DE2032859A1

DE2032859A1 - Druckregelventil

Info

Publication number: DE2032859A1
Application number: DE19702032859
Authority: DE
Inventors: Gene Alton Skokie 111 Barnes (V St A) P
Original assignee: Eaton Yale and Towne Inc
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1969-11-26
Filing date: 1970-07-02
Publication date: 1971-06-09
Also published as: ES380446A1; GB1301356A; FR2071621A5; US3586036A; DE2032859B2

Description

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BESCHREI BU HO zu der Patentanmeldung

BATON YALE & TOVHE IHC. 100 Erieviev Plaza, Cleveland, Ohio 44114t

betreffend Druckregalventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerrentil xua Aufrechterhalten eines annähernd konstanten Strömungsmittelflusses innerhalb eines großen Bereiches von Änderungen des Druckes und der Viskosität das Strömungsmittel.

Es ist Aufgabe der Erfindung» ein verbessertes Druokregelventil dieser Art zu schaffen, das mit einfachen Mitteln die exakte Einhaltung einer vorbestimmten konstanten Strömung Innerhalb eines Strömungen!ttelkreialaufes ermöglicht, wie dies beispielsweise zum Aufrechterhalten eines konstanten Sirup-Flusses mit vorbestimmten Druck in einem breiten Bereich von Einlaßdruckschwankungen und Viskositätsänderungen des Sirupe wünschenswert 1st. Diese konstante Strömung soll dabei ferner sehr einfach einstellbar sein. Diese Aufgabe wird erfindungsgsmiS gelöst durch ein Steuerventil», dessen Ventlikörper dem Binlaßdruck und in entgegengesetzter Richtung dem nach einer Drosselöffaung herrschenden Druck des Strömungsmittels ausgesetzt ist und dessen Ausgang mit einem sum Auslaß fahrenden Servoventil verbunden 'ist* dessen Ventilkörper einerseits dem Einlaßdruck und in entgegengesetzter Richtung dem Druck am Ausgang des Steuerventils ausgesetzt 1st.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ventilkonstruktion ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

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Bei des erfindungsgeeäßen Druckregelventil wird über das Steuerventil der Einlaßdruck abzüglich des Druckabfalles an der Drossel-Öffnung des auf die Rückseite dieses Steuerventils fließenden Strömungsmittels gefühlt. Das anschließende Servoventil fühlt seinerseits den Druckunterschied an seinem Ventilkörper, der die diesen Ventilkörper vorspannende Feder tiberwindet und dann den Strömungsfluß an dem eigentlichen Drosselventil vor der Auslaöleitung steuert. Bei dem erfindungsgenäßen Ventil ist über die Drosselöffnung außerdem die einfache Einstellung eines vorbestimmten Strömungsmittelflueaes bzw. Druckes möglich, ohne daß hierbei die Konstruktion der eigentlichen Hegelventile geändert werden muß.

Die Erfindung wird im folgenden anhand achematischer Zeichnungen an eine« Aneführungsbeiepiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Drausicht eines erfindungsgeffläSen Ventils. Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt längs der Linie II-II nach Pig. 1. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt längs der Linie III-III nach Fig. 2.

Fig. 4 bis 9 zeigen Einzelheiten der Vorrichtung zu» Einstellen des gewünschten Druckes.

Das dargestellte Regelventil 10 besteht aus einem Ventilgehäuse 11 Bit einer Kaamer 12, die durch eine Platte 13 mit zwisohengelegtea O-Ring 15 verschlossen ist. Der Flansch dieser Platte 13 ist durch Schrauben 16 mit dea Gehäuse verbunden.

Der Einlaßstutzen 1? mündet in die Kammer 12. Der AuslaBstutsan 18 ist senkrecht zum Einlaßstutzen und seitlich vorsetzt gegenüber diesem aa Oehfiuse angebracht. In der Kammer 12 ist ein Einsatz 19 mit einem ringförmigen Ansatz 20 angeordnet, der la ©iaer 3yllader-

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bohrung 21 des Aualaßatutzens 18 Bitteis «Ines O-Ringe 22 dicht eingesetzt ist.

