DE4445588C2 - Membrangesteuertes Differenzdruckventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein membrangesteuertes Differenzdruckventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein derartiges Differenzdruckventil ist aus DE 72 22 729 U1 bekannt. Einlaß und Auslaß sind in der Höhe gegen­ einander versetzt, und es ist ein ausgeprägtes Membran­ dosen-Unterteil vorhanden, das zwar einstückig mit dem übrigen Ventilgehäuse ausgebildet ist, aber nach wie vor schalenartig vom eigentlichen Gehäuse nach oben ragt.

Ein weiteres Differenzdruckventil ist beispielsweise aus EP 0 405 339 A2 bekannt. Es weist ein Ventilgehäuse mit Einlaß, Auslaß und Ventilsitz auf und, getrennt hiervon, eine Membrandose, deren Unterteil einen in das Ventilgehäuse einzuführenden Sockel besitzt, der gleichzeitig eine Durchführung für die mit der Membran verbundene, das Verschlußstück tragenden Ventilstange bildet. Die Ventilstange ist hohl ausgebildet. Sie ent­ hält im Bereich der Durchführung einen Kanal, der den Innenraum des Ventilgehäuses mit der inneren Druckkam­ mer verbindet, und ist im Bereich der Membran mit einem großen Hohlraum versehen, in welchem die Sollwertfeder angeordnet ist. In einem zentrischen Fortsatz des Dec­ kels ist eine Stellvorrichtung vorgesehen, mit der die Kraft der Sollwertfeder geändert und der Hub des Ver­ schlußstücks begrenzt bzw. das Ventil völlig geschlos­ sen werden kann. Diese Konstruktion hat eine große Bau­ höhe und nimmt in der Einbaustellung einen großen Raum ein.

US 4 250 915 beschreibt ein automatisches Steuerventil zum Aufrechterhalten der Durchflußrate eines Fluids auf einem konstanten Wert. Hier sind eingangsseitig und ausgangsseitig Flansche vorgesehen. Ein Federgehäuse mit einer Feder, die über eine Ventilstange auf die Membran wirkt, ist auf die Oberseite des Ventilgehäuses aufgeschraubt.

JP-Abstr. 60-176118 (A) in Pat. Abstr. of JP, P-425 Jan. 31, 1986, Vol. 10/No. 26 zeigt ein automatisches Durchflußregelventil, bei dem in einem Ventilgehäuse ein Einlaß und ein Auslaß achsversetzt zueinander ange­ ordnet sind. Zur Betätigung eines Ventilelements ist eine Membran vorgesehen, die von einer Feder abgestützt ist. Diese Membran ist relativ klein.

DE-OS 14 98 461 zeigt einen Flüssigkeits-Mengenregler, der als Eckventil ausgebildet ist. Eine ausgeprägte Membrandose ist vorgesehen. Das untere Teil der Membrandose ist einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet, steht jedoch relativ weit über das eigentliche Ventil­ gehäuse nach außen vor.

DE-PS 383 714 zeigt eine Vorrichtung zum Regeln und Messen von in geschlossenen Leitungen strömenden Flüs­ sigkeiten oder Gasen mit einem Ventilgehäuse, das ein­ gangsseitig und ausgangsseitig Flansche aufweist. Ein Membrangehäuse hat eine Ausdehnung, die sich über die Flansche hinaus erstreckt. Es muß daher mit einem ge­ wissen seitlichen Abstand zum Ventilgehäuse angeordnet sein.

DE 40 35 179 A1 zeigt ein Thermostatventil zur Regelung der Temperatur der Kühlflüssigkeit einer Brennkraftma­ schine mit einem Ventilgehäuse, das an seinem oberen Ende einen Bördelrand aufweist, mit dem ein Gehäuseteil befestigt ist, das ein Stellorgan umgibt.

