DE2315812C2 - Steuerventil - Google Patents

Description

tilsitz 20 ist durch das äußere Ende des Ventilsitzteils innerhalb der Membrankammer 44 gebildet Das Innere Jes Ventilsitzteils 54 bildet einen Venturi-Kanal 60, der eine Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 14 und dem Ventilsitz 20 schafft Das Äußere des Vtntilsitzteils 54 bildet an der öffnung 16 zusammen mit der Bohrung 46 eine ringförmige Aussparung 62, ferner ist das Ventilsitzteil 54 mit radialen öffnungen 64 versehen, die die Aussparung 62 mit dem Venturi-Kanal 60 verbinden.

Die Einlaßöffnung 14 enthält ein Sieb 66 zur AusfiUerung von Feststoffen aus der Flüssigkeit

Eine ringförmige Platte 68 ist an der nach außen weisenden Kante 69 der Membrankammer 44 angeordnet Diese Platte 68 setzt kinetische bzw. Strömungsenergie in statischen Druck um, wenn eine Strömung durch den Ventilsitz 20 erfolgt wodurch die Schnappwirkung des Ventilkörpers 22 verbessert wird. Die Platte 68 ist besonders wirksam, wenn das Steuerventil 10 mit Flüssigkeiten betrieben wird.

Eine Membran 70 ist zwischen der Haube 26 und dem Ventilgehäuse 12 angeordnet und bildet die andere Seite der Membrankammer 44. Der Ventilkörper 22 liegt an der einen Seite, die Gegenplatte 32 an der anderen Seite der Membran 70 an. Die Membran 70 reagiert auf den Druckaufbau in der Membrankammer 44 immer dann, wenn der Ventilkörper 22 in seine Öffnungsstellung gebracht wird. Durch ihren relativ großen Durchmesser liefert sie eine der Spannkraft der Feder 24 entgegengesetzt gerichtete Kraft, wodurch gewährleistet wird, daß der Ventilkörper 22 nach der Entfernung vom Ventilsitz 20 in seine volle Öffnungsstellung schnappt.

Der Ventilkörper 22 hat einen Haltering 72, die mit einer seine öffnung 76 umgebenden Vertiefung 74 versehen ist. Die öffnung 76 enthält eine Kante 78, einen O-Ring 80 und ein Halteelement 82, das in dem O-Ring 80 angeordnet ist und mit seinem nach außen gerichteten Flansch 84 gegen einen Teil des O-Ringes 80 drückt, so daß dieser in der Vertiefung 74 gehalten wird. Der Flansch 78 begrenzt die Bewegung des Halteelements 82, wodurch gewährleistet ist, daß der O-Ring 80 in seiner Position gehalten wird, ohne daß er durch eine zu große Kraft des Halteelements 82 beschädigt wird.

Wie aus F i g. 3 hervorgeht, hat das Halteelement 82 einen gegenüber dem Durchmesser des Ventilsitzes 20 geringeren Durchmesser, so daß es beim Aufsitzen des Ventilkörpers 22 auf dem Ventilsitz 20 dem Flüssigkeitsdruck innerhalb des Kanals 60 auf der einen Seite ausgesetzt ist. Auf der anderen Seite ist es durch ausgleichende Vertiefungen 86 in dem Haltering 72 dem Druck innerhalb der Membrankammer 44 ausgesetzt. Dadurch wird ein Druckunterschied auf das Halteelement 82 ausgeübt, durch den es fester gegen den O-Ring 80 gedrückt wird, bis es auf der Kante 78 aufsitzt Diese Kraftwirkung auf den O-Ring 80 gewährleistet, daß er mit dem Ventilsitz 20 in Berührung bleibt, solange der Ventilkörper 22 aufsitzt. Dadurch wird jegliches Austreten von Druckflüssigkeit zwischen dem O-Ring 80 und dem Ventilsitz 20 hindurch verhindert.

Der Haltering 72 besteht vorzugsweise aus einem sechseckigen Material, wie es in F i g. 6 gezeigt ist. Die Ecken bilden eine Führung des Ventilkörpers 22 bei dessen Bewegung, während die flachen Seiten von der Wandung der Memb'ankammer 44 einen Abstand haben, so daß Druckflüssigkeit auf die Membran einwirken kann. Diese Ausnutzung der Sechseckform für den Haltering 72 verhindert ein Festsitzen des Ventilkörpers 22, da dieser keine eng geführte Spindel oder Hülse benötigt. Die Ecken c'es Halterings 72 sind in der bei 88 in F i g. 3 gezeigten Weise abgeschrägt um eine Beschädigung der Membran 70 zu verhindern, wenn sich der Ventilkörper 22 in seine volle öffnungsstellung bewegt Die Membran 70 ist ferner gegen eine zu große Bewegung durch die Einwirkung der Gegenplatte 32 auf eine Kante 90 innerhalb der Haube 26 geschützt

