DE1989255U - Druckminderer. - Google Patents

Description

Bei ohne Hilfskraft arbeitenden Druckreglern, den sogenannten Druckminderern, wird das Messglied üblicherweise durch eine Feder belastet. Da sich jedoch die Federkraft mit der Stellung des Stellgliedes verändert, bekommt man unerwünschte Regelabweichungen. Man hat nun versucht, diese Regelabweichungen durch eine auf dem Bernoulli´schen Prinzip arbeitende Venturieinrichtung zu vermindern oder auszuschalten. Dabei wird die nachlassende Federkraft durch eine aus einem Minderdruck, d. h. einem geringeren Druck als der Niederdruck, resultierende auf die Ventilstange bzw. das Stellglied wirkende Zugkraft ausgeglichen.

Diese Venturieinrichtung ist dabei meist so angeordnet, dass ihre Achse senkrecht zur Ventilachse liegt, wodurch sich ein gusstechnisch kompliziertes Gehäuse ergibt, welches eine lange Bearbeitungszeit erfordert.

Bei einem Druckminderer mit Venturieinrichtung, bei welchem gemäß der Erfindung mindestens ein Teil der Düse der Venturieinrichtung etwa parallel zur Achse der Ventilstange verläuft, ergibt sich in vorteilhafter Weise ein einfach und billig gestaltetes Gehäuse.

Diese Vorteile werden in noch stärkerem Maße dadurch erreicht, dass man erfindungsgemäß die Venturieinrichtung konzentrisch zum Stellglied anordnet.

Da die Wirkung dieser Venturieinrichtung von der Durchflussgeschwindigkeit bzw. von der Durchsatzmenge abhängig ist, wurde sie, um unerwünschte Nebenerscheinungen auszuschließen, bisher meist nach der maximalen Durchsatzmenge ausgelegt.

Legt man sie nämlich für eine geringere Durchsatzmenge aus, so wird das Stellglied bei maximalem Durchsatz durch den erzeugten Minderdruck so stark entlastet, dass der Ist-Wert des Niederdruckes über den Soll-Wert ansteigt, was aus Sicherheitsgründen unterbleiben muss.

Bei der Auslegung des Druckminderers nach dem maximalen Durchsatz ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die Venturieinrichtung bei geringen Durchflussmengen nicht oder nur schlecht wirksam wird.

Diese Nachteile werden vermieden, indem in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Venturieinrichtung mindestens teilweise durch das Gehäuse des Druckminderers zusammen mit der Ventilstange gebildet ist. Bei dieser Ausführung ändert sich die Wirkung der Venturieinrichtung selbsttätig proportional mit der durchfließenden Flüssigkeitsmenge.

Besonders zweckmäßig ist es, den zwischen Stellglied und Ventilteller gelegenen Teil der Ventilstange zur Veränderung des Düsenquerschnitts am Außenumfang mindestens teilweise konusförmig nach außen auszubilden.

Dadurch kann in sehr vorteilhafter Weise die auf das Stellglied einwirkende vom Niederdruck herrührende Saugwirkung automatisch entsprechend der durchfließenden Flüssigkeitsmenge geändert werden. Dies geschieht dadurch, dass sich der durch die Ventilstange und das Gehäuse gebildete Ringspalt mit der Veränderung der Lage der Ventilstange vergrößert oder verkleinert, wodurch sich eine Veränderung der Durchflussgeschwindigkeit bzw. der Durchflussmenge ergibt, was sich wiederum auf den auf die Membrane einwirkenden Minderdruck auswirkt.

Es ist auch möglich, nicht nur die Ventilstange, sondern auch das den Ventilsitz tragende halsförmige Gehäuseteil konisch auszubilden.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist das Messglied mit einem in einem Zylinder verschiebbaren Kolben verbunden, wobei der Zylinder durch eine Bohrung mit der Niederdruckseite des Druckminderers in Verbindung steht, deren Mündung ungefähr an der Stelle größter

Strömungsgeschwindigkeit in der Venturidüse angeordnet ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise mittels der Saugwirkung an der Mündungsstelle den Druck im Zylinder und somit die Kraft auf das Messglied zu beeinflussen.

Wenn man gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung den Kolben mit der Ventilstange verbindet, so trägt dies ebenfalls wesentlich zur wirtschaftlichen Fertigung des Druckminderers bei.

Zweckmäßig ist es auch, dass der Kolben etwa gleichen Durchmesser wie der Ventilteller aufweist und zu diesem parallel angeordnet ist. Hierdurch kann zur Entlastung des Ventils bei Zuführung des Hochdruckes zwischen Ventilteller und Kolbenoberseite letztere als Entlastungsfläche für die Ventilsitzentlastung herangezogen werden.

Vorzugsweise weisen die Ventilstange und der Kolben in an sich bekannter Weise eine durchgehende axiale Bohrung auf, die oberhalb des Ventilsitzes in mindestens eine schräg verlaufende Bohrung mündet, wobei die Bohrungen den Hohlraum mit der Niederdruckseite verbinden. Diese Anordnung der Verbindung des Zylinders mit der Niederdruckseite über die Ventilstange hat den Vorzug der wirtschaftlichen Fertigung. Es ist nicht nur einfacher, die Bohrung in der Spindel anzubringen anstatt im Gehäuse, sondern es kann dafür auch das Gehäuse einfacher gestaltet werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Ventilstange etwa am Austritt der schräg verlaufenden Bohrung mit einer Eindrehung versehen. Diese Maßnahme dient zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Venturieinrichtung. Sie wird besonders wirksam, wenn die Eindrehung gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung etwa rechtwinkligen Querschnitt aufweist, wobei der dem Ventilsitz zugewandte Schenkel mit der konischen Kontur der Ventilstange ebenfalls einen etwa rechten Winkel bildet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung im Längsschnitt schematisch dargestellt.

Das als Membran 1 ausgebildete Messglied des Druckminderers wird durch eine Feder 2 belastet. Die Feder 2 stützt sich mit ihrem einen Ende an der Membran 1 über einen Teller 3 ab und trägt an ihrem anderen Ende eine Druckplatte 4. Diese Druckplatte 4 ist über eine Gewindespindel 5, welche in einem im Gehäuseoberteil 6 befindlichen Gewinde 7 drehbar gelagert ist, in axialer Richtung bewegbar. Die Gewindespindel 5 trägt an dem der Druckplatte 4 abgewandten Ende ein Handrad 8. Das Gehäuseoberteil 6 ist mit dem Gehäuse 9 über nicht dargestellte Schrauben fest verbunden. Die nicht dargestellten Schrauben verspannen die Flansche 10 des Gehäuses 9 und 11 des Gehäuseoberteils 6 miteinander, wobei die Membran 1 zwischen beide Flansche 10 und 11 geklemmt wird.

Die Ventilstange 12 ist an ihrem unteren Ende mit dem Kolben 13 verbunden. Dieser Kolben 13 ist in dem mit dem Gehäuse 9 verbundenen Zylinder 14 verschiebbar gelagert und mittels eines Dichtringes 15 gegen den Hochdruck abgedichtet.

Die gemeinsame axiale Bohrung 16 in der Ventilstange 12 und im Kolben 13 verbindet den durch den Kolben 13 und den Zylinder 14 gebildeten Hohlraum 17 über zwei schräg verlaufende Bohrungen 18, die an der etwa rechtwinkligen Eindrehung 19 der Ventilstange 12 münden, mit der Niederdruckseite des Druckminderers.

Die Ventilstange 12 ist oberhalb des Ventiltellers 20 außen mit einem Konus 21 versehen. Dieser Konus 21 bildet mit dem halsförmigen und den Ventilsitz 22 tragenden Gehäuseteil 23 die Venturidüse.

Die Ventilstange 12 ist mit der Membran 1 bei 24 kraftschlüssig verbunden. Die Oberseite 25 des Kolbens 13 und die Unterseite 26 des Ventiltellers 20 sind ungefähr gleich groß ausgebildet, wodurch der Ventilteller 20 vom Hochdruck entlastet wird.

