DE3037061A1

DE3037061A1 - Mengenregelventil

Info

Publication number: DE3037061A1
Application number: DE19803037061
Authority: DE
Inventors: Manfred 7326 Heiningen Jezerkowsky
Original assignee: Ind Elektronik Hofmann & Heim
Current assignee: Ind Elektronik Hofmann & Heim
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1982-04-29

Description

Mengenregelventil
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mengenregelventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art.
Ein solches bekanntes Mengenregelventil ist dadurch kompensiert, daß, befindet es sich in geschlossenem Zustand des Ventilverschlußgliedes, der auf der Fläche des Ventilverschlußgliedes wirkende öffnungsdruck durch den Verbindungskanal hindurch auch in der ersten Hilfskammer wirkt und dort gegensinnig auf die Fläche des Kompensationsgliedes einwirkt. Die andere, zweite Hilfskammer ist über den Entlastungskanal mit der Ablaufkammer verbunden, so daß in diesen beiden Räumen ebenfalls gleiche Druckverhältnisse herrschen. Auf diese Weise muß durch den Ventilantrieb zum öffnen des Ventilverschlußgliedes die sich aus der Differenz beider gegensinnig wirkender Kräfte ergebende Öffnungskraft aufgebracht werden, die sprunghaft dann ansteigt, wenn das Ventilverschlußglied von der Ventilöffnung abhebt und dem Zulaufdruck eine noch größere Angriffsfläche bietet. Zum Betätigen solcher Ventile sind relativ große Stellkräfte notwendig, so daß die Antriebsvorrichtungen je nach Einzelfall außerordentlich aufwendig, groß und vor allem teuer sind. fliL's gilt insbcsondere für die Fälle, .bei denen sich zwischen Zulaufkammer und Ablaufkammer ein nur sehr kleines rRurskgefrille ergibt. Die. Regelung hoher Differenzdrücke erfordert sehr große Antriebskräfte. Soll ein großer Schließdruck in Schlie-ßstellung gewchrleistet sein, erfordert das enormen Aufwand seitens der Antriebsvorrichtung und ventilseitig.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Mengenregelventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung zu schaffen, das für die Ventilbetätigung nur außerordentlich kleine Stellkräfte benötigt und auch dann, wenn kein Druckgefälle oder nur ein geringes Druckgefälle zwischen Zulauf und Ablauf gegeben ist, wie ein normales Ventil ohne große Antriebskräfte betätigt werden kann. Zugleich sollen ohne große Antriebskräfte selbst hohe Differenzdrücke geregelt werden können.
Diese Aufgabe ist bei einem Mengenregelventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen enthalten die Ansprüche 2 - 6.
Das .erfindungsgemäße Mengenregelventil zeichnet sich gegenüber bekannten Ventilen dadurch aus, daß für die Ventilbetätigung nur außerordtlic kleine Stellkräfte notwendig sind. Besteht gar kein Druckgefälle zwischen Zulaufkammer und Ablaufkammer oder nur eine relativ kleine Druckdifferenz, so läßt sich das Ventil noch wie ein normales Ventil durch seinen Stellantrieb betätigen. Die Hilfssteuerung -bleibt dann-funktionslosl verhindert dabei aber nichts wie bei bekannten Systemen, daß dann das Ventil mit Hilfe seines Ventilantriebes verstellt werden kann. Die Gestaltung macht es möglich, selbst hohe Differenzdrücke ohne größere Antriebskräfte schnell und feinfühlig regeln zu können. Es ergibt sich dadurch der große Vorteil, daß der Ventilantrieb außerordentlich einfach, klein und billig ausgebildet werden kann, und dies für alle möglichen Anwendungsfälle im einzelnen. Aufgrund der Hilfsteuereinrichtung wird sowohl zum öffnen als auch zurn Sc1iießtn praSstisch nur der in der Zulaufkammer wirkende Zulaufdruck in Relation zum Druck in der Ablaufkammer genutzt. Die seitens des Ventilantriebes aufzubringenden Kräfte können so klein gehalten werden, daß dadurch lediglich durch Abdichtung im System bedingte Reibungsverluste ausgeglichen werden, und zwar solches die sich aus der Verschiebung des Hilfssteuergliedes ergeben. Die durch Abdichtung bedingten Reibungsverluste der anderen Teile werden durch die selbsttätige Ausregelung bis zum Erreichen der Beharrungslage des Ventilverschlußgliedes, mithin ebenfalls durch die Druckverhältnisse im System, ausgeglichen. Die vom Ventilantrieb bereitzustellende Leistung kann daher außerordentlich klein gehalten werden. Im geschlossenen Zustand des Ventiles wird durch die Hilfssteuerwirkung ein hoher Schließdruck gewährleistet, der ohne jeglichen Zusatzaufwand evtl.
