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Druckminderventil Die Erfindung betrifft ein Druckminderventil, bei
dem der Kegel durch die Differenz der auf einer Membran oder einem Federungskörper
lastenden Drücke betätigt wird, indem auf der einen Seite der Membran der Minderdruck
und auf der anderen Seite ein konstanter oder nahezu konstanter Gas-oder Luftdruck
ruht. Bei den Druckminderventilen dieser bekannten Art muß der konstante Gas- oder
Luftdruck durch besonders zu bedienende Zuführung des Gases oder der Luft erzeugt
werden. Ein weiterer Nachteil macht sich auch dann bemerkbar; wenn die Leitung,
in die das Druckminderventil eingeschaltet ist, außer Betrieb gesetzt und damit
vollkommen drucklos wird. Dann lastet nämlich auf dem Balg oder der Membran der
konstante Gas- oder Luftdruck, der die Membran einseitig stark überlastet. Müssen
Membranen oder Balgen aber einem starken überdruck ,gewachsen sein, so werden sie
entsprechend steif und für die Anwendung bei Druckminderventilen ungeeignet.
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Mit der Erfindung sollen diese Mängel beseitigt und dafür gesorgt
werden, d'aß der Gas- oder Luftdruck selbsttätig bei Inbetriebsetzen hergestellt
und bei Außerhetriebsetzen wieder aufgehoben wird. Dies wird dadurch erreicht, daß
der Gas- oder Luftdruck durch einen Anschluß an die Minderdruckleitung erzeugt und
durch ein vom Minderdruck unter Gegenwirkung einer regelbaren Feder- oder Gewichtsbelastung
gesteuertes Absperrorgan konstant gehalten wird. Dadurch, daß die Membran in drucklosem
Zustand einen Impuls im Öffnungssinne auf das Druckminderventil ausübt, wird sich
bei Inbetriebsetzen der Druck aus dem Vordruckraum auch in
den Niederdruckraum
fortpflanzen und von dort nicht nur unter sondern auch über das besondere Absperrorgan
über die Membran geleitet, bis durch das Steigen des Minderdruckes die Gegenwirkung
der regelbarzh Feder- oder Gewichtsbelastung des Hilfsäb -sperrorgans überwunden
und dieses geschlossen wird. Damit ist der Gas- oder Luftdruck über der Membran
entsprechend der Feder-oder Gewichtsbelastung des Hilfsabsperrorgans eingestellt
und konstant gehalten. Die Konstanthaltung des Druckes wird durch Schwankungen des
Minderdruckes in geringfügigen Grenzen nicht beeinträchtigt, weil gemäß weiterer
Ausbildung des Erfindungsgedankens an dem Absperrorgan zur Konstanthaltung des Druckes
die Absperrplatte unter Einschaltung eines verriegelbaren toten Ganges mit der Spindel
verbunden ist. Dieser tote Gang ist einstellbar und wird jeweils so bemessen, daß
erst nach einem angemessenen Abfall des Druckes in der Minderdruckleitung das Absperrorgan
geöffnet wird und den Druck über der Steuermembran abläßt. Dagegen wird man zum
Einstellen des Minderdruckes diesen toten Hub ausschalten und das Ventil auf diese
Weise in Ansprechbereitschaft halten.
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Handelt es sich um sehr hohe Drücke, die über der Membran notwendig
sind, so ist zweckmäßig in der Anschlußleitung an die Minderdruckleitung eine Saugdüse
angeordnet, durch die bei Inbetriebsetzen des Druckminderventils und der damit erfolgenden
schnellen Strömung in der Minderdrucknebenleitung zusätzlich Gas oder Luft angesaugt
wird. Diese Saugdüse ist mit einem Rückschlagorgan verbunden, welches das Zurückströmen
des Gases verhindert. Um den zum Betrieb der Saugdüse notwendigen Überdruck zu erzielen,
wird der Minderdruck den beiden Räumen (über und unter der Membran) Tiber Düsen
zugeleitet, die :ein Zurückstauen des Druckes gestatten. Das Hilfsabsperrorgan wird
jedoch von dem zurückgestauten Druck (dem Druck in der Verbraucherleitung) abhängig
gemacht, so daß, es mit Erreichen dieses Druckes schließt. Die weitere Wirkungsweise
soll unten beschrieben werden.
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Besonders zweckmäßig erweist sich die neue Ausbildung des Druckminderventils
für solche bekannten Arten, bei denen der Federungskörper zur Hauptsteuerung mittels
einer Hebelübersetzung mit der Spindel des Druckminderventils verbunden ist. Die
bekannten Druckminderventile dieser Art arbeiten nämlich mit einem Kraftkolben,
der durch ein Gewicht oder eine Feder im Gleichgewicht gehalten wird. Bei sehr höhen
Drücken in der Minderdruckleitung werden diese Gewichte oder Federn sehr groß, wenn
man die Kolben nicht allzu klein machen will, was mit Rücksicht auf die Größe der
Verstellkräfte begrenzt ist. Bei der Erfindung ist demgegenüber der Federungskörper
zur Hauptsteuerung stets .entlastet, so daß sein Durchmesser ohne jede Gefahr beliebig
groß gemacht werden kann.