Wie aus F i g. 2 hervorgeht ist ein Nadelventil 92 vorgesehen, um die Strömung von der Membrankammer 44 durch den Kanal 52 und die Auslaßöffnuiig 18 zu steuern. Das Nadelventil 92 steuert den Abfluß. Durch Einstellung des Nadelventils nach innen wird der effektive Strömungsquerschnitt verringert und der Abfluß verstärkt, ferner wird der Systemdruck, bei dem das Steuerventil geschlossen wird, verringert Das Nadelventil 92 ist im Bereich der Austrittsöffnung angeordnet und steuert die Ausströmung und damit den Grad des Druckaufbaus in der Membrankammer 44, nachdem der Ventilkörper 22 geöffnet hat und eine Strömung durch den Ventilsitz 20 ermöglicht

Das in F i g. 5 gezeigte abgeänderte Steuerventil 93 stimmt praktisch mit dem zuvor beschriebenen überein mit dem Unterschied, daß eine Ausgleichsmembran 94 mit ihrem Rand zwischen Abstandsplatten 96 und 98 befestigt ist, die zwischen der Haube 26 und dem Gehäuse 12 montiert sind. Alle Teile des Steuerventils 93, die den Teilen des Steuerventils 10 entsprechen, haben gleiche Bezugszahlen. Es sei darauf hingewiesen, daß Fig.5 eine Zusammensetzung von Schnittdarstellungen zeigt, um die Wechselwirkung zwischen der Ausgleichsanordnung und der Auslaßöffnung 18 zu verdeutlichen. Ein Kanal 100 durch das Gehäuse 12, eine Membran 70 und die Abstandsplatte 96 bilden eine Verbindung zwischen der Auslaßöffnung 18 und der Unterseite der Membran 94.

Die Abstandsplatte 96 ist ringförmig ausgebildet, in ihrer Bohrung bewegt sich die Gegenplatte 32. Die Abstandsplatte 98 ist gleichfalls ringförmig, in ihr bewegt sich das Halteelement 102. Der effektive Durchmesser der Membran 94, der auf das Halteelement 102 einwirkt, stimmt mit dem effektiven Durchmesser des Ventilsitzes 20 überein. Wenn sich ein Gegendruck in der Auslaßöffnung 18 aufbaut, so wird dieser auf die Membran 94 übertragen, wodurch eine Kraft gegen die Kraft der Feder 24 erzeugt wird, die die Kraft auf den Ventilkörper 22 genau ausgleicht. Auf diese Weise ist das Steuerventil 93 unempfindlich gegenüber Gegendruck in der Auslaßleitung.

Beim Betrieb ist das Steuerventil 10 mit dem Drucksystem und einem Hauptablaßventil verbunden, dessen Betrieb abhängig von dem Druck innerhalb des Systems gesteuert wird. Auf diese Weise wird der Systemdruck gesteuert. Dieser wird in die Eintrittsöffnung 14 geleitet, und der Kammerdruck oder Steuerdruck wird von der Steueröffnung 16 der Druckkammer bzw. einem druckempfindlichen Element des Hauptablaßventils zugeführt. Der Systemdruck wird auf diese Weise unter normalen Bedingungen zum Halter des Hauptablaßventils im geschlossenen Zustand ausgenutzt. Erreicht der Systemdruck den vorbestimmten Maximalwert, so wird das Steuerventil !0 geöffnet, wodurch Druckflüssigkeit aus der Kammer des Hauptventils durch das Steuerventil abgelassen wird. Dadurch kann sich das Hauptventil öffnen und den Druck des Systems verringern. Wie bereits ausgeführt, wird die Menge des Abflusses durch die Einstellung des Nadelventils 92 gesteuert. Wenn der Ventilkörper 22 wieder an dem Ventilsitz 20 anliegt, wird die Flüssigkeitsströmung von der Eintrittsöffnung 14 zur Steueröffnung 16 und damit zur Kammer des

Hauptventils geführt, wodurch dieses geschlossen wird.

