DE1965144B2 - Steuerventil für ein Druckausgleichsventil - Google Patents
Steuerventil für ein DruckausgleichsventilInfo
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Description
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert; es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch ein Druckausgleichsventil mit dem erfindungsgemäßen Steuerventil zum Ausgleich
von Unterdruck; F i g. 2 einen Teilschnitt durch das Steuerventil;
F i g. 3 eine schematische Darstellung einer Kombination von Druckausgleichsventil mit einem Steuerventil
zum Ausgleich von Unterdruck; und
F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Kombina- ι ο
tion von Druckausgleichsventil mit zwei Steuerventilen zum Ausgleich von Überdruck und Unterdruck.
Das Steuerventil 12 besteht aus einem Gehäuse 64 mit Einlaßöffnungen 66,68 und 70 sowie einem Ventilsitz 72
um die Verbindung zwischen den Einlaßöffnungen 66 und 70, wobei das Ventilteil 74 so bewegbar ist, daß es
den Strömungsweg durch den Ventilsitz Ti öffnet und schließt, während der Ventilbetätigungsmechanismus 76
derart angeordnet ist, daß er das Ventilteil entsprechend
dem ankommenden Druck bewegt Der an der Durchtrittsöffnung 16 des Hauptventils 10 herrschende
Druck wird durch die Leitung 78 zu der Einlaßöffnung 68 übertragen. Das Rohr 42 steht mit der Einlaßöffnung
66 in Verbindung, so daß das Steuerventil 12 den Druck in der Kammer 30 und damit die Betätigung des v>
Ventiltellers 24 steuert.
Der Betätigungsmechanismus 76 ist mit einem Gehäuse 80 und den Membranen 82 und 84 versehen,
die zusammen die Ansprechkammer 86, die Antriebskammer 88 und die obere Kammer 90 bilden. Die «'
Diaphragmen 82 und 84 sind in den Kammern 86,88 und 90 entsprechend den jeweils herrschenden Druckunterschieden
bewegbar und mit dem Ventilteller 74 so verbunden, daß sie dessen Bewegungen steuern. Die
Durchtrittsöffnung 92 verbindet die Einlaßöffnung 68 *»
mit der Ansprechkammer 86, die Leitung 94 verbindet die durchtrittsöffnung 96 mit der Antriebskammer 88,
während die obore Kammer 90 Austrittsöffnungen aufweist. Die Feder 98 preßt die Membranen und den
Ventilteller 74 gegen den Ventilsitz und läßt sich durch ή>
Drehung der Schraube 100 verstellen. Wie am besten in F i g. 2 zu erkennen, steht die Durchtrittsöffnung 96 mit
den beiden Durchtrittsöffnungen 66 und 68 über eine unveränderliche Verengung 102 und eine veränderliche
Verengung 104 in Verbindung.
Wenn somit der Druck an der Durchtrittsöffnung 16 den vorbestimmten Höchstdruck überschreitet, hebt der
Druck in der Ansprechkammer 86 den Ventilteller 74 von dem Ventilsitz 72 ab, was zur Verminderung des
Druckes in der Kammer 30 und damit zu einem v>
Abheben des Ventiltellers 24 von dem Ventilsitz 20 und somit zum Ausgleich des Überdrucks in dem Behälter
führt, auf dem das Ventil 10 sitzt. Die an der Durchtrittsöffnung 16 eintretende Druckminderung
aufgrund des Druckausgleichs wird an die Ansprech- r>r>
kammer 86 weitergegeben, so daß sich das Steuerventil 12 schließt und eine Druckerhöhung an die Kammer 30
weitergegeben wird, die zu einem Schließen des Hauptventils 10 führt. Solange das Steuerventil 12 offen
ist, fließt die Strömung durch die veränderliche wl
Verengung oder Drossel 104 und die feste Verengung 102 unter zweimaligem Druckabfall, so daß der Druck
an der Durchtrittsöffnung 96 niedriger ist als der Druck an der Einlaßöffnung 68 und höher als der Druck an der
Einlaßöffnung 66. Dieser Zwischendruck an der h">
Durchtrittsöffnung 96 entspricht dem Druck in der Antriebskammer 88. Durch Einstellung der veränderlichen
Drossel 104 lassen sich die relativen Drucke in den Kammern 86 und 88 des Betätigungsmechanismus 76
einregulieren. Wenn mittels der verstellbaren Drossel 104 nur eine geringe oder gar keine Verengung
