DE4015063A1 - Membrangesteuertes differenzdruck-regelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein membrangesteuertes Differenzdruck-Regelventil insbesondere für Warmwasser-Heizungs­ anlagen, mit einem Reglergehäuse, in dem ein mit einem Ventilsitz zusammenwirkender Ventilteller über eine Kolbenstange mit einer zwischen Membrantellern eingespannten Membran verbunden ist, von welcher eine Gehäusekammer in eine ventilsitzseitige Minusdruckkammer, die mit einem Minusdruck beaufschlagt ist, und eine Plusdruckkammer unterteilt wird, die mit einem Plusdruck beaufschlagt ist, und welche von einer einstellbaren Federanordnung in der dem Ventilsitz abgewandten Richtung belastet ist.

Das erfindungsgemäße Regelventil ist anwendbar zur Differenzdruckregelung und Mengenregelung von Flüssigkeiten und Gasen insbesondere in Heizungs- und Klimaanlagen.

Bei bekannten membrangesteuerten Differenzdruck-Regelventilen ist die Membran belastende Federanordnung außerhalb des Ventilgehäuses angeordnet, damit sie einstellbar ist, und mit den Membrantellern über eine Federstange verbunden. Nachteilig hierbei sind die an der Federstange, die sich während des Regelbetriebes dauernd gegenüber dem Gehäuse axial bewegt, auftretende Reibung und Leckage, wodurch die Regelgenauigkeit und die Betriebssicherheit beeinträchtigt werden und die Lebensdauer wegen des Verschleißes der Dichtungen verkürzt wird.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein Differenzdruck-Regelventil eingangs erwähnter Art zu schaffen und so auszubilden, daß die Federanordnung innerhalb des Ventilgehäuses ohne Beeinträchtigung der Einstellbarkeit angeordnet ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Federanordnung eine in der Minusdruckkammer angeordnete, an dem Reglergehäuse und den Membrantellern abgestützte erste Druckfeder und eine in der Plusdruckkammer angeordnete, an den Membrantellern abgestützte zweite Druckfeder aufweist und daß die zweite Druckfeder in der Plusdruckkammer an einem in dieser drehfest gehaltenen, axial verstellbaren Stützteller mit einer zentralen Gewindebohrung gegengestützt ist, in welche eine drehbare, axial festgelagerte Schraubspindel eingreift, die abgedichtet aus der Plusdruckkammer herausgeführt ist und außerhalb derselben einen Betätigungsansatz aufweist.

Die beiden Druckfedern wirken somit in einander entgegengesetzten Richtungen auf die Membranteller und damit auf die Membran ein, so daß sich als resultierende Federkraft die Differenz der auf die maximal erforderliche Druckkraft ausgelegten ersten Druckfeder und der schwächer ausgelegten zweiten Druckfeder ergibt. Die einstellbare zweite Druckfeder und die Schraubspindel sind an der dem Ventilsitz abgewandten Seite der Membran angeordnet, wodurch eine gute Zugänglichkeit des Betätigungsansatzes der Schraubspindel gegeben ist. Da sich die Schraubspindel lediglich bei dem Vorgang der Verstellung der Federanordnung gegenüber dem Gehäuse bewegt und hierbei nur dreht, kann eine statische, verschleißarme Dichtung angewendet werden, wodurch eine Leckage ausgeschaltet werden kann. Gleichzeitig entsteht während des Betriebes des Regelventils keine der Membranbewegung entgegenwirkende Reibung wie bei der Federstange des bekannten Ventils, so daß die Regelgenauigkeit des erfindungsgemäßen Regelventils erhöht ist.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ergibt sich außerdem eine einfache Möglichkeit, die Regelfunktion des Ventils auszuschalten und dieses abzusperren, was für Differenzdruckregler bisher nicht verwirklicht war, denn die Schraubspindel kann in einfacher Weise so lang ausgeführt werden, daß die Kolbenstange mittels des Stütztellers durch Drehen der Schraubspindel bis zum Aufsitzen des Ventiltellers auf dem Ventilsitz zwangsläufig verstellbar ist. Hierzu kann der Stützteller einen Anschlag aufweisen, der für das zwangsläufige Verstellen der Kolbenstange mit einem Gegenanschlag an dieser oder an den Membrantellern zusammenwirkt. Es ist aber auch möglich, daß die zweite Druckfeder für das zwangsläufige Verstellen der Kolbenstange bis zur Selbstblockierung zusammendrückbar ist.

Bei Membran-Differenzdruck-Regelventilen kommt es in der Praxis häufig vor, daß die Druckdifferenz zwischen der Plusdruckkammer und der Minusdruckkammer größer als zugelassen ist, wodurch die Gefahr eines Reißens der Membran besteht. Diese kann durch Überdimensionierung der Bauteile des Reglers vermieden werden, was jedoch aufwendig ist. Demgegenüber wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß in der Kolbenstange oder den Membrantellern ein die Minusdruckkammer mit der Plusdruckkammer verbindender Verbindungskanal ausgebildet ist, der von einem in die Minusdruckkammer öffnenden federbelasteten Sicherheits-Rückschlagventil beherrscht ist. Die Rückschlagventilfeder ist in ihrer Federkraft so ausgelegt, daß das Rückschlagventil beim Erreichen der noch zugelassenen größten Druckdifferenz öffnet, sodaß sich die Druckdifferenz bis unter den Grenzwert vermindern kann und eine Überlastung nicht auftreten kann. Weitere Vorteile eines innenliegenden Sicherheits-Rück­ schlagventils liegen auch darin, daß dieses sich von außen nicht verstellen läßt, es nicht blockiert werden kann und auch während des Transports nicht beschädigt werden kann.