Der Ventilkörper 22 führt eine Schnappbewegung in die volle Öffnungsstellung aus, wenn er sich vom Ventilsitz 20 entfernt hat, da sich in der Membrankammer 44 ein Druck aufbauen kann. Auch wenn dieser Druck normalerweise ziemlich gering ist, reicht die große effektive Fläche der Membran 70 aus, um diese Schnappbewegung zu ermöglichen. Die ringförmige Platte 68 unterstützt den Druckaufbau in der Membrankammer 44, wodurch gleichfalls sichergestellt wird, daß der Ventilkörper 22 in die Öffnungsstellung schnappt. Der öffnungsdruck des Ventilkörpers 22 ist durch die Einstellung des Gewindebolzens 34 vorbestimmt, durch den die Feder 24 entweder zusammengedrückt oder entspannt wird. Die Mutter 38 dient zur Konterung des Gewindebolzens 34 in seiner eingesteilien Position.

Das Steuerventil nach der Erfindung enthält also einen verbesserten Ventilkörper, der bei seiner Bewegung geführt ist und nicht festsitzen kann. Ferner wird eine blasendichte Abdichtung sehr einfacher Art durch Verwendung eines O-Ringes verwirklicht Der Ventilkörper hat die Form einer Platte, die sich immer selbst auf die Ebene des Ventilsitzes 20 ausrichtet und keine separaten Einstellelemente oder Führungselemente benötigt Der Ventilkörper bewegt sich also innerhalb der Membrankammer glatt und frei. Die in der Membrankammer vogesehene ringförmige Platte 68 zur Umsetzung der kinetischen Energie der durch den Ventilsitz 20 strömenden Flüssigkeit in statischen Druck bewirkt einen Druckanstieg in der Membrankammer 44, sobald der Ventilkörper 22 sich vom Ventilsitz 20 entfernt. Dadurch wird die Bewegung des Ventilkörpers 22 in die volle Öffnungsstellung unter Erzielung einer verbesserten Schnappwirkung auch bei Verwendung von Flüssigkeiten als Arbeitsmedium begünstigt Ferner ist es mög-Hch, das Steuerventil so abzuändern, daß es gegenüber Gegendruck unempfindlich ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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60 · 'φ

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Claims (4)

1 2 auf einen möglichst kleinen Bereich begrenzt wird. Patentansprüche: Erfindungsgemäß sind zur Lösung die im Kennzei chen des Anspruchs 1 genannten Merkmale vorgese-

1. Steuerventil, insbesondere zur Steuerung eines hen. Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilweiteren Ventils, umfassend ein Ventilgehäuse mit 5 haft weiterbilden, sind in den nachgeordneten Ansprüeiner Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung, einen chen enthalten.

Ventilkörper, der gegen einen im Weg zwischen der Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Steuer-Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung angeordneten ventils wird sichergestellt, daß sich nach dem auch nur Ventilsitz eines Ventilsitzteiles andrückbar ist eine geringfügigen Abheben des Ventilkörpers von dem des Ventilsitzteil ringförmig umgebende, mit der io Ventilsite keine Strömung parallel zur Unterseite des Auslaßöffnung in Verbindung stehende Membran- Ventilkörpers ausbilden kann. Vielmehr baut sich in vorkammer, die auf der dem Ventilsite abgewandten teilhafter Weise sofort auch bei einer geringen durchSeite des Ventilkörpers von einer diesem zugeord- strömenden Fluidmenge ein statischer Druck innerhalb neten Membran mit einer gegenüber der Ventilsite- des Ventilkörpers und der Membran auf, der ausreicht, Öffnungsfläche größeren effektiven Druckfläche be- 15 um den Ventilkörper aufgrund der dann größeren Wirgrenzt ist, eine auf die Membran einwirkende kungsfläche schlagartig vom Ventilsitz abzuheben. Da-Spannvorrichtung zum Andrücken de? Ventilkör- bei kommt es nicht zu den unerwünschten strömungsbepers gegen den Ventilsitz, und mit einem in der dingten Flattererscheinungen.

Membrankammer angeordneten Drosselelement im Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol-

Strömungsweg zwischen dem Ventilsitz und der 20 genden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

Auslaßöffnung, dadurch gekennzeichnet, Fig. 1 den Schnitt eines Steuerventils nach der Erfin-

daß das Drosselelement als ringförmige Platte (68) dung,

ausgebildet ist, die das Ventilsitzteil (54) unter BiI- F i g. 2 den Schnitt 2-2 aus F i g. 1,

dung eines Drosselkanals mit Abstand umgibt F i g. 3 einen Teilschnitt des Ventilkörpers am Ventil-