Am Einsatz 19 ist eine Kamer 23 für das Steuerventil vorgesehen» die dee Einlaß 17 gegenüberliegt und durch eine nachgiebige Steuereeebran 25. verschlossen ist. Diese Membran ist flüasigkeitsdicht in einer Hingnut 26 an umfang dieser Kamaer 23 eingesetzt. Auf der in Strömungsrichtung vorderen Seite der Membran 25 ist quer Über diese und in Anlage alt ihr eine Blattfeder 30 angeordnet, die in gegenüberliegenden Ausnehmungen 31 und 32 des Einsatzes 19 eingesetzt ist. Die Blattfeder 30'Mit die Membran in einer vorbestimmten neutralen Stellung und in Anlage an einer Druckfeder 33? welche sit ihrem einen Ende an einen in der Membran 25 eingesetzten Verstärkungsteil 35 und mit ihrem anderen Ende sich an einer Trennwand 56 zwischen der Kammer 23 und der Kamaer 37 des Servoventil abstützt. Gegenüber der Membran 25 und dem Verstärkungsteil 35 ist ein Stutzen 38 vorgesehen, der von der Druckfeder 33 umgeben wird. 'Bas der Membran 25 zugewandte Ende dieses Stutzens 38 läuft konisch aus und bildet einen Ventilsitz 39· Der an dem Verstärkungteil 55 ausgebildete Ventilkörper 40 arbeitet mit diesen Ventilsit» zusammen und drosselt den Strömungsmittelflufl durch den Kanal 41, der auf der'Innenseite des Ventilsitzes ausgebildet ist und innerhalb des Stutzens 38 durch die Trennwand 36 in die Servokammer 37 führt.

Die Servokaaaer 37 ist durch eine Membran 45 verschlossen, die ähnlich wie die Membran 25 ausgebildet iet und ebenfalls den Einlaßdruck an ihrer in Ströaungsrichtung vorderen Seite ausgesetzt ist. Ein dem Verstärkungsteil 35 ähnliches Verstärkungeteil 44 ist teilweise in der Membran 43 eingesetzt und bildet den Sitz für eine in der Servokamtner 37 angeordnete Druckfeder 45. Diese Druckfeder hält die Servomeobran 43 in Anlage an einer Blattfeder 46, die sich über die Membran erstreckt und mit ihren Baden am Einsatz I9 in der

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gleichen Weis« vie die Blattfeder 30 befestigt ißt. Die Druckfeder 45 ist stärker und größer ausgebildet als die Druckfeder 33 und sie erstreckt sich uo einen Stutzen 47» der an 3einem der Membran 43 zugewandten Ende konisch zugespitzt ist und einen Sitz 43 für den am Verstärkungsteil 44 ausgebildeten Ventilkörper 49 bildet. Der Ventilsita 48 usagibt einen Kanal 50, der mit dem Auslaß 18 in Verbindung steht und axial mit diesen fluchtet.

Sowohl die Steuermembran 25 als auch die Servomembran 43 sind beide auf ihrer Vorderseite den Einlaßdruck ausgesetzt and werden bei Druckschwankung η durch diesen Einlaßdruck entgegen ihrer Dtruck federn 33 und 45 in Stellungen bewegt, in welchen der Strömungsfluß durch die Kanäle 4I und 50 gedrosselt wird und zwar geregalt durch die Druckfedern 45 und 33 und den Druckabfall des Strömungsmittels beim Durchgang durch eine in einer Platte 52 ausgebildete Drosselöffnung 51 und. dem Druckabfall zwischen der Steuerkammer 23 und der Servokaitmer 37· Die Dro3selöffnung 51 ist in einer Platte 52 ausgebildet und sieht mit einem Kanal 55 in Verbindung, der durch eine Trennwand 56 in die Kammer 23 mündet. Der Druckabfall des durch diese Drosaelöffnung strömenden rom Einlaß kommenden Strömungsoittels steuert damit den Ströoungsfluß durch den Auslaß 18.

