DE4139895C2 - Bausatz für ein Differenzdruckregelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bausatz für ein Differenzdruckregelventil. Das Differenzdruckregelven­ til ist insbesondere zum Einsatz in Heizkörper aufwei­ senden Heizungsanlagen bestimmt, bei denen zwecks gleichmäßiger Versorgung die Druckdifferenz zwischen Vorlaufleitung und Rücklaufleitung konstant gehalten werden soll.

Der Bausatz soll es ermöglichen, unter weitgehender Verwendung gleicher Baueinheiten zwei Bauformen eines solchen Differenzdruckregelventils herzustellen. In der ersten Bauform ist das Ventil von einem Differenzdruck abhängig. In der zweiten Bauform kann dieser Differenz­ druck von einem zweiten Differenzdruck übersteuert wer­ den. Eine solche Bauform ist beispielsweise erwünscht, wenn das Ventil nicht nur die Druckdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf kontant halten soll, sondern auch die Durchflußmenge begrenzt werden muß. Insbesondere soll der Monteur noch am Einsatzort in der Lage sein, die eine oder andere Bauform zu wählen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1.

Unter Verwendung von Ventilgehäuse, erster Membrankap­ sel und Aufsatz ergibt sich ein Differenzdruckregelven­ til, das ausschließlich auf die Druckdifferenz zu bei­ den Seiten der Membran der ersten Membrankapsel an­ spricht, insbesondere also auf die Differenz zwischen Vorlaufdruck und Rücklaufdruck.

Ein solches Differenzdruckregelventil ist bereits in der älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 41 31 708 beschrieben.

Die zweite Bauform ergibt sich aus den vorstehend er­ wähnten Bauteilen und der zweiten Membrankapsel, die aufgrund der angepaßten Befestigungselemente und des zugehörigen Membranschafts sehr einfach zwischen dem Ventilgehäuse und der ersten Membrankapsel eingebaut werden kann.

Mit der zweiten Membrankapsel kann der Druckabfall an einer Blende überwacht werden, wie dies an sich bekannt ist (Samson AG "Meß- und Regeltechnik", Typenblatt T 3017, Seite 148). Hiermit läßt sich zu­ sätzlich zur Druckdifferenzregelung die Durchflußmenge begrenzen.

Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Anschlag­ fläche der Membran der ersten Membrankapsel und dem Ventilschaft erlaubt es, die einzelnen Bauteile einfach aneinanderzusetzen, ohne spezielle Verbindungsmittel zwischen Ventilschaft, Anschlagfläche und Membranschaft vorsehen zu müssen. Die kraftschlüssige Verbindung zwi­ schen der Membran der zweiten Membrankapsel und dem Anschlag erlaubt eine freie Bewegung der Membran der zweiten Membrankapsel während des Druckdifferenz-Regel­ betriebs und eine Einflußnahme dieser Membran im Falle einer Überschreitung eines Grenzwerts der Durchflußmen­ ge. Bei alledem brauchen die Membrankapseln nicht zer­ legt zu werden, sondern können insgesamt als Baueinhei­ ten verwendet werden. Es besteht auch keine Gefahr, daß die Membranen bei der Umrüstung beschädigt werden.

Es ist zwar bekannt (DE-AS 12 72 667), ein Druckdiffe­ renzventil wahlweise mit einer Membrankapsel oder mit zwei Membrankapseln zu versehen, um die wirksame Mem­ branfläche bei gleicher Membrangröße zu verdoppeln. Hierbei sind die Druckräume der beiden Membrankapseln parallelgeschaltet.

Die Verwendung von Außengewinde und Überwurfmutter ge­ mäß Anspruch 2 führt zu einer sehr einfachen und stabi­ len Verbindung der einzelnen Bauteile.

Die Führung gemäß Anspruch 3 hält den Membranschaft auf seiner axialen Bewegungsbahn, so daß er trotz der kraftschlüssigen Verbindung als sicheres Kraftübertra­ gungsglied dient.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 erlaubt es, die ein­ ander benachbarten Druckräume der ersten und zweiten Membrankapsel miteinander zu verbinden, so daß hierfür nur ein Steuerleitungsanschluß erforderlich ist.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 ist es möglich, daß der dem Ventilgehäuse zugewandte Druckraum der zweiten Membrankapsel aus einer Ventilkammer mit Druck versorgt wird, was ebenfalls einen Steuerleitungs-An­ schluß erspart.