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Die Qualität des neuen Druckminderventils nach der Erfindung wird
noch dadurch erhöht, daß der Hauptabsperrkegel des Druckminderventils als Doppelsitzkegel
ausgebildet ist, der mit einem nachgiebigen Gehäusesitz zusammenarbeitet. Wegen
dieses nachgiebigen Gehäusesitzes ist einmal vollkommene Abdichtung möglich, zum
anderen auch die Zusammensetzung des Doppelsitzkegels aus zwei Teilen derart, daß
beide Dichtflächen vollkommen gleiche Größe haben, so daß vollkommene Entlastung
gewährleistet wird. Besonders vorteilhaft ist weiter noch, daß die Übertragung der
Membranbewegung mittels der Hebelübersetzung auf die Spindel über eine Drehstopfbüchse
erfolgt, die nur geringe Reibungskräfte auslöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen Abb. i das neue Ventil in schematischer Darstellung, Abb.2 eine Teilansicht
der Drehstopfbüchse, Abb. 3 ein Schema mit Saugdüse und Rückschlagorgan, Abb. q.
eine Einzelheit.
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Das Ventil besitzt einen Vordruckraum i, einen vollkommen entlasteten
und wegen der nachgiebigen Ausbildung des einen Gehäusesitzes völlig dicht absperrbaren
Doppelkegel 2 und einen Minderdruckraum 3. Die Verstellung des Kegels wird durch
einen Hebel 4. bewirkt. Das eine Hebelende liegt im Vordruckraum i und greift an
der Ventilstange an; das andere Hebelende liegt infolge der Verbindung 1¢ im Minderdruckraum
3 und am Steuerbalg 5 an, der das Ventil, solange keinerlei Druck in der Leitung
i ist, evtl. unter Zuhilfenahme eines Gewichts Q offen hält. Die Achse 6, die vom
Vordruckrauin i (Abb. 2) in den Minderdruckraum 3 führt, ist mittels Drehstopfbüchsen
7 oder anderer geeigneter Mittel so abgedichtet, daß der Hebelbewegung keine wesentliche
Reibung entgegensteht. Der Raum 15 über dem Steuerbalg 5 enthält ein Luftpolster,
das über die Leitung ä mit dem Minderdruckraum 3 in Verbindung stehen kann. In dieser
Leitung befindet sich ein Absperrventil 9, das durch eine Feder 1o, deren
Spannung einstellbar ist, offen gehalten und bei genügender Druckbeaufschlagung
des Balges 1i geschlossen wird. Die Druckbeaufschlagung erfolgt über die Leitung
12 aus dem Minderdruckraum 3.
Wirkungsweise Bei Inhetriebsetzen
der Leitungen entsteht wegen des Offenstehens des Kegels z in den Räumen i und 3
sofort Druck. Da in diesem Zustand auch das Ventil 9 offen steht, entsteht auch
in dem Raum 15 oberhalb des Balges 5 ein Druck, der dem unterhalb des Balges 5 infolge
der Verbindung 14 gleich ist. Ein ebenso hoher Druck stellt sich im Raum oberhalb
des Balges i i ein. Sobald der Druck dort die Spannung der Feder io überschreitet,
wird das Ventil 9 geschlossen. Die Luft im Raum 15 ist nunmehr auf einen der Federspannung
i o entsprechenden Druck gespannt, den sie infolge ihres dichten Einschlusses beibehalten
mub.. Dieser Druck stellt die in-1 wesentlichen konstante Belastung des Balges 5
dar. Steigt in den Räumen i und 3 der Druck nun weiter an, so bewirkt das übergewicht
dieses Druckes unter dem Steuerbalg 5 ein Anheben desselben, wobei die Größe des
Raumes 15 ein wesentliches Zusammendrücken des Luftpolsters verhindert. Damit wird
mittels des Hebels 4 und .des Kegels a ein Drosseln des Durchströmquerschnitts von
i nach 3 und mithin ein Einregeln des Minderdruckes entsprechend der Federspannung
io bewirkt. Der Vordruck kann dabei jede beliebige Höhe, sofern sie nur einen gewissen
Betrag oberhalb des Minderdruckes bleibt, annehmen. Wegender völligen Entlastung
des Doppelsitzes a vermag das Ventil die vorgesehene Steuerung leicht vorzunehmen
und den Minderdruck auch bei schwankendem Vordruck ,auf der vorgeschriebenen Höhe
zu halten.
