DE2639034B2 - Regelbares Druckhalteventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein regelbares Druckhalteventil für die Abflußleitung von ständig durchströmten Strömungsmittelsystemen, beispielsweise Wasserentsalzungsanlagen, in denen der Systemdruck in einem vorgegebenen Bereich konstant zu halten ist, bestehend aus einem in einer Axialbohrung des Ventilgehäuses verschieblich gelagerten Steuerkolben, der vom Systemabflußdruck entgegen einer einstellbaren Federspannung in ventilöffnender Richtung beaufschkigbar ist.

Für viele Anwendungen genügt es zur Druckhaltung in einem System, den Abflußdruck dadurch einzustellen, daß man ein übliches Überdruckventil verwendet, welches aus der normalerweise geschlossenen Stellung je nach den herrschenden Bedingungen von Zeit zu Zieit geöffnet wird. Wenn es aber darauf ankommt, einen Systemdruck besonders feinfühlig, d. h. mit praktisch kaum wahrnehmbaren Druckschwankungen auf einem bestimmten Wert zu halten, sind die bisher bekannten Überdruckventile ungeeignet, da ihnen das Merkmal der Stetigkeit fehlt. Auf eine genaue Systemdruckeinstellung kommt es beispielsweise bei Wasserentsalzungsanlagen an, bei denen der Systemdruck auf einem maximalen Wert zu halten ist wegen der erwünschten maximalen Leistung einer solchen Anlage, wobei aber ein solcher Maximalwert keinesfalls einen kritischen Wert übersteigen darf, bei dem es zu einer Beschädigung der vom Rohwasser überströmten Membranen kommt

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Druckhalteventil*, welches außerordentlich feinfühlig arbeitet und einen ständig vorhandenen Abfluß so drosselt, daß der Systemdruck auf einem bestimmten Wert bleibt

ίο Die vorgenannte Aufgabe wird mit einem Druckhalteventil der einleitend genannten Art gelöst, welches sich durch die im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale auszeichnet

In Verbindung mit dem Anspruch 2, der eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckhalteventils beinhaltet, sei darauf hingewiesen,

daß die Verwendung eines Stufenkolbens in einem Regelventil an sich aus der US-PS 23 72 631 bekannt ist Weitere Merkmale zur Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckhaiteventils ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch ein regelbares Druckhalteventil gemäß der Erfindung,

Fig.2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IT-II der Fig. 1,

Fig.3 einen Scrinitt entlang der Schnittlinie III-1II der F ig. 1,

Fig.4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der F i g. 1 und

Fig.5 eine der Fig. 1 ähnlich schematische Darstellung des Steuerkolbens mit Feder und Einstellnadel zur Erläuterung der auf den Steuerkolben einwirkenden Kräfte.

Das Ventilgehäuse 1 enthält in einer sich in

Längsrichtung erstreckenden Axialbohrung 2 einen Steuerkolben 3, welcher entsprechend seiner Hin- und Herbewegung den Durchfluß vom Ventileinlauf 4 zum Ventilauslauf regelt.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Ventilgehäuse 1 dreiteilig; es besteht aus zwei rohrförmigen Endteilen 11 und 12 und einem Mittelteil 13, welches mit den beiden Endteilen 11 und 12 strömungsmitteldicht verschraubt ist. Im Mittelteil 13 des Ventilgehäuses befinden sich der Einlauf 4 und der Auslauf 5. Außerdem ist in dem Mittelteil 13 in einer besonderen Führungsbuchse 14 die vorerwähnte Axialbohrung 2 ausgebildet, in der sich der Steuerkolben 3 in axialer Richtung verschieben kann.

In dem in der Zeichnung links dargestellten Endteil 12 des Gehäuses befindet sich eine Ventilnadel 6 am inneren Ende einer Führungsstange 7, deren Ende ein nicht näher dargestelltes Gewinde trägt, so daß man die Ventilnade! 6 mit Hilfe der von außen zugänglichen Rändelmutter 8 vor oder zurück bewegen kann. Zur Gehäuseabdichtung dient eine in dem Gehäuseteil 12 eingesetzte Stangendichtung 9. Im gegenüberliegenden Endteil 11 befindet sich eine weitere Führungsstange 15, die ebenfalls mit einer Stangendichtung 16 gegenüber dem Gehäuseteil 11 abgedichtet ist. Diese Führungsstange 15 ist ebenfalls an ihrem Hinterende mit einem Gewinde 17 versehen, welches in eine Gewindebuchse

18 des Gehäuseteils 11 eingreifen kann zum Verdrehen und damit zum axialen Verschieben der Führungsstange 15 dient, die ebenfalls mit einer Sicherheitsrändelkappe

19 versehen ist. Die Führungsstange 15 beaufschlagt ein Federwiderlager 20, welches in dem Gehäuseteil 11

axialverschieblich ist Zwischen diesem Federwiderlager 20 und dem rechten Ende des Steuerkolbens 3 befindet sich eine schwache Schraubendnickfeder 21, die dem Steuerkoiben in Abhängigkeit von der Verschiebung der Führungsstange veränderliche Vorspannung in ventilschließender Richtung gibt

Der Steuerkolben 3 ist als Stufenkolben ausgebildet, d. h. das linke Kolbenende 31 und somit selbstverständlich auch die Axialbohrung 2 haben einen größeren Durchmesser als das rechte Kolbenende 32 und das dort ι ο benachbarte Ende der Axialbohrung. Der Steuerkolben 3 enthält am linken Ende eine Sackbohrung 33, in die die Ventilnadel 6 eingreifen kann. Der radiale Abstand zwischen der Ventilnadel 6 und der Sackbohrung 33 bestimmen den Durchlaßquerschnitt des Ventils. Im Mittelteil befindet sich außen am Steuerkolben 3 eine Umfangsrinne 34, weiche über radiale Bohrungen 35 mit der Sackbohrung 33 in Verbindung steht Ein am Gehäuseteil 12 vorgesehener Anschlag 22 begrenzt die nach links gerichtete Bewegung des Steuerkolbens 3.

