DE4340558C1 - Mindestförderstromventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mindestförderstromventil mit einem Gehäuse, in dem zwischen einem Einlaß und einem Auslaß ein Ventilsitz mit einem federbelasteten Ventilkörper angeordnet ist und das einen Bypassanschluß aufweist, der mit einem Lochdrosselbypassventil durchgangsmäßig verbunden ist, das mit dem Einlaß durchgangsmäßig gesteuert verbunden ist und das einen Bypasssteuerschieber aufweist, der mit dem Ventilkörper fest verbunden und mit ihm zentriert geführt ist.

Ein derartiges Ventil ist aus der DE 41 03 556 A1 bekannt. Bei diesem Ventil liegt der Ventilkörper im Hauptstrom vor dem Austrittsbereich und der damit verbundene Bypass­ steuerschieber im Eintrittsbereich. Deshalb muß der Hauptstrom und der Bypassstrom durch den Bypasssteuer­ schieber hindurchtreten, weshalb dieser einen relativ großen Durchmesser hat, ebenso wie der diesen umgebenden Lochdrosselkorb des Bypasses. Hierdurch ergibt sich eine relativ große Abdicht- und Reibungsfläche, wodurch die Steuerfähigkeit eingeschränkt ist. Weiterhin ist nachteilig, daß der Drosselkorb in dem Gehäuse eingeschweißt oder eingeschrumpft ist und dadurch eine Änderung der Bohrungsanordnung in der Lochdrossel und damit der Steuercharakteristik kaum möglich ist. Die Steuerbarkeit ist außerdem dadurch beeinträchtigt, daß der Ventilkörper vom Hauptstrom rückseitig umflossen wird, wodurch dort abhängig von der Geschwindigkeit ein unterschiedlich hoher Druck ansteht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Mindestförderstromventil zu schaffen, das einfacher aufgebaut ist, einen sehr hohen Dichtheitsgrad auch bei hohem Druck aufweist, dessen Innenkonstruktionsteile leicht montier- und demontierbar sind und das eine definierte Steuercharakteristik aufweist.

Die Lösung ist dadurch gegeben, daß der Ventilkörper und der Bypasssteuerschieber in einem Einsatz axialverschieb­ lich gelagert sind, der zwischen dem Einlaß und dem Auslaß im Gehäuse herausnehmbar gehalten ist, und daß in dem Einsatz der Ventilkörper einlaßseitig angeordnet ist und der Einsatz abstromseitig des Ventilkörpers zu seinem Umgebungsbereich durchbrochen ist, der zum Auslaß geöffnet ist, und daß der Ventilkörper und der Bypasssteuerschieber von einer Bypasszulaufbohrung vom Einlaß her durchsetzt sind und der Bypasssteuerschieber mindestens einen Lochdrosselabschnitt umfaßt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der einlaßseitige Ventilkörper befindet sich in dem Einsatz, der außenseitig vom Hauptstrom umflossen wird, so daß rückseitig des Ventilkörpers kein geminderter Druck infolge der Strömungsverhältnisse auftritt.

Der gesamte Innenausbau einschließlich des Ventilsitzes, des Ventilkörpers mit dem Bypasssteuerschieber sowie der diesen umschließende Einsatz ist in dem Blockgehäuse von der Auslaßseite her mit einem Zentrierstern axial fixiert und seitlich abgestützt. Der Bypassanschluß ist zwischen der Gehäusewandung und dem Einsatz axial beschränkt verschieblich durch Dichtringe abgedichtet eingesetzt und läßt sich vom Bypassanschluß aus herausziehen, so daß dann der Einsatz demontierbar ist.