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Die Druckeinstellung wird normalerweise dadurch erreicht, daß zunächst
durch Verstellen der Schraube 9b die Spindel mit dem Kegel verriegelt und die Feder
auf den gewünschten Druck gespannt wird, wobei das Hilfsventil geeicht und mit einer
Skala versehen sein kann, die ein einfaches Ablesen der Einstellung gestattet. Im
Betrieb kann ein höherer Druck ohne weiteres durch Höherspannen der Feder erzielt
werden, ein niedrigerer Druck dagegen durch Entspannen der Feder und Ablassen von
Luft, was am einfachsten durch ein vorübergehendes Abstellen des Vordruckes erzielt
wird.
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In jedem Fall wird die Schraube 9b nach erfolgter Einstellung zurückgedreht,
damit zwischen Spindel und Kegel ein toter Gang entsteht.
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Wird auf der Minderdruckseite kein Druck entnommen, so wird der Kegel
z wegen der nachgiebigen Anordnung des einen Gehäusesitzes völlig dicht abgesperrt.
Man hat es in der Hand, vermöge der Durchbildung der genannten Nachgiebigkeit und
der Größe der Hebelübersetzung und der des Balges 5, den zum Erzielen der Schließkraft
nötigen Anstieg des Minderdruckes gering zu halten.
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Wird Druck entnommen, so fällt natürlich im Gesamtbereich des Raumes
3 der Druck. Balg i i wird durch die Feder nach oben bewegt. Damit das Ventil 9
erst nach Erreichen eines bestimmten, wenig unterhalb des zur Steuerung des Hauptventils
notwendigen Impulses liegenden Druckabfalles öffnet, ist der Kegel 9c so eingehängt,
daß die Stange 13 einen mittels der Schraube 9v einstellbaren toten Gang zurücklegen
muß;, ehe sie 4en Kegel 9c anheben kann. Der Druck im Raum 15 bleibt mithin zunächst
konstant und bewegt, da er das Übergewicht hat, den Steuerbalg 5 nach unten, wodurch
der Hauptkegel öffnet und mithin den Minderdruck auf seinen Sollwert zurückführt.
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Wird die Leitung vordruckseitig völlig außer Betrieb gesetzt, so öffnet
nach einem gewissen, wie oben geschildert, geringen Druckabfall im Raum 3 auch das
Ventil 9, so dag der Steuerbalg 5 auch in diesem Fall einem einseitig beträchtlich
überwiegenden Druck nicht ausgesetzt wird. Mit der Durchführung des Kegelhalses
9a durch das Gehäuse wird übrigens noch bewirkt, daß beim Wiederanstellen der Leitung
der Kegel unter dem Einfluß des einströmenden Druckes ganz nach oben geschoben wird
und so ohne toten Gang für den Angriff des Balges i i bereitsteht. Schließlich verhindert
die Einschaltung eines engen Rohres im Wasserraum 15 ein Schlagen des Ventils.
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Von einer gewissen Höhe des Minderdruckes an erfolgt die Inbetriebsetzung
sinngemäß wie vorstehend, nur wird gemäß Abb. 3 in die Leitung 14 eine Düse 16 und
in die Leitung 8 ein Strahlappärat 18 mit Rückschlagventil i 9 eingeschaltet. Dia
der Strahlapparat zunächst wie die Düse 16 als Drossel wirkt, wird der im Raum 3
.entstehende Druck mehr ansteigen .als in. den Leitungen bzw. Räumen hinter den
Düsen. Durch entsprechende Bemessung der Düsen bildet sich in den angeschlossenen
Räumen ein gleich großer Druck. Sobald ein gewisses Druckgefälle erreicht ist, springt
der Strahlapparat an und fördert Luft über das Ventil 9 in den Raum 15. Die Membran
i i ist mit der Leitung 3 unmittelbar verbunden. Sobald dort ein der Federspannung
iö entsprechender Druck herrscht, schließt das Ventil9, was im weiteren die Absperrung
des Kegels 2 im Gefolge hat. Dies wiederum hat zur Folge, daß der Druck im Raum
3 auf den Druck in den Räumen über und unter der Membran 5 absinkt. Haupt- und Hilfsventil
öffnen wieder, und es erfolgt ein fortschreitender Ausgleich .der Steuerdrücke mit
dem Minderdruck, evtl.
unter mehrmaliger Wiederholung des vorge.
nannten Spieles. Der Strahlapparat tritt dabei nicht mehr in Tätigkeit. Das Rückschlagventil
z9 verhindert ein Entweichen des Druckes nach außen.
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Nach erfolgter Einstellung dreht man die Schraube 9b auf Betriebsstellung
zurück und entriegelt Spindel und Kegel.
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In Abb. ¢ ist noch dargestellt, wie der Hebel 4 auch im Minderdruckraum
3 an der Spindel des Druckminderventils angreifen kann, so daß die Drehstopfbüchse
nach Abb. z in gewissen Fällen gespart werden kann.