Der Steuerkolben kann, wie in Fig. I dargestellt zur Verbesserung der Gleit- und Dichteigenschaften mit Kunststoffringen aus Teflon oder dergleichen besetzt sein.

Das erfindungsgemäße Ventil arbeitet wie folgt: Es> sei zunächst angenommen, daß sich das Ventil in der in F i g. 1 dargestellten Lage befindet

Da die Ventilnadel 6 den gesamten Öffnungsquerschnitt der Sackbohrung 33 verschließt, ist das Ventil gesperrt. Wenn jetzt am Einlauf 4 ein Systemdruck angelegt wird, beaufschlagt dieses Strömungsmittel den Steuerkolben an beiden Enden. Da der stirnseitige Querschnitt des Steuerkolbenabschnittes 31 größer ist als der des Steuerkolbenabschnittes 32, wird auf Grund des Einlaufdruckes der Steuerkolben 3 nach rechts verschoben, sobald der mit Hilfe der Kappe 19 über die Feder eingestellte Gegendruck überwunden wird. Bewegt sich der Steuerkolben nach rechts, entsteht zwischen der Ventilnadel 6 und der Sackbohrung 33 ein Ringspalt, so daß das Druckmittel über diesen Ringspait, die radialen öffnungen 35 und die Umfangsrinne 34 zum Auslauf 5 abströmen kann. Vermindert sich durch d"\s Abströmen der einlaufseitig vorhandene Druck, bewegt sich der Steuerkolben 3 wieder zurück, um den Ringspalt gegenüber der Ventilnadel 6 zu verkleinern.

Ober Ventilnadel 6 und Kontermuttern 8 wird die Grundeinstellung justiert. Ein Herausdrehen der Nadel über die Rändelmutter 8 verschiebt den Regelkolben bis zum Anschlag 22. Die Nadel wirkt nun als Anfahr- oder Abschaltventil, ohne den Systemdruck neu einstellen zu müssen. Die eigentliche Einstellung des am Einlauf 4 konstant zu haltenden Druckes geschieht mit Hilfe der Schraubkappe 19 über den Druck der Feder 21.

Das Kräfteverhältnis am Steuerkolben ist in Fig.5 schematisch dargestellt In dieser Zeichnung bedeuten

P\ = Einlaufdruck

P₂ = Auslaufdruck

F = Kraft der Federn 21

A\ = Ringfläche des Kolbenabschniites 31

A-} = Querschnitt der Sackbohrung 33

A₁ = QuerschnittsflächedesKolbenabichnittes32

A4= Ringfläche der Umfangsrinne 34

Somit wirken in Öffnungsrichtung die Kräfte

Pi χ A, + P₂ x A₂
und in Schließrichtung die Kräfte

F + P\ χ Ai + Pi χ A,

Die Kraft der Feder F, die bei älteren Konstruktionen allein dem Einlaßdruck entgegenwirken mußte, arbeitet nunmehr gegen eine wesentlich kleinere Kraft entsprechend der Gleichung:

F= P₁(A₁-Ai)-P₂(A,-A₂)

Somit kann die Feder 21 ganz wesentlich schwächer ausgebildet werden, so daß sich die Regelgenauigkeit erheblich erhöht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Regelbares Druckhalteventil für die Aloflußleitung von ständig durchströmten Strömungsmittelsystemen, beispielsweise Wasserentsalzungsanllagen, in denen der Systemdruck in einem vorgegebenen Bereich konstant zu halten ist, bestehend aus einem in einer Axialbohning des Ventilgehäuses verschieb-Iich gelagerten Steuerkolben, der vom Systemabflußdruck entgegen einer einstellbaren Federspannung in ventilöffnender Richtung beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (3) in der dem Systemdruck (Pi) ausgesetzten Stirnfläche (A\) eine koaxiale Bohrung (33) aufweist, welche über mindestens eine abzweigende radiale Bohrung (35) in der Steuerkolbenwand ständig mit dem Ventilauslaß (5) in Verbindung steht, und daß die koaxiale Bohrung (33) mit einer im Ventilgehäuse (1) in koaxialer Ausrichtung angebrachten konischen Ventilnade/ (6) einen entsprechend der Steuerkolbenbewegung variablen ringförmigen Drosseispalt bildet

2. Druckhalteventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (3) in an sich bekannter Weise als Stufenkolben (31,32) ausgebildet ist, welcher an der mit kleinerem Wirkquerschnitt ausgebildeten Stirnfläche (A₃) in ventilschließender Richtung mit dem Systemdruck (P\) beaufschlagbar ist

3. Druckhalteventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (6) mittels einer von außen b-dienbaren Gewindespindel (7,8) axial verstellbar ausgebildet ist.

4. Druckhalteventil nach .* ispruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Steuerkolben (3) im Ventilgehäuse (1) ein Anschlag (22) vorgesehen ist, welcher die Steuerkolbenbewegung in Richtung Ventilnadel (6) beschränkt.