DE2535975A1 - Druckreduzierventil - Google Patents

Description

LARGA S.ρ.Α., Osnago, Como (Italien)

Druckreduz ierventi1

Die Erfindung betrifft ein Druckreduzierventil mit einem rohrförmigen Gehäuse mit Anschlußstutzen und einer durch ein bewegliches Sperrmittel geschlossenen Kammer, das zur Regelung der Durchflußmenge ein Ventil betätigt.

Derartige Druckreduzierventile werden beispielsweise zwischen eine Druckwasserquelle und einem Speisewassernetz geschaltet, indem ein möglichst konstanter verminderter Druck aufrechterhalten werden soll. Derartige Druckminderventile können zwischen ein Wasserwerk und dem Wasserverteilungsnetz geschaltet werden. Sie können auch zwischen die Versorgungsleitung und das Wassernetz eines Gebäudes geschaltet werden. Derartige Druckminderventile können überall dort eingesetzt werden, wo eine Anlage oder ein Wassernetz mit Wasser zu speisen ist, das einen vorherbestimmten Druck nicht übersteigen soll, während in der Zuführungsleitung oder dem Wasserwerk ein sehr viel höherer Druck herrscht.

Druckminderventile verschiedenster Ausführung sind bekannt. Sie weisen üblicherweise axiale Gehäuse auf, können aber auch winkelig ausgeführt sein.

Die bekannten Druckminderventile schließen üblicherweise ein Ventil ein, dessen beweglicher Teil, der meistens aus einer mit einem festen ringförmigen Sitz verbundenen Platte besteht, mit einem Kolben verbunden ist. Der-ringförmige Ventilsitz bildet die Eintrittsöffnung des Hochdruckwassers, d. h. des Wassers, das einen höheren Druck aufweist als

— 2 —

60981 1 /025S

7535975

das aus dem Druckminderventil austretende Wasser. Der mit dem beweglichen Ventilkörper verbundene Kolben weist einen Durchmesser auf, der größer ist als die Eintrittsöffnung des Ventils und in einem Zylinder oder einer Kammer läuft, in der der niedrigere Austrittsdruck herrscht.Das bewegliche Ventilteil wird somit entsprechend dem niedrigeren Austrittsdruck gegen den ringförmigen Ventilsitz in Richtung auf die Schließstellung gedrückt. Ein elastischer, meistens geeichter Teil, beispielsweise eine Spiralfeder, beaufschlagt den Kolben sowie den beweglichen Ventilkörper in Richtung auf die Öffnungsstellung des Ventils. Das elastische Teil ist also bestrebt, den beweglichen Ventilkörper von dem ringförmigen Ventilsitz abzuheben und zu entfernen. Ein Wasserdurchfluß wird'solange aufrechterhalten, wie der auf den Kolben ausgeübte Druck des abfließenden Wassers den Federwiderstand, der auf den Kolben wirkt, nicht zu überwinden vermag. Zu der elastischen Federkraft ist noch die Kraft hinzuzuaddieren, die durch das Wasser von höherem Druck auf den beweglichen Ventilteil, und zwar hauptsächlich auf die Dichtfläche, ausgeübt wird.

Bekannte Druckminderventile vermögen einen gewünschten gleichbleibenden Druck auf der Austrittsseite nicht zu garantieren. Dieser Ausgangsdruck ist nämlich von dem Eingangsdruck mehr oder weniger abhängig. Die bekannten Druckminderventile stellen somit im wesentlichen Vorrichtungen dar, die ein mehr oder weniger bestimmtes Verhältnis zwischen dem Eingangsund dem Ausgangsdruck herstellen, wobei das Verhältnis durch den auf das bewegliche Ventilteil wirkenden Druck bestimmt wird. Die bekannten Druckminderventile vermögen in vielen Fällen den an sie zu stellenden Anforderungen zu genügen, insbesondere wenn man über eine Druckwasserquelle mit im wesentlichen konstantem Druck verfügt, die Wassermengen liefern kann, die größer als die entnommenen Mengen sind, d. h. also, daß bei großen Entnahmen kein erheblicher Druckabfall erfolgt.

