DE4131709C1 - Fluid pressure differential controlled valve - has housing with seat and valve rod seal with diaphragm - Google Patents
Fluid pressure differential controlled valve - has housing with seat and valve rod seal with diaphragmInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein differenzdruckge
steuertes Ventil mit einem Ventilgehäuse, das einen
Ventilsitz und ein mit einer Ventilstange versehenes
Verschlußstück aufweist, mit einem Membrangehäuse, das
am Ventilgehäuse angebracht und durch eine auf die Ven
tilstange wirkende Membran in zwei Druckräume unterteilt
ist, und mit einer Einstellvorrichtung, die am Membrange
häuse angebracht ist sowie eine auf die Membran wirkende
Sollwertfeder und eine Verstellvorrichtung für die Soll
wertfeder aufweist.
Bei einem bekannten Ventil dieser Art (EP-OS 3 54 427)
gibt es eine durchgehende Ventilstange, die das Ver
schlußstück, die Membran und einen von der Sollwertfeder
belasteten Federteller miteinander verbindet und mit
einem freien Ende nahe des Verschlußstücks in einer
Führung des Ventilgehäuses gelagert ist. Querkräfte,
die im Bereich der Einstellvorrichtung und/oder im Be
reich der Membran auf die Ventilstange übertragen werden,
beispielsweise durch unsymmetrische Federkräfte (Schief
heiten), führen zu unerwünschten Reibungsbeanspruchungen
in der abgedichteten Durchführung des Ventilgehäuses
und damit zu einer Hysterese bei der Ventilbewegung
und zu übermäßigem Verschleiß.
Es ist auch bekannt (US-PS 36 69 403), bei einem Mem
branventil den die Membran abstützenden Teller über ein
Gelenk mit dem Ventilschaft zu verbinden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil
der eingangs beschriebenen Art anzugeben, dessen
Ventilstange leichtgängig und verschleißarm bewegbar
ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
im Zentrum der Membran ein Einsatz befestigt ist, an
dem eine stirnseitige Anlagefläche der Ventilstange
unter dem Einfluß einer Ventilfeder anliegt und der
über ein Gelenk mit einem Stift verbunden ist, der in
die Einstellvorrichtung ragt und dort durch die Sollwert
feder belastet ist.
Bei dieser Konstruktion steht die Membran über eine
erste Kupplungsstelle, die sich zwischen Einsatz und
Anlagefläche befindet, mit der Ventilstange und über
eine zweite Kupplungsstelle, die durch das Gelenk gebil
det wird, mit dem zur Einstellvorrichtung führenden
Stift in Kontakt. Wird die Membrananordnung durch kon
struktive Unsymmetrien oder ungleiche Federkräfte schräg
gestellt, so kann der Einsatz um das Gelenk schwenken
und sich gegenüber der Anlagefläche der Ventilstange
quer verschieben. Es werden daher keine Querkräfte auf
die Ventilstange übertragen. Demzufolge ergibt sich
eine leichtgängige Bewegung der Ventilstange mit minima
ler Hysterese und geringem Verschleiß.
Günstig ist es, daß der Stift abgedichtet aus dem Mem
brangehäuse herausragt und die Einstellvorrichtung als
Baueinheit vom Membrangehäuse abnehmbar ist. Die Abdich
tung des Stiftes erlaubt es, die Sollwertfeder in der
normalen Atmosphäre anzuordnen; sie kann daher jederzeit
verstellt oder durch Austausch der Einstellvorrichtung
ausgewechselt werden. Wegen des Gelenks ist die Dichtung
für den Stift höchstens minimal durch von der Membran
herrührende Querkräfte belastet, behindert also die
leichtgängige Betätigung nicht.
Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich,
wenn der Einsatz an zwei die Membran beidseitig abdecken
den Stützplatten befestigt ist. Dies kann insbesondere
so durchgeführt werden, daß der Einsatz eine Umfangswand
besitzt, die eine zentrische Öffnung der Stützplatten
durchsetzt und dort durch Bördeln befestigt ist. Durch
die Verbindung des Einsatzes mit den Stützplatten wird
sichergestellt, daß auch ein vergleichsweise kleiner
Einsatz sicher mit der Membran verbunden ist.
Von Vorteil ist es, daß das Gelenk durch einen Gelenk
kopf, der über einen Hals am Stift befestigt, und eine
den Gelenkkopf hintergreifende Gelenkpfanne im Einsatz
gebildet ist. Hiermit wird berücksichtigt, daß bei den
üblichen Ausführungen eines differenzdruckgesteuerten
Ventils, bei dem im ventilfernen Druckraum der höhere
Druck herrscht, die Sollwertfeder mit Zugkräften auf
die Membran wirken, das Gelenk also Zugkräfte übertragen
muß.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat der Gelenk
kopf eine zumindest teilkugelige Oberfläche und die
Gelenkpfanne ist durch eine Querbohrung gebildet, an
die sich ein Schlitz zur Aufnahme des Halses anschließt.