Die Belastungsfeder gemäß Anspruch 6 ist zweckmäßig, um der Membran der zweiten Membrankapsel die für ihre Funktion erforderliche Vorspannung zu geben. Eine sol­ che Belastungsfeder läßt sich bei der Montage leicht einbauen. Es ist lediglich erforderlich, sie vor dem Aufsetzen der zweiten Membrankapsel auf dem Ventilge­ häuse abzustützen.

Die Verwendung zweier Halbschalen gemäß Anspruch 7, die durch Bördelung miteinander verbunden sind, ist mög­ lich, weil die Membrankapseln als Ganzes gehandhabt werden können. Außerdem ist die Membran gut geschützt.

Auch die Bördelverbindungen gemäß Anspruch 8 und 9 tra­ gen dazu bei, die Membrankapseln als nicht weiter zer­ legbare Baueinheiten vorzusehen, die ohne größere Über­ legung eingebaut werden können.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 10 wird mit Hilfe des verstellbaren Drosselelements im Ventil die Blende geschaffen, deren Druckabfall zur Betätigung der zwei­ ten Membrankapsel dient.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Bauform ei­ nes aus dem erfindungsgemäßen Bausatz herge­ stellten Differenzdruckregelventils,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Bauform eines aus dem erfindungsgemäßen Bausatz herge­ stellten Differenzdruckregelventils,

Fig. 3 einen vergrößerten Längsschnitt durch die erste und die zweite Membrankapsel und

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild für den Einbau der zweiten Bauform des Differenzdruckregelventils.

Zum erfindungsgemäßen Bausatz gehören im wesentlichen vier Baueinheiten, nämlich ein Aufsatz 1, eine erste Membrankapsel 2, eine zweite Membrankapsel 3 und ein Ventilgehäuse 4. Für die zweite Bauform (Fig. 2) werden alle vier Baueinheiten verwendet, bei der ersten Bau­ form (Fig. 1) entfällt die zweite Membrankapsel 3; die erste Membrankapsel 2 wird direkt auf das Ventilgehäuse 4 aufgesetzt. Die erste Bauform entspricht dem Diffe­ renzdruckregelventil gemäß der Anmeldung P 41 31 708; hierauf wird wegen weiterer Einzelheiten verwiesen.

Der Aufsatz 1 weist einen Drehgriff 5 auf, mit dessen Hilfe eine Stützplatte 6 für eine Sollwertfeder 7 ver­ stellt werden kann. Diese Sollwertfeder 7 wirkt über ein Zwischenstück 8 mit nach oben gerichteter Kraft auf einen zur ersten Membrankapsel 2 gehörenden Verbin­ dungsschaft 9. Des weiteren besitzt der Aufsatz 1 einen Sockel 10, mit dem er an der ersten Membrankapsel 2 befestigt werden kann.

Das Ventilgehäuse 4 weist einen Zulaufstutzen 11, einen Ablaufstutzen 12 und dazwischen einen Ventilsitz 13 auf. In einen Halsabschnitt 14 ist ein Einsatz 15 ein­ geschoben, der eine Führung für einen Ventilschaft 16 bildet, der auch ein Verschlußstück 17 trägt. Eine Blende wird mit Hilfe eines Drosselelements 19 gebil­ det, das die Form eines Topfes mit nach innen gebogenem Rand aufweist und zur Veränderung des Blendenquer­ schnitts mittels einer Schraube 20 von außen vertikal verstellbar ist. Die Ventilkammer 21 zwischen Blende 18 und Ventilsitz 13 steht über einen Verbindungskanal 22, der durch das Verschlußstück 17 und den Ventilschaft 16 verläuft sowie eine durch den Einsatz 19 hindurchgehen­ de Mündung 23 besitzt, mit der Oberseite dieses Einsat­ zes 15 in Verbindung. Ein Blechtopf 24 grenzt diesen Verbindungskanal gegen die austrittsseitige Ventilkam­ mer ab. Der Ventilschaft 16 trägt am oberen Ende einen Teller 26, an dem sich eine Ventilfeder 27 abstützt, welche das Verschlußstück 17 in Öffnungsrichtung bela­ stet. An der Außenseite des Halsabschnitts 14 ist ein Befestigungselement 28 in Form eines Außengewindes vor­ gesehen.

