DE3716364A1 - Druckausgleichsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckausgleichsventil zum Anpassen des Druckes eines flüssigen oder gasförmigen Mediums an einen vorgegebenen Druck.

Es besteht oftmals das Problem, insbesondere bei Ultrafilteranlagen, den Druck eines Mediums an einen vorgegebenen Druck anzupassen, wobei der Wunsch besteht, mit einfachen Mitteln das Auslangen zu finden und komplette Regeleinrichtungen mit Reglern und Regelventilen und zusätzlichen Rohrleitungen aus Kostengründen zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist erfindungsgemäß das Ventil ein eine Kammer umschließendes Gehäuse auf und ist in der Kammer eine die Kammer in zwei aneinandergrenzende Druckkammern teilende Membran oder ein Kolben vorgesehen, ist die Membran bzw. der Kolben mit einem im Gehäuse mittels einer Führung geführten Ventilschaft verbunden, der mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und dessen Stellung gegenüber dem Ventilsitz durch eine Formänderung der Membran bzw. Bewegung des Kolbens veränderbar ist, wobei in eine erste der beiden Druckkammern eine Steuerleitung, in der der vorgegebene Druck herrscht, einmündet, der Ventilsitz von dem Medium beaufschlagt ist und eine Ausgleichsleitung, die ebenfalls vom Medium beaufschlagt ist, in die zweite Druckkammer einmündet, wobei vorteilhaft die lichte Weite des Ventilsitzes und der Durchmesser des Ventilschaftes in seiner Führung gleich groß sind.

Will man den Druck des Mediums nicht genau dem vorgegebenen Druck gleichsetzen, sondern in Abhängigkeit von diesem geringer oder größer halten, ist vorzugsweise die Membran bzw. der Kolben an einer Seite über eine Feder gegenüber dem Gehäuse abgestützt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Membran bzw. der Kolben an beiden Seiten mittels je einer Feder gegenüber dem Gehäuse abgestützt.

Um den Druck des Mediums gegenüber dem vorgegebenen Druck verändern zu können, ist vorteilhaft der Druck der Feder(n) auf die Membran bzw. auf den Kolben einstellbar.

Zur Sicherung der einwandfreien Funktion des Ventils und zur Vermeidung von Schwingungen der Membran bzw. des Kolbens sind vorteilhaft am Umfang der Druckkammern nach außen führende, verschließbare Entlüftungsöffnungen vorgesehen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei Fig. 1 und Fig. 2 jeweils einen Schnitt durch ein Druckausgleichsventil entlang seiner Achse nach je einer Ausführungsform zeigen.

Das Druckausgleichsventil weist ein Gehäuse 1 auf, in dem eine Kammer 2 mit in der Ebene senkrecht zur Achse 3 des Druckausgleichsventiles kreisförmigem Querschnitt vorgesehen ist, deren sich in Achsrichtung erstreckende Höhe 4 im Verhältnis zum Durchmesser 5 relativ gering ist.

Etwa mittig dieser Kammer ist eine sich senkrecht zur Achse 3 erstreckende Membran 6 vorgesehen. Diese Membran 6 ist im Gehäuse 1 entlang ihres Umfanges eingespannt, wobei das Gehäuse zweckmäßig in der Ebene der Membran 6 zweigeteilt ausgebildet ist und die beiden Gehäuseteile 1′, 1′′ mittels Schrauben 7 gegeneinander fixiert sind. Beiderseits der Membran sind an dieser Membranteller 8 angeordnet, die einen Ventilschaft 9 tragen, der sich senkrecht zur Membran 6 entlang der Achse 3 des Ventiles erstreckt und an seinem vorderen freien Ende einen Ventilkegel 10 aufweist, der mit einem im Gehäuse vorgesehenen Ventilsitz 11 zusammenwirkt. Das hintere Ende des Ventilschaftes 9 durchsetzt die Membran 6 und die Membranteller 8 und ist an diesen Teilen mittels einer Mutter 12 fixiert.

Der Ventilschaft 9 ist über den Großteil seiner Längserstreckung in einer im Gehäuse 1 vorgesehenen Bohrung 13, die als Schaftführung dient, gleitbar gelagert. In das Gehäuse 1 mündet an der dem Ventilkegel 10 abgewendeten Seite des Ventilsitzes 11 eine Mediumzuleitung 14 zur Zuführung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums. In Strömungsrichtung des Mediums hinter dem Ventilsitz 11 mündet in das Gehäuse 1 eine Ableitung 15 für dieses Medium.

Die Kammer 2 ist durch die Membran 6 in eine erste Druckkammer 16 und eine zweite Druckkammer 17 geteilt. In die erste Druckkammer 16 mündet eine Steuerleitung 18, die mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt ist, an den der Druck des Mediums vor dem Ventilsitz 11 angepaßt werden soll. Die zweite Druckkammer 17, die vom Ventilschaft 9 durchsetzt ist, steht leitungsmäßig über eine Ausgleichsbohrung oder Ausgleichsleitung 19 mit der Mediumzuleitung 14 in Verbindung, so daß in der zweiten Druckkammer 17 stets der gleiche Druck herrscht wie in Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz 11. Zur Glättung von Druckstößen ist in der in die erste Druckkammer 16 mündenden Steuerleitung 18 eine einstellbare oder fixe Drossel 20 vorgesehen.