Die Platte 52 ist auf geeignete Weise auf der Oberseite des Einsatzes 19 so befestigt, daß die Droaselöffnung 5I mit dem Kanal 55 fluchtet, der durch die Trennwand 56 in die Kammer 23 mündet. Die Platte kann beispielsweise aus einem dünnen Metallblech, beispielsweise rostfreiem Stahl, bestehen, und sie besitzt eine Mittelöffnung 57» nit welcher sie auf einem Stift 59 aufgesetzt ist, der von der ebenen Oberseite des Einsatzes 19 nach oben absteht.

Ein« Schieber- oder Rockenplatte 60 aus dünnem Metallblech, beispielsweise ebenfalls rostfreiem Stahl, liegt an der Oberseite der Platte 52 an und ist u« die Achse dee Stiftes 59 drehbar. Die Schieber-

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platte 6O besitzt «ine HockenflÄch·, die über die Drosßelöffnung 51 hinwegragt und so geformt ist, daß sie beim Drch en der Platte 60 im Uhrzeigersinne den Querschnitt der Drosaelöffnung verringert und beim Verdrehen der Platte 60 im Gegenuhrzeigersinne diesen Querschnitt der Droeselöffnung vergrößert. Fig. 3 zeigt die Droeaelöffnung 51 nit ihrer größten Öffnung. Die Sockenfläche der Schieberplatte wird durch einen geraden Randabschnitt 62 und einen daran anschließenden gekrümmten Handabschnitt 63 gebildet, der sich ua den Einste11-Mittelpunkt der Schieberplatte herum erstreckt und eine gekrümmte Flache bildet, die stetig is Durchmesser zunimmt und schließ' lieh in einer Ecke 64 endet. Beim Drehen der Schieberplatte 6O am die Achse des Stiftes 59 io Uhrzeigersinne wird dadurch der Querschnitt der Drosselöffnung 5¹ zunehmend kleiner.

Die Schieberplatte 60 wird von einem Drehteil 65 unterstützt, das gemäß Fig. 7 etwa so wie die Schieberplatte 60 geformt ist. Dieses Drehteil 65 kann aus einem relativ festen und starrem Kunststoffmaterial bestehen, das eine gewisse Nachgiebigkeit besitzt. Es besitzt in der Mitte einen haubenartigen Ansatz 66, der unten offen ist und eine zylindrische Ausnehmung bildet, die drehbar auf des Stift 59 aufsetstbar ist. Das Drehteil 65 besitzt an diametral gegenüberliegenden Seiten rechteckige Ausnehmungen 67 und zwar auf. entgegengesetzten Seiten dieses Haubenabschnittes 66, durch welche Zungen 69 gesteckt werden, die von der Schieberplatte 60 abstehen. Gemäß Fig. 2 werden diese Zungen 69 über die Oberfläche des Drehteile 65 gebogen und so das Drehteil mit der Schieberplatte 60 verbunden. Das Drehteil 65 besitzt ferner zwei an entgegengesetzten Seiten nach oben abstehende Antriebsarme JO, die »us einem Stück mit dem Drehteil bestehen und nach unten gerichtete hakenartige Ansätze 71 an ihren Enden aufweisen, Die Arme 70 und die nach oben abstehenden Enden können in »xiale Schlitze oder Nuten 73 in einem Stellteil 75 einsohnmppen. CJeaäß Fig. 3 und 9 ist der Boden dieser Schlitze 73 ausgenommen, ao daß von diesem Boden und über diesen hinaus nach oben gerichtete hakenfiraige Anschlage 76 gebildet werden, die mit den Haken-

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enden 71 der Aree 70 zusammenwirken. Der Drehteil 65 mit der Schieberplatte 60 wird durch eine Feder 77 in Anlage an der Platte 52 gehalten. Beim Zusammenbau der Teile 65 und 75 werden diese Teile zunächst axial zur Fluchtung gebracht, 3,0 daß die Arme 70 des Brehteilee 65 mit den Schlitzen 73 im Stellteil 75 fluchten. Die Teile 65 und 75 werden dann aufeinander zu bewegt, so daß die Arme 70 nach außen ausgelenkt werden und schließlich in die Schlitze 73 hineingleiten. Die Feder 77 ist an ihrem einen Ende am Drehteil 65 und zwar über den haubenartigen Ansatz 66 abgestützt und erstreckt sich nach oben in eine Ausnehmung im Stell teil 75· Sie spannt das Teil 65 so vor, daß es in Anlage an der Schieberplatte 60 und diese ihrerseits i,n enger Anlage an der Drosselöffnungsplatte 52 gehalten wird. Das Stellteil 75 ist innerhalb einer zylindrischen Ausnehmung 81 der Abdeckplatte 1-3 angeordnet und dort über einen O-Ring 83 abgedichtet. An dem Teil 75 ist ein Plansch 85 ausgebildet, welcher den Abschluß der Schlitze 73 bildet und welcher an der Unterseite der Platte 13 anliegt und so das Teil 75 in seiner durch die Druckfeder 77 bestimmten Lage halt. Auf der Oberseite des Teiles 75 ist ein Schlitz 86 zum Ansetzen eines Schraubenziehers oder dgl. vorgesehen, so daß das Stellteil 75 verdreht und daait die Stellung der Schieberplatte 60 relativ zur Drosselöffnung 51 eingestellt werden kann, was du-ch eine Skale 88 am Umfang der Ausnehmung 81 und einen Zeiger 89 auf der Oberseite des Teiles angezeigt wird. Gemäß Fig. 1 wird beim Verdrohen des Stellteils im Uhrzeigersinne eine Verringerung des Querschnittes der Drossel-Öffnung in einem durch die Skaleneinteilung auf der Oberseite der Abdeckplatte 13 bestimmten Maße erreicht während beim Verdrehen im Gegenuhrzeigersinne eine entsprechende Zunahme des Drosselquerschnittes erreicht wird.

Dae Stellteil 75 und das Drehteil 65 sind so ausgebildet, daß si® ·1η·η ungestörten StröeungsmittelfluS vom Einlaß I7 zu und längs dor Membran 25 und der Membran 43 «möglichen, daait der gleich® Kinlaßdruck sowohl auf die Servoaeabrea als auch auf die Stauermembran wirken kaan.

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pie Steueraeabran 25 unterscheidet sich von der Seryoaembran 45 nur dadurch, daß die Kraft der Feder 45 auf der Rückseite oder Servoseite der Servoaembran größer gewählt ist ale die der Feder 33 auf der Rückseite oder Steuerseite der Steuermembran, die unter Berücksichtigung der Wirkfläche der Membran den Druckabfall an der Membran bestiamt, der nötig ist un die Kraft der Feder 45 zu überwinden und die Servoaembran aussulenken und den Ventlikörper 49 in Richtung auf den Ventilsitz 46 zu bewegen. Eine Verstellung der Ventilkörper 40 und 49 bewirkt eine Drosselung an den entsprechenden Ventilsitzen bis zu einem vollständigen Unterbinden des Ströaungemlttelflusees durch die Kanäle 41 und 50.

Wenn beispielsweise der Zufluß an Strömungsmittel am Eingang 1? zuniamt, so wird auch der Druckabfall an der Steuermembran zunehmen bis die Federkraft tiberwunden wird und die Membran so auegelenkt wird, daß eine weitere Ströaungsaittelzunahae begrenzt wird. Bei zunehmendem Einlaßdruck begrenzt somit die Steuermembran die Drosselöffnung und hält so den Druckabfall und die Federkraft an der Steueraeabran konstant.

Die Servoaembran 43 ist dem gleichen Druck an ihrer Ober- bzw. Außenseite ausgesetzt wie die Steuermembran 25. Die Unter- oder Rückseite der Servoaeabran ist dem Einlaßdruck abzüglich dem Druckabfall an der Drosselöffnung und dea Druckabfall an dem Steuerventil auegesetzt. Wenn der Sinlaßdruck sunlmmt, wird das Steuerventil betätigt und seine Ventilöffnung gedrosselt. Sine weitere Zunahme des Elnlaßdruckes bewirkt, daß der Druckabfall an der Servoaembran 43 die Kraft der Feder 45 überwindet und so die Servoaembran 43 mehr in Richtung auf den Ventilsits 48 zu auslenkt, wodurch der Ströaungs mittelfluß an dieser Ventilöffnung weiter gedrosselt wird.