Leckverluste zwischen Zulaufkammer und Ablaufkammer so klein wie möglich hält. Für den Fall, daß die Versorgung der Antriebsvorrichtung des Ventiles kurzzeitig zusammenbrechen sollte, ist eine selbsttätige Rückkehr des geöffneten Ventils in Schließ'stellung gewährleistet. Für diese Rückstellung reicht die Rückstellkraft der zusammengedrückten -Rückstellfeder aus, d diese Wia lediglich die durch Abdichtung bedingten k'ibungsv.'rluste des Hlfssteuergliedes abzudecken hat.
Oie eigentliche, unter Kraft bewirkte Schließbewegung erfolgt durch den Systemdruck. Vorteilhaft ist ferner, daß mit dem Mengenregelventil die Voraussetzungen für den Einsatz nahezu beliebiger Antriebsvorrichtungen geschaffen sind, vor allem auch solcher, die extrem klein bauen und billig sind und nur geringe Stellkräfte aufbringen können oder nur geringe Stellwege ermöglichen Das erfindungsgemäße Mengenregelventil eignet sich sowohl als Durchgangsventil als auch für 3-Wege-Ventile.
Vorteilhaft ist außerdem, daß die Voraussetzungen für eine solche Gestaltung sämtlicher Ventilräume, Kanäle und Bohrungen geschaffen sind, daß eine möglichst große Unempfindlichkeit gegen Verschmutzungen erreicht ist und eine Selbstreinigung im Ventil ermöglicht ist.
Weitere vorteilhafte Gestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 7 - 19 . Das Mengenregelventil ist im wesentlichen aus handelsüblichen Einzelbestandteilen zusammensetzbar, so daß der Herstellungs- und Kostenaufwand denkbar gering ist. Zudem ist das Ventil wartungsarm und in hohem Maße betriebssicher.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Nennung der Anspruchsnummer darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines Mengenrege.lventiles bei geschlossenem Ventilverschlußglied, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen schematischen Schnitt entsprechend demjenigen in Fig. 1 lediglich des Hilfssteuergliedes'gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Das in Fig. 1 gezeigte Mengenregelventil dient zur schnellen und genauen Regelung der Durchflußmenge von Flüssigkeiten oder Gasen durch den Ventilkörper 10 mit enthaltener Zulaufkammer 11 und Ablaufkammer 12.
Der Durchfluß ist schematisch mit Pfeilen 13 bzw. 14 angedeutet. Die Ablaufkammer 12 ist von der Zulaufkammer 11 durch eine Wandung 15 mit darin enthaltener Ventilöffnung 16 getrennt, die von einem etwa tellerförmigen Ventilverschlußglied 17 beherrscht wird. Auf der der Ventilöffnung 16 abgewandten Seite des Ventilverschlußgliedes 17 weist der Ventilkörper 10 eine weitere Zulaufkammer 18 auf, die koaxial zur Ventilöffnung 16 ausgerichtet ist und in die an einer Seite des Ventiiverschlußgliedes 17 sitzende Führungsstege 1 9 . die z.B. in gleichen Umfangswinkelabständen voneinander angeordnet sind, iur Führung des Ventilverschlußgliedes 17 eingreifen. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Ventilverschlußgliedes 17. ist der Durchgang von der unteren Zulaufkammer 18 zur Ablaufkammer 12 freigegeben, hingegen der andere Durchgang von der Zulaufkammer 11 zur Ablaufkammer 12 versperrt. Insoweit befindet sich das Ventilverschlußglied 17 in seiner Schließstellung.
Das Ventilverschlußglied 17 ist über eine koaxiale Koppelstange 20 fest mit einem Kompensationsglied 21 in Gestalt etwa eines Scheibenkolbens 22 verbunden.
Die mit Druck beaufschlagbare Fläche des Kolbens 22 ist beidseitig größer als die mit Druck beaufschlagbare Flache 23 des Ventilverschlußgliedes 17. Oberhalb des Ventilkörp.ers 10 befindet sich ein etwa topfartiger Hilfsraum 24, der vom Kolben 22 unter druckdichter Abdichtung in zwei beidseitig gelegene Hilfskammern unterteilt ist, nämlich eine untere erste Hilfskammer 25 und eine obere zweite Hilfskammer 26. Die erste Hilfskammer 25 steht fortwährend über einen allgemein mit 27 bezeichneten Verbindungskanal mit der Zulaüfkammer 11 in Verbindung. Auf diese Weise herrschen bei der in Fig. 1 gezeigten Ventilstellung in der Zulaufkammer 11 und in der ersten Milfskarnrrlor 25 glit-I0e Druckverhältnisse.Der Kammerdruck in der ersten Hilfskammer 25 entspricht dem Zulaufdruck.