Das Medium strömt bei 27 mit hohem Druck ein und verlässt den Druckminderer bei 28 mit reduziertem Druck.

Der Ventilteller 20 wird durch die Feder 2, welche auf den Teller 3 bzw. auf die Membran 1 und die Ventilstange 12 einwirkt, vom Ventilsitz 22 abgehoben. Das Medium strömt nun entlang dem Konus 21 und dem halsförmigen Gehäuseteil 23 an den schräg verlaufenden Bohrungen 18 der Ventilstange 12 vorbei. Durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit an der durch den Konus 21 und die etwa rechtwinklige Eindrehung 19 gebildete Kante, welche sich als Folge des geringen Querschnitts an dieser Stelle ergibt, entsteht dort entsprechend der Bernoulli´schen Gleichung ein starker Druckabfall. Dieser Druckabfall bedingt ein Absinken des Druckes im Hohlraum 17, der über die axiale Bohrung 16 und die schräg verlaufenden Bohrungen 18 mit dieser Stelle in Verbindung steht.

Diese Druckabnahme im Hohlraum 17 bewirkt durch das Überwiegen der Federkraft das Eindringen des Kolbens 13 in den Zylinder 14 und somit über die Ventilstange 12 eine weiter Abhebung des Ventiltellers 20 vom Ventilsitz 22. Dadurch steigt der Druck auf der Niederdruckseite solange an, bis ein Gleichgewicht am Messglied, d. h. der Membran

1 herrscht, d. h. bis die Federdruckkraft, die Druckkraft des Mediums auf die Membran 1 (Niederdruck) und die infolge des Minderdruckes im Hohlraum 17 auf die Ventilstange 12 wirkende Zugkraft im Gleichgewicht sind.

Claims (10)

1. Druckminderer mit einem federbelasteten Messglied, einer hiermit verbundenen Ventilstange mit Ventilteller sowie einer auf das Messglied in öffnendem Sinne einwirkenden Venturieinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Düse der Venturieinrichtung etwa parallel zur Achse der Ventilstange (12) verläuft.

2. Druckminderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturieinrichtung konzentrisch zur Ventilstange (12) angeordnet ist.

3. Druckminderer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturieinrichtung mindestens teilweise durch das Gehäuse (9, 23) des Druckminderers zusammen mit der Ventilstange (12) gebildet ist.

4. Druckminderer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen Membran (1) und Ventilteller (20) gelegene Teil der Ventilstange (12) zur Veränderung des Düsenquerschnitts am Außenumfang mindestens teilweise konusförmig nach außen verläuft.

5. Druckminderer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messglied mit einem in einem Zylinder (14) verschiebbaren Kolben (13) verbunden ist, wobei der Zylinder (14) mit der Niederdruckseite des Druckminderers in Verbindung steht und die Mündung ungefähr an der Stelle größter Strömungsgeschwindigkeit in der Venturidüse angeordnet ist.

6. Druckminderer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (13) mit der Ventilstange (12) verbunden ist.

7. Druckminderer mit druckentlastetem Ventilteller nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (13) etwa gleichen Durchmesser wie der Ventilteller (20) aufweist und zu diesem parallel angeordnet ist.

8. Druckminderer nach einem der Ansprüche 5 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstange (12) und der Kolben (13) in an sich bekannter Weise eine durchgehende axiale Bohrung (16) aufweisen, die den durch den Zylinder (14) und den Kolben (13) gebildeten Hohlraum (17) mit der Niederdruckseite verbinden und die oberhalb des Ventilsitzes (22) in mindestens eine schräg verlaufende Bohrung (18) mündet.

9. Druckminderer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstange (12) etwa am Austritt der schräg verlaufenden Bohrung (18) mit einer Eindrehung (19) versehen ist.

10. Druckminderer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindrehung (19) etwa rechtwinkligen Querschnitt aufweist, wobei der dem Ventilsitz (22) zugewandte Schenkel mit der konischen Kontur der Ventilstange (12) ebenfalls einen etwa rechten Winkel bildet.