Die Membrankapsel 2 weist zwei Halbschalen 30 und 31 auf, die am Rand durch eine Bördelung 32, welche auch den Rand einer Membran 33 festspannt, miteinander ver­ bunden sind. Die obere Halbschale 30 trägt einen An­ schlußstutzen 34 für eine Steuerleitung und einen ange­ bördelten Einsatz 35, durch welchen der Betätigungs­ schaft 9 abgedichtet nach außen geführt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Anschlußring 36 ange­ bördelt, der mittels einer Stufe 37 ein Befesti­ gungselement 38 in Form einer Überwurfmutter festhält. Die Membran 33 ist durch einen Doppelteller 39 ver­ stärkt, in dem mittig ein Einsatz 40 eingebördelt ist. Mit ihm ist der Schaft 9 über ein Gelenk 41 verbunden. Er weist ein Rückschlagventil 42 auf, das den Druckraum 43 unterhalb der Membran 33 mit dem Druckraum 44 ober­ halb dieser Membran zu verbinden gestattet, wenn der Druckunterschied zu groß wird. An der Unterseite des Einsatzes 40 ist eine Anlagefläche 45 vorgesehen. Die Membran 33 wird von einer ersten Feder 46, die im Druckraum 43 untergebracht ist, und in entgegengesetz­ ter Richtung von einer Feder 47, die im Druckraum 44 untergebracht ist, belastet. Die Feder 46 ragt durch einen offenen Bereich 48 der unteren Halbschale 31 und stützt sich an der zweiten Membrankapsel 3 ab. Die Fe­ der 47 stützt sich am Einsatz 35 ab.

Die zweite Membrankapsel 3 weist ebenfalls zwei Halb­ schalen 50 und 51 auf, die am Rand durch eine Bördelung 52, welche auch den Rand der Membran 53 erfaßt, mitein­ ander verbunden sind. Die obere Halbschale trägt einen Anschlußstutzen 54 für eine Steuerleitung. Ferner ist ein Einsatz 55 angebördelt, der an der Außenseite ein Befestigungselement 56 in Form eines Außengewindes trägt. Der Einsatz 55 bildet eine Führung 57 für einen Membranschaft 58 und besitzt einen Durchgangskanal 59. Die untere Halbschale 51 ist mit einem angebördelten Anschlußring 60 versehen, der mittels einer Stufe 61 ein Befestigungselement 62 in Form einer Überwurfmutter trägt. Innerhalb dieses Anschlußringes verbleibt ein offener Bereich 63. Die Membran 53 ist durch einen Dop­ pelteller 64 verstärkt. Dieser liegt einseitig an einem Anschlag 65 des Membranschaftes 58 an, ist aber im übrigen auf diesem Membranschaft verschiebbar. Die Mem­ bran 53 unterteilt die Membrankapsel 3 in zwei Druck­ räume 66 und 67 und ist durch eine Belastungsfeder 68 belastet, die den offenen Bereich 63 durchsetzt und sich am Ventilgehäuse 4 abstützt.

Die Befestigungselemente sind so ausgelegt, daß sowohl das Befestigungselement 38 der Membrankapsel 2 als auch das Befestigungselement 62 der Membrankapsel 3 mit dem Befestigungselement 28 am Ventilgehäuse 4 zusammenwir­ ken können. Und die Membrankapsel 3 besitzt außerdem ein Befestigungselement 56, das mit dem Befestigungs­ element 38 der ersten Membrankapsel 2 zusammenwirken kann. Auf diese Weise lassen sich die beiden Bauformen der Fig. 1 und 2 erzeugen.