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Di« Servomeebran wird also betätigt und gesteuert durch die Steuermeabran und es wird daait eine Kraftverstärkung erzielt, die eine größere Genauigkeit der Steuerung dee Strömungsmittel flueses in einem großen Bereich von Druckenderungen ermöglicht. BIe gegen eine Stärkere Feder als die Feder 53 des Steuerventils 25 und gegen einen des Einlaßdruck minus dem Druckabfall an der . Droaeelöffnung 5I entsprechenden Druck arbeitende Servomembran 53 erzeugt eine Kraft, die unmittelbar gegen die Federkraft arbeitet und bewirkt eine Reduzierung des Druckabfalles an der Steuermembran sowie des Strömungsflusees durch das Ventil. Die Servomembran bewirkt also eine Reduaierung des Druckbereiches, in welchem das Steuerventil arbeiten muß und begrenzt die Druckänderungen, denen das Steuerventil in einen vorbestimmten Druck&nderungsbereioh des Gesamtventiles ausgesetzt ist. Wenn daher der Druckabfall an der Servomembran 43 zunimmt so nimmt der Strömungsmittelfluß wegen der an der Ventilöffnung auftretenden und entgegen der Feder 45 wirkenden Kraft ab. Wenn dies eintritt, so ist die Steuermembran 25 der Änderung des Druckabfal es ausgesetzt und öffnet etwas um einen geringeren Druckabfall am Steuerventil und damit auch an der Servomembran einzustellen, welcher der Kraft entgegenwirkt, die an der Ventilöffnung auftritt.

Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

Druckregelventil, gekennzeichnet durch ein Steuerventil (39, 40), dessen Ventilkörper (40) de» Einlaßdruck und in entgegengesetzter Richtung dem nach einer Droseelöffnung (51) herrschenden Druck des Ströaungsaittels ausgesetzt ist und dessen Au8gang/41/eit einem zua Auslaß (18) führenden Servoventil (48, 49) verbunden ist, dfssen Ventilkörper (49) einerseits dem Einlaßdruck und in entgegengesetzter Richtung des Druck aa Ausgang (41) des Steuerventils (39, 40) ausgesetzt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Steuerventil ein Membranventil ist und die in Schließrichtung wirkende Meabranseite de« Einlaßdruck und die in Öffnungerichtung wirkende Keabranseite dea Druck nach der Drosselöffnung

. ausgesetzt ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2_t dadurch gekennzeichnet, daß das Servoventil ebenfalls ein Membranventil 1st und die in Schließrichtung wirkende Meabranseite dea Einlaßdruck und die in öffnungsriohtung wirkende Meabranseite des Auegangedruck (Kanal 4I) des Steuerventils (59, 40) ausgesetzt iet.

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4· Ventil nach Anspruch 1 bis 3» d a <d u rc h gekennzeichnet * daß das Steuerventil und/oder das Servoventil in Öffnungarichtung jeveils durch Federn (33» 45) vorgespannt sind.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daB die Feder(45}des Servoventils stärker als die Feder (33) des Steuerventils gewählt iet.

6. Ventil nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daS der Querschnitt der Drosee!öffnung (51) einstellbar ist.

7· Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitteeinstellung der Drosaelöffnung (51) aittels eines Schiebers (6O) erfolgt.

Θ. Ventil nach Anspruch 6 oder 7 s dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung (51) in einer Platte (52) ausgebildet ist_s auf weleher eine drehbare Schieberplatte (60) angeordnet ist, deren Rand (62, 63» 64) je nach Drehstellung dia Brosseläffnung (51) ■ehr oder weniger abdeckt.

9· Ventil nach Anspruch Θ, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberplatt« (60) durch eine Feder (77) in Anlage an der Brossoldffxraogsplatte (52) gehalten ist und an ihr ein Hanäbetätigusssteil (65, 75) angebracht ist.

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