Die in Fig. 1 obere zweite Hilfskammer 26 steht über einen allgemein mit 28 bezeichneten Entlastungskanal fortwährend mit der Ablaufkammer 12 in Verbindung.
Mithin herrscht in der oberen, zweiten Hilfskammer 26 der gleiche Druck wie in der Ablaufkammer 12.
Zur Ansteuerung des gesamten Regelventiles dient eine gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 29 in Ventilöffnungsrichtung gemäß Pfeil 30 bzw. gegensinnig dazu gemäß Pfeil 31 mittels einer nur gestrichelt angedeuteten Antriebsvorrichtung 32 verschiebbare Hubstange 33.
Die Antriebsvorrichtung 32 ist nicht weiter dargestellt.
Sie besteht wahlweise aus einem Regelmagneten. einem insbesondere regelbaren Motor oder einem pneumatischen.
hydraulischen oder thermostatischen Antrieb.
Das Regelventil ist mit einer besonderen Hilfssteuereinrichtung ausgestattet, die ein Hilfssteuefglied 40 im Kolben 22 und zwischen den beiden Hilfskammern 25 und 26 aufweist. Das Hilfssteuerglied 40 i.st unmittelbar von der Verschiebebetätigung der Hubstange 33 beaufschlagt und fest mit letzterer verbunden. Es ist in der Lage, bei einer Verschiebebetätigung sich relativ zum Kolben 22, der daran festen Koppelstange 20 und dem daran festen Ventilverscblußglied 17 zu verschieben.
Bestandteil der Hilfssteuereinrichtung ist ferner ein beim gezeigten Ausführungsbeispiel zum Druckabbau dienenatet- und so gestal@leter Druckabbaukanal 41, dL.'L' die erste Hilfskammer 25 mit der zweiten Hilfskammer 26 verbindet und vom @@@@@@@@@@@@@@@ 40 @@@@@@@@@@ wird.
Der Durchlaß des Druckabbaukannales 41 stellt sich durch Relativverschiebung zwischen dem Külben 22 einerseits und dem @@@@@@@@@@@@@@@@@@ 40 audererseits selbsttätig ein.
Das Hilfssteuerglied 40 und der davon gesteuerte Druckabbaukanal 41 sind derart gestaltet, daß das Hilfssteuerglied 40 bei Verschiebebetätigung der Hubstange 33 in öffnungsrichtung gemäß Pfeil 30 den Druckabbaukanal 41 öffnet. Dadurch wird es ermöglicht, daß sich der höhere, dem Zulaufdruck in der Zulaufkammer 11 entsprechende Druck in der unteren ersten Hilfskammer 25 durch den Druckabbaukanal 41 zur zweiten Hilfskammer 26 hin abbaut, in der ein niedrigerer Druck herrscht. Die zweite Hilfskammer 26 ist durch den Entlastungskanal 28 mit der Ablaufkammer 12 verbunden.
Auf diesem Wege ist. also ein Abbau des hohen, dem Zulaufdruck entsprechenden Druckes in der ersten unteren Hilfskammer 25 bei in Öffnungsrichtung bewegten Hilfssteuerglied 40 möglich. Dieser Druckabbau durch den freigegebenen Druckabbaukanal 41 geschieht fortwährend und schneller als sich über den Verbindungskanal 27 zwischen Zulaufkammer 11 und erster unterer Hilfskammer 25 der Druck in letzterer wieder auf Höhe des Zulaufdruckes aufbauen könnte. Der Druckabbau in der unteren ersten Hilfskammer 25 hat zur Folge, daß der volle Wirkdruck auf der Fläche 23 des Ventil verschlußgliedes 17 wirkt und letzteres allein aufgrund des Druckes in der Zulaufkammer 11 geöffnet wird.
Wird dabei die Hubstange 33 nicht durch die Antriebsvorrichtung 32 nachgeführt, verbleibt das Hilfssteuerglied 40 in dieser Stellung. Der Druckabbaukanal 41 wird aufgrund der Relativbewegung bei der Öffnungsbewegung des Ventilverschlußgliedes 17 dann soweit geschlossen, daß sich selbsttätig ein Kräftegleichgewicht zwischen den auf das Ventilverschlußglied 17 einwirkenden Öffnungskräften und den gegensinnig dazu in der ersten Hilfskammer 25 auf den Kolben 22 in Schließrichtung wirkenden Kräften einstellt. Das Ventilverschlußglied 17 geht mithin in eine selbsttätig ausgeregelte Beharrungslage mit entsprechend geregelter Durchflußmenge über, d.h. in eine stabile Position, die entsprechend der Regelung zwischen Schließstellung und Öffnungsstellung und derart liegt, daß die gewünschte Durchflußmenge von der Zulaufkammer 11 zur Ablaufkammer 12 erreicht ist. Die Reibungskräfte im System bei der Relativbewegung zwischen dem Hilfssteuergl.ied 40 einerseits und dem Kolben 22 mit Koppelstange 20 und Ventilverschlußglied 17 andererseits brauchen nicht von der Regelung ausgeglichen zu werden, sondern werden bei der selbsttätigen Einstellung des Ventilverschlußgliedes 17 auf den Beharrungszustand ausgeglichen. Dies bedeutet, daß diese durch die notwendige Abdichtung bedingten Reibungsverluste nicht von der Antriebsvorrichtung 32 gedeckt werden müssen, sondern vom Zulaufdruck in der Zulaufkammer 11 gedeckt werden.
Bei Verschiebung des Hilfssteuergliedes 40 über die Hubstange 33 in Schließrichtung gemäß Pfeil 31 schließt das Hilfssteuerglied 40 den Druckabbaukanal 41 Dadurch ist kein Abbau des Druckes in der ersten Hilfskammer 25 mehr möglich. Durch den Verbindungskanal 27 baut sich in der unteren ersten Hilfskammer 25 ein höherer Druck auf, der zumindest annähernd dem Zulaufdruck in der Zulaufkammer 11 entspricht. Dadurch wirr in cier ersteh Hilfskammer 25 der Kolben 22 mit gegenüber den Uffnungskräften, die auf der kleineren Fläche 23 des Ventilverschlußgliedes 17 wirksam sind, höheren Schließkraften in Gegenrichtung belastet. Der Kolben 22 wird also in Fig. 1 nach oben geschoben, was über die Koppelstange 20 eine Bewegung des Ventilverschlußgliedes 17 in die dargestellte Schließlage zur Folge hat. In dieser Schließstellung herrscht in der ersten Hilfskammer 25 der gleiche Druck wie in der Zulaufkammer 11.
Da der Kolben 22 eine beachtlich größere, vom Druck in der ersten Hilfskammer 25 belastete Fläche besitzt, als die Fläche 23 des Ventilverschlußgliedes 17, die vom gleichen Druck in der Zulaufkammer 11 belastet wird, ist die sich ergebende Differenzkraft die dauernd anstehende Schließkraft. Es wird ein hoher Schließt druck ermöglicht, der nicht etwa von der Antriebsvorrichtung 32 oder der Rückstellfeder 29 aufzubringen ist. Der hohe Schließdruck macht es möglich, irgend welche Leckverluste zwischen der Zulaufkammer 11 und der Ablaufkammer 12 ohne jeglichen Zusatzaufwand auf ein Mindestmaß zu reduzieren.
Aus dieser Erläuterung wird deutlich, daß das erfindungsgemäße Mengenregelventil mit Steuereinrichtung den außerordentlichen Vorteil hat, daß zur Betätigung des Ventils nur äußerst geringe Stellkräfte nötig sind.
Selbst dann, wenn kein Druckgefälle oder nur ein kleines Druckgefälle zwischen der Zulaufkammer 11 und der Ablaufkammer 12 herrscht, kann das Ventil mittels seines Stellantriebes, also durch die Antrieb.svorrichtung 32, wie ein normales Ventil betätigt werden.
Das Ventil macht es möglich, auch große Differenzdrücke ohne die Notwendigkeit großer Ventilantriebskräfte schnell und sehr feinfühlig regeln zu können.
Oie Antriebsvorrichtung 32 kann also relativ klein und einfach ausgcbildnt sein. Wird eine elektromagnetisch oder pneumatisch t)etriEßbene Antriebsvorrichtung 32 eingesetzt, so ist bei linterbrechung der Stromversorgung oder lJri t:t'rhrüchiiitg des ct.eut,rd ruckes eine se ) hsttät ige Ventilschließung allein durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder 29 gewährleistet.
Die von der Rückstellfeder 29 aufgebrachte Rückstellkraft reicht aus, die durch die Abdichtung bedingten Reibungsverluste auszugleichen und das Hilfssteuerglied 40 in Schließrichtung gemäß Pfeil 31 zu bewegen, wodurch die zuvor erläuterte Schließbewegung eingeleitet wird. Es versteht sich, daß das beschriebene Mengenregelventil sowohl für Durchgangsventile als auch für 3-Wege-Ventile verwendbar ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß durch die besondere Gestaltung sämtlicher Ventilräume und Kanäle eine große Unempfindlichkeit gegen Verschmutzungen erzielt wird. Außerdem sind die Voraussetzungen für eine Selbstreinigung im Ventilaufbau gegeben.