Bei Regelventilen, an deren Ventilgehäuse zwei Regler, z.B. ein Differenzdruckregler und ein Temperaturregler, angebaut sind, deren Ventilsitze hintereinandergeschaltet sind, kann es geschehen, daß der erste Ventilteller dicht schließt, der zweite aber nicht. Dann ist der erste Ventilteller mit dem vollen Differenzdruck belastet. Durch den Einbau des Sicherheits-Rückschlagventils wird auch hierbei eine Überlastung der Membran des ersten Reglers zu dessen Schutz verhindert.

Wenn ein Druckausgleich in beiden Richtungen erfolgen soll, kann in den Membrantellern ein zweiter die Minusdruckkammer mit der Plusdruckkammer verbindender Verbindungskanal ausgebildet sein, der ebenfalls von einem, jedoch in die Plusdruckkammer öffnenden federbelasteten Sicherheits-Rückschlagventil beherrscht ist.

Die Erfindung wird anhand einer aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsform erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 den Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Differenzdruck-Regelventils, und

Fig. 2 ein Detail des Regelventils aus Fig. 1, nämlich dessen inneren Sicherheits-Rückschlagventils im Längsschnitt.

An dem mit einem Schraubdeckel 1 versehenen Ventilgehäuse 2 des Durchgangsventils ist gemäß Fig. 1 unten ein Reglergehäuse angeschraubt, dessen Gehäuseraum von einer außen in der Gehäusewand und innen zwischen Membrantellern 17, 19 eingespannten Membran 18 in eine obere Minusdruckkammer 8 und eine untere Plusdruckkammer 10 unterteilt wird. Die Membranteller 17, 19 sind mit der Kolbenstange 3 eines Ventiltellers 6 verklemmt, der mit einem Ventilsitz 5 im Ventilgehäuse 2 zusammenwirkt. Die untere Plusdruckkammer 10 ist über den Anschluß 16 mit dem Plusdruck, dem höheren Druck stromauf der vom Ventil geregelten Anlage P beaufschlagt, wohingegen die über der Membran 18 ausgebildete Minusdruckkammer 8 über die Impulsleitung 4 mit dem Minusdruck, dem geringeren Druck stromab der geregelten Anlage P, beaufschlagt ist. Als Sollwertgeber für die Druckdifferenz über das Ventil ist in dem Reglergehäuse eine Federanordnung eingebaut, die eine in der Minusdruckkammer 8 angeordnete erste Druckfeder 9 und eine in der Plusdruckkammer 10 angeordnete zweite Druckfeder 11 aufweist. Die erste Druckfeder 9 ist einerseits an dem Reglergehäuse und andererseits an dem oberen Membranteller 19 abgestützt, wohingegen die zweite Druckfeder 11 einerseits an dem unteren Membranteller 17 und andererseits an einem Stützteller 12 in der unteren Plusdruckkammer 10 abgestützt ist, der mit einer zentralen Gewindebohrung in das Gewinde einer koaxial zu der Kolbenstange 3 angeordneten Gewindespindel 14 eingreift und an in Nuten am Außenumfang des Stütztellers 12 eingreifenden Längsrippen 13 des Reglergehäuses drehfest, jedoch axial verschiebbar geführt ist. Die Schraubspindel 14, in welcher die Kolbenstange 3 mit einem in eine obere Bohrung der Schraubspindel 14 drehbar und axial verschiebbar eingreifenden unteren Ansatz zentriert ist, ist in der unteren Wand des Reglergehäuses drehbar zentriert gelagert und aus der Plusdruckkammer durch die untere Wand hindurch mittels der Dichtung 15 abgedichtet herausgeführt und endet unter dieser Wand in einen Betätigungsansatz, z.B. einen Vierkant, so daß sie mit einem Schlüssel od. dergl. verdreht werden kann.

Die zweite Druckfeder 11 und somit die ganze Sollwertgeber-Feder­ anordnung in ihrer resultierenden, auf die Membran 18 einwirkenden Sollwertkraft ist daher von außen einstellbar.