Es sei angenommen, daß das Druckdifferenzregelventil in der Rücklaufleitung einer Heizungsanlage angeordnet ist. Bei der ersten Bauform der Fig. 1 wird die Membrankapsel 2 mit Hilfe der Befestigungselemente 28 und 38 auf dem Ventilgehäuse 4 angebracht und der An­ schluß 34 mit der Vorlaufleitung verbunden. Das bedeu­ tet, daß der Druckraum 44 Vorlaufdruck und der Druck­ raum 43, weil er über die Verbindungsleitung 22 mit der Ventilkammer 18 verbunden ist, Rücklaufdruck führt. Infolgedessen erzeugt die Membrankapsel 2 eine in Ven­ tilschließrichtung wirkende Kraft, der im wesentlichen die Kraft der Sollwertfeder entgegenwirkt, so daß sich ein Gleichgewichtszustand ergibt. Unter dem Einfluß der Ventilfeder 27 liegt der Teller 26 des Ventilschafts 16 kraftschlüssig an der Anlagefläche 45 des Einsatzes 40 an.

Bei der zweiten Bauform der Fig. 2 ist zwischen die Membrankapsel 2 und das Ventilgehäuse 4 noch die Mem­ brankapsel 3 geschaltet. Sie ist durch das Zusammenwir­ ken der Befestigungselemente 28 und 62 mit dem Ventil­ gehäuse 4 und durch das Zusammenwirken der Befesti­ gungselemente 56 und 38 mit der Membrankapsel 2 verbun­ den. Die Länge des Membranschaftes 58 entspricht annä­ hernd der Höhe der Membrankapsel 3 und ist daher so bemessen, daß unter dem Einfluß der Ventilfeder 27 der Teller 26 des Ventilschafts 16 kraftschlüssig am An­ schlag 65 des Membranschafts 58 und dessen Stirnseite kraftschlüssig an der Anschlagfläche 45 des Einsatzes 40 anliegt. Es besteht jedoch die Möglichkeit, daß der Differenzdruck in der Membrankapsel 3 die Ventilsteue­ rung übernimmt, wenn der dort wirkende Differenzdruck die Kraft der Feder 68 übersteigt. Dann wird der Mem­ branschaft 58 von der Anlagefläche 45 abgehoben und steuert das Verschlußstück 17 weiter in die Schließ­ stellung.

Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel der zweiten Bauform ist in Fig. 4 veranschaulicht. Eine Heizungsanlage be­ sitzt mehrere Heizkörper 70, 71 und 72, die je über ein Thermostatventil 73, 74 und 75 von einer Haupt-Vorlauf­ leitung 76 über eine Abzweig-Vorlaufleitung 77 mit Warmwasser versorgt werden. Dieses kehrt über eine Ab­ zweig-Rücklaufleitung 78 und eine Haupt-Rücklaufleitung 79 zur Heizzentrale zurück. In die Abzweig-Rücklauflei­ tung 78 ist ein Differenzdruckregelventil gemäß Fig. 2 eingebaut. Der Anschluß 34 ist mit der Abzweig-Vorlauf­ leitung 77 und der Anschluß 54 mit der Abzweig-Rück­ laufleitung 78 verbunden. Die Verbindungsleitung 22 schließt den unteren Druckraum 66 der Membrankapsel 3 an die Ventilkammer 21 an. Der Durchgangskanal 59 ver­ bindet die obere Druckkammer 67 der Membrankapsel 3 mit der unteren Druckkammer 43 der Membrankapsel 2. Die Membrankapsel 2 regelt daher den Ventilbetrieb so, daß der Druckabfall zwischen der Abzweig-Vorlaufleitung 77 und der Abzweig-Rücklaufleitung 78 etwa konstant bleibt. Die Membrankapsel 3 sorgt dafür, daß das Ventil drosselt, wenn der Druckabfall über der Blende 18 zu groß wird, also eine zu große Durchflußmenge festge­ stellt wird. Da die im Innern des Ventilgehäuses 4 an­ geordnete Blende 18 einstellbar ist, kann man den maxi­ mal gewünschten Durchfluß unter Verwendung einer für alle Fälle geltenden Feder 68 einstellen.