vorgenommen wird, dann bleibt der Druck in den Kammern etwa gleich. Da die wirksame Druckfläche
der oberen Membran kleiner ist als die des unteren, vermindert hierdurch der Druck in der Antriebskammer
88 insgesamt die Anhebekraft der auf Druck ansprechenden Mittel gegenüber der Feder 98. Ferner wird
durch Verändern dieser Verengung zur Erzielung eines maximalen Druckabfalls die auf die Membranen
wirkende Gesamtanhebekraft erhöht, sobald eine Strömung in der Leitung erfolgt, die eine wesentliche
Verminderung des Druckes in der Antriebskammer 88 gegenüber der Ansprechkammer 86 zuläßt
Das Schema der F i g. 3 zeigt die Kombination eines Steuerventils P mit einem Druckausgleichsventil R, die
so geschaltet sind, daß der in dem Tank Γ herrschende Unterdruck ausgeglichen werden kann. Das Steuerventil
P steuert die Betätigung des Ausgleichsventils R durch Steuerung des Druckes in der Kammer C des
Ausgleichsventils R- In dem Zeichnungsschema ist das Steuerventil P das gleiche wie das zuvor beschriebene
Steuerventil 12 und das Ausgleichsventil R kann das gleiche wie das zuvor beschriebene Hauptventil 10 oder
ein anderes geeignetes Ausgleichsventil sein, das auf einen Druckunterschied zwischen der Kammer C und
der mit dem Tank T in Verbindung stehenden Durchtrittsöffnung entspricht. Die Schaltung des
Steuerventils P und des Ausgleichsventils R für einen derartigen Unterdruckausgleich ist in F i g. 3 gezeigt.
Die Einlaßöffnung 166 ist mit der Kammer Cüber die Leitung 142 verbunden. Der Unterdruck in dem Tank T
wird durch die Leitung 109 auf die obere Kammer 190 des Betätigungsmechanismus 176 übertragen. Atmosphärischer
Druck gelangt über das Rückschlagventil Ul, die Einlaßöffnungen 168 und 192 zu der
Ansprechkammer 186 sowie über die veränderliche Drossel 204 und die Leitung 194 zu der Antriebskammer
188 sowie schließlich durch die unveränderliche Verengung 202 zu der Einlaßöffnung 166. Der durch den
Betätigungsmechanismus 176 gesteuerte Ventilteller 174 schließt bei Anliegen an den Ventilsitz 172 die
Verbindung zwischen den Einlaßöffnungen 166 und 170. Die Leitung 113 verbindet die Einlaßöffnung 170 mit der
Tankseitenöffnung des Ausgleichsventils R. Die Umgehungsleitung
115 mit dem Rückschlagventil 117 verbindet die Leitung 113 mit dem Rohr 142, so daß ein
Druckanstieg im Tank T durch die Leitungen 113, 115, das Rückschlagventil 117 und die Leitung 142 zu der
Kammer C übertragen, jedoch eine Rückströmung verhindert wird.
Der Unterdruckausgleich der in F i g. 3 gezeigten Kombination arbeitet so, daß das Druckausgleichsventil
R geöffnet und Außenluft unter atmosphärischem Druck in den Tank T eingelassen wird, sobald der
Unterdruck in dem Tank T einen vorbestimmten Unterdruckhöchstwert überschreitet. Die Druckabnahme
wird durch die Kammer 190 verfolgt und bei einem Überschreiten des vorbestimmten Unterdrucks wird
durch den Druckunterschied am Betätigungsmechanij mus 176 der Ventilteller 174 geöffnet. Dies führt zu einer
Druckabnahme in der Kammer C und damit zu einem öffnen des Ventils R.
Hieraus folgt, daß bei einer Verbindung des Steuerventils mit dem Druckausgleichsventil R gemäß
dem Schema der F i g. 3 ein öffnen des Ausgleichsventils R und damit ein Einströmen atmosphärischer Luft
durch das Ventil in den Tank Γ zur Verminderung des
Unterdrucks in dem Tank T erfolgt. Ferner wird bei überatmosphärischem Druck in dem Tank 7*der Druck
durch die Leitung 113, die Umgebungsleitung 115 und das Rückschlagventil 117 zu der Kammer Cübertragen.
Hierdurch wird sichergestellt, daß das Ausgleichsventil R geschlossen bleibt, da die wirksame Druckfläche des
Ausgleichsventils, die auf einen Druck in der Kammer C anspricht, größer ist als die wirksame Druckfläche des
Ausgleichsventils, die auf den Druck innerhalb der mit dem Tank Tverbundenen Durchtrittsöffnung anspricht.
Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform sind die Steuerventile fund P" mit dem Ausgleichsventil R'
so verbunden, daß sowohl ein Überdruck als auch ein Unterdruck in dem Tank T' ausgeglichen werden. Das
Steuerventil P'dient dazu, den Druck in der Kammer C"
des Ausgleichsventils R' ausgleichen, sobald der Druck in dem Tank T' einen vorbestimmten Höchstwert
überschreitet, so daß ein Druckausgleich durch das Ausgleichsventil R' erfolgt Das Steuerventil P" ist so
geschaltet, daß es einen Druckausgleich in der Kammer C" herbeiführt und dadurch das Ausgleichsventil öffnet
und Luft in den Tank T eintreten läßt, sobald der Unterdruck in dem Tank einen vorbestimmten Höchstwert bzw. der absolute Druck einen bestimmten
Mindestwert überschreitet.
Wie in der Zeichnung zu erkennen, ist das Steuerventil P'mit dem Ausgleichsventil R'ähnlich wie
in F i g. 1 gezeigt verbunden, während das Steuerventil /"'mit dem Ausgleichsventil R' ähnlich wie in Fig. 3
dargestellt zusammengeschaltet ist Da zwei Steuerventile Verwendung finden, dient die Verzweigungsleitung
242 zur Verbindung der Kammer C'des Ausgleichsventils Ä'mit der Durchtrittsöffnung 366 des Steuerventils
P' und der Durchtrittsöffnung 266 des Steuerventils P". Die Leitung 209 verbindet den Tank T mit dem
Steuerventil P"und überträgt damit den Unterdruck auf die obere oder dritte Kammer 290 der auf Druck
ansprechenden Mitte; des Betätigungsmechanismus 276. Atmosphärendruck gelangt durch das Rückschlagventil
211 und die Einlaßöffnungen 288 und 292 zu der
Kammer 286. Druck wird von der Einlaßöffnung 268 über die einstellbare Drossel 304 und die Leitung 294 zu
der Kammer 288 übertragen. Die Einlaßöffnung 266 und die Verzweigungsleitung 242 stehen über die einstellbare Drossel 304 und die unveränderliche Drossel 302 mit
der Einlaßöffnung 268 in Verbindung. Die Verbindung zwischen den Einlaßöffnungen 266 und 270 ist von dem
Ventilsitz 272 umgeben, wobei die Strömung durch das Ventilteil 274 gesteuert wird, dessen Bewegung durch
die auf Druck ansprechenden Mittel 276 gesteuert wird.
Die Leitungen 378 und 213 verbinden den Einlaß des Ausgleichsventils Ä'mit der Durchtrittsöffnung 270.
Das Steuerventil P", dessen Einlaßöffnung 366 über
die Verzweigungsleitung 242 mit der Kammer C des Ausgleichsventils R' verbunden ist, ist ferner mit dem
Einlaß des Ausgleichsventils R' über die Leitung 378
verbunden, die über das Absperrventil 321 zu der
Einlaßöffnung 370 führt Dieser Druck wird durch die Durchtrittsöffnung 392 zu der Kammer 386 der auf
Druck ansprechenden Mittel des Betätigungsmechanismus 376 übertragen. Der Druck gelangt durch die
Durchtrittsöffnung 370 über die veränderliche Verengung 404 und die Leitung 394 zu der Kammer 388 des
Mechanimus 376. Die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 370 und der Einlaßöffnung 366 erstreckt
to sich über die veränderliche Drossel 404 und die unveränderliche Drossel 4OZ Der Ventilsitz 372 umgibt
die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 366 und der Einlaßöffnung 370, wobei die Strömung mittels des
Ventiltellers 374 gesteuert wird, der auf eine Bewegung
ι s der auf Druck ansprechenden Mittel 376 reagiert.
Mit Hilfe der in F i g. 4 dargestellten Schaltung mit zwei Steuerventilen P' und P" zur Steuerung des
Druckausgleichs durch das Hauptdruckausgleichsventil Ä'kann bei einem, einen vorbestimmten Höchstwert für
den Überdruck oder Unterdruck im Tank T' überschreitenden Wert ein Druckausgleich herbeigeführt werden.
Sobald der Unterdruck den vorgegebenen Höchstwert überschreitet, wird der Ventilteller 274 durch den durch
die Leitung 209 in die Kammer 290 des Betätigungsme
chanismus 276 gelangenden Unterdruck aufgehoben.
