DE2649515A1

DE2649515A1 - Drucksteuerventil

Info

Publication number: DE2649515A1
Application number: DE19762649515
Authority: DE
Inventors: Russell Jacques Callenberg
Original assignee: Grove Valve and Regulator Co
Current assignee: Grove Valve and Regulator Co
Priority date: 1975-11-06
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-18
Also published as: CA1060755A; GB1562722A; FR2331090B1; FR2331090A1; JPS5258122A; US4026513A; JPS571003B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drucksteuerventil.

Bei bekannten Drucksteuerventilen wirkt der zu steuernde Druck auf einen Kolben oder eine Membran einer Kraft, wie einer Federkraft oder einem Manteldruck (Druck in einer mantelförmigen Steuerdruckkammer), entgegen. Ein von der Membran getragener Ventilkörper kann öffnen, wenn der zu steuernde Druck kleiner ist als die festgelegte Kraft, so daß zur Steuerung des Druckes hinter dem Ventil (des ausströmseitigen Druckes) ein Druckaufbau in dem System eingeleitet wird, oder der Ventilkörper kann öffnen, wenn der zu steuernde Druck die festgelegte Kraft überwindet, wodurch der Druck vor dem Ventil (der einströmseitige Druck) gesteuert wird. In beiden Fällen tritt häufig eine Verzögerung zwischen dem zu steuernden Druck und dem Druck in der Prüfdruckkammer auf, so daß infolge des Bestrebens der Ventile, den gewünschten Druck aufrechtzuerhalten, erhebliche Schwankungen oder ein Flattern auftreten. Es ist versucht worden, diesem Flattern durch Verwendung mechanischer Einrichtungen, wie Luftkissendämpfer, Reibungsdämpfer o.dgl. oder auch durch Anordnung

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einer Drossel im Druckprüfkanal zur Schwingungsdämpfung beim Ventilbetrieb abzuhelfen. Venn jedoch die Drosselöffnung zu eng ist, besteht die Gefahr, daß sie durch im Gasstrom mitgerissene Teilchen verstopft oder verschlossen wird und, wenn dadurch der Eintritt des Steuermediums in die Prüfdruckkammer verhindert wird, das Ventil in offener Stellung (oder im Falle der Steuerung des einströtnseitigen Druckes in geschlossener Stellung) gehalten wird, was zu unerwünschten und möglicherweise sogar gefährlichen Überdrücken im System führen kann«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drucksteuerventil mit einer Einrichtung zum Verhindern des Platterns zu schaffen.

Die Erfindung schafft hierbei ein Drucksteuerventil mit einer Merabrandämpfungseinrichtung sowie einer Einrichtung, die das ungehinderte Einströmen des gesteuerten Mediums in die Meßkammer gewährleistet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung.

Gemäß der Erfindung ist ein Drucksteuerventil, beispielsweise ein Pilotventil, vorgesehen, bei dem ein von einer Membran getragener Ventilkörper mit einem Ventilsitz zusammenwirkt. Die Membran ist in der einen Richtung durch eine feststehende Kraft, beispielsweise eine Federkraft belastet, und der zu steuernde Druck ist in eine Prüfdruckkammer geleitet, in der er auf die andere Seite der Membran einwirkt. Gewöhnlich ist der zu steuernde Druck der ausströmseitige Druck, und in diesem Fall überwindet er bei Erreichen des gewünschten Wertes die Federkraft und bewirkt das Schließen des Ventils. Die Mündung des Kanals in die Prüfdruckkammer ist mittels ei-ner Scheibe oder Kappe verschlossen, die durch eine kleine

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JJrosselöffnung durchbrochen und mittels einer schwachen Feder belastet ist, die zwischen ihr und der Unterseite der Membran eingespannt ist. Diese kleine Feder belastet die Membran in solcher Weise, daß gewährleistet ist, daß das Ventil beim Druck null schließt, und ⁷außerdem\bewirkt, daß die Drosselscheibe als Sicherheitsventilkörper wirkt, der von der Mündung des Prüfdruckkanals abgehoben wird, wenn der Strömung durch die Drosselöffnung ein übermäßiger Widerstand entgegengesetzt wird, wie dies der Fall ist, wenn die DrosselÖffnung verstopft oder verschlossen ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß infolge Verstopfens der Drosselöffnung ein falscher, zu niedriger Prüfdruck in der Prüfdruckkammer auftritt, was sonst dazu führen würde, daß das Ventil bei Steuerung des ausströmseitigeri Druckes geöffnet bzw. bei Steuerung des einströmseitigen Druckes geschlossen gehalten würde, liras in beiden Fällen zu einem gefährlichen Druckanstieg führen könnte.