Claims (10)

1. Bausatz für ein Differenzdruckregelventil, aufwei­ send

• 1. ein Ventilgehäuse (4)
• 1.1 mit einem abgedichtet nach außen tretenden Ventilschaft (16)
• 1.2 und im Bereich der Austrittsstelle angeord­ neten ersten Befestigungselementen (28),
• 2. eine erste Membrankapsel (2),
• 2.1 die in einer ersten Bauform am Ventilgehäuse (4) anbringbar ist,
• 2.2 zu diesem Zweck den ersten Befestigungsele­ menten (28) angepaßte zweite Befestigungsele­ mente (38) aufweist,
• 2.3 und deren Membran (33) eine Anschlagfläche (45) trägt, die in der ersten Bauform direkt mit dem Ventilschaft (16) kraftschlüssig ver­ bunden ist,
• 3. ein Aufsatz (1),
• 3.1 der mit der ersten Membrankapsel (2) verbun­ den oder verbindbar ist
• 3.2 und einstellbare, in Öffnungsrichtung des Ventils wirkende Sollwertfedern (7) aufweist,
• 4. und eine zweite Membrankapsel (3),
• 4.1 die in einer zweiten Bauform am Ventilgehäuse (4) anbringbar ist
• 4.2 und zu diesem Zweck den ersten Befestigungs­ elementen (28) angepaßte dritte Befestigungs­ elemente (62)
• 4.3 und auf der gegenüberliegenden Seite zum Zweck der Anbringung der ersten Membrankapsel (2) in der zweiten Bauform den ersten Befe­ stigungselementen (28) entsprechende vierte Befestigungselemente (56) aufweist,
• 4.4 sowie eine Membran (53) besitzt, die auf ei­ nem Membranschaft (58) verschiebbar gehalten ist und über einen Anschlag (65) kraftschlüs­ sig mit ihm zusammenwirkt,
• 4.5 wobei dieser Membranschaft (58) in der zwei­ ten Bauform kraftschlüssig zwischen die An­ schlagsflächen (45) der Membran (33) der er­ sten Membrankapsel (2) und den Ventilschaft (16) geschaltet ist.

2. Bausatz nach Anspruch 1, bei dem die ersten und vierten Befestigungselemente (28, 56) durch ein Außengewinde und die zweiten und dritten Befesti­ gungselemente (38, 62) durch eine Überwurfmutter gebildet sind.

3. Bausatz nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zweite Membrankapsel (3) im Bereich der vierten Befesti­ gungselemente (56) einen Einsatz mit einer Führung (57) für den Membranschaft (58) aufweist.

4. Bausatz nach Anspruch 3, bei dem die erste Membran­ kapsel (3) inmitten der zweiten Befestigungselemen­ te (38) offen und im Einsatz (55) ein Durchgangska­ nal (59) vorgesehen ist.

5. Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die zweite Membrankapsel (3) inmitten der dritten Befestigungselemente (62) offen ist und im Ventil­ gehäuse (4) ein Verbindungskanal (22) verläuft, der von einer stromaufwärts des Ventilsitzes (13) gele­ genen Ventilkammer (21) ausgeht und inmitten der ersten Befestigungselemente (28) mündet.

6. Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der zweiten Membrankapsel (3) eine in Öffnungsrich­ tung des Ventils wirkende Belastungsfeder (68) zum Einbau zwischen Ventilgehäuse (4) und Membran (53) in der zweiten Bauform zugeordnet ist.

7. Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Membrankapseln (2, 3) je zwei Halbschalen (30, 31; 50, 51) aufweisen, die am Rand miteinander und mit der Membran (33, 53) durch Bördelung (32, 52) verbunden sind.

8. Bausatz nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem Anschlußringe (36; 60), welche die Überwurfmuttern unverlierbar halten, an einer Halbschale (31; 51) der beiden Membrankapseln (2, 3) durch Bördelung befestigt sind.

9. Bausatz nach einem der Ansprüche 3 und 7, bei dem der Einsatz (55) an einer Halbschale (50) der zweiten Membrankapsel (3) durch Bördelung befestigt ist.

10. Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Ventilgehäuse (4) auf der der Austrittsstelle des Ventilschafts (16) gegenüberliegenden Seite ein verstellbares Drosselelement (16) aufweist.