DE8710939U1

DE8710939U1 - Kolben für ein Druckreduzierventil

Info

Publication number: DE8710939U1
Application number: DE8710939U
Authority: DE
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 1986-08-12
Filing date: 1987-08-11
Publication date: 1988-01-07
Also published as: KR880002445A; CN87105543A; NZ221207A; AU7629087A; CA1294513C; ZA875849B; US4809736A; EP0257690A3; DK414287D0; AU580717B2; CN1011329B; JPS6331415U; DK414287A; EP0257690A2; PT85519A; KR920007771B1; PH24921A

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckreduzierventil für Dampf_r Druckluft usw., mit dem der sekundärseitige Fluiddruck auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden soll; insbesondere betrifft die Erfindung einen Kolben für ein Druckreduzierventil, bei dem der primärseitige Fluiddruck auf aie obere Stirnfläche des Kolbens durch ein Servoventil wirkt, das unter dem Einfluß des sekundärseitigen Druckes geöffnet oder geschlossen wird; dabei wird der Kolben durch eine Druckdifferenz zwischen seiner Oberseite und seiner Unter- ) seite betätigt, wobei die Unterst-ite dem sekundärseitigen Druck ausgesetzt ist. Der Kolben öffnet und schließt ein Hauptventil.

Diese Art Druckreduzierventil läßt das primärseitige, durch das Servoventil in den oberhalb des Kolbens liegenden Raum gelangende Fluid auf die obere Stirnfläche des Kolbens wirken und reguliert den auf die Oberseite des Kolbens wirkenden Fluiddruck, während das Fluid durch eine Öffnung zwischen dem Kolben und einem diesen aufnehmenden Zylinder entweichen kann. Aus der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Sho 45-32 717 ist ein Hauptventilkolben bekannt, der in meiner Außen- bzw. Umfangswandung mit zwei Ringnuten für Kolbenringe versehen ist; wenn der Kolben in einen Zylinder eingeführt wird, dehnen sich die Kolbenringe axial aus, um gleichförmig an der Innenwandung des Zylinders anzuliegen.

Es kann vorkommen, daß der Kolben durch vom Hauptventil einströmendes Fluid geneigt bzw. verkantet oder verschwenkt wird, so daß sein oberer Umfangskantenbereich mit der Innenwandung des Zylinders kollidiert, was zu Fehlfuhktionan führt, weil dann ein gleichförmiges, reibungsloses Gleiten

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des Kolbens verhindert wird* Um solche Fehlfunktioften zu vermeiden» müssen die Nuten soweit Wie möglich Voneinander angeordnet werden, so daß ein außeraxiales Verschwenken des Kolbens innerhalb des Zylinders vermieden wird. Die Vergrößerung des Abstandes zwischen den Nuten führt jedoch zwangsläufig zu einer Verringerung der Dicke der oberen Wandung zwischen der oberen Ringnut und der freien Stirnfläche des Kolbens«

Unter gewissen Umständen können vertikale, d.h. koaxiale C Vibrationen des Kolbens auftreten; wenn solches Klirren oder Rattern eintritt, wird die erwähnte, relativ dünne Wandung am oberen stirnseitigen Umfang des Kolbens durch die wiederholten, starken Berührungen dieses Bereichs des verkanteten Kolbens mit der Innenwandung des Zylinders in Richtung auf die Nut deformiert, so daß der Kolbenring in seiner Nut eingeklemmt wird. Als Ergebnis stellt sich ein ungleicher Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder ein, wodurch ein gleichmäßiger, reibungsloser Lauf des Kolbens im Zylinder verhindert wird, was zu Fehlfunktionen des Druckreduzierventils führt.

, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, insbesondere dafür zu sorgen, daß selbst bei außeraxialer bzw. verkanteter Bewegung des Kolbens eine Beeinträchtigung der Kolbenringe nicht eintritt. Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Schutzanspruchs gelöst.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß selbst bei Kollisionen des Kolbens mit der Innenwandung des Zylinders bzw. des Gehäuses durch verkantete Kolbenposition die Umfangs-

kante der oberen Stirnseite des Kolbens aufgrund ihres gegenüber dem Außenumfang des Kolbens zurückversetzten Verlaufs nicht gegen die Innenwandung des Zylinders bzw* Gehäuses anstoßen kann. Dieser Kolbenbereich kann daher aueh in derartigen Situationen selbst bei relativ dünner Wandstärke nicht verformt werden, so daß der betreffende, benachbart liegende Kolbenring niemals eingeklemmt wird.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckreduzierventils;

Fig. 2 einen vergrößerten, teilweisen Schnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Kolben; und

Fig. 3 und 4 einen vergrößerten Schnitt durch zwei weitere Ausführungsbeispiele des Kolbens.

Das erste Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig. 1 und 2 erläutert.

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch ein Gas-Druckreduzierventil mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Kolbens gemäß Fig. 2.

Dieses Ventil besteht aus einem Druckreduzierventil 1, einem Gas- bzw. Dampfabscheider 2 und einem Auslaßventil 3. Ein Ventilgehäuse 10 weist einen Einlaßkanal 12, eine Ventilöffnung 14 und einen Auslaßkanal 16 auf. Der Einlaßkanal 12 wird an eine Quelle für ein primärseitiges Hoch-

druckfluid und der Auslaßkanal 16 an die Niederdruck-Sekun-^ därseite angeschlossen. Die Ventilöffnung 14 ist in einem Ventilsitz ausgebildet.

Ein Kolben 20 weist in seiner Umfangswandung umlaufende Nuten zur Aufnahme von Kolbenringen 21 und 23 auf. Der die Kolbenringe 2i und 23 tragende Kolben 20 ist gleitend in einen Zylinder 22 eingesetzt, wobei elastische Teile 21a und 23a die Kolbenringe radial nach außen drücken. Eine Ko3.benstange erstreckt sich durch die Ventilöffnung 14 und ist so ausgelegt, daß sie einem Hauptventil 18 bzw. seiner Ventilplatte anliegen kann, um eine Öffnung 19 als Verbindung zwischen der oberen und der unteren Seite des Kolbens freizugeben.

Der Kolben besitzt ober- bzw. stirnseitig eine sich verjüngende Oberfläche 25, die sich von der oberen Kolbenflä.che von einem denselben Durchmesser A wie die Nutgründe besitzenden Kreis 27 konisch nach unten zum Außenumfang des Kolbens hin erstreckt. Der derart gebildete Winkel zwischen dieser konisch verlaufenden Fläche 25 und der oberen Kolbenstirnfläche wird so gewählt, daß die konische Oberfläche nicht ,gegen die dem oberen Kolbenteil gegenüberliegende Innenwandung des umgebenden Zylinders bzw. Gehäuses anschlagen bzw. diese nicht berühren kann, selbst wenn der Kolben innerhalb des Zylinders 22 verkantet.

Im Raum oberhalb des Einlaßkanals 12 und des Kolbens 20, d.h. im Primärdruck-Durchlaßkanal 24, der mit einer Kolbenkammer kommuniziert, ist ein Servoventil 26 angeordnet.

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Zwischen Flanschen 30 und 32 ist eine Membran 28 mit ihrem Rand befestigt. Ein Raum unterhalb der Membran 28 steht mit dem Auslaßkanal 16 über einen Sekundärdruckdurchlaß 34 in Verbindung. Außerdem liegt d«a.s freie Ende einer Kolbenstange 36 des Servoventils 26 zentral an der Unterseite der Membran 28 an. Die Kolbenstange 36 wird gegen die Membran 2&bgr; durch den ^ririiT?3rssiti^cfen Fluiddruck und durch dis Krsft ein^r den Ventilkörper des Servoventils 26 vorspannenden Schraubenfeder gedrückt.

Auf der Oberseite der Membran 28 ist ein Federsitz 38 befestigt. Eine Schraubenfeder 40, über die der Druck eingestellt wird, ist zwischen dem Federsitz 38 und einem Federträger 42 angeordnet; eine über ein Gewinde im Ventilgehäuse 10 geführte Stellschraube 44 drückt gegen den Federträger 42.

Durch Drehen der Stellschraube 44 wird der Federträger 42 lageverändert, so daß die Kraft der den Druck einstellenden Feder 40 auf die Membran 28 verändert wird. Die unter der nachgiebigen Kraft der Druckeinstell-Feder 40 stehende Membran 28 wird als Folge des sekundärseitigen, auf die Unterseite der Membran wirkenden Druckes gewölbt, so daß die Kolbenstange 36 zum Öffnen oder Schließen des Servoventils 26 bewegt wird. Die ^olge ist, daß der primärseitige Fluiddruck in die Kolbenkammer gelangt una den Kolben 20 bewegt, dadurch das Hauptventil 18 geöffnet wird und Fluid vom Einlaßkanal 12 durch die Ventilöffnung 14 in den Auslaßkanal 16 gelangen kann. Die Ventilöffnung 14 wird automatisch geöffnet, wenn der sekundärseitige Fluiddruck sich verringert, und geöffnet, wenn dieser Druck ansteigt.

Der obere Teil eines Ringraumes 48 zwischen einer unterhalb der Ventilöffnung 14 angeordneten, zylindrischen Trennwand 46 und dem diese Trennwand 46 umgebenden Ventilgehäuse 10 steht über ein konisches Sieb 50 mit dem Einlaßkanal 12 in Verbindung, während der untere Teil des Ringraums 48 in den oberen Teil einer Abscheidekammer 52 übergeht. Der obere Teil der Abscheidekammer 52 steht außerdem mit der Ventilöffnung 14 über den zentralen Durchgang durch den Innenraum der Trennwand 46 in Verbindung. In dem Ringraum 48 befindet sich eine Leitschaufel 54 in Form einer geneigten Wand.

