen Ventil teile sind die gleichen wie in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben.

Im Betrieb kann das Differenzialdrucksignal auf die Membran66

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gelegt werden, indem der höhere der beiden Betätigungsdrucke zur Kammer 80 unter die Membran geführt wird, in einer Weise wie dies bezüglich Pig. 3 bereits beschrieben wurde und indem der niedrigere der beiden Betätigungsdrucke über die mit Gewinde versehene Öffnung 102 durch eine geeignete Leitung in die !Federkammer 82 oberhalb der Membran geführt wird. Bei Anordnung der Ventilteile nach Pig. 7 zur Druckreduzierungsfunktion bleibt die Ventilschliesseinrichtung 38 auf diese Weise entsprechend der Voreinstellung an der Stellschraube so lange offen bis die Druckdifferenz zwischen den beiden fliessfähigen Medien in den Kammer 80 und 82 die mit der Stellschraube 90 erzeugte Federvorspannung überwindet.

Wenn die Ventilschliesseinrichtung 38 und der Ventilsitz 26 in der in Pig.·5 und 6 gezeigten Weise eingestellt wären, um eine Überdruckventilfunktion zu bilden, würde in ähnlicher Weise die Ventilschliesseinrichtung 38 so lange geschlossen sein, bis die Druckdifferenz über der Membran 66 die Federvorspannung überwindet.

Es ergibt sich so, dass die grundlegende druckreduzierende bzw. Überdruckventil-Ausbildung wie sie in den Pig. 3 und 5darge-

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stellt sind jeweils leicht anpassbar und überführbar sind in ein Differenzialdrucksteuerventil, einfach durch Hinzufügen der Stellschraubenverlängerung 120 ohne Änderung oder Störung irgendeines anderen Ventilteiles.

Wenn StrömungsVerhältnisse herrschen die die Benutzung grösserer Ventile notwendig machen,kann das Universal-Ventil gemäss der Erfindung bei Anordnung seiner Teile in jeglicher oben erörterten Weise als Schaltventil benutzt werden, um ein grösseres Hauptventil zu schalten. Auf diese Weise öffnet und schliesst das Universal-Schaltventil um dabei in ähnlicher Weise das Hauptventil zum öffnen undSchliessen zu veranlassen je nach Art der gewünschten Betriebsweise.

In Pig. 8 ist ein Steuersystem für fliessfähige Medien gezeigt, das ein Hauptventilgehäuse 140 mit Einlass 142 und Auslass 144 und sich mit diesen schneidender Ventilkammer 146 enthält. Innerhalb der Ventilkammer 146 bewegt sich der Schliesskolben 148 und wird mit dem Ventilsitz 150 zusammen um die Strömung des fliessfäbigen Mediums durch diesen zu steuern. Eine Verbindungsleitung 152 führt unter hohem Druck stehendes fliessfähiges Medium von dem Einlass 142 über ein Filter 154 und ein Nadelventil 156 zur Leitung 153 die mit der Öffnung 155 am Grund einer hinter dem Kolben 148 gebildeten Ventildruck-

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kammer 158 verbunden ist. Eine Teder 160 ist in der.Kammer eingeordnet um den Kolben in eine normalerweise geschlossene Stellung zu drücken, und ein O-Ring 162 bildet eine Abdichtung zwischen der Innenfläche des Kolbens 148 und der Wand der Kammer 158. Eine mit der Leitung 153 verbundene Leitung 164 schafft eine Druckmittelverbindung zwischen der Druckkammer zum Auelass 144 _f wobei ein Universal-Schaltventil 170 entsprechend der oben beschriebenen Ausfübrungsarten in die Leitung 164 eingesetzt ist um die Strömung des -fliese fan igen-Mediums durch diese zu steuern.

Wenn das Schaltventil 170 geschlossen ist baut Bich der volle oberstromseitige Druck vom Ventileinlass 142 über die Leitungen 152 und 153 auf und führt so den oberstromseitigen Druck zur Steuerdruckkammer 158 um einen Druckausgleich auf beiden Seiten des Hauptventilkolbens 148 herbeizuführen. Wenn dies erfolgt verursacht die Vorspannung der Feder 160,dass der Kolben 148 in Schließstellung den Ventilsitz 150 berührt.

