DE1965144C3

DE1965144C3 - Steuerventil für ein Druckausgleichsventil

Info

Publication number: DE1965144C3
Application number: DE1965144A
Authority: DE
Inventors: Dennis Lee Howland; Walter Worth Powell
Original assignee: Anderson Greenwood & Co Houston Tex (vsta)
Current assignee: Anderson Greenwood & Co Houston Tex (vsta)
Priority date: 1969-03-20
Filing date: 1969-12-27
Publication date: 1979-09-27
Also published as: GB1283770A; US3583432A; DE1965144B2; DE1966631A1; DE1965144A1

Description

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert; es zeigt

F i g, I 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 Kombination 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 s& bewegbar ist, daß es den Strömungsweg durch den Ventilsitz 72 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 Hauptventiis iO 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 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 obere Kammer 90 Austrittsöffnungen aufweist. Die Feder 98 preßt die Membranen und den Ventilteller /4 gegen den Ventilsitz und läßt sich durch 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 Abheben des Ventilteilers 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 Ansprechkammer 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 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 6G. Dieser Zwischendruck an der Durchtrittsöffnung 96 entspricht dem Druck in der Antriebskammer 88. Duivh 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

ι» 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

ι ϊ gegenüber der Ansprechkammer 86 zuläßt

Das Schema der F i g. 3 zeigt die Kombination eines Steuerventils P mit einem Druckausgieichsventil R, die so geschaltet sind, daß der in dem Tank Therrschende Unterdruck ausgeglichen werden kann. Das Steuerven-

2fi til P steuert die Betätigung des A:«gleichsventils R durch Steuerung des Drucke» 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

h> 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 abertragen. Atmosphärischer Druck gelangt über das Rückschlagventil 111, die Einlaßöffnungen 168 und 192 zu der Ansprechkammer 186 sowie über die veränderliche Drossel 204 und die Leitung 194 zu der Antriebskammer

^J'· 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 Tdurch die Leitungen 113, 115,

'·<> das Rückschlagventil 117 und die Leitung 142 zu der Kammer C übertragen, jedoch eine Rückströmung verhindert wird.

De>- Unterdruckausgleich der in Fig.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 Betätigungsmechanismus 176 der Ventilteller 174 geöffnet. Dies vührt 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 Druckuusgleichsventil 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 7" erfolgt. Ferner wird bei überatmosphärischem Druck in dem Tank Tder 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 Äusgleichsventils, die auf den Druck innerhalb der mit dem Tank Tverbundcnen Durchtrittsöffnung anspricht.

Bei der in Γ ig. 4 dargestellten Ausführungsform sind die Steuerventile /''und P"mit dem Ausgleichsventil R' so verbunden, daß sowohl ein Überdruck als auch ein Unterdruck in dem Tank V 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 Ausglcichsvcntil 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 V 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 ^'ähnlich wie in Γ i g. I gezeigt verbunden, während das Steuerventil /'"mit dem Ausglcichsvcntil R' ähnlich wie in Fig. 3 dargestellt zusammcngeschaltcl ist. Da zwei Steuerventile Verwendung finden, dient die Verzweigungsleitung 242 zur Verbindung der Kammer C'des Ausgleichsventils /?'mit der Durchtrittsöffnung 366 des Steuerventils fund 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 Mittel des Betätigungsmechanismus 276. Atmosphärendruck gelangt durch das Rückschlagventil 211 und die Einlaßöffnungen 268 und 292 zu der

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verbunden, die über das Absperrventil 321 zu der Einlaßöffnung 370 führt. Dieser Druck wird durch die Durchtrittsöffnung 392 zu der Kammer 366 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 sich über die veränderliche Drossel 404 und die unveränderliche Drossel 402. Der Ventilsitz 372 umgibt die Verbindung zwischen der EinhiLlnfliiung 366 und der Einlaßöffnung 370, wobei die Strömung mittels des Ventiltellers 374 gesteuert wird, der auf eine Bewegung der auf Druck ansprechenden Mittel 376 reagiert.

Mit Hilfe der in Fig.4 dargestellten Schaltung mit zwei Steuerventilen P' und P" zur Steuerung des Druckausgleichs durch das Hauptdruckausglcichsvcntil /i'kann bei einem, einen vorbestimmten Höchstwert für den Überdruck oder Unierdruck im Ί unk Tüberschreitenden 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 Betätigungsmechanismus 276 gelangenden Unterdruck aufgehoben. Beim Abheben des Ventiltellers 274 vom Ventilsitz wird die Verbindung zwischen dem Einlaß des Äusgleichsventils /f von der Kammer (""durch die Verzweigungsleilung 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 /T und damit zu einer Freigabe des Luftzutritts zu dem Tank T' 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

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 fl'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 nung 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 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

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) bikfen, 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 auße;iem mit einer ersten Seite einer verstellbaren Drossel /104; 204; 304; 404) strömungsmäßig verbunden ist, deren zweite Seite über eine Leitung (94; 194; 294; 394) ^nit 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, Q C) mündet, und daß die Steuerventilkammer eine zweite Einlaßöffnung (70, 170, 270, 370) besitzt, die bei Verwendung als Entlüftungsventil (P') an die Atmosphäre und bei Verwendung als Belüftungsventil (P")?lX\ den Behälter (TJ 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 t 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 I 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 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 Oberschreiten 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 Druckausgieichsventi! 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.

^J0 Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein leicht ansprechendes Steuerventil für ein beispielsweise auf einem Behälter montiertes Druckausgleichventil zu schaffen, das je nach Art des Anschlusses seiner Einlaßöffnungen entweder als Belüftungsventil zum Ausgleich eines Unterdrucks oder als Entlüftungsventil zum Ausgleich eines Oberdrucks im Behälter einsetzbar ist, und bei dem die Ansprechschwellen für das öffnen bei Überdruck oder bei Unterdruck sehr genau einstellbar sind.

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

^r>" 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

^W) 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.

' " Dadurch wird erreicht, daß das erfindungsgemäße Steuerventil in Verbindung mit einem Druckausgieichsventil als Belüftungsventil und/oder Entlüftungsventil verwendbar ist.