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Druckregelventil
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckregelventil, insbesondere
für eine Kleinzapfanlage zum Ausschenken kohlensäurehaltiger Getränke, bei der alle
Funktionsteile, wie Stechdegen und Steigrohr, Zapfhahn, Druckerzeuger und Druckregelventil
in einem handlichen, ein- oder mehrstückigen Gehäuse eingebaut sind, wobei das Druckregelventil
aus einem unmittelbar hinter einer Kohlensäurepatrone in einem Reglergehäuse angeordneten,
selbsttätig regelnden, einstufigen Druckminderventil besteht, dem ein Uberdruckventil
zugeordnet ist, das Druckminderventil auf der der Kohlensäurepatrone zugekehrten
Seite eine Hochdruckkammer aufweist, die durch eine mit dem aus Ventilstössel und
Ventilkopf bestehenden Ventilgestänge zusammenwirkende Dichtung von einer durch
eine federbelastete Membran angeschlossene Niederdruckkammer getrennt ist, an der
der Kohlensäurepatrone zugekehrten Seite des Reglergehäuses eine mit einer in die
Hochdruckkammer führenden Bohrung versehene Anstechspitze vorgesehen
und
der Niederdruckkammer das Uberdruckventil nachgeschaltet ist.
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Bei einem bekannten Druckregelventil dieser Art schliesst sich an
die Anstechspitze deren Bohrung an der nach innen gekehrten Seite durch eine Filterscheibe
bedeckt ist, eine im wesentlichen zylindrische Bohrung an, in der eine als Ventilsitz
dienende Dichtung aus einem 0-Ring eingesetzt ist. Durch den dichtend gegen den
Ventilsitz drückenden Ventilkopf wird die zylindrische Bohrung geteilt und dabei
die Hochdruckkammer von der Niederdruckkammer getrennt. Der den Ventilkopf tragende
Ventilstössel ist durch den zylindrischen Teil der Niederdruckkammer gesteckt, der
in einer Erweiterung mUndet, die ihrerseits durch eine Membran abgeschlossen ist.
Diese Membran liegt praktisch lose und ist auf einer Nabe einer Membranhalterung
aufgesteckt, wobei sie im wesentlichen mittig von einer Seite durch eine mit dem
Ventilgestänge zusammenwirkende Membranhalterung und von der gegenüberliegenden
Seite dureh -eine federbeaufschlagte Scheibe gehalten wird. Der Umfangsrand der
Membran liegt an einer Schulter des Ventilgehäuses an.
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Ein solches Druckregelventil weist aber Nachteile auf, da es insbesondere
bei längerem Gebrauch nicht gleichmässig und daher nicht einwandfrei arbeitet und
der konstante Druck nicht immer erreicht wird. Es besteht die Gefahr, dass der als
Sitz für den Ventilkopf und als Trennung zwischen Hochdruck- und Niederdruckkammer
dienende 0-Ring seitlich weg fliesst, beispielsweise bei hohem Druck. In diesem
Fall stellt sich das Ventilgestänge nach, wodurch sich die Hochdruckkammer und damit
die Druckbedingungen verändern. Ferner bietet die Membrananordnung insbesondere
herstellungstechnische Schwierigkeiten, da eine präzise Zentrierung und Lageeinstellung
erforderlich ist, um die Funktionstüchtigkeit des Druckregelventils nicht zu beeintrGchtigen.
Schliesslich weist auch die an der Anstechspitze für die Kohlensäurekapsel vorgesehene
Filterscheibe Nachteile auf. Diese besteht in der Regel aus Filterpapier oder einem
ähnlichen ver-
schleissbaren Material, das durch den Kohlensäuredruck
leicht durchgeschlagen und damit wirkungslos wird. Ausserdem wird die Kleinzapranlage,
die für den Hausgebrauch ausgelegt ist, gewaschen, was meist unter dem Wasserhahn
geschieht. Dabei weicht das Papier der Filterscheibe auf und die dabei abgeriebenen
Teilchen werden durch die durchströmende Kohlensäure mitgerissen. Solche Fremdteilchen
verunreinigen aber nicht nur die Hochdruckkammer, sondern setzen sich am Ventilsitz
fest und beeinträchtigen die Dichtigkeit des Ventils.
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Aufgabe der Erfindung ist, ein Druckregelventil, insbesondere für
Kleinzapfanlagen zu schaffen, das störungsfrei funktioniert und auch nach längerem
Gebrauch einwandfrei dichtet, bei dem Verschmutzungen durch aus der Kohlensäurekapsel
oder dem Filtermaterial stammenden Fremdstoffteilchen praktisch ausgeschaltet sind
und das herstellungstechnisch einfacher ist als bekannte Druckregelventile.