Dies erleichtert den Zusammenbau von Einsatz und Stift.
Hierbei kann eine am Stift in Axialrichtung arretierbare
Kappe vorgesehen sein, die den Einsatz im Bereich der
Querbohrung übergreift. Es genügt eine leichte Kunst
stoffkappe, weil keine großen Kräfte aufzunehmen sind.
In weiterer Ausgestaltung empfiehlt es sich, daß im
Einsatz ein Entlastungsventil untergebracht ist, das
bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz
den höher belasteten Druckraum mit dem geringer belaste
ten Druckraum verbindet. Ein Entlastungsventil zwischen
den beiden Druckräumen ist an sich bekannt. Es wird
im vorliegenden Fall platzsparend und leicht herstellbar
im Einsatz vorgesehen.
Insbesondere kann der Einsatz eine mit der Querbohrung
in Verbindung stehende Axialbohrung aufweisen, gegen
deren freies Ende eine Ventilkugel durch eine Feder
gehalten ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich
nung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längs
schnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil.
Das veranschaulichte Ventil besteht aus drei aneinander
befestigten Teilen, nämlich einer Ventileinheit 1, einem
Membranaufsatz 2 und einer Einstellvorrichtung 3.
Die Ventileinheit 1 umfaßt ein Ventilgehäuse 4 mit einem
Ventilsitz 5. Dieser wirkt mit einem Verschlußstück 6
zusammen, das mit einer Ventilstange 7 verbunden ist.
Das Verschlußstück ist auf einen Gewindestutzen 8 der
Ventilstange 7 aufschraubbar und klemmt dabei den Boden
eines aus Blech gezogenen Topfes 9 an einer Stufe der
Ventilstange 7 fest. Ein eine Durchführung bildender
Einsatz 10 im Gehäuse 4 weist einen Führungsabschnitt 11
für die Ventilstange 7 und eine Dichtung 12 für den
Topf 9 auf. Hierbei ergibt sich ein Kompensationsraum 13,
der über ein Kanalsystem 14 im Verschlußstück 6 und
in der Ventilstange 7 mit dem Eingangsraum 15 des Ventil
gehäuses 4 verbunden ist. Auf diese Weise ergibt sich
ein statischer Druckausgleich am Verschlußstück.
Der Membranaufsatz 2 besitzt ein Membrangehäuse 16 mit
einer unteren Schale 17 und einer durch Bördelung hier
mit verbundenen oberen Schale 18. An der unteren Schale
17 ist ein Befestigungsring 19 angebördelt, der mittels
einer Überwurfmutter 20 am Ventilgehäuse 4 befestigt
werden kann. An der oberen Schale 18 ist ein als Stopf
buchse dienendes Dichtungsgehäuse 21 angebördelt, das
eine Profilierung 22 in Form einer umlaufenden Ringnut
mit konusförmigen Seitenwänden besitzt. Eine Membran
23 ist am Rand zwischen den Schalen 17 und 18 eingespannt
und beidseitig durch Stützplatten 24 und 25 abgedeckt.
Ein Einsatz 26 besitzt eine Umfangswand 27, welche eine
zentrische Öffnung der Stützplatten 24, 25 durchsetzt
und dort durch Bördeln befestigt ist. Die Ventilstange
7 trägt am oberen Ende eine durch eine Platte gebildete
Anlagefläche 28, die mit Hilfe einer Ventilfeder 29
gegen den Einsatz 26 gedrückt wird.
Die Membran 23 unterteilt das Membrangehäuse 16 in einen
ventilnahen Druckraum 30 und einen ventilfernen Druckraum
31. Der Druckraum 30 steht über eine Bohrung 32 mit
dem Kompensationsraum 13 und damit mit dem Eingangsraum
15 des Ventilgehäuses 4 in Verbindung. Der Druckraum
31 besitzt einen Anschluß 33 für eine Impulsleitung,
über die ein zu überwachender Anlagedruck, der in aller
Regel höher ist als der Druck im Druckraum 30, zugeführt
werden kann. Im Druckraum 30 gibt es eine Membranfeder
34, welche die Membran 23 nach oben belastet, und im
Druckraum 31 gibt es eine Membranfeder 35, welche die
Membran 23 nach unten belastet. Ein geführter Stift
36 ist am unteren Ende über ein Gelenk 37 mit dem Einsatz
26 verbunden. Er regelt durch das Dichtungsgehäuse 21
nach außen. Das Gelenk 37 weist einen halbkugelförmigen
Kopf 38 auf, der über einen Hals 39 mit dem Stift 26
verbunden ist, und eine Gelenkpfanne 40, welche den
Gelenkkopf 38 hintergreift. Die Gelenkpfanne ist durch
eine Querbohrung 41 gebildet, deren Achse senkrecht
zur Zeichenebene steht und an deren Oberseite sich ein
in gleicher Richtung verlaufender Schlitz 42 für den
Durchtritt des Halses 39 anschließt. Bei der Montage
wird der Gelenkkopf 38 von der Seite her in die Quer
bohrung 41 geschoben und inmitten der Bohrung so durch
eine aufgeschobene Kappe 43 gehalten, daß er eine be
grenzte allseitige Schwenkbewegung durchführen kann.