Beim Abheben des Ventiltellers 274 vom Ventilsitz wird die Verbindung zwischen dem Einlaß des Ausgleichsventils Ä'von der Kammer C"durch die Verzweigungsleitung 242, die Einlaßöffnungen 266 und 270 sowie die
Leitungen 213 und 378 voll freigegeben. Dies führt zu einer Druckverminderung in der Kammer C auf den in
dem Tank T herrschenden Druck. Bei einem unter dem atmosphärischen Druck liegenden Druck in der
Kammer C führt der atmosphärische Druck an der
Einlaßöffnung des Ventils R' zu einem öffnen des Ventils Λ'und damit zu einer Freigabe des Luftzutritts
zu dem Tank V und zu einem Ausgleich des Unterdrucks in dem Tank, der den vorgewählten
Höchstwert überschreitet
Sobald der Druck in dem Tank Tden vorbestimmten
Höchstwert überschreitet gelangt dieser über die Leitung 378 des Rückschlagventils 321, die Einlaßöffnung 370 und die Durchtrittsöffnung 392 zu der
Kammer 386, was zu einem öffnen des Steuerventils
und damit zu einem Verbinden der Kammer C" mit der
Einlaßöffnung 370 über die Verzweigungsleitung 242, die Einlaßöffnung 366 und den Ventilsitz 372 führt
Durch das Ablassen des Druckes aus der Kammer C öffnet sich das Ausgleichsventil R' aufgrund des an
so seinem Einlaß herrschenden Druckes, was zu einem
Ablassen des Druckes aus dem Tank T" führt Sobald sich das Ausgleichventil ^'aufgrund eines herrschenden
Über- oder Unterdruckes öffnet wird es sich aufgrund eines Druckanstieges in der Kammer C durch die
Steuerung eines der Steuerventile P" und P" jeweils
schließen, sobald der Druckausgleich erreicht ist
Claims (4)
1. Steuerventil für ein Druckausgleichsventil, mit
einem in einem Gehäuse axial verschiebbar angeordneten und sich in eine Steuerventilkammer
fortsetzenden Steuerventilkörper mit einem in der Steuerventilkammer liegenden Steuerventilteller
zum Absperren einer einen Steuerventilsitz aufweisenden Leitung, die in eine Druckkammer mit zu
einem Druckausgleichsventilteller ausgebildeten Boden mündet, während ein zugehöriger Druckausgleichsventilsitz beispielsweise auf einem zu überwachenden Behälter montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerventilkörper im
Gehäuse (80) zwei im Abstand zueinander angeordnete Membranen (82, 84) trägt, die eine obere
Kammer (90; 190, 290), eine zwischen den Membranen (82, 84) liegende Antriebskammer (88;
188; 288; 388) und eine Ansprechkammer (86; 186; 286; 386) bilden, wobei die obere Kammer (90; 190;
290) einen Anschluß für eine erste Bezugsdruckleitung (109) aufweist, die bei Verwendung als
Belüftungsventil (P") an den Behälter (T) und bei Verwendung als Entlüftungsventil (P') an die
Atmosphäre angeschlossen ist, und wobei die Ansprechkammer (86; 186; 286; 386) eine erste
Einlaßöffnung (68; 168; 268; 368) besitzt, die bei Verwendung als Belüftungsventil (P") an die
Atmosphäre und bei Verwendung als Entlüftungsventil (P') an den Behälter (T) angeschlossen und
welche außerdem mit einer ersten Seite einer verstellbaren Drossel (104; 204; 304; 404) strömungsmäßig verbunden ist, deren zweite Seite über
eine Leitung (94; 194; 294; 39*) mit der Antriebskammer (88; 188; 288; 388) sowie mit einer ersten
Seite einer unveränderlichen Drossel (102,202,302, 402) in Verbindung steht, deren zweite Seite
unterhalb des Steuerventilsitzes (72,172,272,372) in
die Leitung (42, 142, 242) zur Druckkammer (30, C, C) mündet, und daß die Steuerventilkanimer eine
zweite Einlaßöffnung (70,170, 270, 370) besitzt, die bei Verwendung als Entlüftungsventil (P') an die
Atmosphäre und bei Verwendung als Belüftungsventil (P")an den Behälter (7?angeschlossen ist.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mit der ersten Einlaßöffnung (168; 268)
strömungsmäßig verbundenes erstes Rückschlagventil (111; 211) zur Ermöglichung einer in die erste
Einlaßöffnung (168; 268) gerichteten Strömung.