Vorteilhaft ist der Bypasssteuerschieber in mehrere Abschnitte derart aufgeteilt, daß eine dreistufige Drosselung in einzelnen gemeinsam gesteuerten Lochdrosselbereichen erfolgen kann. Die Unterteilung in die Drosselbereiche erfolgt zwischen dem ersten und zweiten Lochdrosselbereich mit einem eingeschraubten Stopfen sowie endseitig mit einem weiteren Endverschluß­ stopfen. Der am weitestens stromabliegende Lochdrossel­ bereich ist durch eine Ringkammer umgeben, die in den Bypassanschluß mündet, und die anderen beiden Lochdros­ selbereiche sind von einem größeren Ringraum umgeben, in dem sich ein Inneneinsatz befindet, welcher eine der Steuerkanten trägt und außerdem Dichtflächen zum Einlaß­ bereich hin. An diesem inneren Dichtkörper ist der Ventil­ körper mit einer Druckfeder abgestützt, gegen die der Steuerdruck arbeitet. Der Bypasssteuerschieber selbst ist an seinem Endverschlußstopfen druckentlastet, indem eine Entlastungsbohrung durch die Halterung geführt ist. Die dreistufige Lochdrosselanordnung ermöglicht ein geräusch­ armes und definiertes Abbauen des hohen Druckgefälles, das zum Bypassanschluß hin ansteht. Im voll geöffneten Zustand, ist zusätzlich zwischen der zweiten und dritten Drosselstufe eine Konusabdichtung vorgesehen, so daß bei dem normalen Betriebszustand, in dem das Hauptstromventil voll geöffnet ist, der Bypassweg fest geschlossen ist.

Für den Fall daß der Hauptstrom abgesperrt ist, an der Auslaßseite jedoch ein hoher Druck ansteht, ist einerseits zum Einlaß hin ein Kugelrückschlagventil angeordnet, welches die Zuleitung des Bypassstromes in Richtung auf eine eingangsseitig angeschlossene Pumpe absperrt. Weiterhin ist an dem Endverschlußstopfen des Bypasssteuerschiebers außenseitig eine Labyrinthdichtung vorgesehen und vorzugsweise auch an dem inneren Dichtkörper zum Steuerschieber hin eine Labyrinthdichtung angeordnet, so daß vom Auslaß her kein Leckstrom zum Bypassanschluß hin auftritt.

Die Aufteilung der dreistufigen Drossel in den Lochdros­ selbereich des Einsatzes mit seinen zwei Steuerkanten an den zwei stromabliegenden Lochdrosselbereichen und in den weiteren eingesetzten Dichtkörper mit der dritten Steuerkante ergibt die Möglichkeit, Längenänderungen, die infolge einer ungleichen Erwärmung auftreten ebenso wie Toleranzprobleme der Durchmesser, die bei wechselnden Temperaturen auftreten, abzufangen.

Eine vorteilhafte Ausführung ist anhand der Fig. 1 dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Axialschnitt durch das Mindestförderstromventil.

Fig. 1 zeigt ein Mindestförderstromventil mit einem Gehäuse 1 als Blockgehäuse, das einerseits einen Einlaß 3 und andererseits einen Auslaß 4 aufweist, sowie einen seitlichen Bypassanschluß 9. Einlaßseitig ist in einer Ausdrehung ein Ventilsitzring 80 mit einem konischen Ventilsitz 8 abgedichtet gehalten, auf dem sich randseitig ein Einsatz 12 abstützt, der andernends mit einem Zentrierstern 81 im Gehäuse 1 abgedichtet gehalten ist. Der Zentrierstern 81 ist mit einem Innenflansch 82 in einer auslaßseitigen Ausnehmung eingesetzt und stirnrandseitig mit Schweißhaftpunkten 83 fixiert. Im übrigen ist der Innenflansch 82 im eingebauten Zustand durch den Anschlußflansch der Rohrleitung gehalten und bildet für diesen die Gegenflanschfläche.