Im Einsatz 26 ist ein Entlastungsventil 44 vorgesehen,
das eine Ventilkugel 45 aufweist, welche durch eine
Feder 46 gegen das freie Ende einer mit der Querbohrung
41 in Verbindung stehenden Axialbohrung 47 gedrückt
wird.
Die Einstellvorrichtung 3 weist einen ringförmigen Sockel
48 auf, der auf das Dichtungsgehäuse 21 aufschiebbar
und mit Hilfe von Schrauben 49, die mit Kegelspitzen
in die Ringnut 22 greifen, am Membrangehäuse 16 zu be
festigen ist. Eine als Schraubendruckfeder ausgebildete
Sollwertfeder 50 erstreckt sich koaxial zu dem Stift
36 zwischen einer membrannahen Stützplatte 51 und einem
membranfernen Federteller 52. Die Stützplatte 51 wird
durch eine Führung 53 gegen Drehung gesichert und besitzt
ein Außengewinde 54, das mit einem entsprechenden Innen
gewinde an der Umfangswand 55 eines Drehgriffs 56 in
Eingriff steht. Der Drehgriff 56 besitzt am unteren
Ende federnden Zungen 57, die mit Vorsprüngen 58 unter
eine Stufe des Sockels 48 greifen. Der Drehgriff 56
ist daher drehbar, aber axial festgehalten. Auf der
Stützplatte 51 liegt ein Zeigerring 59 auf, der mit
radialen Zeigerzungen 60 durch zwei Axialschlitze 61
des Drehgriffs 56 ragt und mit einer Markierung an der
Außenseite des Drehgriffs zusammenwirkt.
Der Federteller 52 ist über eine Konuswand 62 mit einer
rohrförmigen Verlängerung 63 verbunden, die sich bis
in die Nähe des Membranaufsatzes 2 erstreckt und dort
mit dem Stift 36 eine Kupplung 64, insbesondere eine
Schnappkupplung, bildet. Zu diesem Zweck weist der Stift
36 einen Kopf 65 auf, der stirnseitig mit einer Schräg
fläche 66 versehen ist. Dieser wirkt mit einer ihn hin
tergreifenden Fassung 67 zusammen, die an ihrer Stirn
seite ebenfalls Schrägflächen 68 besitzt. Die Fassung
ist an Federarmen 69 ausgebildet, die durch achsparallele
Schlitze 70 in der rohrförmigen Verlängerung 63 ent
stehen. Die Schlitze 70 verlaufen bis in die Konuswand
62, so daß man durch Einführung eines Werkzeuges durch
eine stirnseitige Öffnung 71 des Drehgriffs 56 am Übergang
von der Verlängerung 63 zur Konuswand 62 ein Sprei
zen der Federarme 69 bewirken und dadurch die Kupplung
64 lösen kann.
Es sei angenommen, daß das veranschaulichte Ventil den
Druckabfall in einer Anlage, beispielsweise in einer
Warmwasserheizungsanlage konstant halten soll. Dann
wird das Ventil am Austritt der Anlage, also in der
Rücklaufleitung angeordnet und der Anschluß 33 mit der
Vorlaufleitung verbunden. Der untere Druckraum 30 führt
dann den Rücklaufdruck und der obere Druckraum 31 den
Vorlaufdruck. Dies ergibt eine in Schließrichtung wirken
de Kraft. Ihr wirkt die Kraft der Sollwertfeder 50 ent
gegen, die im Bereich des Gelenks 38 und der Kupplung
64 als Zugkraft wirksam ist. In üblicher Weise stellt
sich ein Gleichgewichtszustand ein, bei dem der Druck
abfall in der Anlage den gewünschten Wert hat.
Die Sollwertfeder kann jederzeit durch Verdrehen des
Drehgriffs 56 verstellt werden. Wenn man einen anderen
Federsatz verwenden möchte, kann einfach die Einstellvor
richtung 3 als Baueinheit ausgetauscht werden. Hierbei
können mit Hilfe eines Werkzeuges, das einen kleineren
Konuswinkel als die Konuswand 62 besitzt, die Federarme
69 gespreizt werden, so daß die Kupplung 64 gelöst wird.