DE 42 03 370 A1 beschreibt die Verbindung einer Ventil­ spindel mit einem Ventilgehäuse und ein Verfahren zum Herstellen der Verbindung, bei dem ein Ventilgehäuse an seinem oberen Rand umgebördelt wird, um eine Scheibe festzuhalten, die in Eingriff mit einer Nut der Ventil­ spindel steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Diffe­ renzdruckventil der eingangs beschriebenen Art mit ge­ ringem Platzbedarf anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Differenzdruckventil der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dieser Konstruktion entfällt eine gesonderte Mem­ brandose sowie eine Kupplung zwischen Membrandose und Ventilgehäuse. Dies führt nicht nur zu einer geringen Bauhöhe, sondern auch zu einer erheblichen Verringerung der Herstellungs- und Montagekosten. Da der Durchmesser der Membran nur um höchstens 20% kleiner ist als die zwischen Einlaß und Auslaß gemessene Länge des Ventil­ gehäuses, wird praktisch die gesamte Länge des Ventil­ gehäuses für das Unterteil der Membrandose ausgenutzt. Es können daher ausreichend große Membranen verwendet werden. Weil die Innenflächen von Unterteil und Deckel parallel zueinander verlaufen, erhält man so eine sehr flache Membrandose, die eine weitere Verringerung der Bauhöhe ermöglicht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür ge­ sorgt, daß der Ventilsitz der Membran abgewandt ist und die Ventilstange den Ventilsitz durchsetzt, in einer Bohrung des Ventilgehäuses geführt ist und in der Mem­ brandose mit der Membran verbunden ist. Die sich hier­ bei ergebende Ventilfunktion ist beispielsweise für ein in die Vorlaufleitung einer Heizungsanlage einzubauen­ des Differenzdruckventil geeignet.

Hierbei ist es günstig, daß das Ventilgehäuse auf der der Membran abgewandten Seite eine dem Einführen des Verschlußstücks dienende Montageöffnung aufweist, die durch einen Einsatz verschließbar ist. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr einfache Montage des Verschluß­ stücks.

Vorteile bietet es ferner, daß der der Membran benach­ barte Teil der Ventilstange eine Bohrung im Ventilge­ häuse abgedichtet durchsetzt, deren Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Ventilsitzes ist, und daß der dem Verschlußstück benachbarte Teil der Ventilstange einen gegenüber dem Bohrungsquerschnitt kleineren Quer­ schnitt hat. Bei einer solchen Bemessung ergibt sich ein druckentlastetes Ventil.

In weiterer Ausgestaltung empfiehlt es sich, daß das Ventilgehäuse auf der der Membran abgewandten Seite ein manuell von außen zu betätigendes Stellglied zur Be­ grenzung des Hubs des Verschlußstücks bzw. zum Schlie­ ßen des Ventils aufweist. Dieses Stellglied kollidiert nicht mit der Membran. Es kann direkt auf das Ver­ schlußstück wirken. Es kann auch mit dem die Montage­ öffnung verschließenden Einsatz kombiniert sein.

Mit Vorzug weist das Ventilgehäuse einen die innere Druckkammer mit dem Ventilinneren verbindenden Durch­ bruch auf. Die innere Druckkammer wirkt dann als Eigendruckkammer. Hierfür benötigt man keine Kanäle in der Ventilstange.

Günstig ist es auch, daß die Mündung eines Drucklei­ tungsanschlusses so im Deckel angeordnet ist, daß sie von der Membran verschließbar ist. Wenn die äußere Druckkammer bei eingebautem Differenzdruckventil geöff­ net wird, beispielsweise um eine Sollwertfeder auszu­ wechseln, ergibt sich automatisch eine Abdichtung. Die eingespannte Membran trennt die äußere Druckkammer vom Ventilinnenraum ab und verschließt außerdem den Druck­ leitungsanschluß.

Es empfiehlt sich, daß das Federgehäuse abnehmbar und die sich an seiner Stirnseite abstützende Sollwertfeder austauschbar ist. Dies führt zu einer sehr einfachen Konstruktion, bei der neue Sollwerte durch einen einfa­ chen Federaustausch erreicht werden.

Hierbei ist es günstig, daß der Deckel einen die Soll­ wertfeder führenden Hals aufweist, an dessen Außenseite das Federgehäuse befestigt ist. Auf diese Weise hat der Hals eine Doppelfunktion.

Eine ebenfalls empfehlenswerte Alternative besteht dar­ in, daß das Federgehäuse einstückig mit dem Deckel aus­ gebildet ist und eine von außen drehbare Einstellspin­ del aufweist, mit der ein drehfest gehaltenes Stützele­ ment zum Abstützen der Feder axial verstellbar ist. Hier kann der Sollwert kontinuierlich verändert werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Differenzdruckven­ tils und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Aus­ führungs form.

Das in Fig. 1 gezeigte Differenzdruckventil weist ein Ventilgehäuse 1 mit einem Einlaß 2 und einem Auslaß 3 sowie einem Ventilsitz 4 auf. Die Oberseite des Ventil­ gehäuses 1 bildet den Unterteil 5 einer Membrandose 6, die sich nahezu über die gesamte axiale Länge des Ven­ tilgehäuses 1 erstreckt. Eine Membran 7 ist mit ihrem äußeren Rand 8 zwischen dem Unterteil 5 und einem Dec­ kel 9 festgeklemmt, wobei ein Bördelrand 10 des Ventil­ gehäuses 1 über den Rand des Deckels 9 greift. Die ein­ ander zugewandten Flächen von Unterteil 5 und Deckel 9 verlaufen parallel zueinander.

Die Membran 7 unterteilt die Membrandose 9 in eine in­ nere Druckkammer 11, die über einen Durchbruch 12 in der Gehäusewand mit dem ausgangsseitigen Innenraum 13 des Ventilgehäuses 1 in Verbindung steht, und eine äu­ ßere Druckkammer 14, welche über einen Druckleitungs­ anschluß 15 mit einem Drucksensor 16 verbunden ist. Die Mündung 17 des Druckleitungsanschlusses befindet sich in einem ebenen Abschnitt des Deckels 9, wo sie durch die Membran 7 abgedeckt und damit verschlossen werden kann. Eine Sollwertfeder 18 stützt sich einerseits an der Stirnfläche 19 eines Federgehäuses 20 ab und wirkt andererseits auf eine Membranplatte 21. Die Sollwertfe­ der 18 wird von einem Hals 22 geführt, an dessen Außen­ seite ein Gewinde 23 zum Aufschrauben des Federgehäuses 20 vorgesehen ist. Auf diese Weise kann eine Sollwert­ feder 18 ausgewechselt werden, um einen gewünschten Sollwert vorzugeben.

Das Zentrum der Membran 7 ist zwischen der Membranplat­ te 21 und einer Verstärkungsplatte 24 festgeklemmt, wo­ bei eine Schraube 25 die beiden Platten 21 und 24 stirnseitig gegen einen Ventilschaft 26 hält, der am gegenüberliegenden Ende ein Verschlußstück 27 trägt, das mit dem Ventilsitz 4 zusammenwirkt. Das der Membran 7 benachbarte Ende der Ventilstange 26 ist durch eine Bohrung 28 im Ventilgehäuse 1 geführt und dort durch eine Dichtung 29 abgedichtet. Der Durchmesser dieser Bohrung 28 ist gleich dem Innendurchmesser des Ventil­ sitzes 4. Bohrung 28 und Ventilsitz 4 können in einem Arbeitsgang gebohrt werden. Der dem Verschlußstück 27 benachbarte Teil 30 der Ventilstange 26 hat einen ge­ ringeren Querschnitt als die Bohrung 28. Auf diese Wei­ se ergibt sich ein druckentlastetes Ventil.

Auf der der Membran 7 gegenüberliegenden Seite des Ven­ tilgehäuses befindet sich eine Montageöffnung 31, die durch einen einschraubbaren Einsatz 32 verschließbar ist. Im Einsatz ist ein Stellglied 33 angeordnet, das mit Hilfe des Drehgriffs 34 verschraubbar und dadurch axial verstellbar ist. Mit diesem Stellglied 33 kann der Hub des Verschlußstücks 27 begrenzt und gewünsch­ tenfalls das Ventil auch vollständig geschlossen wer­ den.

Bei der Montage wird die Membran 7 mit Membranplatte 21 und Verstärkungsplatte 24 an Ort und Stelle gebracht. Alsdann wird die Ventilstange 26 durch die Montageöff­ nung 31 eingeführt und durch die Schraube 25 mit dem Membranzentrum verbunden. Danach wird der Einsatz 32 in die Montageöffnung 31 geschraubt und der Deckel 9 an Ort und Stelle gebracht und durch Umbördeln des Bördel­ randes 10 befestigt. Nach Wahl der gewünschten Soll­ wertfeder 18 kann das Federgehäuse 20 aufgeschraubt werden. Gegebenenfalls läßt sich die Ventilstange 26 auch erst anbringen, nachdem der Deckel 9 mit dem Un­ terteil 5 verbunden worden ist.

Das Federgehäuse 20 kann auch während des Betriebes abgenommen werden. Die Membran 7 verhindert einen Was­ seraustritt aus dem Ventilinneren und durch Abdeckung der Mündung 17 einen Wasseraustritt aus dem Drucksensor 16.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 1 nur in der Ausgestaltung des Deckels 35, der einstückig mit einem Federgehäuse 36 ausgebildet ist. Die Sollwertfeder 37 stützt sich an einem drehfest gehaltenen Stützelement 38 ab, das mit Hilfe einer Einstellspindel axial verstellbar ist. Zu diesem Zweck besitzt die Einstellspindel 39 einen In­ nensechskant 40 zum Drehen und ein Außengewinde 41 für die Axialverstellung des Stützelements 38. Eine solche Sollwertfeder 37 kann kontinuierlich verstellt werden.

In beiden Ausführungsformen bildet die innere Druckkam­ mer 11 eine Eigendruckkammer, welche vom Ausgangsdruck des Ventils beaufschlagt ist. Ein solches Ventil kann insbesondere in die Vorlaufleitung einer Heizungsanlage eingebaut werden, wobei die obere Druckkammer 14 mit dem Rücklaufdruck versorgt wird. Die Grundidee der Er­ findung läßt sich aber auch bei solchen Differenzdruck­ ventilen anwenden, bei denen die innere Druckkammer 11 mit dem Eingangsdruck beaufschlagt wird, wie dies bei­ spielsweise bei im Rücklauf einer Heizungsanlage ange­ ordneten Ventilen der Fall ist.

Claims (10)

1. Membrangesteuertes Differenzdruckventil, mit einem Ventilgehäuse, das einen zwischen einem Einlaß und einem Auslaß verlaufenden Durchflußkanal und in diesem einen mit einem Verschlußstück zusammenar­ beitenden Ventilsitz aufweist, und mit einer durch eine Sollwertfeder belasteten Membran, deren äuße­ rer Rand zwischen dem Unterteil und dem Deckel ei­ ner Membrandose festgeklemmt ist, deren Zentrum über eine Ventilstange mit dem Verschlußstück ver­ bunden ist und die eine innere und eine äußere Druckkammer voneinander trennt, wobei das Unterteil der Membrandose einstückig mit dem Ventilgehäuse ausgebildet ist, der Deckel ein die Sollwertfeder aufnehmendes Federgehäuse trägt und der Durchmesser der Membran nur um höchstens 20% kleiner ist als die zwischen Einlaß und Auslaß gemessene Länge des Ventilgehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß das Un­ terteil (5) der Membrandose (6) durch die den Durchflußkanal begrenzende Oberseite des Ventilge­ häuses (1) gebildet ist, daß ein den Rand des Deckels (9) übergreifender Bördelrand (10) an der Oberseite des Ventilgehäuses (1) ausgebildet ist und daß die Innenflächen von Unterteil (5) und Dec­ kel (9) parallel zueinander verlaufen.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (4) der Membran (7) abgewandt ist und die Ventilstange (26) den Ventilsitz (4) durch­ setzt, in einer Bohrung (28) des Ventilgehäuses (1) geführt ist und in der Membrandose (6) mit der Mem­ bran (7) verbunden ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ventilgehäuse (1) auf der der Membran (7) abgewandten Seite eine dem Einführen des Ver­ schlußstücks (27) dienende Montageöffnung (31) auf­ weist, die durch einen Einsatz (32) verschließbar ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der der Membran (7) benachbarte Teil der Ventilstange (26) eine Bohrung (28) im Ventilgehäuse (1) abgedichtet durchsetzt, deren Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Ventil­ sitzes (4) ist, und daß der dem Verschlußstück (27) benachbarte Teil (30) der Ventilstange (26) einen gegenüber dem Bohrungsquerschnitt kleineren Quer­ schnitt hat.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) auf der der Membran (7) angewandten Seite ein manuell von außen zu betätigendes Stellglied (33) zur Begrenzung des Hubs des Verschlußstücks (27) bzw. zum Schließen des Ventils aufweist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) einen die innere Druckkammer (11) mit dem Ventilinneren (13) verbindenden Durchbruch (12) aufweist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (17) eines Druck­ leitungsanschlusses (15) so im Deckel (9) angeord­ net ist, daß sie von der Membran (7) verschließbar ist.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Federgehäuse (20) abnehmbar und die sich an seiner Stirnseite abstützende Soll­ wertfeder (18) austauschbar ist.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) einen die Sollwertfeder (18) führen­ den Hals (22) aufweist, an dessen Außenseite das Federgehäuse (20) befestigt ist.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Federgehäuse (36) einstüc­ kig mit dem Deckel (35) ausgebildet ist und eine von außen drehbare Einstellspindel (39) aufweist, mit der ein drehfest gehaltenes Stützelement (38) zum Abstützen der Feder (37) axial verstellbar ist.