Die Erfindung schafft also ein Drucksteuerventil, bei dem der gesteuerte Druck auf eine Membran entgegen einer festgelegten Belastungskraft einwirkt, die bestrebt ist, einen Ventilkörper von seinem Sitz abgehoben zu halten. Eine Scheibe mit einer kleinen Drosselöffnung verschließt einen Prüfdruckkanal in solcher Weise, daß zur möglichst weitgehenden Vermeidung des Flatterns der Membran die Fortpflanzung des zu steuernden Druckes in die Membrankammer bzw_o aus dieser heraus verzögert wird. Die Drosselscheibe wird mittels einer Feder in ihrer Stellung gehabten, die von dem zu steuernden Druck überwunden werden kann, wenn die Drosselöffnung verstopft sein sollte, so daß ein Einströmen rund um den Rand der Scheibe ermöglicht wird und ein unzutreffendes, zu niedriges Drucksignal vermieden wird, als dessen Folge das Ventil einen unerwünschten Druckaufbau in dem System zulassen könnte.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt«

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Fig. 1 ist eine mehr oder weniger schematische, teilweise geschnittene darstellung eines Druckregelsystems unter Verwendung eines Drucksteuerventils gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt durch das Drucksteuerventil.

Fig. 1 zeigt ein Druckregelsystem 10 einschließlich eines Druckreglers vom Schlauchmembran-Typ 12 und eines Drucksteuer- oder Pilotventils 14. Das Druckregelventil 12 hat ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 16 einschließlich eines einströmseitigen Stutzens 18 mit einem zentralen Strömungskanal 20. Am ausströmseitigen Ende des Gehäuses 16 ist, beispielsweise mittels Schrauben 22, ein Verschlußglied 2k befestigt, das den Ausströmstutzen 26 und einen Ausströmkanal 28 aufweist. Innerhalb des Gehäuses 16 ist eine Kernhülse 30 angeordnet, die eine Querplatte oder Barriere 32 aufweist, die sich gänzlich über deren Innenseite erstreckt und einen Mediumstrom durch diese in axialer Richtung verhindert. Eine Strömung um diese Barriere 32 herum wird hingegen durch einen Kranz von Auslaßschlitzen 34 und einen im Abstand von diesem befindlichen Kranz von Einlaßschlitzen 36 zwischen Hippen 38 ermöglicht. Die Rippen 38 und eine äußere zylindrische Dichtfläche 4θ der Barriere 32 sind normalerweise schmiegend von einer aufweitbaren Schlauchmembran oder Hülse 42 umgeben, die um jene herum gespannt ist. Die aufweitbare Schlauchmembran 42 weist einen zwischen der Kernhülse 30 und dem G-ehäuse 16 eingespannten und abgedichteten, einwärtsgewendeten einströmseitigen Flansch 44 und einen zwischen dem Gehäuse/und dem ausströmseitigen Verschlußglied 24 eingespannten auswärtsgewendeten ausströmseitigen Flansch 46 auf.

Die innere Fläche des Reglergehäuses 14 ist bei 48 auswärts erweitert und bildet eine Steuerkammer oder einen Mantel 50, dem das Steuerdruckmittel von dem Pilotventil 14 durch eine Leitung 52 zugeführt werden kann.