Bei der erneuten Montage erfolgt das Aufschnappen der
Kupplung 64 wegen der Schrägflächen 66 und 68 automa
tisch. Wenn die Kraft der Sollwertfeder 50 zu groß sein
sollte, genügt es, den Federteller 52 etwas nach unten
zu drücken, was durch die Öffnung 71 ohne weiteres mög
lich ist.
Das Spiel und die Gelenkbeweglichkeit der Kupplung 64
verhindert, daß Querkräfte, die bei einer Unsymmetrie
der Sollwertfeder 50 am Federteller 52 auftreten können,
in störendem Maß auf den Stift 36 übertragen werden.
Das gleiche gilt wegen des Gelenks 37 auch, wenn die
Membran 23 irgendwelche Schieflagen erleidet. Der Stift
36 kann daher reibungsarm und leicht beweglich durch
das Dichtungsgehäuse 21 hindurchgeführt werden. Auch
auf die Ventilstange 7 können keine Querkräfte von der
Membran übertragen werden, weil die Ventilstange 7 vom
Einsatz 26 getrennt ist und lediglich Druckkräfte über
tragen werden können. Infolgedessen ist auch an der
Dichtung 12 keine störende Reibung, welche die Beweg
lichkeit des Ventils behindert und störenden Verschleiß
hervorruft, zu befürchten.
Bei Heizungsanlagen kann es geschehen, daß durch Ab
sperren aller Verbraucher der Rücklaufdruck aufgrund
der Abkühlung des Wassers und die damit verbundenen
Kontraktion im Druckraum 30 abfällt, während der Vorlauf
druck im Druckraum 31 dem normalen Anlagedruck ent
spricht, beispielsweise 5 bar. Damit man keine dicken
und trägen Membranen verwenden muß, ist das Entlastungs
ventil 44 vorgesehen, das unter den genannten Umständen
öffnet und einen teilweisen Druckausgleich zwischen den
beiden Druckräumen 30 und 31 bewirkt.
Claims (9)
1. Differenzdruckgesteuertes Ventil mit einem Ventilge
häuse, das einen Ventilsitz und ein mit einer Ventil
stange versehenes Verschlußstück aufweist, mit einem
Membrangehäuse, das am Ventilgehäuse angebracht und
durch eine auf die Ventilstange wirkende Membran
in zwei Druckräume unterteilt ist, und mit einer
Einstellvorrichtung, die am Membrangehäuse angebracht
ist sowie eine auf die Membran wirkende Sollwertfeder
und eine Verstellvorrichtung für die Sollwertfeder
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentrum
der Membran (23) ein Einsatz (26) befestigt ist,
an dem eine stirnseitige Anlagefläche (28) der Ventil
stange (7) unter dem Einfluß einer Ventilfeder (29)
anliegt und der über ein Gelenk (37) mit einem Stift
(36) verbunden ist, der in die Einstellvorrichtung
(3) ragt und dort durch die Sollwertfeder (50) be
lastet ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Stift (36) abgedichtet aus dem Membrangehäuse
(16) herausragt und die Einstellvorrichtung (3) als
Baueinheit vom Membrangehäuse (16) abnehmbar ist.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Einsatz (26) an zwei die Membran (23) beid
seitig abdeckenden Stützplatten (24, 25) befestigt
ist.
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einsatz (26) eine Umfangswand (27) besitzt, die
eine zentrische Öffnung der Stützplatten (24, 25)
durchsetzt und dort durch Bördeln befestigt ist.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gelenk (37) durch einen Ge
lenkkopf (38), der über einen Hals (39) am Stift (36)
befestigt ist, und eine den Gelenkkopf hintergreifende
Gelenkpfanne (40) im Einsatz (26) gebildet ist.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gelenkkopf (38) eine zumindest teilkugelige Ober
fläche hat und die Gelenkpfanne (40) durch eine Quer
bohrung (41) gebildet ist, an die sich ein Schlitz
(42) zur Aufnahme des Halses (39) anschließt.
7. Ventil nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine
am Stift (36) in Axialrichtung arretierbare Kappe
(43), die den Einsatz (26) im Bereich der Quer
bohrung (41) übergreift.
8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß im Einsatz (26) ein Entlastungs
ventil (44) untergebracht ist, das bei Überschreiten
einer vorgegebenen Druckdifferenz den höher belasteten
Druckraum (31) mit dem geringer belasteten Druckraum
(30) verbindet.
9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einsatz (26) eine mit der Querbohrung (41) in
Verbindung stehende Axialbohrung (47) aufweist, gegen
deren freies Ende eine Ventilkugel (45) durch eine
Feder (46) gehalten ist.
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Date | Code | Title | Description |
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8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: PATENTANWAELTE KNOBLAUCH UND KNOBLAUCH, 60322 FRANK |
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R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |