DE2527249C2 - Druckregler für strömende Medien - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckregler für strömende Medien, mit einem Regelventil, dessen Verschlußkörper durch einen von einem Regelkolben oder einer Regelmembran gebildeten StelUrieb gesteuert ist, der in Offnungsrichiung des Regelventils über eine Drosselstelle vom Eingarigsdrui'. und in Schließrichtung vom Ausgangsdruck beaufschlagt ist, wobei die vom Eingangsdruck beaufschlag« Xammer über dem Stelltrieb über ein federbelastetes, selbsttätiges Drosselvcntil mit einer Entlastungsöffnung in Verbindung steht.

Bei den Druckreglern dieser Bauart ändert sich bekanntlich die Regelcharakteristik in Abhängigkeit von der Durchströmmenge, u. zw. sinkt der Ausgangsdruck, insbesondere auf Grund des Durchströmwiderstandes des Regelventils, mit steigender Durchströmmenge unter den eingestellten Solldruck. Um dies zu verhindern, ist es schon bekannt, eine sogenannte Mengenkompensation vorzusehen. Diese besteht bei den bekannten Ausführungen darin, daß der auf das Regelventil in Schließrichtung wirkende Druck unterhalb des Stelltriebs mit steigender Durchströmmenge verringert wird. Zu diesem Zweck ist die unter dem StelUrieb liegende Kammer geschlossen und mit der Ausgangsseite des Reglers nur über eine Leitung verbunden, die von einer Stelle hoher Strömungsgeschwindigkeit ausgeht und so der Unterseite des Stelltriebs einen verminderten statischen Druck zuführt, wodurch der Ausgangsdruck entsprechend vergrößert wird. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Kompensation erst bei großen Strömungsmengen wirksam wird, da der statische Druck mit dem Quadrat der Geschwindigkeit abnimmt. Um diesen Nachteil zu verkleinern, ist es schon bekannt, die Stelle, an welcher der statische Druck abgenommen wird, stark einzuengen oder als Venturi-Düse auszubilden. Dadurch wird jedoch die maximal mögliche Menge, die durch den Regler geregelt werden kann, stark eingeschränkt.

Der Erfindung licgi die Aufgabe zugrunde, eine cinfa- tr> ehe Mengenkompensation zu schaffen, die keine Einengung des Durchströmquerschnittes des Reglers erfordert, über einen möglichst großen Regelbereich wirk sam ist und leicht zu beeinflussen bzw. in ihrer Charakteristik den jeweiligen Anforderungen anzupassen ist

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst daß eine auf den federbelasteten Steuerkörper des Drosselventils in Öffnungsrichtung wirkende Kompensationsfeder vorgesehen ist, deren Kraftangriffspunkte jeweils am Steuerkörper und an dem StelUrieb liegen. Die auf dem beweglichen StelUrieb abgestützt Kompensationsfeder hebt die auf den Sleuerkörper des Drosselventils wirkende Schließkraft teilweise auf. Bei geschlossenem Regelventil befindet sich der StelUrieb in seiner obersten Stellung, wobei die Kraft der Kompensationsfeder am größten ist. Dabei stellt sich in der Kammer oberhalb des Stelltriebes ein bestimmter Steuerdruck ein, dessen Größe durch die Differenz der von der Schließfeder des Drosselventils und der Kompensationsfeder ausgeübten Kräfte bestimmt wird. Beim öffnen des Regelventils verschiebt sich der StelUrieb nach unten, wodurch die Kraft der Kompensationsfeder entsprechend verringert wird. Dies hat eine Vergrößerung des Steuerdruckes in der Kammer oberhalb des Stell· triebs zur Folge, wodurch der Ausgangsdruck des Druckreglers erhöht wird. Es wird dadurch auf einfache Weise eine Mengenkompensation erreicht, so daß die Regelcharakteristik des erfindungsgemäßen Druckreglers von der Durchströmmenge weitgehend unabhängig ist.