In dem Einsatz 12 ist einlaßseitig ein Ventilkörper 7 axialverschieblich geführt, welcher zu dem Ventilsitz 8 abdichtend paßt. Im geöffneten Zustand passiert der Hauptstrom zwischen dem Ventilkörper 7 und dem Ventilsitz 8 und verläßt den Einsatz 12 durch seitliche Öffnungen und umströmt diesen außenseitig in dem Umgebungsbereich 13 zum Auslaß 4 hin. Der Ventilkörper 7 ist mit einer Druckfeder 21 über einen Dichtkörper 20 an dem Einsatz 12 abgestützt, wobei der Dichtkörper 20 wiederum an einem Anschlagrand 22 im Einsatz 12 seinen Gegenhalt findet. Von dem Ventilkörper 7 erstreckt sich innerhalb der Druckfeder 21 ein zylindri­ scher Bypasssteuerschieber 11 in den abstromseitigen Teil des Einsatzes 12 hinein. Der Bypasssteuerschieber 11 weist einlaßseitig eine axiale Bypasszulaufbohrung 14 auf, welche in einen ersten Lochdrosselbereich 11A führt, der von einer Zwischenkammer 19 umgeben ist, die weiter stromab zu einem weiteren, zweiten, Lochdrosselbereich 11B im Bypasssteuerschieber 11 führt. An diesen schließt sich in dem Bypasssteuerschieber 11 eine Innenkammer 18 an, welche in einen dritten Lochdrosselbereich 11C führt. Dieser ist von einer Ringkammer umgeben, welche durch ein Bypassrohr 90, das abgedichtet in den Einsatz 12 und in einer Gehäusebohrung gehalten ist, zum Bypassanschluß 9 führt.

Jeweils stromabseitig der drei Lochdrosselbereich 11A-11C befinden sich Steuerkanten 12A-12C, von denen die erste Steuerkante 12A an dem Dichtkörper 20 und die beiden anderen Steuerkanten 12B, 12C unmittelbar an dem Einsatz 12 angeordnet sind. Der Dichtkörper 20 dichtet den Zwischenkammerbereich 19 mit einem Dichtring ab; der Dichtkörper 20 ist durch die Druckfeder 21 mit einem Anschlagrand 22 im Einsatz 12 axial festgelegt und kraftschlüssig gehalten.

Zwischen dem ersten Lochdrosselbereich 11A und dem zweiten Lochdrosselbereich 11B ist ein abdichtender Innenverschlußstopfen 17 eingeschraubt. Endseitig ist der Bypasssteuerschieber 11 mit einem Endverschlußstopfen 15 abgedichtet, der seitlich eine Labyrinthdichtung 30 trägt, die bei guten Gleiteigenschaften eine Abdichtung des Bypasssteuerschiebers 11 zum Einsatz hin bewirkt. Zustromseitig des ersten Lochdrosselbereiches 11A ist die Bypasszulaufbohrung 14 mit einem Rückschlagventil 24, 25 verschlossen, das als Kugelventil mit einer Kugel 24 und einem konischen Sitz 25 ausgebildet ist. Bei geöffneten Bypassventil wird die Kugel 24 angehoben und in einen Freiraum verbracht, der im Inneren des Bypasssteuerschie­ bers 11 sich hinter dem ersten Lochdrosselbereich 11A bis zum Innenverschlußstopfen 17 erstreckt. Falls das Ventil in einer anderen als der gezeichneten Lage einzubauen ist, muß die Kugel 24 noch mit einer Federkraft in Schließ­ richtung beaufschlagt werden.

Zwischen dem ersten Lochdrosselbereich 11A und dem zweiten Lochdrosselbereich 11B befindet sich außen am Bypasssteuerschieber 11 eine konische Dichtkante als Schließfläche 11D, die mit einem konischen Dichtsitz an dem Einsatz 12, und zwar an der Steuerkante 12B des zweiten Lochdrosselbereichs 11B gelegen, einen dichten Schließsitz 12D ergibt, wenn das Bypassventil völlig geschlossen und die Hauptventilstrecke völlig geöffnet ist.