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In dem dargestellten Reglersystem 10 wird der Manteldruck oder Steuerdruck durch eine einströmseitige Leitung 54 zum Beaufschlagen des Pilotventils abgezweigt, die an einem Stutzen 56 angeschlossen ist, der in den einströmseitigen Strömungskanal 20 mündet. Ein ähnlicher Anschluß 58 ist in dem ausströmseitigen Strömungskanal 28 vorgesehen, so daß das Steuerdruckmittel aus dem Mantel oder der Steuerdruckkammer 50 durch das Pilotventil 14 zurück und durch eine Abströmleitung 60 ausströmen kann, die in eine Niederdruckzone in dem ausströmseitigen Strömungskanal 28 des Regelventils mündet. Der zu überwachende oder zu steuernde Druck wird zweckmäßigerweise an einer geeigneten Stelle in einer (nicht dargestellten) 'ausströmseitigen Rohrleitung über einen Kanal 62 abgezweigt und dem Drucksteuer- oder Pilotventil 14 gemäß der Erfindung zugeführt.

¥ie aus einer Betrachtung der Fig„ 2 im Verein mit Fig. 1

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hervorgeht, ist die Leitung/zum Beaufschlagen und Entlasten des Mantels am Stutzen 64 des einen Endes eines durchgehenden Kanals 66 angeschlossen, der sich vollständig durch das Pilotventil 14 hindurch erstreckt und an dessen anderem Ende am Stutzen 68 die " ⁺ Zweigleitung 54 angeschlossen ist. Wegen der durchgehenden Leitung 66 ist die Steuerkainmer 50 des Schlauchmembran-Druckreglers 12 dauernd mit dem einström— seitigen Strömungskanal 20 in Verbindung, so daßder auf die Innenseite der aufweitbaren Schlauchmembran 42 wirkende einströmseitige Druck mit dem sie umgebenden Manteldruck im Gleichgewicht steht. Da der Innendruck und der Außendruck im Gleichgewicht stehen, wird das Ventil durch die um die zylindrische Dichtfläche 40 gespannte Schlauchmembran 42 im geschlossenen Zustand gehalten. Eine Druckentlastung der Steuerdruckkammer 50 durch die Beaufschlagungs- und Entlastungsleitung 52 zur Abflußleitung 60 wird herbeigeführt, wenn ein Ventilverschlußglied 70 in der Art eines Ventilkegels von einströmseitige

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einem Ventildurchlaß 72 abgehoben wird, der seitlich von dem durchgehenden Kanal 66 zwischen dessen Mündungen 64 und 68 abgezweigt ist, so daß das von dem Pilotventil ausströmende Medium zu einem Stutzen Jk strömt, an den die Abströmleitung 62 angeschlossen ist.

Wenn der durchgehende Strömungskanal 66 und der Mantel 50 über den Kanal 72 und den Stutzen 74 druckentlastet werden, wird der Mediumstrom aus der eintrittsseitigen Leitung 54 in den durchgehenden Strömungskanal 66 durch eine variable Drossel 76 gedrosselt, die in einem quer zu dem durchgehenden Strömungskanal liegenden Drehschieberkörper 78 gebildet ist.

«Tenn, wie im dargestellten Fall, der zu steuernde Druck der Mediumdruck hinter dem Kegelventil, der ausströmseitige Druck, ist, wird dieser Druck aus der Prüfdruckleitung

eine Prüfdruckkammer in dem Pilotventil 14 geleitet und wirkt dort auf die eine Seite einer Membran 82, die die Kammer 80 dichtend abschließt. Die Membran ist beispielsweise mittels Kopfschrauben 86 (Fig. 2),an einem Tragglied 84 befestigt, und der ¥irkung des gesteuerten Mediumdruckes in der Prüfdruckkammer 80 wirkt eine relativ starke Feder 86 entgegen, die zwischen dem Tragglied 84 und einer Federkappe 88 eingespannt ist und die mittels einer Einstellschraube 90 zur Einstellung der Federkraft gegen das Tragglied 84 und von diesem fort bewegbar ist.

Als besonderes Merkmal der Erfindung ist auf den Innenteil des Prüfdruckkanals 94 eine Kappe oder Scheibe 92 aufgesetzt, die mit einer kleinen Drosselöffnung 96 versehen ist, die den Strom des Prüfmediums in die Prüfdruckkammer 80 bzw, aus dieser heraus drosselt und auf diese Weise das Schwingen oder Flattern der Membran verhindert oder dämpft.