Wenn das Schaltventil 170 offen ist strömt das fliessfähige Medium von dem Ventileinlass 142 zum S Auslass 144 durch einen

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Filter 154,ein Nadelventil 156,die Leitung 152,das Schaltventil 170 und die Leitung 164. Die Strömung des fliessfähigen Mediums durch das Nadelventil 156 verursacht einen Druckabfall über die Leitung 152 und bat so einen entsprechenden geringeren Steuerdruck in der Kammer 158 als der oberstromseitige Druck im Einlass 142 zur Folge. Diese Druckdifferenz über den Kolben 148 Überwindet die Vorspannung der Feder 160 und öffnet das Hauptventil indem der Kolben 148 nach oben in die Sttierkammer 158 verschoben wird*

Es ergibt sich so, dass das Schaltventil 170 gesteuert werden kann um die Strömung durch die Leitungen 152 und 164 zutegulieren und so den Druckverlust über das Nadelventil 156 zu regulieren, was wiederum den Druck in der Steuerkammer 158 steuert, um die gewünschte Einstellung des Ventilkolbens 148 hervorzurufen.

Wenn die Teile des Schaltventils 170 in einer Weise angeordnet sind wie es bezüglich Fig. 3 gezeigt und erläutert ist, also die Ventilschliesseinrichtung 38 normalerweise offen ist, wird der HauptventilkoT.ben 148 normalerweise in offener Stellung gehalten und benutzt um die Strömung durch das Hauptventil 160

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zu drosseln und eine Druckreduzierungsfunktion hervorzurufen.

Wenn das Schaltventil 170 in der in Fig. 5 gezeigten Weise aufgebaut ist, arbeitet das Hauptventil ί140 in ähnlicher Weise als Überdruckventil dessen Kolben 148 normalerweise geschlossen ist und sich unter der Steuerung des Schaltventils öffnet um den Druck im Einlass 142 abzulassen, wenn dieser einen vorherbestimmten Wert überschreitet.

Wenn das Schaltventil 170 in der in Fig. 7 gezeigten und ä in diesem Zusammenhang erläuterten Weise aufgebaut ist, arbeitet auch in gleicher Weise das Hauptventil 170 als Differenzialdruck-Steuerventil entsprechend dem Schaltventil 170.

Es ergibt sich somit, daß das in Fig. 8 gezeigte mit Schaltventil gesteuertes System leicht anpassbar ist, um verschiedene Strömungssteuerungsfunktionen auszuführen ohne irgendein Systemkomponent entfernen zu müssen. Diese Umstellung ist einfach dadurch vorzunehmen, dass die jeweiligen Ventilsitz- und Ventilschliess- Einrichtungen des Steuerventils 170 in irgendeine der gewünschten Stellungen nach den Fig. 1 und 3 bis 7 eingeordnet werden.

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Die Erfindung kann auch in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden ohne vom Erfindungsgedanken und dessen wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht nur erläutert und nicht beschränkende für die Erfindung zu beurteilen. Fernen können alle in der obigen Beschreibung , den Patentansprüchen und der Zeichnung wiedergegebenen Merkmale des Anmeldungsgegenstandes für sich allein oder in jeder denkbaren Kombination von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung sein.

Patentansprüche j

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OTKaINAL INSPECTED

Claims

Patentansprüche

1.)/ Steuerventil für fliessfähige Medien, bestehend aus einem Ventilgehäuse, einem im Ventilgehäuse angebrachten Ventilsitz, einem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden VentilschliesBelement und einer mit Druckmittel, ggf. dem jeweiligen fliesefähigen Medium selbst gesteuerten Betätigungseinrichtung für das Ventilscbliesselement, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz durch ein in verschiedenen Lagen in das Ventilgehäuse (10) einsetzbares Ventilsitzelement (26) gebildet ist und das VentilschliesedLement (50, 52) ebenfalls in verschiedenen Lagen an einem mit der Betätigungseinrichtung verbun-. denen Schliesselementträger (48) befestigbar ist.