Der Kolben 22 weist als Druckabbaukanal 41 eine zentrale Bohrung 42 auf, deren Durchlaß vom Hilfssteuerglied 40 beherrscht wird. Auf der Seite des Kolbens 22, die zur ersten Hilfskammer 25 hinweist. ist mit dem Kolben 22 eine etwa topfförmige Kappe 43 fest verbunden. Im zylindrischen Zentrum 44 der Kappe 43 ist abgedichtet und koaxial verschiebbar das Hilfssteuerglied 40 geführt, wobei es je nach Steuerstellung axial mehr oder weniger tief in die Kappe 43 eingreift. Am dem Kolben 22 nahen Ende weist die Kappe 43 radiale Durchlaßöffnungen 45 auf. die ebenfalls Bestandteil des Druckabbaukanales 41 sind und bei Freigabe durch das Hilfssteuerglied 40 mit der zentralen Bohrung 42 komunizieren.
Beim ersten Ausfülriingsheispin1 gemß F ?i r ig. . steuert ds Hilfssteuerglied 40 diese radialen Durchlaßöffnungen 45, und zwar dort, wo diese Durchlaßöffnungen 45 in das Zentrum 44 der Kappe 43 einmünden.
Die Koppelstange 20 ist als innen hohles Rohr 34 ausgebildel, das mit seinem in Fig. 1 oberen Ende fest an der Kappe 43 angreift und in deren Zentrum 44 mit dem Rohrinneren 35 einmündet. Das andere Ende des Rohres 34 sitzt fest am Ventilverschlußglied 17, wobei das Rohrinnere 35 dort mit radialen Kanälen 36 des Ventilverschlußgliedes i7 in Verbindung steht. Das Rohrinnere 35, die radialen Kanäle 36 und das Zentrum 44 der Kappe 43 sind Teil des EntJastungskanales 28.
Der Verhindungskanal 27 zwischen der Zulaufkammer 11 und der unteren ersten Hilfskammer 25 ist aus einem zum Rohr 34 koaxialen Durchgang größeren Durchmessers gebildet. Der Durchlaßquerschnitt des Verbindungskanales 27 ist kleiner als der Durchlaßquerschnitt des Entlastungskanales 28 und auch kleiner als der Durchlaßquerschnitt des vom Hilfssteuerglied 40 gesteuerten Druckabbauk-anales 41. Dadurch ist sichergestellt, daß in der Öffnungsstellung des Hilfssteuergliedes 40 mit erzieltem Druckabbau durch den Druckabbaukanal 41 über die obere zweite Hilfskammer 26 zur Ablauf kammer 12 hin mehr Medium abfließen kann als über den Verbindungskanal 27 zwischen der Zulaufkammer 11 und der unteren ersten Hilfskammer 25 nachströmen kann. Zugleich ist sichergestellt, daß eventuelle Schmutzpartikel , die durch den Verbindungskanal 27 eingedrungen sind, beim Durchströmen durch den Druckabbaukanal 41 und Entlastungskanal 28 wieder in selbstreinigender Wirkung aus dem Ventil entfernt werden.
Das Hilfssteuerglied 40 weist einen Zylinderabsatz 46 auf, der die zentrale Bohrung 42 im Kolben 22 unter Bildung eines radialen Ringraumes dazwischen durchsetzt und mit der Hubstange 33 fest-verbunden ist. An den Zylinderabsatz 46 schließt sich beim ersten Ausführungsbeispiel über einen Kegelabsatz 47 ein zylindrischer Steuerabschnitt 48 an, der mit seiner Umfangsfläche die radialen Durchlaßöffnungen 45 der Kappe 43 dort. wo die Einmündung in das Zentrum 44 erfolgt, entweder verschließt oder mehr oder weniger freigibt.
Das Hilfssteuerglied 40 ist auf seiner gesamten Axialerstrekkung mit einer zentralen Bohrung 49 versehen, die am in Fig.1 unteren Ende axial in das Zentrum 44 der topfformigen Kappe 43 einmündet und am anderen Ende über radial austretende Querbohrungen 50 in die obere zweite Hilfskammer 26 einmündet.
Diese zentrale Bohrung 49 mit den 4uerbohrungen 50 ist ebenfalls Bestandteil des Entlastungskanales 28.
Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Kompensationsglied statt des dargestellten Scheibenkolbens 22 entweder eine Membran oder ein Faltenbalg vorgesehen.
Das in Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch. daß das Hilfssteuerglied 140 statt des zylindrischen Steuerabschnittes einen tellerförmigen Steuerabschnitt 151 aufweist, der das axiale, untere Ende der zentralen Bohrung 142 des Kolbens 122 steuert, analog der Ventilsteuerung durch das Ventilverschlußglied.
Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann ohne größere Änderungen der Kanal 41, der die erste Hilfskammer 25 mit der zweiten Hilfskammer 26 verbindet, statt zum Druckabbau zum Druckaufbau in der oberen zweiten Hilfskammer 26 dienen.