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Diese Aufgabe wird durch ein Druckregelventil der eingangs genannten
Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die die Hochdruckkammer von der
Niederdruckkammer trennende Dichtung eine am Ventilkopf eingelegte Dichtscheibe
ist, die gegen einen die Hochdruckkammer begrenzenden umlaufenden Sitz drückt, die
Membran aus einer Membranscheibe besteht, die an ihrem Umfangsrand zwischen einem
Membranring und einer Schulter im Reglergehäuse gehalten ist, in der Niederdruckkammer
eine mit dem Ventilstössel verbundene Zwischenscheibe vorgesehen ist, die bis auf
einen Randbereich die gesamte Fläche der der Niederdruckkammer zugekehrten Seite
der Membranscheibe bedeckt, die von der gegenüberliegenden Seite durch einen federbelasteten
Druckpilz beaufschlagt ist, der eine etwas kleinere Fläche der Membranscheibe bedeckt
als die Zwischenscheibe, und dass in der Bohrung der Anstechspitze ein Drosselstift
eingesetzt ist.
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Bei einem solchen Druckregelventil ist die einwandfreie Dichtung zwischen
Hochdruck- und Niederdruckkammer durch die im Ventilkopf eingebettete Dichtscheibe,
die gegen einen festen Ventil-
sitz drückt, in jedem Fall sichergestellt.
Es besteht nicht die Gefahr, dass die von drei Seiten gehaltene Dichtscheibe fliesst
und verschoben wird und dadurch die Dichtigkeit und damit die Druckkonstanz beeinträchtigt.
Die Lage des Ventils in der Hochdruckkammer bleibt in jedem Fall konstant und der
Ventilstöpsel kann nicht hin und her wandern. Die Membran ist eine einfache runde
Scheibe aus elastischem Material, die ausgestanzt werden kann und gegenüber herkömmlichen
Membranen mit aufgeschraubten Metallstützglied herstellungstechnisch einfacher und
daher wirtschaftlicher ist. Ausserdem lässt der Aufbau in der Niederdruckkammer
einen axialen Mittelversatz, d.h. eine Rundlaufungenauigkeit der Durchmesser untereinander
und zur Hochdruckkammer hin zu, ohne die Funktionstüchtigkeit des Druckreglers zu
beeinflussen. Durch diesen Druckregleraufbau wird eine problemlose Herstellung im
Kunststoffspritzverfahren möglich, weil unrunde Durchmesser in Kauf genommen werden
können.
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Ferner wird zur Reinigung des aus der Kohlensäurekapsel strömenden
Druckgases keine Filterscheibe, sondern ein in die Bohrung der Anstechspitze eingesetzter
Drosselstift verwendet. Dieser besteht zweckmässig aus einem über seine gesamte
Länge mit radialen Rillen versehenen Stift, der mit ganz geringem Spiel in der Bohrung
der Anstechspitze sitzt. Der Drosselstift drosselt die Strömung der aus der Druckkapsel
kommenden Kohlensäure und filtriert diese, indem in den Rillen die aus der Kapsel
mitgerissenen Verunreinigungen, beispielsweise Rost vom Kapselmaterial, zurückgehalten
werden. Der Drosselstift besteht aus einem festen Material und wird beim Reinigen
nicht zerstört. Das erfindungsgemässe Druckregelventil ist demnach ein auch nach
längerem Gebrauch einwandfrei und sicher funktionierendes, praktisch störungsfrei
arbeitendes und wartungsfreies Ventil, das auch herstellungstechnisch gegenüber
herkömmlichen Ventilen dieser Art vereinfacht ist.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Längsschnittansicht des gesamten Druckregelventils
mit
Druckminderventil mit nachgeschaltetem RUckschlag-und Uberdruckventil; und Fig.
2 eine vergrösserte Schnittansicht des Druckminderventils, wobei hier eine zweite
Ausführungsfrom für die Druckeinstellung dargestellt ist.
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Das Druckminderventil ist in einem Reglerhäuse 8 eingebaut, dasin
ein das gesamte Druckregelventil umschliessende Gehäuse 1 eingesetzt ist. Am Reglergehäuse
8 ist ein Ansatz 2 zur Aufnahme eines Patronenhalters 4 vorgesehen.