Zur Abdichtung bei ausgeschalteter Pumpe und auslaßseitig anstehendem hohen Druck, sowie auch bei geschlossenem Bypassventil weist der Endverschlußstopfen 15 des Bypasssteuerschiebers 11 eine Labyrinthdichtung 30 auf. An den Endverschlußstopfen 15 schließt sich ein Freiraum 16 in dem Einsatz 12 an, welcher durch eine Entlastungsbohrung in Richtung auf den Auslaß 4 einen Druckausgleich hat.

Bei geschlossenem Ventilkörper 7 und bei abgeschalteter Pumpe und auslaßseitig anstehendem Druck, kann zur Verringerung des Leckstromes in die Pumpe hinein auch in dem Dichtkörper 20 zum Bypasssteuerschieber 11 hin eine Labyrinthdichtung 31 oder alternativ eine Konusabdichtung vorgesehen sein.

Statt des dreistufigen Bypassventiles läßt sich für einen geringeren Druck auch die gesamte Bauform auf ein ein- oder zweistufiges Lochdrosselbypaßventil 10 reduzieren, das beispielsweise nur aus dem Lochdrosselbereich 11C oder den beiden Lochdrosselbereichen 11B, 11C mit der/den zugehörigen Steuerkante(n) 12B, 12C besteht. In diesem Fall kann der Dichtkörper 20 mit seiner Steuerkante 12A völlig entfallen. Außerdem hängt es von den Druckverhältnissen ab, die in den einzelnen Betriebszuständen auftreten und davon ab, ob extern weitere Schieber auf der Bypass-Seite oder auf der Pumpenseite vorhanden sind, ob das Kugelventil oder die Labyrinthdichtungen erforderlich sind.

Die Anordnung der Bohrungen in den verschiedenen Lochdrosselbereichen 11A-11C ist in bekannter Weise abhängig von der Regelcharakteristik im Sinne einer Gleichverteilung des Druckabbaues auszulegen. Diese Auslegung ist dadurch relativ einfach, daß steuerungsseitig nur die Charakteristik des Ventilkegels am Ventilkörper 7 und die der Druckfeder 21 zu berücksichtigen sind, da der Ventilkörper 7 und der Bypasssteuerschieber 11 rückseitig druckentlastet sind. Der gesamte innere Aufbau des Ventils ist gesteckt bzw. geschraubt, so daß die Montage und Demontage zu Zwecken der Inspektion, der Modifikation der Charakteristik und zum Austausch von Dichtungen mühelos zu bewerkstelligen ist.

Claims (14)

1. Mindestförderstromventil mit einem Gehäuse (1), in dem zwischen einem Einlaß (3) und einem Auslaß (4) ein Ventilsitz (8) mit einem federbelasteten Ventilkörper (7) angeordnet ist und das einen Bypassanschluß (9) aufweist, der mit einem Lochdrosselbypassventil (10) durchgangsmäßig verbunden ist, das mit dem Einlaß (3) durchgangsmäßig gesteuert verbunden ist und das einen Bypasssteuerschieber (11) aufweist, der mit dem Ventilkörper (7) fest verbunden und mit diesem zentriert geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (7) und der Bypasssteuerschieber (11) in einem Einsatz (12) axialverschieblich gelagert sind, der zwischen dem Einlaß (3) und dem Auslaß (4) im Gehäuse (1) herausnehmbar gehalten ist, und daß in dem Einsatz (12) der Ventilkörper (7) einlaßseitig angeordnet ist und der Einsatz (12) abstromseitig des Ventilkörpers (7) zu seinem Umgebungsbereich (13) durchbrochen ist, der zum Auslaß (4) geöffnet ist, und daß der Ventilkörper (7) und der Bypasssteuerschieber (11) von einer Bypasszulaufbohrung (14) vom Einlaß (3) her durchsetzt sind und der Bypasssteuerschieber (11) mindestens einen Lochdrosselbereich (11A-11C) umfaßt.

2. Mindestförderstromventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasssteuerschieber (11) endseitig mit einem Endverschlußstopfen (15) abgedichtet ist und der axial daran anschließende Freiraum (16) zum Auslaß (4) hin druckentlastend verbunden ist.

3. Mindestförderstromventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasssteuerschieber (11) mit einem Innenverschlußstopfen (17) versehen ist, der die Bypasszulaufbohrung (14) verschließt, so daß in dem Bypasssteuerschieber (11) eine Innenkammer (18) zum Endverschlußstopfen (15) hin ausgebildet ist, an deren Seitenwänden sich zwei der Lochdrosselbereiche (11B, 11C) erstrecken, deren stromab liegender zum Bypassanschluß (9) führt und deren stromaufliegender zu einer Zwischenkammer (19) führt, die im Einsatz (12) ausgebildet ist und in die ein weiterer zustromseitiger Lochdrosselbereich (11A) mündet, der vor dem Innenverschlußstopfen (17) angeordnet ist.

4. Mindestförderstromventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einsatz (12) jeweils stromab der beiden stromab liegenden Lochdrosselbereiche (11B, 11C) Steuerkanten (12B, 12C) ausgebildet sind und die Zwischenkammer (19) mit einem Dichtkörper (20) abgeschlossen ist, an dem eine dritte Steuerkante (12A) stromab des am weitesten stromaufliegenden dritten Lochdrosselbereiches (11A) ausgebildet ist.

5. Mindestförderstromventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (20) mit einem Dichtring in dem Einsatz (12) abgedichtet gehalten ist und mit einer Druckfeder (21) gegen den Ventilkörper (7) und andererseits an einem Anschlagrand (22) im Einsatz (12) axial abgestützt ist.

6. Mindestförderstromventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bypasszulaufbohrung (14) zustromseitig der Lochdrosselbereiche (11A-11C) ein Kugelventil (24, 25) in Gegenstromrichtung sperrend angeordnet ist.

7. Mindestförderstromventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des am weitesten stromauf liegende Lochdrosselbereiches (11A), zwischen diesem und dem Innenverschlußstopfen (17), ein Aufnahmeraum für die Ventilkugel (24) bei geöffnetem Kugelventil (24, 25) ausgebildet ist.

8. Mindestförderstromventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einer der Dichtflächen zwischen dem Bypasssteuerschieber (11) und dessen umschließenden Wandungen Labyrinthdichtungen (30, 31) ausgebildet sind, die eine hochdruckmäßige Abdichtung vom Auslaß (4) zum Bypassanschluß (9) bilden.

9. Mindestförderstromventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ventilsitz (8) an einem Ventilsitzring (80) befindet, der mit einem Dichtring im Gehäuse (1) abgedichtet und gegen einen stromaufliegenden Anschlag dort gehalten ist und stromab von dem Einsatz (12) gestützt ist, der auslaßseitig durch einen Zentrierstern (81) mit einem Dichtring und einem Innenflansch (82) und ggf. mit Schweißhaftpunkten (83) axial fixiert gehalten ist.

10. Mindestförderstromventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Bypassanschluß (9) zu dem Einsatz (12) ein Bypassrohr (90) führt, das dort beidseitig in Dichtringen in passenden und fluchtenden Bohrungen gehalten ist.

11. Mindestförderstromventil nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Endverschlußstopfen (15) und der Innenverschlußstopfen (17) des Bypasssteuerschiebers (11) Schraubstopfen sind.

12. Mindestförderstromventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Endverschlußstopfen (15) mantelseitig die Labyrinthdichtung (30) trägt.

13. Mindestförderstromventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasssteuerschieber (11) in einer Schließendstellung mit einer konischen Schließfläche (11D) einen Schließsitz (12D) in dem umgebenden Einsatz (12) hat.

14. Mindestförderstromventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Schließsitz (12D) im Bereich der mittleren Steuerkante (12B) ausgebildet ist und die Schließfläche (11D) stromab an den zweiten Lochdrosselbereich (12B) anschließt.