Das Hilfssteuerglied 40 und der davon gesteuerte Druckaufbaukanal 41 sind dann so gestaltet, daß das Hilfssteuerglied 40 bei Verschiebebetätigung der Hubstange 33 in Offnungsrichtung gemäß Pfeil 30 den Druckaufbaukanal 41 öffnet und sich der dem Zulaufdruck entsprechende Druck durch den Druckaufbaukanal 41 hindurch in der zweiten Hilfskammer 26 aufbaut, und. dies fortwährend schneller, als sich über den Entlastungskanal 28 zur Ablaufkammer 12 hin der Druck in der zweiten Hilfskammer 26 wieder auf Höhe des Ablaufdruckes abbauen könnte. Auf diese Weise ist also ein Aufbau des hohen, dem Zulaufdruck entsprechenden Druckes in der zweiten oberen Hilfskammer 26 bei in öffnungsrichtung bewegtem Hilfssteuerglied -40 möglich. Zwar erfqlgt über den Entlastungskanal 28 ein allmählicher Abbau des Druckes in der zweiten Hilfskammer 26. Jedoch erfolgt durch den Verbindungskanal 27 und insbesondere den Druckaufbaukanal 41 hindurch ein demgegenüber wesentlich schnellerer Druckaufbau in der zweiten Hilfskammer 26, in der also dann beim offenen Zulaufdruck herrscht. Der Druckaufbau in der oberen zweiten Hilfskammer 26 hat zur Folge, daß auf jeden Fall der volle Wirkdruck auf der Fläche 23 des Ventilverschlußgliedes 17 wirkt und letzteres aufgrund des Druckes in der Zulaufkammer 11 geöffnet wird. Da in der zweiten Hilfskammer 26 ebenfalls Zulaufdruck herrscht, wird die relativ große Fläche des Kolbens 22 damit in öffnungsrichtung belastet, was die Öffnung des Ventilverschlußgliedes 17 allein bewirkt oder zumindest dazu zusätzlich beiträgt.
Die selbsttätige Einstellung der Beharrungslage erfolgt in gleicher Weise wie vorstehend für das Ausführungsbeispiel mit als Druckabbaukanal fungierendem Kanal 41 schon beschrieben wurde.
Bei Verschiebung des Hilfssteuergliedes 40 über die Hubstange 33 in Schließrichtung gemäß Pfeil 31 schließt das Hilfssteuerglied 40 den Druckaufbaukanal 41. Dadurch ist kein Aufbau des Druckes in der zweiten Hilfskammer 26 mehr möglich. Vielmehr baut sich der Druck in der zweiten Hilfskammer 26 durch den Entlastungskanal 28 soweit ab, bis er zumindest annähernd dem Ablaufdruck in der Ab-laufkcn0mtir 12 t!nL;pricht. Dadurch wird in der ersten Hilfskamtner 25 der Kolben 22 mit gegenüber den Offnungskräften höheren Schließkräften in Gegenrichtung belastet. Der Kolben 22 wird also in Fig. 1 nach oben geschoben. Das Ventilverschlußglied 17 nimmt die dargestellte Schließstellung ein. In dieser herrscht dann in der zweiten Hilfskammer 26 der gleiche Druck wie in der Ablaufkammer 12, während in der ersten Hilfskanmer 25 etwa der gleiche Druck herrscht wie in der Zulaufkammer 11.
Bei diesem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel mit als Druckaufbaukanal fungierendem Kanal 41 ist der Durchlaßquerschnitt des Verbindungskanales 27 zumindest an einer Stelle größer als der Durchlaßquerschnitt des Entlastungskanales 28 und auch größer als der Durchlaßquerschnitt des vom Hilfssteuerglied 40 gesteuerten Druckaufbaukanales 41. Der Durchlaßquerschnitt des Entlastungskanales 28 ist zumindest an einer Stelle kleiner als der Durchlaßquerschnitt des Druckaufbaukar1ales 41. Dabei kann es ausreichend sein, wenn im Verlauf des Entlastungskanales 28 z.B. dessen Querbohrung 50 einen demgemäß kleineren Durchlaßquerschnitt als der Druckaufbaukanal 41 hat. Dies hat den Vorteil, daß evtl. Schmutzpartikel, die durch den Druckaufbaukanal 41 hindurch in die zweite Hilfskammer 26 gefördert werden, sich dann in der zweiten Hilfskammer 26 sammeln, statt in den Entlastungskanal 28 einzudringen, was dessen Verstopfung zur Folge haben könnte.
Zweckmäßigerweise ist die Antriebsvorrichtung so bemessen, daß sie die gesamten Reibongskräfte überwinden kann und die Rückstellfeder 29 zusammendrücken kann, so daß das Regelventil auch im gänzlich drucklosen Zustand wie ein normales Ventil arbeiten kann. Hinsichtlich der Rückstellung ist es dazu nötig, daß die Rückstellfeder 29 in der Lage ist, bei der Rückstellung die Reibungskräfte zu überwinden. Stärker muß die Rückstellfeder 29 nicht sein.