2.) Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (10) mit einer von seinem Einlass (12, 16) und seinem Auslass (14, 13) geschnittenen Ventilkammer (20) ausgebildet ist, in die das mit einer mittleren Durchlassöffnung (56) versehene Ventilsitzelement (26) in zwei zueinander umgekehrten Lagen einsetzbar ist, während das Ventilschliesselement als die Durchlassöffnung (36) des Ventilsitzelementes (26) überdeckende und ab-

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dichtende Scheibe (50, 52) ausgebildet und am inneren Ende (56) eines als SchHesselementträger' dienenden durch eine axiale Bohrung (Θ60) des Ventilgehäuses (10) von der Betätigungseinrichtung (66 bis 134) in das Innere der Ventilkammer (20) ragenden Ventilstiftes (48) in zwei zueinander umgekehrten Lagen anbringbar ist, wobei das innere Ende (56) des Ventilstiftes (48) und die Befestigungseinricbtungen (58) für das Ventilschliesselement (50, 52) mit geringerem Durchmesser als die Durchlassöffnung (36) des Ventilsitzelementes ausgebildet sind.

3.) Steuerventil nach Anspruch "1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilsitzelement (26) und das Ventilschliesselement (50, 52) derart aufeinander abgestimmt sind, dass sie bei einer gegenseitigen Anbringungsweise ein Druckreduzierventil und in einer zweiten gegenseitigen Anbringungsweise ein Überdruck- oder Gregendruckventil bilden.

4.) Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Druckmittel, ggf. das jeweilige fliessfähige Medium selbst, gesteuerte Betätigungseinrichtung (66 bis 134) eine innerhalb eines Betätigungsgehäuses (8) angebrachte mit dem Ventilstiffc (48) verbundene Steueimembran (66) enthält, die nach dem Ventilgehäuse hin

eine mit Einlass (106 bis 114) versehene Druckkammer (80) und nach dem Betätigergehäuse (68) hin eine mit Einlass (102) versehene Betätigerkammer (82) bildet, wobei in der Betätigerkammer (82) Einrichtungen (84 bis 100) zum Erzeugen einer einstellbaren Membranvorspannung vorgesehen sind.

5.) Steuerventil nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass zur Druckkammer (80) einen Yersbindungskanal (112) zwischen dem Auslaß (14, 18) des Ventilgehäuses (10) und der Druckkammer (80) aufweist, der vom inneren Gewindeabscbnitt (106) einer abgesetzten, mit zwei Innengewindeabschnitten ('106, 110) verschiedenen Durchmessers versehenen Anschlussbobrung (104) geschnitten wird, und dass ein weiterer Verbindungskanal (114) zwischen der Druckkammer (80) und einem gewindefreien Zwischenabschnitt (108) der Anschlussbohrung (104) und je w ein wahlweise einsetzbarer Verschlußstopfen (116, 118) für die Gewindeabsehnitte (106, 110) vorgesehen eilend.

6.) Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung der Membranvorspannung eine mit einem Ende mit der Membran (66) verbundene Federanordnung (84) und eine auf dem Betätigergehäuse (68) angebrachte, auf das zweite Ende der Feder (86) wirkende Einstellvorrichtung (90 bis 100) für die Federvorspannung enthält.

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7.) Steuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung einen in eine axiale Gewindebohrung (92) geschraubten und auf das zweite Ende der Feder (86') greifender Stellschraubenbolzen (90) enthält.

8.) Steuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung zusätzlich ein wahlweise nach aussen abgedichtet auf dem Betätigergehäuse (68) anzubringendes Verlängerungsgehäuse (122) mit einer Verlängerungsstange (128) die im Inneren des Verlängerungsgehäuses (122) vorzugsweise an ihrem inneren Ende in Art eines Kolbens (15), 132) gegenüber der Innenfläche des Verlängerungsgehäuses (122) abgedichtet axialgleitend geführt und an ihrem äusseren, bei aufgesetztem Verlängerungsgehäuse (122) frei durch die axiale Gewindebohrung (92) des Betätigergehäuses (68) freien Ende zum Aufsetzen anstelle des Stellschraubenbolzens (90) auf das zweite Ende des Verlängerungsgehäuses (122) während das freie Ende des Verlängerungsgehäuses (122) in gleicher Weise wie das freie Ende des Betätigergehäuses @B), insbesondere mit axialer Gewindebohrung (134) zum Einschrauben des Stellschraubenbolzens (90) und das innere Ende der Verlängerungsstange (128) an seiner Stirnfläche zum Aufsetzen der Spitze (89) des Stellschraubenbolzens (9.0) ausgebildet sind.