3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine die zweite Einlaßöffnung (170)
mit der Leitung (142) zur Druckkammer (C) des Druckausgleichsventils (R) verbindenden Umgehungsleitung (115), und durch ein von der zweiten
Einlaßöffnung (170) zur Leitung (142) durchgängiges, in der Umgehungsleitung (115) liegendes, zweites
Rückschlagventil (117).
4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein in der von der ersten
Einlaßöffnung (368) des als Entlüftungsventil (P') angeschlossenen Steuerventils zum Druckausgleichsventil (R') führenden Verbindungsleitung
(378) liegendes und vom Druckausgleichsventil (R') zum Entlüftungsventil (P') durchgängiges drittes
Rückschlagventil (321).
Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für ein Druckausgleichsventil, mit einem in einem Gehäuse
axial verschiebbar angeordneten und sich in eine Steuerventilkammer fortsetzenden Steuerventilkörper
mit einem in der Steuerventilkammer liegenden Steuerventilteller zum Absperren einer einen Steuerventilsitz aufweisenden Leitung, die in eine Druckkammer mit zu einem Druckausgleichsventilteller ausgebildetem Boden mündet, während ein zugehöriger
ίο Druckausgleichsventilsitz beispielsweise auf einem zu
überwachenden Behälter montiert ist
Ein derartiges Steuerventil für ein Druckausgleichsventil ist aus der FR-PS 10 28 075 bekannt, welches beim
Überschreiten eines einstellbaren Oberdrucks in dem zu
überwachenden Behälter einen Steuerventilteller von
einem Steuerventilsitz abhebt und dadurch eine Druckkammer über dem Ventilteller entlüftet, so daß
sich der Ventilteller von seinem Ventilsitz abheben kann und den Behälter durch die öffnung schnell entlüftet
Zum Belüften des Behälters ist das bekannte Druckausgleichsventil jedoch nicht geeignet, da der Ventilteller
aufgrund seines Eigengewichtes und zusätzlich durch eine Feder auf den zugehörigen Ventilsitz gedrückt
wird, ohne daß eine Vorrichtung zum Abheben des
Ventiltellers bei Unterdruck im Behälter vorgesehen ist
Aus der DE-AS 10 87 422 und der GB-PS 9 01 061 sind ebenfalls Steuerventile für ein Druckausgleichsventil bekannt, die jedoch nicht wahlweise als Belüftungsventil oder als Entlüftungsventil einsetzbar sind.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein leicht ansprechendes Steuerventil für ein beispielsweise
auf einem Behälter montiertes Druckausgleichsventil zu schaffen, das je nach Art des Anschlusses seiner
Einlaßöffnungen entweder als Belüftungsventil zum
Ausgleich eines Unterdrucks oder als Entlüftungsventil
zum Ausgleich eines Überdrucks im Behälter einsetzbar ist, und bei dem die Ansprechschwellen für das öffnen
bei Überdruck oder bei Unterdruck sehr genau einstellbar bind.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein Steuerventil der
eingangs erwähnten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Steuerventilkörper am Gehäuse zwei im
Abstand zueinander angeordnete Membranen trägt, die eine obere Kammer, eine zwischen den Membranen
liegende Antriebskammer und eine Ansprechkammer bilden, wobei die obere Kammer einen Anschluß für
eine erste Bezugsdruckleitung aufweist, die bei Verwendung als Belüftungsventil an den Behälter und bei
Verwendung als Entlüftungsventil an die Atmosphäre
angeschlossen ist, und wobei die Ansprechkammer eine
erste Einlaßöffnung besitzt, die bei Verwendung als Belüftungsventil an die Atmosphäre und bei Verwendung als Entlüftungsventil an den Behälter angeschlossen und welche außerdem mit einer ersten Seite einer
verstellbaren Drossel strömungsmäßig verbunden ist, deren zweite Seite über eine Leitung mit der
Antriebskammer sowie mit einer ersten Seite einer unveränderlichen Drossel in Verbindung steht, deren
zweite Seite unterhalb des Steuerventilsitzes in die
Leitung zur Druckkammer mündet, und daß die
Steuerventilkammer eine zweite Einlaßöffnung besitzt, die bei Verwendung als Entlüftungsventil an die
Atmosphäre und bei Verwendung als Belüftungsventil an den Behälter angeschlossen ist.
hl Dadurch wird erreicht, daß das erfindungsgemäße
Steuerventil in Verbindung mit einem Driickausglcichsventil als Belüftungsventil und/oder Entlüftungsventil
verwendbar ist.
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