DE2735700C2 - Eigenmediumgesteuertes Stellventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein eigenmediumgesteuertes Stellventil mit einem durch einen Membranstellmotor betätigbaren Ventilverschlußstück, bei dem die im Schließungssinne federbelastete Membran des Stellmotors mit der Differenz des vor oder hinter dem Ventilsitz herrschenden Mediumdruckes und einem Steuerdruck beaufschlagt ist, der von einer wenigstens ein Steuerventil und eine Drossel enthaltenden, beidseitig des Ventilsitzes abgehenden Überströmleitung über eine zwischen dem Steuerventil und der Drossel angeschlossene Impulsleitung abgegriffen ist.

Ein solches Stellventil, das universell einsetzbar ist, ist in der Praxis bekannt und beispielsweise in »Messen und Regeln in der chemischen Technik«, Springer-Verlag, Berlin, 1964, Herausgeber Hengstenberg, Sturm, Wirier, S. 1256, beschrieben. Durch einfache Verstellung des in der Überströmleitung liegenden Steuer- oder Pilotventiles kann der Steuerdruck verändert werden, der auf eine Seite der Membran des Stellmotors einwirkt, welche auf ihrer anderen Seite mit dem vor oder hinter dem Ventilsitz herrschenden Druck beaufschlagt ist. Da die zur Betätigung des Membranstellmotors erforderliche Differenzdruckkraft von dem durch das Stellventil gesteuerten Medium selbst geliefert wird, erübrigen sich sonst erforderliche Hilfseinrichtungen. Anstelle eines Steuerventiles in der Überströmleitung können deren mehrere vorgesehen werden, wobei die Steuerventile ihrerseits entweder angesteuert oder in einem Regelkreis liegen können. Durch einfache Bemessung des Drosselquerschnittes der Drossel kann die jeweils gewünschte Abhängigkeit der Verstellung des Ventilverschlußstückes von der durch die Steuerventile hervorgerufenen Querschittsänderung in der Überströmleitung bestimmt werden.

Wird ein solches .Stellventil unter Bedingung eingesetzt, bei denen die an dem Ventilsitz liegende Druckdifferenz, d.h. der Unterschied zwischen dem Mcdiumdruck auf der Zulauf- und Ablaufseite des verhältnismäßig groß ist, so kann nicht verhindert werden, daß diese große Druckdifferenz auch gelegentlich auf die Membran des Stellmotors zur Einwirkung kommt Dadurch wird die Membran stark beansprucht, so daß ihre Lebensdauer und ihre s Standzeit beeinträchtigt sind.

Bei einem aus der DE-OS 24 38 590 bekannten vorgesteuerten Wegeventil, das mit einem als Membran ausgebildeten Ventilverschlußstück ausgeführt ist und über keinen eigenen Membranstelimotor verfügt, sind

to Vorkehrungen getroffen, um schädliche Auswirkungen einer bei der schlagartigen Unterbrechung der Strömung vom Ventileingang zum Ventilausgang auftretenden Druckwelle zu verhüten. Zu diesem Zwecke steht der mit dem Ventileingang über eine eine Drossel

is enthaltende Leitung verbundene Druckraum oberhalb der Membran über ein Überdruckventil mit dem Ventilausgang in Verbindung. Wenn beim plötzlichen Schließen des Ventiles der Druck im Ventileingang steil ansteigt, öffnet das auf einen bestimmten Höchstdruck eingestellte Überdruckventil, womit der auf der Membran liegende Druck entlastet wird und die Membran sich kurzzeitig nochmals öffnet, so daß die am Ventileingang auftretende Druckwelle über den Ventilsitz und den Ventilausgang sich abbauen kann.

Abgesehen davon, daß bei diesem Ventil die Membran nicht federbelastet ausgebildet ist, gibt es viele Anwendungsfälle, bei denen es grundsätzlich unzulässig ist, daß nach dem Schließen des Ventiles das Ventilverschlußstück nochmals kurzzeitig geöffnet wird