11/025?;

Weitere Nachteile der bekannten Druckreduzierventile bestehen in ihrer geringen Empfindlichkeit, die unter anderem auf die erhebliche Reibung zwischen den mit Dichtungen versehenen Rändern des größeren Kolbens und den Wänden des Zylinders, in dem der Kolben läuft, zurückzuführen ist. Die bekannten Druckminderventile weisen weiterhin einen zu großen Unterschied zwischen den Eingangsund dem Ausgangsdruck auf und sind daher im allgemeinen nicht geeignet, bei niedrigen Drücken von beispielsweise 1 atü und weniger eine ordnungsgemäße Wasserverteilung zv gewährleisten. Da die Ausgangsdrücke verhältnismäßig niedrig sind, ist die Dichtwirkung zwischen dem Ventilsitz, der üblicherweise aus einer Scheibendichtung aus synthetischem oder Naturgummi besteht, und der ringförmigen Dichtfläche unzureichend oder fehlerhaft, weil der auf den Ventilsitz oder eine andere Stelle von dem Kolben ausgeübte Druck zu gering ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Druckreduzierventil zu schaffen, das die beschriebenen Nachteile der bekannten Druckminderventile nicht aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Druckreduzierventil der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß auf der Eintrittsseite eine Kammer angeordnet ist, in der sich ein gehäusefester Ventilsitz befindet, der mit einem beweglichen mit Dichtflächen versehenen Teil zusammenwirkt und mit diesem ein die Durchflußmenge bestimmendes Ventil bildet, daß eine die dux:h das Ventil strömende Flüssigkeit zu einer abflußseitig befindlichen Kammer führende Leitung vorgesehen ist, die mit einem Abflußstutzen versehen und durch ein bewegliches Sperrmittel geschlossen ist, das das bewegliche Ventilteil betätigt. Die Ausgestaltung und Geometrie des erfindungsgemäßen Druckminderventils bewirkt, daß dieses gegen den auf der Zuflußseite herrschenden

609811/02 B K

Hochdruck unempfindlich ist, so daß die Durchflußöffnung nur und ausschließlich durch den auf der Abflußseite herrschenden Druck bestimmt wird. Die Größe der Durchflußöffnung hängt somit im wesentlichen von dem abflußseitig auf die bewegliche Fläche ausgeübten Druck und dem von dem elastischen Element, dessen Federkraft eichbar ist, ausgeübten Gegendruck ab. Die Durchflußöffnung ändert sich somit nur, wenn der abflußseitige Druck unter einen bestimmten Schwellwert sinkt.

Das erfindungsgemäße Druckreduzierventil ist einfach in seinem Aufbau, leicht zu montieren und sicher im Betrieb. Es läßt sich einfach überprüfen und warten.

Vorzugsweise besteht das bewegliche Sperrmittel aus einer Membran, deren Außenrand mit dem Gehäuse dichtend verbunden ist und deren Mittelteil das bewegliche Ventilteil steuert.

Das bewegliche Ventilteil besteht zweckmäßigerweise aus einem rohrförmigen Körper. Das Endteil dieses Körpers bewegt sich gegen eine gehäusefeste Dichtfläche, die aus einem geeigneten elastischen flachen Körper besteht. Der Durchfluß ist somit gesperrt, wenn die durch den unteren RAnd des Rohres gebildete Dichtfläche gegen den Ventilsitz dichtend angedrückt ist. Der Druck des Wassers auf der Einflußseite wirkt radial auf den Rohrmantel und vermag diesen beweglichen Ventilteil nicht im Sinne seiner Öffnungsbewegung zu beaufschlagen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und weitere Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

6 C 9 a 1 1 / 0 2 S S

B 3 B 9 7 5

In dieser zeigt

Figur 1 einen Längsschnitt durch das Druckreduzierventil,

Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Figur 1,

Figur 3 einen Ausschnitt aus Figur 1 in vergrößerter Darstellung,

Figur 4 eine der Figur 3 entsprechende Darstellung bei geschlossenem Ventil,

Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Figur 4 und

Figuren 6 und 7 die einzelnen TEiIe des Reduzierventils, teilweise im Schnitt, in auseinandergezogener Form.