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9.) Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilsitzelement (26) in Art eines Ringes mit einseitiger, eine mittlere Durchlassöffnung (36) aufweisender Endwand (34) ausgebildet und in eine als Ventilkammer dienende, abgesetzte, den Boden und den Auslass (14, 18) des Ventilgehäuses (10) durchsetzende Bohrung (20) eingesetzt ist, die im Bereich des Ventilgebäusebodens mit Innengewinde (42) versehen ist, und dass in den Ventilgehäuseboden ein mit'Ringdichtung (44) nach aussen abgedichteter Deckel (40) mit sich gegen das Ventilsitzelement $5) abstützendem und das Ventilsitzelement gegen die Innenscbulter (30) der Bohrung (20) drückendem, unterbrochenen Kragen eingeschraubt ist, während die Befestigungsvorrichtung (58) des Ventilschliesselementes (50, 52) bei abgenommenem Deckel (40) durch die Bohrung (20) zugänglich ist.

10.) Steuerventil nacb einem der Ansprüche 1 bis 9, in Benutzung al8 Schaltventil für ein Hauptsteuerventil erheblich grösserer Dvurchgangsweite, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptsteuerventil in seiner zwischen Einlasskammer (142) und Auslasekammer (144) liegenden Ventilkammer (146) einen unter der Wirkung einer Schliessfeder (60) stehenden Schliesskolben (148) enthält, hinter dem eine Druckkammer (158) für fliesfähiges Medium im Inneren des Hauptventilgehäuses (140) gebildet ist, und dass eine leitungsverbindung (152, 153) von der Einlasskammer (142) des Hauptsteuerventils über ein vorzugs-

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weise einstellbares Uaelventil (156) zur Druckkammer (158) und eine Leitungsverbindung (153» 164) von der Druckkammer (158) über das als Schaltventil arbeitende Steuerventil (170) zur Auslasskammer (144) des Hauptsteuerventils gebildet sind.

11.) Steuerventil für fliessfähige Medien, bestehend aus einem Ventilgehäuse, einem in Ventilgehäuse zwischen dessen Einlass und Auslass angebrachten, einen Durchlass bildenden Ventilsitz, einem die öffnung des Ventilsitzes gesteuert öffnenden und schliessenden Ventilschliesselement und einer mit Druckmittel, ggf. dem fliessfähigen Medium selbst als Druckmittel, gesteuerten Betätigungseinrichtung für das Ventilschliesselement, dadurch gekennzeichnet, dass das die Betätigungseinrichtung (66 bis 134) eine am Ventilgehäuse (10) selbst gebildete Steuerkammer (80) aufweist und im Ventilgehäuse (10) der Einlass zu dieser Steuarkammer (80) in Art einer Gewindebohrung (104) als äusserer Einlass und Anschluss und eines Verbindungskanals (112) zwischen dem Ventilauslass (14, 18? und der Steuakammer (80) als innerer Einlass, sowie Stopfen (116, 118) zum wahlweisen Verschliessen des Verbindungskanals (112) bzw. des äusseren Einlasses und Anschlusses gebildet ist.

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12.) Steuerventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebohrung (104) abgesetzt mit einem inneren, engeren Gewindeabschnitt (106) einem mittleren gewindefreien Abschnitt (108) und4inem äusseren, weiteren Anschlussgewindeabschnitt (110) ausgebildet ist, wobei der innere enge Gewindeabschnitt (106) den Verbindungskanal (112) zwischen dem Ventilauslass (14, 18) und der Steuerkammer (80) schneidet und durch Einführen eines Gewindestopfens (118) wahlweise verschliesst, ein zusätzlicher, in jedem Pail offener Kanal (114) zwischen dem mittleren Abschnitt (108) der Gewindebohrung (104) und der Steuerkammer (80) besteht und der äussere Abschnitt (110) der Gewindebohrung (104) für inneren Steuerungsanschluss über den Verbindungskanal (112) mittles eines Gewindestopfens (116) verschliessbar ist.

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