Leerseite

Claims

Ansprüche 1. Mengenregelventil, dessen die Ventilöffnung zwischen einer Zulaufkammer und einer Ablaufkammer beherrschendes VentilverschluBglied über eine Koppelstange fest mit einem Kompensationsglied verbunden ist, welches eine größere Druck beaufschlagbare Fläche als das Ventilverschlußglied aufweist und einen Hilfsraum unter druckdichter Abdichtung in zwei beidseitig gelegene Hilfskammern unterteilt, von denen die erste Hilfskammer über einen Verbindungskanal fortwährend mit der Zulaufkammer in Verbindung steht und die jenseitige zweite Hilfskammer über einen Entlastungskanal fortwährend mit der Ablaufkammer in Verbindung steht, wobei zur Ansteuerung eine gegen die Wirkung einer Rückstellfeder in Ventilöffnungsrichtung und gegensinnig dazu mittels einer Antriebsvorrichtung verschiebbare Hubstange vorgesehen ist, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h ein unmittelbar von der Verschiebebetätigung der Hubstange (33) eaufschlagtes Hilfssteuerglied t40) im Kompensationsglied (22) und zwischen beiden Hilfskammern (25,26), das einen die erste Hilfskammer (25) mit der zweiten Hilfskammer (26) verbindenden Kanal (41), der als Druckabbau- oder Druckaufbaukanal fungiert, beherrscht, dessen Durchlaß sich durch Relativverschiebung zwischen dem Kompensationsglied £22) und dem Hilfssteuerglied (40) selbsttätig einstellt.
2. Mengenregelventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hilfssteuerglied (40) und der davon gesteuerte Kanal (41) als Druckabbaukånal-und derart gestaltet sind, daß das Hilfssteuerglied (40) bei Verschiebebetätigung der Hubstange (33) in Öffnungsrichtung (Pfeil 30) den Druckabbaukanal (41) öffnet und sich der dem Zulaufdruck entsprechende Druck in der ersten Hilfskammer (25) über den Druckabbaukanal (41) zur zweiten Hilfskammer (26) hin abbaut, und dies fortwährend schneller, als sich über den Verbindungskanal (27) zur Zulaufkammer (11)der Druck in der ersten Hilfskammer (25) wieder auf Höhe des Zulaufdruckes aufbauen könnte, wodurch das Ventilverschlußglied (17) aufgrund allein des vollen, darauf wirkenden Zulaufdruckes geöffnet wird.
3 . Mcngenregelventil nach Anspruch 1 oclnr 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hilfssteuerglied (40) bei Verschiebebetätigung der Hubstange (33) in Schließrichtung (Pfeil 31) den als Druckabbaukanal fungierenden Kanal (41) schließt und sich in der ersten Hilfskammer (25) über den Verbindungskanal (27) ein höherer, zumindest annähernd dem Zulaufdruck entsprechender Druck einstellt, der das Kompensationsglied (22) mit gegenüber den Offnungskräften, die arn VentilverschluBg.lied (17) wirksam sind, höheren Schließkräften belastet und zusammen mit dem Ventilverschlußglied [17) in Schließrichtung bewegt.
4. Mengenregelventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Hilfssteuerglied (40) und der davon gesteuerte Kanal (41) als Druckalfbaukanal und derart gestaltet sind, daß das Hilfssteuerglied (40) bei Verschiebebetätigung der Hubstange (33) in Öffnungsrichtung (Pfeil 30) den Druckaufbaukanal (41) öffnet und sich der dem Zulaufdruck entsprechende Druck in der ersten Hilfskammer (25) über den Druckaufbaukanal (41) zur zweiten Hilfskammer (26) hin aufbaut, und dies fortwährend schneller, als sich über den Entlastungskanal £28) zur Ab-laufkammer (12) der Druck in der zweiten Hilfskammer (26) wieder auf Höhe des Ahlaufdruckes abbauen könnte, wodurch das Ventilverschlußglied (17) aufgrund allein des wirkenden Differenzdruckes geöffnet wird.
5. Mengenregelventil nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t . daß das Hilfssteuerglied £40) bei Verschiebebetätigung der Hubstange (33) in Schließrichtung (Pfeil 31) den als Druckaufbaukanal fungierenden Kanal (41) schließt und sich in der zweiten Hilfskammer (26) über den Entlastungskanal (28) ein niedriger, zumindest annähernd dem Ablaufdruck entsprechender Druck einstellt, der das Kompensationsglied (22) mit niedrigeren Kräften als sie in der ersten Hilfskammer (25) herrschen, belastet, wobei das Ventilverschlußglied (17) aufgrund des Differenzdruckes in Schließrichtung bewegt wird.
6. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kanal (41) bei nicht nachgeführter Hubstange (33) mit Hilfssteuerglied (40) aufgrund der Relativbewegung bei der Öffnungsbewegung des Ventilverschlußgliedes (17) mittels des Hilfssteuergliedes (40) soweit geschlossen wird, daß sich selbsttätig ein Kräftegleichgewicht zwischen den auf das Ventilverschlußglied (17) wirkenden Öffnungskräften und den gegensinnig dazu in der ersten Hilfskammer t25) auf das Kompensationsglied (22) in Schließrichtung wirkenden Kräften einstellt und das Ventilverschlußglied (17) in eine selbsttätig ausgeregelte Beharrungslage mit entsprechend geregelter Durchflußmenge übergeht.
7. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 - 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kompensationsglied als Kolben £22) ausgebildet ist, der als Kanal [41) eine zentrale Bohrung (42) aufweist, deren Durchlaß vom Hilfssteuerglied (40) beherrscht wird.
8. Mengenregelventil nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mit dem Kolben (22) auf der Seite, die der ersten Hilfskammer £25) zugekehrt ist, eine etwa topfförmige Kappe (43) fest verbunden ist, in deren Zentrum (44) das Hilfssteuerglied (40) koaxial verschiebbar geführt ist und je nach Steuerstellung axial mehr oder weniger tief eingreift.
9. Mengenregelventil nach den Ansprüchen 7 und 8> d a -d u r c h g e k e n n z e i c h .n e t, daß die Kappe (43) am dem Kolben (22) nahen Ende radiale Durchlaßöffnungen (45) aufweist, die bei Freigabe durch das Hilfssteuerglied (40) mit der zentralen Bohrung (42) kommunizieren.
10. Mengenrege.lventil nach einem der Ansprüche 7 - 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hil-fssteuerglied (40) die in tas Zentrum (44) tlp.i' Kappe (43) einmündenden Durchlaßöffnungen (45) oder das axiale, in das Zentrum der Kappe mündende Ende der zentralen Bohrung (142) steuert.
11. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 - 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Koppelstange (20) als innen hohles Rohr (34) gestaltet ist, das mit einem Ende fest an der Kappe (43) angreift und in deren Zentrum (44) mündet und mit seinem anderen Ende fest am Ventilverschlußglied £17) angreift und dort mit radialen Kanälen (363 in Verbindung steht.
12. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 - 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Verbindungskanal £27) zwischen der Zulaufkammer t?13 und der ersten Hilfskammer t25) aus einem zur Koppelstange (20)> insbesondere zum hohlen Rohr (34), koaxialen Durchgang größeren Durchmessers gebildet ist.
13. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 - 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Durchlaßquerschnitt des Verbindungskanales (27), insbesondere des zur Koppelstange (20) koaxialen Durchganges, zumindest an einer Schelle bei als Druckabbaukanal fungierendem Kanal (41) kleiner und bei als Druckaufbaukanal fungierendem Kanal (41) größer ist als der Durchlaßquerschnitt des Entlastungskanales (28).
14. Mengeregelventil nach einem der Ansprüche 1 - 13, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der DurchlaElquerschnitt des Verbindungskanales (27), insbesondere des zur Koppelstange (20) koaxialen Durchganges, zumindest an einer Stelle bei als Druckabbaukanal fungierendem Kanal (41) kleiner und bei als Druckaufbaukanal fungierendem Kanal (41) größer ist als der Durchlaßquerschnitt des vom Hilfssteuerglied (40) gesteuerten Druckabbau- bzw. Druckaufbaukanales (41).
15. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 - 14, d a d u r c h g e k e -n n z e i c h n e t , daß der Durchlaßquerschnitt des Entlastungskanales (28) zumindest an einer Stelle bei als Druckaufbaukanal fungierendem Kanal (41) kleiner ist als der Durchlaßquerschnitt des Kanales £41).
16. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 - 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hilfssteuerglied (40) einen Zylinderabsatz £46), der die zentrale Bohrung (42) im Kolben £22) unter Bildung eines radialen Ringraumes dazwischen durchsetzt und mit der Hubstange (33) fest verbunden ist, und einen sich an den Zylinderabsatz (46) anschließenden entweder zylindrischen Steuerabschnitt (48) oder tellerförmigen Steuerabschnitt £151;Fig.2) aufweist.
17. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 - 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hilfssteuerglied £40) auf seiner gesamten Axialerstreckung mit einer zentralen Bohrung (49) versehen ist, die am einen Ende axial in das Zentrum £44) der topfförmigen Kappe (43) einmündet und am anderen Ende über radiale Querbohrungen (50) in die zweite Hilfskammer (26) einmündet.
18. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 - 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kompensationsglid (21) als Membran oder Faltenbalg ausgebildet ist.
19. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 - 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Antriebsvorrichtung (32) aus einem Regelmagneten, einem insbesondere regelbaren Motor oder einem pneumaischen, hydraulischen oder thermostatischen Antrieb gebildet ist.