Das in Fig. 1 dargestellte Druckminderventil weist ein Gehäuse auf, das aus zwei koaxialen Teilen 10,12 besteht. Beide Teile v/eisen Verbreiterungen 14,16 auf, über die sie unter Zwischenlage einer Membran 22 verbunden sind. Beidseits der Membran 22 sind in den verbreiterten Teilen 14,16 Kammern 18,20 gebildet. Die Membran 22 ist zwischen den flanschförmig ausgebildeten Rändern der verbreiterten Teile 14,16 unter Zwischenlage einer Dichtung 24 eingespannt. Die Gehäuseteile 10,12 können sowohl durch Gießen als auch durch Bearbeitung von Gußstücken oder formgepreßten Teilen hergestellt werden. Sie können auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, beispielsweise aus miteinander verschweißten Tiefziehteilen.

Das abfließende Wasser überflutet die Kammer 18 und übt auf die Membran 22 einen der beaufschlagten Membranfläche proportionalen Druck aus. Unter diesem Druck kann sich die Membran praktisch nur in einer Richtung, und zwar bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform abwärts, verformen, weil sich unterhalb der Membran eine steife Platte 26 befindet, die beispielsweise aus Metall besteht und gegen den Rand der Membran andrückt und damit ihren Widerstand gegen eine Formänderung in umgekehrter Richtung erhöht.

609811/025 5 _₆_

7Β35975

Diese Ausgestaltung ermöglicht, daß die maximale Bewegung des beweglichen Ventilteils innerhalb von vorteilhaften geringen Grenzen gehalten werden kann. Der bewegliche Ventilteil besteht aus einem rohrförmigen Körper 28, durch den der Ventileingang mit dem Raum 18 und dem Ausgang in Verbindung gebracht wird. Der rohrförmige Körper 28 ist mit einem Gewinde versehen und durch eine Mutter 30 mit der Mitte der Membran 23 verschraubt. Die Scheiben 32,26 schließen die Membran zwischen sich ein, wobei sich die Scheibe 26 auf einem Spannring 34 abstützt, der in eine auf dem rohrförmigen Körper 2 8 befindliche !Tut 3 6 eingelegt ist.

Das untere Teil oder der Rand 38 des rohrförmigen Körpers 2 stellt das bewegliche Teil des Ventils dar. Das unbewegliche Teil des Ventils besteht aus der Dichtscheibe 40 aus synthetischem oder tTaturgummi oder aus einem anderen geeigneten elastischen Material ausreichender Verformbarkeit. Aus Fig. 4 ist die Verformung der Dichtscheibe 40 ersichtlich, wenn auf diese durch den Rand 38 des rohrförmigen Körpers 28 ein Dichtdruck ausgeübt wird. Die den Ventilsitz bildende Scheibe 40 ist in einen flachen, scheibenförmigen Körper eingelegt, der einen polygonalen, beispielsweise viereckigen, Querschnitt auf v/eist, der einen gekerbten oder gerillten Rand aufweisen kann. Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist, entstehen zwischen dem Körper 42 und dem zylindrischen Raum, der in dem unteren Teil 12 gebildet ist, gleichmäßig verteilte Durchflußöffnungen, durch die das Wasser in die das untere Ende des rohrförmigen Körpers 28 umgebende Kammer eintreten kann. Wenn der Rand 38 des rohrförmigen Körpers von der Scheibe 40 abgehoben ist, kann das Wasser durch das Rohr zum Abfluß fließen.

Der die Dichtscheibe 40 tragende Körper 42 ist auf dem Endteil 44 des Teils 12 durch einen Gewindering 46 befestigt. Vorzugsweise ist in die Wasserdurchflußöffnung ein Filter eingelegt, das aus einem Filtergewebe aus Metall, vorzugsweise

60901 1/025S

aus Edelstahl, besteht, wobei di^ Filterteile durch ein darunterliegendes Anschlußstück 52 festgehalten sind. Das Anschlußstück 52 ist Teil der Zuführleitung des Hochdruckwassers und ist mit dem unteren Teil 12 des Reduzierventils durch die überwurfmutter 50 verbunden.