In der gezeigten Ausführungsform ist der Stützteller 12 mit einem axial nach oben ragenden Ringansatz 24 versehen, der nach Verschrauben des Stütztellers in eine obere Lage 25 an einer die Kolbenstange 3 mit den Membrantellern 17, 19 verspannenden Mutter anschlägt, sodaß die Kolbenstange 3 durch weiteres Drehen der Schraubspindel 14 bis zum Aufsitzen des Ventiltellers 6 auf dem Ventilsitz 5 in der Zentrierbohrung der Schraubspindel 14 axial verschoben werden kann und dadurch das Ventil abgesperrt werden kann. In Zwischenstellungen kann dieser Ansatz 24 auch zur Hubbegrenzung des Ventiltellers ausgenutzt werden.

in Fig. 1 sind mit "G" die Verstellrichtung des Stütztellers 12 nach oben, und mit "D" die Bewegungsrichtung der Membran 18 nach unten bezeichnet. "PLUS" gibt den Druck des Mediums vor der von dem Regelventil geregelten Anlage P, und "MINUS" den Druck hinter der geregelten Anlage P an. "EX" ist die Strömungsrichtung des Mediums beim Austritt aus dem Ventilgehäuse 2.

Das Strömungsmedium tritt in Richtung MINUS in das Ventilgehäuse 2 ein, strömt durch den Ventilsitz 5 und tritt in Richtung EX aus. Der MINUS-Druck wirkt über die Impulsleitung 4 auf die obere Seite der Membran 18 und will diese zusammen mit der ersten Druckfeder 9 nach unten bewegen und damit den Ventilsitz öffnen. Gleichzeitig wirkt das Strömungsmedium mit dem PLUS-Druck über die äußere Impulsleitung und den Anschluß 16 auf die untere Seite der Membran 18 und will zusammen mit der zweiten Druckfeder 11 den Ventilsitz 5 schließen. Die Öffnungsstellung des Ventiltellers 6 wird somit aus dem Differenzdruck des Strömungsmediums über das Ventil und die einstellbare Differenzkraft der Druckfedern 9, 11 bestimmt.

In der Kolbenstange 3 ist ein die obere Minusdruckkammer 8 und die untere Plusdruckkammer 10 verbindender, aus einer Winkelbohrung zusammengesetzter Verbindungskanal 20 ausgebildet, dessen Mündung 23 (Fig. 2) in die Minusdruckkammer von einem Sicherheits-Rückschlagventil 21 beherrscht ist, das mit der Federkraft einer an der Kolbenstange 3 befestigten Blattfeder 22 belastet ist. Die Federkraft der Blattfeder 22 ist werksseitig so eingestellt, daß das Rückschlagventil 21 erst bei Überschreitung der zulässigen Druckdifferenz öffnet und diese auf ein zulässiges Maß zurückführt.

Claims (6)

1. Membrangesteuertes Differenzdruck-Regelventil insbesondere für Warmwasser-Heizungsanlagen, mit einem Reglergehäuse, in dem ein mit einem Ventilsitz zusammenwirkender Ventilteller über eine Kolbenstange mit einer zwischen Membrantellern eingespannten Membran verbunden ist, von welcher eine Gehäusekammer in eine ventilsitzseitige Minusdruckkammer, die mit dem Minusdruck beaufschlagt ist, und eine Plusdruckkammer unterteilt wird, die mit dem Plusdruck beaufschlagt ist, und welche von einer einstellbaren Federanordnung in der dem Ventilsitz abgewandten Richtung belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung eine in der Minusdruckkammer (8) angeordnete, an dem Reglergehäuse und den Membrantellern (17, 19) abgestützte erste Druckfeder (9) und eine in der Plusdruckkammer (10) angeordnete, an den Membrantellern (17, 19) abgestützte zweite Druckfeder (11) aufweist und daß die zweite Druckfeder (11) in der Plusdruckkammer (10) an einem in dieser drehfest gehaltenen, axial verstellbaren Stützteller (12) mit einer zentralen Gewindebohrung gegengestützt ist, in welche eine drehbare, axial festgelagerte Schraubspindel (14) eingreift, die abgedichtet aus der Plusdruckkammer herausgeführt ist und außerhalb derselben einen Betätigungsansatz aufweist.

2. Membrangesteuertes Differenzdruck-Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) mittels des Stütztellers (12) durch Drehen der Schraubspindel (14) bis zum Aufsitzen des Ventiltellers (6) auf dem Ventilsitz (5) zwangsläufig verstellbar ist.

3. Membrangesteuertes Differenzdruck-Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützteller (12) einen Anschlag (24) aufweist, der für das zwangsläufige Verstellen der Kolbenstange (3) mit einem Gegenanschlag an dieser oder an den Membrantellern (17, 19) zusammenwirkt.

4. Membrangesteuertes Differenzdruck-Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druckfeder (11) für das zwangsläufige Verstellen der Kolbenstange (3) bis zur Selbstblockierung zusammendrückbar ist.

5. Membrangesteuertes Differenzdruck-Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kolbenstange (3) oder den Membrantellern (17, 19) eine die Minusdruckkammer (8) mit der Plusdruckkammer (10) verbindender Verbindungskanal (20) ausgebildet ist, der von einem in die Minusdruckkammer öffnenden federbelasteten Sicherheits-Rückschlagventil (21) beherrscht ist.

6. Membrangesteuertes Differenzdruck-Regelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Membrantellern ein zweiter die Minusdruckkammer mit der Plusdruckkammer verbindender Verbindungskanal ausgebildet ist, der von einem in die Plusdruckkammer öffnenden federbelasteten Sicherheits-Rückschlagventil beherrscht ist.