Anstelle mit der Membran kann die Kammer 2 auch mittels eines Kolbens 6′ in zwei Druckkammern 16 und 17 geteilt sein (vgl. Fig. 2), wobei in diesem Fall der Ventilschaft 9 mit dem Kolben verbunden ist und eine Bewegung des Kolbens eine Änderung der Lage des Ventilkegels 10 gegenüber dem Ventilsitz 11 bewirkt. Die Membran hat jedoch gegenüber einem Kolben den Vorteil der absoluten Dichtheit und der Vermeidung der zwischen dem Kolben und der Kammerwand herrschenden Reibung.

Die Membran 6 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel in ihrem mittleren Bereich beiderseits über Federn 21, 22 gegenüber dem Gehäuse 1 abgestützt, wobei die in den Druckkammern 16, 17 vorgesehenen Federn 21, 22 mittels einer Stellschraube 23 mehr oder weniger zusammengepreßt werden können, so daß der auf den Ventilkegel 10 wirkende Federdruck veränderbar ist.

Um Schwingungen der Membran 6 und damit des Ventilschaftes 9 durch Lufteinschlüsse im Falle der Verwendung bei flüssigen Medien zu vermeiden, sind die Druckkammern 16, 17 mit Entlüftungsventilen 24 versehen.

Die Funktion des Druckausgleichsventiles ist folgende:
Durch Beaufschlagung der ersten Druckkammer 16 mit dem vorgegebenen Druck wird die Membran 6 verformt und der Ventilschaft 9 entsprechend der Verformung axial verschoben, wodurch der freie Durchtrittsquerschnitt des Ventilsitzes 11 variiert wird. Hierdurch stellt sich in Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz 11 und damit in der Mediumzuleitung 14 ein bestimmter Druck ein, der infolge der leitungsmäßigen Verbindung der Mediumzuleitung 14 mit der zweiten Druckkammer 17 auch in der zweiten Druckkammer 17 herrscht, so daß die Verformung der Membran 6 und damit die Bewegung des Ventilschaftes 9 nach Einstellung eines gleich großen Druckes in den beiden Druckkammern 16 und 17 zum Stillstand kommt.

Für die einwandfreie Funktion des Druckausgleichventiles ist es wesentlich, daß die druckbeaufschlagten Flächen beiderseits der Membran 6 gleich groß sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, daß der Durchmesser 25 des Ventilschaftes 9 gleich groß ist wie die lichte Weite 26 des Ventilsitzes 11 und die Membran 6 beiderseits im Gehäuse 1 mit dem gleichen Durchmesser 5 eingespannt ist.

Der Einfluß der Massen der beim Druckausgleich bewegten Teile kann durch waagrechte Anordnung des Druckausgleichsventiles ausgeschaltet werden. Der Ventilschäft 9 benötigt keine Abdichtung; anfallende Leckage gelangt in die Ableitung 15. Dies hat den Vorteil, daß der Ventilschaft 9 selbst nahezu reibungslos in der Gehäusebohrung 13 geführt werden kann, wodurch eine exakte Anpassung des Druckes des Mediums an den vorgegebenen Druck möglich ist.

Claims (6)

1. Druckausgleichsventil zum Anpassen des Druckes eines flüssigen oder gasförmigen Mediums an einen vorgegebenen Druck, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein eine Kammer (2) umschließendes Gehäuse (1) aufweist und in der Kammer (2) eine die Kammer (2) in zwei aneinandergrenzende Druckkammern (16, 17) teilende Membran (6) oder ein Kolben (6′) vorgesehen ist, daß die Membran (6) bzw. der Kolben (6′) mit einem im Gehäuse (1) mittels einer Führung (13) geführten Ventilschaft (9) verbunden ist, der mit einem Ventilsitz (11) zusammenwirkt und dessen Stellung gegenüber dem Ventilsitz (11) durch eine Formänderung der Membran (6) bzw. Bewegung des Kolbens (6′) veränderbar ist, wobei in eine erste (16) der beiden Druckkammern (16, 17) eine Steuerleitung (18), in der der vorgegebene Druck herrscht, einmündet, der Ventilsitz (11) von dem Medium beaufschlagt ist und eine Ausgleichsleitung (19), die ebenfalls vom Medium beaufschlagt ist, in die zweite Druckkammer (17) einmündet.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite (26) des Ventilsitzes (11) und der Durchmesser (25) des Ventilschaftes (9) in seiner Führung (13) gleich groß sind.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6) bzw. der Kolben (6′) an einer Seite über eine Feder (21, 22) gegenüber dem Gehäuse (1) abgestützt ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6) bzw. der Kolben (6′) an beiden Seiten mittels je einer Feder (21, 22) gegenüber dem Gehäuse (1) abgestützt ist.

5. Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Feder(n) (21, 22) auf die Membran (6) bzw. auf den Kolben (6′) einstellbar ist.

6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Druckkammern (16, 17) nach außen führende, verschließbare Entlüftungsöffnungen (24) vorgesehen sind.