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 sitz,

zeichnet, daß der Ventilkörper (22) von einem plat- F i g. 4 eine Darstellung ähnlich F i g. 3 bei vom Ventenförmigen, von der Membran (70) unabhängigen tilsitz entferntem Ventilkörper,
Element gebildet ist welches mit seinem Außenum- F i g. 5 einen Teilschnitt einer abgeänderten Form der fang in der Membrankammer axial verschiebbar ge- Erfindung mit einem Ausgleich zwecks Unempfindlichführt ist 30 keit gegenüber Gegendruck und

3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn- F i g. 6 einen Teilschnitt zur Darstellung der Form des zeichnet, daß der Ventilkörper (22) sechseckförmig Ventilkörpers relativ zu einer Membrankammer,
ausgebildet ist und innerhalb der zylindrischen Wie aus den Figuren hervorgeht hat das Steuerventil Membrankammer (44) an seinen Ecken an der 10 ein Ventilgehäuse 12 mit einer Einlaßöffnung 14, ei-Kammerwandung geführt ist. 35 ner Steueröffnung 16, einer Auslaßöffnung 18, einer

4. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Verbindung zwischen den öffnungen und einem Ventil-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventil- sitz 20 zwischen der Auslaßöffnung 18 und den beiden körper (22) einen Haltering (72) mit einer seine öff- anderen öffnungen. Ferner ist ein Ventilkörper 22 vornung umgebenden Vertiefung (74) aufweist, in der gesehen, der mittels einer Spannvorrichtung gegen den ein O-Ring (80) angeordnet ist, und daß ferner ein 40 Ventilsitz 20 gedruckt wird. Die Spannvorrichtung umscheibenförmiges Halteelement (82) innerhalb des faßt eine Feder 24, die innerhalb einer Haube 26 ange-Halterings verschiebbar angeordnet ist, das einen ordnet ist und auf den Ventilkörper 22 über eine Federauf den O-Ring einwirkenden Flansch (84) aufweist platte 28, eine Kugel 30 und eine Gegenplatte 32 einen und einerseits vom Flüssigkeitsdruck im Einlaß (14) Druck ausübt Die Spannkraft der Feder 24 kann mittels und andererseits vom Flüssigkeitsdruck in der Mem- 45 eines Gewindebolzens 34 eingestellt werden, der durch brankammer (44) beaufschlagt ist. das obere Ende der Haube 26 geschraubt ist und auf die

Federplatte 36 einwirkt, welche wiederum auf das dem

Ventilkörper 22 abgewandte Ende der Feder 24 einwirkt. Eine Mutter 38 hält den Bolzen 34 in einer vorge-50 gebenen Position. Eine Kappe 40 ist auf die Haube 26

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil, insbesondere aufgeschraubt und schließt den Bolzen 34 ein. Die Hau-

zur Steuerung eines weiteren Ventils, gemäß dem Ober- be 26 ist am Ventilgehäuse 12 mittels Schrauben 42

begriff des Anspruchs 1. befestigt.

Ein derartiges Steuerventil ist bereits aus der FR-PS Wie aus F i g. 1 hervorgeht, umfaßt das Ventilgehäuse

60 867 bekannt. Bei diesem Steuerventil strömt das 55 12 eine Membrankammer 44, wobei eine mit Gewinde

Druckfluid aus dem Ventilsitz parallel zur Membranun- 48 versehene Bohrung 46 sie mit der Steueröffnung 16

terseite in Richtung auf die Ausflußöffnung der Mem- und der Einlaßöffnung 14 verbindet. Eine der Membran-

brankammer. Als nachteilig ist bei dieser Ausbildung kammer 44 zugewandte Kante 50 ist zwischen den

des Steuerventils anzusehen, daß das Steuerventil auf Schnittstellen der Bohrung 46 mit der Steueröffnung 16

Grund von Turbulenzen in dem Druckfluid zum Fiat- 60 und der Einlaßöffnung 14 angeordnet. Ein Kanal 52 ver-

tern neigt, das heißt, die Membran hebt in rascher Folge läuft von der Membrankammer 44 zur Auslaßöffnung

vom Ventilsitz ab und wird wieder gegen den Ventilsitz 18.

gedruckt. Ein düsenartiges Ventilsitzteil 54 ist in den mit Gewin-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steu- de versehenen Teil der Bohrung 46 eingeschraubt und

erventil der eingangs genannten Gattung so auszubil- 65 mit Dichtungen 56 und 58 versehen, die beispielsweise

den, daß die Strömung entlang des Ventilkörpers und O-Ringe sein können. Hierdurch wird eine Flüssigkeits-

der Membran im geöffneten Zustand des Ventils zur strömung zwischen der Außenseite des Ventilsitzteils 54

Vermeidung strömungsbedingter Flattererscheinungen und der Innenseite der Bohrung 46 verhindert. Der Ven-