Der Grad der durch die erfindungsgemäße Maßnahme erreichten Kompensation kann durch den Einbau von Kompensatiowsfedern mit unterschiedlicher Charakteristik nach Bedarf beeinflußt werden. Wenn eine Schraubenfeder mit linearer Kennlinie verwendet wird, ergibt sich eine weitgehend lineare Charakteristik der Mengenkompensation über den gesamten Regelbereich. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann aber auch die Kompensationsfeder eine nichtlineare Kennlinie aufweisen, wodurch die Kompensation bei kleineren Mengen wirksamer als bei großen Mengen ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann schließlich die erfindungsgemäße Mengenkompensalion mit bekannten Maßnahmen kombiniert werden, indem die unter dem StelUrieb liegende, vom Ausgangsdruck beaufschlagte Kammer in an sich bekannter Weise mit dem Ausgang nur über eine Leitung in Verbindung steht, die von einer Querschnittsverengung im ausgangsseitigen Strömungsweg des Reglers wegführt. Die Mengenkompensation kann dadurch allen Anforderungen einfach angepaGt werden.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Druckreglers dargestellt. Es zeigt

Fig. einen axialen Mittelschnitt durch einen Druckregler und

Fig.2 einen axialen Mittelschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel.

In beiden Ausführungsbeispielen besteht der Druckregler aus einem Gehäuse 1, das mit einem Eingang 2 für die Zuführung des Druckmediums und mit einem Ausgang 3 für die Abführung des geregelten Mediums versehen ist. Im Inneren des Gehäuses 1 befindet sich zwischen dem Eingang 2 und dem Ausgang 3 ein Regelventil, das aus einem Ventilsitz 4 und einem Verschlußkörper 5 besteht. Das untere Rnde des Verschlußkörpers 5 ist in einer Zylinderbohrimg 6 abgedichtet geführt, die über einen im Verschlußkörper 5 ausgesparten Kanal 7 mit dem Ausgang des Druckreglers in Verbindung Mehl. Dadurch wird eine Druckentlastung des Kegelventil* erreicht. Am oberen Ende steht der Verschlußkörper 5 hingegen über eine Kolbenstange 8 mit einem Rcgelkol-

ben 9 in Verbindung, der einen Stelltrieb zur Steuerung des Regelventils bildet Der Regelkolben 9 ist in einem Zylinderraum abgedichtet geführt und teilt diesen in eine obere Kammer 10 und eine untere Kammer 11. Die obere Kammer 10 ist durch einen Gehäusedeckel 12 abgeschlossen und steht Ober eine Leitung 3, in die eine Drossel 14 eingebaut ist, mit dem Eingang 2 in Verbindung. Außerdem ist in den Osckel 12 ein selbsttätiges Drosselventil 15 eingebaut, dessen Steuerkörper 16 durch eine Schließfeder 17 belastet ist deren Vorspannung durch ein Handrad 18 eingestellt werden kann. Das Drosselventil 15 steuert die Verbindung zwischen der oberen Kammer 10 und einer Entlastungsöffnung 19, die seitlich aus dem Deckel 12 herausführt Schließ-Hch ist in der oberen Kammer 10 eine Kompepsationsfeder 20 angeordnet die sich auf dem Regelkolben 9 abstützt und über ein Druckstück 21 auf den Steuerkörper 16 des Drosselventils 15 in dessen Öffnungsrichtung wirkt.

Im drucklosen Zustand ist das Regelventil des Druckregiere geschlossen, wobei der Verschiuökörper 5 den Ventilsitz 4 abschließt Wenn durch den Eivigang 2 Druckmedium zugeführt wird, beaufschlagt dieses zunächst über die Leitung 13 und die Drossel 14 die OberSeite des Regelkolbens 9. Da auch das Drosselventil 15 geschlossen ist baut sich in der oberen Kammer 10 ein Steuerdruck auf, der über die Kolbenstange 8 den Verschlußkörper 5 vom Ventilsitz 4 abhebt Es kann sodann Druckmedium aus dem Eingang 2 durch das Regelventil zum Ausgang 3 strömen. Der sich hierauf auf der Ausgangsseite aufbauende Druck wirkt in der unteren Kammer 11 auf die Unterseite des Regelkolbens 9 und hält dem Druck in der oberen Kammer lOdasGleichgewicht Der Steuerdruck in der oberen Kammer 10 wird durch das Drosselventil 15 geregelt und kann durch Verändern der Vorspannung der Feder 17 mittels des Handrades 18 beliebig eingestellt werden. Es wird dadurch unabhängig von dem am Eingang 2 zugeführten Druck am Ausgang 3 jeweils ein konstanter, von der Einstellung dta Handrades 18 abhängiger Druck erhalten.