JO und somit nochmals Medium auf die Niederdruckseite strömen kann. Daneben besteht bei diesem Ventil grundsätzlich nicht die Möglichkeit, das Ventil beim Auftreten einer betriebsmäßigen, längerandauernden Druckerhöhung, etwa in einem Notfall, zu schließen, weil das Überdruckventil dann dauernd öffnet und somit die Membran nicht mehr in die Schließstellung überführt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stellventil der eingangs genannten Art mit im Schließungssinne federbelasteter Membran des Stellmotors in dem Sinne zu verbessern, daß die Membran gegen das Auftreten übermäßig großer an ihr angreifender Mediumsdruckdifferen/en selbsttätig geschützt ist, ohne daß dadurch die Funktion des Ventiles beeinträchtigt würde.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eigenmediumsgesteuerte Stellventil gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die in der Überströmleitung angeordnete Drossel einen in Abhängigkeit von dem an der Drosselstelle anliegenden Differenzdruck selbsttätig verstellbaren Drosselquerschnitt aufweist, der sich bei Überschreitung eines bestimmten Differenzdruckes vergrößert.

Dabei kann in einer bevorzugten Ausführungsform die Anordnung derart getroffen sein, daß die Drossel einen im Schließungssinne durch eine Sollwertfeder belasteten und abdichtend mit einem Sitz zusammen wirkenden Drosselkörper aufweist, der eine Drosselbohrung konstanten Drosselquerschnitts enthält.
Tritt an dem Ventilsitz des Stellventiles eine hohe

foo Druckdifferenz auf, d. h. wenn an dem Stellventil eine große Entspannung des Mediums auftritt, steigt auch der an dem Drosselkörper der Drossel anliegende Differenzdruck. Solange dieser Differenz.druck den von der Sollwertfeder vorgegebenen Sollwert nicht liberty schreitet, ist der Drosselquersehnill durch die Bohrung des Drosselkörpers gegeben und damit konstant. Wird aber der von der Sollwertfeder vorgegebene Sollwert überschritten, so hebt sich der Drosselkörper von

seinem Sitz ab, mit dem Ergebnis, daß der Drosselquerschnitt vergrößert und damit verhindert wird, daß die an der Membran anstehende Druckdifferenz eine unzulässige Größe erreicht

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des s Gegenstandes der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 ein Stellventil gemäß der Erfindung, im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht und in schematischer Darstellung und

Fig.2 die Drossel des Stellventiles nach Fig. 1, im axialen Sc! nitt in einer Seitenansicht in schematischer Darstellung und in einem anderen Maßstab.

Das in F i g. 1 dargestellte Stellventil weist ein Ventilgehäuse 1 mit einem Ventileingang 2 und einem Ventilausgang 3 auf, zwischen denen in einer Trennwand 4 ein Ventilsitz 5 angeordnet ist Mit dem Ventilsitz S wirkt ein Ventilverschlußstück 6 zusammen, das glockenförmig ausgebildet ist und dessen Innenraum bei 7 gegen einen auf den Ventilgehäusehals 8 aufgesetzten Wandteil 9 abgedichtet ist und über eine 2u Bohrung 10 mit dem Ventileingang f in Verbindung steht Das auf diese Weise entlastet ausgebildete Ventilverschlußstück 6 ist über eine Betätigungsspindel II und Membranteller 12,13 mit der Membran 14 eines Membranstellmotors 15 verbunden, der auf dem 2S Ventilgehäusehals 8 aufgesetzt ist. Die Betätigungsspindel 11 ist in dem Wandteil 9 in einer entsprechenden, druckdurchlässigen Führung 16 geführt.

Die Membran 14 des Membranstellmotors IS liegt zwischen den Membrantellern 12, Π; sie ist randseitig «> zwischen dem Stellmotorgehäuse 17 und einem Deckel 18 eingespannt Beidseitig der Membran 14 sind in dem Stellmotorgehäuse 17 bzw. dem Deckel 18 zwei Druckräume 19, 20 ausgebildet, von denen der Druckraum 19 über die druckdurchlässige Führung 16 r> und die öffnung 10 mit dem Druck vor dem Ventilsitz 5, d. h. mit dem in dem VcntileinlaU 2 herrschenden Mediumsdruck beaufschlagt ist.

Die andere Druckkammer 20 enthält eine das Ventilverschlußstück 6 über die Betätigungsspindel 11 -to im Schließungssinne beaufschlagende Druckfeder 21; sie ist ebenso wie die Druckkammer 19 mit Wasser gefüllt, wie dies in F i g. 1 angedeutet ist.