Wenn somit die Ventilöffnung 14 geöffnet wird, passiert das Fluid aus dem Einlaßkanal 12 den Ringraum 48 und wird dort durch die Leitschaufel 54 verwirbelt und Flüssigkeit nach außen gelenkt, gelangt gegen die Innenwandung des umgebenden Ventilgehäuses und fließt nach unten in die Abscheidekammer 52. Dab leichtere Gas bzw. der Dampf dreht sich um den zentralen Bereich, gelangt vom zentralen Durchgang der Trennwand 46 zur Ventilöffnung 14 und strömt dann durch die Ventilöffnung zum Auslaßkanal 16.

Im Boden der Abscheidekammer 52 befindet sich ein Auslaßventils! tz 58, der zu einer Auslaßöffnung 56 führt. Eine Schwimmerventilkugel 60 ist beweglich in einer am Boden der Abscheidekammer angeordneten Fangkappe 62 untergebracht. Jm unteren Teil ist die Fangkappe 62 mit BeIUftungsöffnungen 64 versehen.

b'imit steigt oder sinkt die Ventilkugel 6C je nach Wasserstand in der Abscheidekammer 52 und öffnet oder schließt 'Jementsprechend den Ventilsitz 58, so daß das sich in der Abscheideiiammer 52 Sammelnde Wääßer" automatisch abfließt.

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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Kolben 20 an seinem oberen Stirnende mit einer ringförmig umlaufenden Stufe 31 versehen, deren obere Kante auf einem Kreis 35 der oberen Kolbenstirnfläche verläuft, der den selben Durchmesser A besitzt wie die die Kolbenringe aufnehmenden Nutgründe in radialer Richtung gesehen. Der Kolbenring 21 wird somit durch eine Ringscheibe 33 gehalten. Eine Funktionsbeschreibung dieses Kolbens in einem Druckreduzierventil ist nicht erforderlich, da sie der des bereits beschriebenen Kolbens 20 nach dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht.

Der Kolben 20 nach dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 besitzt an der Kante in seinem oberen Stirnbereich eine kugel- bzw. kugelkalottenförmige Oberfläche 43, die sich ebenfalls von einem Kreis 41 der oberen Stirnfläche des Kolbens nach unten und außen erstreckt, der wiederum denselben Durchmesser A wie der Grund der die Kolbenringe aufnehmenden Nuten, in radialer Richtung gesehen, besitzt.

Auch hier ist eine Beschreibung der Funktion dieser kugelförmigen Oberfläche bei einem Druckreduzierventil nicht erforderlich, da sie wiederum der des Kolbens 20 nach dem ersten Ausfuhrungsbeispiel entspricht. Im Rahmen der Erfindung können auch Ausführungen vorgesehen werden, bei denen die Außenfläche des Kolbens eben verläuft und die Ringnuten in der Innenwandung des Zylinders gegenüber dem oberen Teil des Kolbens vorgesehen sind.

Die Erfindung hat folgende besonderen Vorteile:

Der Kolben wird nicht deformiert und die Kolbenringe werden selbst bei Stößen, wie sie bei Klappern od.dgl. auftreten

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können, nicht eingeklemmt bzw. gequetscht. Somit kann der Abstand zwischen zwei Kolbenringen so groß gewählt werden, daß der Kolben nicht an die Zylinderinnenwandung gerät, sondern selbst in etwas verkanteter, außeraxialer Lage für lange Zeit noch reibungslos gleitet.

Wenngleich nur gewisse Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

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TLV Co., Ltd. , 881, Nagasuna, Noguchi-cho, Kakogawa-shi, Hyogo, 675 Japan

"Kolben für ein Druckreduzierventil"

Schutzanspruch:

Druckreduzierventil mit einem in seiner Seitenwand mindestens tine Ringnut mit Kolbenring aufweisenden Kolben, der zum Öffnen und Schließen eines Hauptventils in einem Zylinder beweglich ^st und dessen Betätigungsdruck von einem auf den Sekundärdruck reagierenden Servoventil gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangskante (25, 31, 43) der oberen Stirnfläche des Kolbens (20) mit ihrer Außenperipherie axial unterhalb eines Kreises (27, 35, 41) der oberen Stirnfläche liegt, der maximal denselben Radius besitzt, wie der bzw. die Gründe der bzw. die den bzw. die Kolbenring(e) aufnehmenden Nut bzw. Nuten in der Seitenwandung des Kolbens (20).

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