Die Kompensationsfeder 20 hat die Aufgabe, die Regelcharakteristik auch bei sich ändernden Drehströmmengen konstant zu halten. Sie wirkt der Feder 17 entgegen in Öffnungsrichtung auf den Steuerkörper 16 des Drosselventiis. Bei geschlossenem Regelventil, wie in F i g. 1 dargestellt, befindet sich der Regelkolben 9 in der obersten Stellung, wobei die Kraft der Kompensationsfeder 20 am größten ist. Wenn hingegen das Regelventil öffnet und die Mediumsstiomung vom Eingang 2 zum Ausgang 3 freigibt, verschiebt sich der Regelkolben 9 nach unten, wodurch auch die Kompensationsfeder 20 entsprechend entspannt wird. Als Folge davon erhöht sich die auf den Steuerkörper 16 wirkende Schließkraft und wird der Steuerdruck in der oberen Kammer 10 π vergrößert. Dies bewirkt eine etwas größere Öffnung des Regelventils 4, 5 und damit gleichzeitig ;iuch eine entsprechende Erhöhung des Ausgangsdruckes am Ausgang 3. Mit Hilfe der Kompensationsfeder 20 werden damit allfällige Verluste, die durch Strömiingswi- «ι derslände des Druckreglers auftreten, kompensiert.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zusätzlich zur Kompensationsfeder 20 weitere Maßnahmen zur Verstärkung der Mengcnkompcnsaiion getroffen. Die unter dem Regelkolben 9 liegende Kammer Il ist dort h^r> durch eine Zwischenwand 22 abgcirennt. in die eine Leitung 23 eingebaut ist. Außerdem ist in Strömungsrichtung vor dem Ausgang 3 eine Qucrschniitsvcrengung 24 vorgesehen, von welcher die Leitung 23 ausgeht. Dadurch wird erreicht, daß auf Grund des Druckabfalles im Bereich der Querschnittsverengung der Druck in der unteren Kammer 11 verringert wird, was gleichfalls eine Vergrößerung der Öffnung des Regelventils und damit eine Kompensation von Druckverlusten bei der Durchströmung größerer Mengen zur Folge hat Beide Maßnahmen zur Mengenkompensation, u. zw. die Kompensationsfeder 20 und die Querschnittsverengung 24, verstärken einander, so daß auch bei extrem großen Durchströmmengen und verhältnismäßig großem Strömungswiderstand des Druckreglers eine ausreichende Kompensation erzielt werden kann. Eine Anpassung des Grades der Kompensation ist im übrigen durch Wahl der Kompensationsfeder 20 und erforderlichenfalls durch einen Austausch derselben in einfacher Weise möglich.

Die erfindungsgemäße Kompensationsfeder ist nicht nur bei Druckreglern anwendbar, deren Regelventil durch einen Regelkolben gesteuert wir^, sondern es ist vielmehr mit gleichem Vorieil möglicrr. die Kompensationsfeder auch bei membranbetätigten kegelventilen einzubauen. Auch wäre es denkbar, daß den Steuerdruck in der oberen Kammer aufbauende Druckmedium statt über die Leitung 13 von der Eingangsseite des Druckreglers auch von einer fremden Druckquelle zuzuführen. Auch Varianten des selbsttätig wirkenden und den Steuerdruck in der Kammer 10 regelnden Drosselventils 15 sind im Rahmen der Erfindung möglich; dieses kann jeden beliebigen, an sich bekannten Aufbau besitzen.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Druckregler für strömende Medien, mit einem Regelventil, dessen Verschlußkörper durch einen von einem Regelkolben oder einer Regelmembran gebildeten Stellfrieb gesteuert ist, der in Öffnungsrichtung des Regelventils Über eine Drosselstelle vcm Eingangsdruck und in Schließrichtung vom Ausgangsdruck beaufschlagt ist, wobei die vom Eingangsdruck beaufschlagte Kammer über dem Stelltrieb über ein federbelastetes selbsttätiges Drosselventil mit einer Entlastungsöffnung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf den federbelasteten Steuerkörper (16) des Drosselventils (15) in Öffnungsrichtung wirkende Kompensationsfeder (20) vorgesehen ist, deren Kraftangriffspunkte jeweils am Steuerkörper (16) und an dem StelUrieb (8,9) liegen.

2. Drucfcfigler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensalionsfeder (20) eine nichllineare Kennlinie aufweist.