Der flache, die Dichtscheibe 40 halternde Körper 42 ist in der Kammer 44 durch Klemmung zwischen dem Gewindering und der eingelegten Buchse 54 festgelegt. Die Euchse 54 mit eingezogenem Bodenrand stützt sich über die ringförmige Dichtung 56 auf einem Absatz des Raumes 44 ab.

Wie aus den Fig. 3,4 und 7 ersichtlich ist, besteht die Dichtung 56 vorzugsweise aus einem elastischen O-Ring, der von einer Gegendichtung 56 a aus einem Kunstharz mit hoher Festigkeit (beispielsweise Polytetrafluoräthylen) besteht, so daß bei einem möglichst geringen Reibungswiderstand des axial gleitenden ringförmigen Körpers 28 die Dichtigkeit gewährleistet ist. Der geringe Reibungswiderstand bei ausreichender Dichtwirkung gewährleistet die hohe Empfindlichkeit und das schnelle Ansprechen des Druckreduzierventils, was insbesondere von Bedeutung ist, wenn es auf sehr kleine Werte des Ausgangsdrucks eingestellt ist, die praktisch viel kleiner sind als die, die mit herkömmlichen Vorrichtungen erreicht werden können.

Die den Druck reduzierenden Umstände, die das Öffnen und das Schließen des Druckminderventxls bewirken, hängen ausschließlich von dem Wasserdruck auf der Ausgangsseite des Ventils, bzw. von dem niedrigeren Druck ab, der in der Kammer 18 auf die Membran 22 wirkt, und von der Kraft der Feder 58, die vorzugsweise den rohrförmigen Körper 28 umgibt. Ein Ende der Feder wirkt auf den rohrförmigen Körper und auf die Membran und das entgegengesetzte Ende stützt sich auf eine Scheibe 6O ab, die, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, mit radialen Ansätzen 60 a versehen ist. In dem Körper 12 sind

_ ρ

609811/02S5

Längsschlitze 62 vorgesehen, die von den Ansätzen 60 a durchsetzt werden. Auf die Außenseite des Körpers 12 ist eine Muffe 66 mit einem unteren RAnd 64 aufgeschraubt.

Die Ansätze 60 a stützen sich auf diesem Ansatz der Muffe ab. Die Muffe 66 ist mit einem Innengewinde 68 versehen, das auf das Außengewinde 70 des Körpers 12 aufgeschraubt

Durch Drehung der Muffe 66 läßt sich die axiale Stellung der ein Widerlager für die Feder 58 bildenden Scheibe 60 einstellen. Über die Muffe 66 läßt sich somit der Druck einstellen, bei dem der Durchfluß durch das Druckminderventil beigegeben wird. Das Ventil ist so ausgestaltet, daß eine Eichung oder Einstellung zwischen einem Mindestwert, bei dem die Feder keinen oder nur einen geringen Druck ausübt, und einem bestimmten Höchstwert des gewünschten Ausgangsdruckes eingestellt werden kann.

Aus der Zeichnung sowie der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß bei geschlossenem Ventil (Fig. 4) der Wasserdurchfluß erst dann erfolgen kann, wenn der abflußseitige Druck unter einen vorherbestimmten Wert sinkt, wobei sich in der Kammer 18 ein aus der eingestellten Federvorspannung ergebender und den Gegendruck nicht übersteigender Druck auf die Membran 22 ausgeübt wird. Bei geschlossenem Ventil kann nämlich das in dem unteren, von der Buchse 54 gebildeten Raum befindliche Hochdruckwasser nur in radialer Richtung auf den von diesem Raum eingeschlossenen Teil des beweglichen rohrförmigen Körpers 2 8 wirken. Aus diesem Grunde kann eine auf der Einflußseite entstehende Druckänderung den Schwellwert, bzw. den Wert, bei dem das Reduzierventil anspricht, nicht beeinflussen. Der Druck wird also von dem abflußseitigen Druck bestimmt, und nicht von dem Druck auf der Zuströmseite, der häufig veränderlich sein kann.