Zwischen dem Ventileingang 2 und dem Ventilausgang 3 ist eine Überströmleitung 22 vorgesehen, die 4^r> zwei Steuer- oder Pilotventile 23 und eine Drossel 24 enthält. Zwischen den beiden Steuer- oder Pilotventilen 23 und der Drossel 24 zweigt eine Impulsleitung 25 ab, die über eine Wasservorlage 26 an den die Druckfeder 21 enthaltenden Druckraum 20 angeschlossen ist

Die Drossel 24 ist wie im einzelnen in Fig.2 schematisch veranschaulicht derart ausgebildet daß ihr Drosselquerschnitt differenzdnickabhängig selbsttätig verstellbar ist Zu diesem Zwecke ist in dem Gehäuse 27 der Drossel 24 ein Sitz 28 ausgebildet mit dem eiti Drosselkörper 29 abdichtend zusammenwirkt Der Drosselkörper 29 ist durch eine Sollwertfeder 30 normalerweise abdichtend gegen den Sitz 28 angedrückt; er enthält eine Drosselbohrung 31, die einen konstanten Drosselquerschnitt ergibt

Das Stellventil arbeitet wie folgt:

Die Membran 14 des Stellmotors 15 ist auf der einen Seite über den Druckraum 19 mit dem im Ventileingang 2 herrschenden Mediumsdruck beaufschlagt Auf der anderen Seite wirken auf sie einerseits der Druck der Feder 21 und andererseits ein Steuerdruck ein, der über die Impulsleitung 25 von der Oberstromleitung 22 in dem Bereich zwischen den Steuer- oder Pilotventilen 23 und der Drossel 24 abgegriffen ist Durch Veränderung des wirksamen Querschnittes der Oberströmleitung 22 mittels der Steuer- oder Pilotventile 23 wird die Größe des über die Impulsleitung 25 und den Druckraum 20 die Membran 14 beaufschlagenden Steuerdruckes verändert Ist die an der Drossel 24 anliegende Druckdifferenz kleiner als der durch die Sollwertfeder 30 vorgegebene Sollwert, so weist die Drossel 24 einen durch die Drosselbohrung 31 gegebenen festen Drosselquerschnitt auf. Eine Querschnittsvergrößerung der Überströmleitung 22 durch die Steuer- oder Pilotventile 23 ergibt deshalb eine von dem Verhältnis des lichten Durchtrittsquerschnittes der Steuer- oder Pilotventile 23 und dem Drosselquerschnitt der Drossel 24 bestimmte Verstellung des Ventilverschiußstückes 6.

Tritt in dem Stellventil eine große Entlastung auf, so liegt auch an der Drossel 24 eine entsprechend große Druckdifferenz. Sowie diese Druckdifferenz, die auf den Drosselkörper 29 einwirkt, den von der Sollwertfeder 30 vorgegebenen Sollwert überschreitet, hebt sich der Drosselkörper 29 von dem Sitz 28 ab, mit dem Ergebnis, daß der Drosselquerschnitt vergrößert wird. Dies hat zur Folge, daß der die Membran 14 beaufschlagende Differenzdruck entsprechend nicht mehr größer werden kann. Sowie der Differenzdruck wieder kleiner wird, schließt der Drosselkörper 29 unter der Wirkung der Sollwertfeder 30 selbsttätig gegen den Sitz 28 ab, womit wieder lediglich die Drosselbohrung 31 konstanten Drosselquerschnitts wirksam wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Eigenmediumgesteuertes Stellventil mit einem durch einen Membranstellmotor betätigbaren Ventilverschlußstück, bei dem die im Schließungssinne federbelastete Membran des Stellmotors mit der Differenz des vor oder hinter dem Ventilsitz herrschenden Mediumsdruckes und einem Steuerdruck beaufschlagt ist, der von einer wenigstens ein Steuerventil und eine Drossel enthaltenden, beidseitig des Ventilsitzes abgehenden Überströmleitung über eine zwischen dem Steuerventil und der Drossel angeschlossene Impulsleitung abgegriffen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Überströmleitung (22) angeordnete Drossel (24) einen in Abhängigkeit von dem an der Drosselstelle anliegenden Differenzdruck selbsttätig verstellbaren Drosselquerschnitt aufweist, der sich bei Überschreitung eines bestimmten Differenzdruckes vergrößert

2. Stellventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (24) einen im Schließungssinne durch eine Sollwertfeder (30) belasteten und abdichtend mit einem Sitz (28) zusammenwirkenden Drosselkörper (29) aufweist, der eine Drosselbohrung (31) konstanten Drosselquerschnittes enthält.