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Ein Rückschlagventil 32 und ein diesem nachgeschaltetes Überdruckventil
31 sind in einem Gehäuse 3 untergebracht, in dem der Stechdegen 34 eingesetzt ist
und die Verbindungskanäle zur Zufuhr des C02 und zur Entnahme der Flüssigkeit aus
dem Behälter angeordnet sind.
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An dem dem Ansatz 2 für den Patronenhalter 4 gegenüberliegenden Ende
des Gehäuses 1 ist ein Reglerrad 5 angeordnet, in dem ein durch eine von aussen
zugängliche Reglerschraube 6 einstellbarer Reglerverschluss 7 eingesetzt ist. Das
freie Ende des Reglerverschlusses 7 ist durch eine Membranscheibe 19 verschlossen,
die gleichzeitig den Abschluss der Niederdruckkammer 12 bildet, wie noch näher beschrieben
wird.
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Das Druckminderventil ist in einem Reglergehäuse 8 eingebaut, das
an seiner dem Patronenhalter 4 zugekehrten Seite mit einer Anstechspitze 9 versehen
ist. Diese dient zum Anstechen der Verschlussplatte V der Kohlensäurepatrone, von
der in Fig. 1 nur diese Verschlussplatte und eine zwischengelegte Patronendichtscheibe
S gezeigt sind. Die Anstechspitze 9 weist eine durchgehende Bohrung 10 auf, die
unmittelbar in die Hochdruckkammer 11 des Druckminderventils führt. Diese Hochdruckkammer
11 ist von der Niederdruckkammer 12 wie üblich durch eine Dichtung getrennt. Die
erfindungsgemässe Dichtung besteht aber nicht aus einem als Sitz für den Ventilkopf
eines Ventilgestänges dienenden 0-Ring, sondern ist eine Dichtscheibe 15, die in
dem
in die Hochdruckkammer 11 ragenden Ventilkopf 14 eingelassen
ist. Diese Dichtscheibe 15 ist an dem dem Ventilstössel 13 zugekehrten Ende des
Ventilkopfes 14 in eine umlaufende Rille (nicht dargestellt) eingebettet und in
dieser von drei Seiten umgeben. Die freie Seite der Dichtscheibe 15 drückt gegen
einen Sitz 17, der durch eine die Hochdruckkammer 11 begrenzende, umlaufende Schulter
gebildet wird. Vorzugsweise ist dieser Sitz 17 in Form einer abgerundeten Rippe
ausgelegt, wodurch sich das elastische Material der Dichtscheibe 15 fest dichtend
um die di Wölbung der Rippe legt. Eine in der Hochdruckkammer 11 angeordnete Druckfeder
16 spannt den Ventilkopf 14 mit der Dichtscheibe 15 gegen den Sitz 17. Der Ventilstössel
13 führt durch die Niederdruckkammer 12 und ist mit einer Zwischenscheibe 18 arbeitsmässig
verbunden, deren Aussenseite an der die Niederdruckkammer 12 abschliessenden Membran
anliegt.
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Die Membran besteht aus einer runden Membranscheibe 19, die an ihrem
Umfangsrand von der einen Seite durch eine Schulter 20 an der Innenwand des Reglergehäuses
8 und von der anderen Seite durch einen Membranring 21 gehalten wird. Dieser Membranring
21 ist zwischen der freien Endkante des Reglerverschlusses 7 und dem an der Schulter
20 anliegenden Umfangsrand der Membranscheibe 19 eingesetzt. Wenn im Druckregelventil
Gleichgewicht herrscht, liegen die Schulter 20 im Reglergehäuse 8 und die Aussenseite
der Zwischenscheibe 18 in einer Ebene.
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Die dem Druckregelventil abgekehrte Seite der Zwischenscheibe 18 berührt
die Fläche der ihr zugekehrten Seite der Membranscheibe 19, so dass lediglich ein
schmaler umlaufender Randbereich R frei bleibt und dem Kohlensäure strom in der
Niederdruckkammer 12 ausgesetzt ist.
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Von der gegenüberliegenden Seite ist die Membranscheibe 19 von einem
im Reglerverschluss 7 angeordneten federbelasteten Druckpilz 22 beaufschlagt. Dieser
Druckpilz 22 besteht aus einer Platte deren nach aussen weisende Seite an der Membranscheibe
19 anliegt, wobei sie aber einen etwas kleineren Bereich der
Fläch-e
der Membranscheibe 19 bedeckt als dies die Zwischenscheibe 18 von der gegenüberliegenden
Seite tut. Eine gegen einen Federteller 23 und gegen die Rückseite des Druckpilzes
22 abgestützte Druckfeder 24 sorgt für die entsprechende und gewünschte Druckeinstellung.