- 9 11/0255

-s- 7535975

Zusätzlich kann eine weitere Feder 72 vorgesehen werden, die die Membran 22 beaufschlagt. Diese Feder drückt den unteren Rand 38 des rohrförmigen Körpers 28 gegen die Scheibe 40, wenn die Feder 58 spannungslos gemacht worden ist. In dieser Ausgestaltung kann das Ventil als Hahn oder Absperrventil benutzt werden. Weiterhin kann diese zusätzliche Feder 72 einen die erforderliche Verformung der Scheibe 40 gewährleistenden Axialdruck aufbringen, wenn die Vorrichtung für sehr niedrige abflußseitige Drücke, beispielsweise von einem Wert von 0,5 Atü, eingestellt ist. Die Möglichkeit der Einstellung auf sehr niedrige Drücke stellt einen besonderen Vorteil des Reduzierventils dar.

Weiterhin kann der Raum 13 durch ein Rückschlagventil 74, auf das die Feder 76 wirkt, geschlossen sein, das auf die Einstellmöglichkeiten sowie auf die Funktion des Reduzierventils selbst keinen Einfluß hat.

Weiterhin kann ein Abflußhahn 78 und/oder ein Manometer 80 durch Öffnungen 82,84 mit dem Raum 18, in dem der niedrigere Druck herrscht, angebracht werden.

609811/0255

Claims (6)

1) Druckreduzierventil mit einem rohrförmigen Gehäuse mit Anschlußstutzen und einer durch ein bewegliches Sperrmittel geschlossenen Kammer, das zur Regelung der Durchflußmenge oder des abflußseitigen Druckes ein Ventil betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Eintrittsseite eine Kammer (44) angeordnet ist, in der sich ein gehäusefester Ventilsitz (40) befindet, der mit einem beweglichen, mit Dichtflächen (38) versehenen Teil (28) zusammenwirkt und mit diesem ein die Durchflußmenge bestimmendes Ventil bildet, daß eine die durch das Ventil strömende Flüssigkeit zu einer abflußseitig befindlichen Kammer (18) führende Leitung (28) vorgesehen ist, die mit einem Abflußstutzen versehen und durch ein bewegliches Sperrmittel (22) geschlossen ist, das das bewegliche Ventilteil (2 8) betätigt.

2. Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventilteil aus einem rohrförmigen Körper (2 8) gebildet ist, das auf seiner unteren Sei.te eine ringförmige Dichtfläche (38) aufweist, die mit der den Ventilsitz bildenden Scheibe(40) zusammenwirkt.

3. Druckreduzierventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem abflußseitigen Druck beaufschlagte Sperrmittel aus einer Membran (22) besteht, die sich in der mit dem Abflußstutzen versehenen Kammer (18) befindet und unter dem Einfluß des abflußseitigen Drucks steht, wobei die Membran von einem einen eh stellbaren Gegendruck ausübenden elastischen Element (28) axial beaufschlagt ist.

4. Druckreduzierventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Teil der Membran (22) fest mit dem rohrförmigen Körper (2 8) verbunden ist.

6098 11 /0255

5. Druckreduzierventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische, das bewegliche Ventilteil beaufschlagende Element aus einer Spiralfeder (5 8) besteht, wobei das das Widerlager der Feder (58) bildende Teil (60) zur Einstellung der Federvorspannung axial beweglich und feststellbar ausgebildet ist.

6. Druckreduzierventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federwiderlager aus einem Ring (60) mit radialen Ansätzen (60 a) besteht, wobei die Ansätze (60 a) sich auf einem verstellbaren Ring abstützen.

7. Druckreduzierventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite das bewegliche Ventilteil (28) beaufschlagende Feder (72) vorgesehen ist, die in Richtung des von dem abflußseitigen Wasser auf das bewegliche Teil (28) ausgeübten Drucks wirkt.

8. Druckreduzierventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse aus koaxialen, miteinander verschraubbaren Teilen besteht.

9. Druckreduzierventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Abflußseite befindliche Kammer (18) durch ein Rückschlagventil (24) geschlossen ist.

10. Druckreduzierventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der von dem Niederdruckwasser durchflossenen Teile ein Abflußhahn angeordnet ist.

11. Druckreduzierventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der von dem Niederdruckwasser durchflossenen Teile ein Manometer

(80) angeordnet ist.

6 0 9 8 1 1 / Π 2 5 5