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Diese Drosselkappe 92 ist mittels einer verhältnismäßig leichten Feder 100 an den Boden 98 des Pilotventils angedrückt. Die Feder 100 wirkt außerdem gegen den Boden des Traggliedes 84 und gewährleistet somit das Schließen des Ventils 70 beim Prüfdruck null. Bei dieser Anordnung der Feder 100 wirkt die Kappe oder Scheibe 92 in der Art des Ventilkörpers eines Sicher-heitsventils, der von seinem Sitz 94, 98 abgehoben wird, wenn dem Strom durch die Drosselöffnung 96 ein erhöhter oder übermäßiger ¥iderstand entgegengesetzt wird, wie dies geschieht, wenn die Drosselöffnung 96 durch in dem Gasstrom enthaltene Fremdkörper verstopft oder verschlossen ist. Hierdurch wird selbst bei verstopfter Drosselöffnung gewährleistet, daß Gas frei in den Stutzen 94 einströmt und die Kraft der Feder 86 überwindet und das Ventil 70 schließt, selbst wenn der Durchtritt des Mediums durch die Drosselöffnung blockiert oder behindert ist. Das Fehlen einer solchen Maßnahme könnte zu einem unerwünschten und möglicherweise sogar gefährlichen Druckaufbau führen, da das Ventil unter Überwindung eines Prüfdruckes offengehalten würde, der geringer ist als der zu steuernde Druck in dem System, weil einfach dieser zu steuernde Druck sich nicht frei in die Kammer 80 fortpflanzen kann. Wenn das Pilotventil 14 für die Steuerung des einströmseitigen Druckes ingerichtet ist, indem die Feder 86 einen Ventilkörper in die geschlossene Stellung drängt, könnte eine verstopfte Drosselöffnung bei einem unzutreffend niedrigen Druck in der Prüfdruckkammer 80 das Ventil geschlossen halten und wiederum einen gefährlichen Druckaufbau ermöglichen .

Die schwache Feder 100, die die Scheibe oder Kappe 92. gegen ihren Sitz drängt, und der dieser entgegenwirkende ruck bewirken nicht nur einen sicherheitsventilartigen Betrieb, sondern können außerdem die Scheibe 92 in hinreichendem Maß zu Bewegungen veranlassen, um die die Drosselöffnung verstopfenden Fremdkörper oder Substanzen aus der Drosselöffnung 96

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herauszutreiben.

Obwohl die Erfindung oben nur im Zusammenhang mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel derselben beschrieben wurde, erkennt der Fachmann die Möglichkeit mannigfaltiger Abwandlungen ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken.

Patentansprüche

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

. Drucksteuerventil mit

a) einem Gehäuse;

b) einem auf Druck ansprechenden Glied, das dichtend quer zum Gehäuse angebracht ist und in diesem eine Prüfdruckkammer bildet;

c) und das unter zur Einwirkung darauf gebrachten Kräften bewegbar ist;

d) einem Ventilkanal in dem Gehäuse;

e) einem Ventildurchlaß in dem Kanal;

f) einem entsprechenden Ventilkörper, der von dem auf Druck ansprechenden Glied getragen ist;

g) auf dessen eine Seite der Mediumdruck innerhalb der Kammer einwirkt;

h) einer Einrichtung zum Ausüben einer vorherbestimmten Kraft auf die andere Seite des auf Druck ansprechenden Gliedes; und

i) einer Prüfdruckeintrittsöffnung in die Kammer zur Einleitung von Medium unter dem zu steuernden Druck;

gekennzeichnet durch

j) eine die Prüfdruckeintrittsöffnung verschließende Scheibe;

k) eine kleine Drosselöffnung in der Scheibe zum Drosseln des Stromes in die Kammer bzw. aus dieser; und

l) eine Pedereinrichtung, die die Scheibe gegen die Prüfdruckeinlaßöffnung drückt.
2. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch.

a) eine ringförmige Lippe in dem Gehäuse, die die Prüfdruckeinlaßöffnung umgibt; und

b) eine napfförmige Ausbildung der Scheibe in solcher

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Weise, daß sie auf die Lippe und um diese herum aufsetzbar ist.

3- Drucksteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung zwischen der Scheibe und der einen Seite des auf Druck ansprechenden Gliedes eingespannt ist.

Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3_f dadurch gekennzeichnet, daß das auf Druck ansprechende Glied eine Membran ist.

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