Die Federspannung wird beispielsweise durch eine Justierschraube 25 eingestellt,
die an dem Federteller 6 anliegt.
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In Fig. 2 rechts ist eine andere Ausführungsform einer Einrichtung
zur Druckeinstellung gezeigt. Hier ist die Justierschraube durch eine Justiermutter
40 ersetzt, die auf einem Gewindebolzen 41 aufgeschraubt ist. Der Abstand X zwischen
einem Anschlag 42 und der diesem zugekehrten Seite der Justiermutter 40 bestimmt
den maximalen Druck. Durch eine Kontermutter 43 wird das Reglerrad 5a gegen die
Justiermutter 40 gespannt.
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Die gewünschte Druckeinstellung erfolgt bei beiden beschriebenen Ausführungsformen
durch Drehen des Reglerrades 5 bzw. 5a.
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Ein weiteres Merkmal des Druckminderventils ist die labyrinthartig
ausgeführte Niederdruckkammer 12. In einfachster Weise kann dieser Labyrinthkanal
durch eine Profilgebung der der Niederdruckkammer 12 zugekehrten Seite der Zwischenscheibe
18 geschaffen werden. In das Profil 26 dieser Zwischenscheibe wird ein entsprechendes
Gegenprofil 27 eingeschoben, das in einfachster Weise aus der die Hochdruck- und
Niederdruckkammern 11 und 12 umgebenden Wand des Reglergehäuses 8 ausgeformt ist.
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Profil 26 und Gegenprofil 27 sind dabei so aufeinander abgestimmt,
dass ein gewundener Durchlasskanal mit unterschiedlichem Durchmesser gebildet wird.
Auf diese Weise wird erreicht, dass ein schlagartiger Stoss, der unmittelbar nach
dem offenen des Druckminderventils durch das ausströmende Kohlensäuregas auftreten
kann, durch den Labyrinthweg abgebremst wird. So gelangt das Gas unter dem gewünschten
bzw. eingestellten Druck in den Behälter.
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Ein weiteres Merkmal des Druckregelventils ist der zur Reinigung des
aus der Kohlensäurepatrone kommenden Druckgases
verwendete Drosselstift
28. Dieser besteht zweckmässig aus einem radial mit Rillen versehenen Stift, der
mit geringem Spiel in die Bohrung 10 der Anstechspitze 9 gesteckt ist.
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Schmutzteilchen, die durch den Kohlensäurestrom aus der Patrone mitgenommen
werden, werden von und in den Rillen zurückgehalten und die von Schmutzteilchen
befreite Kohlensäure tritt in das Druckminderventil ein. Da der Drosselstift 28
aus einem festen Material besteht, kann er weder zerstört werden noch können Schmutzteilchen
wieder mitgerissen werden, da der Durchgang zwischen den Rillenbergen und der Wandung
der Bohrung 10 sehr eng gehalten werden kann.
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Wie bereits ausgeführt wurde, ist noch ein Gehäuse 3 für das der Niederdruckkammer
12 nachgeschaltete Rückschlagventil 32 und das Uberdruckventil 31 vorgesehen. Dieses
Gehäuse 3 kann fest mit dem Gehäuse 1 verbunden oder durch einen Gewindeansatz (nicht
dargestellt) mit dem Gehäuse 1 verbindbar sein.
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In der dargestellten Ausführungsform führt aus der Niederdruckkammer
12 ein Kohlensäurekanal K heraus, dessen Verschluss zur Aussenatmosphäre durch ein
Uberdruckventil gebildet ist.
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Der Kanal kann dabei als Stufenbohrung ausgeführt sein, die einerseits
den Ventilsitz für das federbelastete Rückschlagventil 32 und andererseits den Ventilsitz
für das Uberdruckventil 31 bildet. Der Kohlensäurekanal setzt sich zwischen Rückschlag-
und Überdruckventil fort und kann über einen Ansatz 33, durch den der Stechdegen
34 geführt ist, mit dem Getränkebehälter (nicht dargestellt) verbunden werden.
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Das Reglergehäuse 8 ist gegenüber dem Gehäuse 1 durch Dichtungen 29
und 30 abgedichtet. Desgleichen sind alle in das Gehäuse 3 eingesetzten Bauteile,
wie die Ventilgehäuse G, gegenüber der Gehäusewand durch Dichtungen D abgedichtet.
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L e e r s e i t e