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Regelventil Die Erfindung betrifft ein Regelventil, dessen Ventilkegel
durch ein niit ihm gekuppeltes Steuerorgan betätigt wird; welches unter dem Druck
eines gasförmigen oder flüssigen Steuermittels steht. Der Druck des Steuermittels
kann dabei von einer beliebigen Größe, z. B. von der Temperatur oder dem Druck auf
der Austrittsseite des Regelventils abhängen. Als Steuerorgan kann eine einseitig
von -dem Steuermittel -beaufschlagte Membran dienen, die als Flachmembran oder als
Wellrohrbalg ausgebildet sein kann. Es kann aber auch als Steuerorgan ein Kolben
benutzt werden, der auf der einen Seite unter dem Druck des Steuermittels steht.
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Es ist außerdem bekannt, Regelventile von dem Eintritts- oder dem
Austrittsdruck des Ventils zu entlasten, und zwar mittels einer Entlastungsmembran,
welche auf der einen Seite mit dem Eintritts- bzw. Austrittsraum des Ventilgehäuses
in unmittelbarer Verbindung steht. Auch diese Entlastungsmembran kann entweder als
Wellrohrbalg oder als Flachmembran ausgeführt sein, wobei sie im letzteren Fälle
ebenso wie übrigens die Steuercnembran anstatt aus Metall auch aus anderen Stoffen,
z. B. aus Gummi oder Buna, bestehen kann.
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Wenn das Ventil zum Regeln von gas- oder dampfförmigen bzw. flüssigen
Medien hoher Temperatur, also z. B. zum Regeln von überhitztem Dampf, dient, so
übt die hohe Temperatur auf die Entlastungsmembran einen schädigenden Einfluß aus,
welcher ihre Lebensdauer merklich beeinträchtigen kann. Das ist bei der Regelung
von überhitzten Dampf auch dann der Fall, wenn der
Ventilkegel nur
von dem Austrittsdruck entlastet ist, um beim Ausbleiben des Steuermittels oder
beim Eintreten einer sonstigen unvorhergesehenen Störung infolge des auf den Kegel
wirkenden Eintrittsdruckes eine automatische Schließung zu erreichen. Es ist bekannt,
daß beim Drosseln von überhitztem Dampf der Wärmeinhalt konstant bleibt und deshalb
der Anfangs- und Endzustand im Wärmeinhalt-Entropie-Diagramm für Wasserdampf auf
einer Waagerechten liegt. Man findet dabei aus diesem Diagramm, daß die Temperaturen
des Dampfes beim Drosseln nur sehr wenig abfallen, so daß also auch bei der Entlastung
des Ventils nur von dem Austrittsdruck die Entlastungsmembran hohen Temperaturen
ausgesetzt ist. Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil der hohen Temperaturbeanspruchung
der Entlastungsmembran bei einem durch gasförmiges oder flüssiges Steuermittel gesteuerten
Regelventil dadurch, daß die dem Ventilgehäuse abgekehrte, d. h. nicht mit -dem
geregelten Medium in Berührung stehende Seite der Entlastungsmembran von dem Steuermittel
.bespült wird. Dadurch findet eine gute Kühlung der Entlastungsmembran statt, welche
die nur verhältnismäßig geringe Kühlung durch das sich auf der Arbeitsseite der
Entlastungsmembran ansammelnde Kondensat kräftig unterstützt und so die Lebensdauer
der Entlastungsmembran wesentlich erhöht. Wenn, wie es meist der Fall sein dürfte,
für die Regelung des Steuer mitteldruckes auf der Arbeitsseite des Steuerorgans
ein besonderes Steuerventil dient, welches in Abhängigkeit von der zu regelnden
Größe das Steuermittel in den Arbeitsraum des Steuerorgans eintreten bzw. aus diesem
austreten läßt, so ist es zweckmäßig, das Steuermittel der Entlastungsmembran zuzuführen,
bevor es in dieses Steuerventil eintritt, damit die Entlastungsmembran unabhängig
von der Stellung des Steuerventils . mit Sicherheit immer von dem Steuermittel bespült
wird.
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Es ist üblich, die Entlastungstnembran so anzubringen, daß sich das
Gehäuse, in welchem sie untergebracht ist, unmittelbar an den Ventilkörper anschließt.
Bei der Anordnung nach der Erfindung wird das Steuerorgan zweckmäßig an einer Verlängerung
des Ventilschaftes befestigt, welche durch den Deckel ,des die Entlastungsmembran
enthaltenden und von dem Steuermittel gefüllten Gehäuse in das Steuergehäuse geführt
ist. Damit nicht durch diese Durchführung das Steuermittel auf die falsche Seite
.des Steuerorgans gelangen kann, wird hier vorteilhaft eine besondere Abdichtungsmembran,
Stopfbüchse od.:dgl. zwischengeschaltet. Die w4rksame -Fläche der Entlastungsmembran
kann etwa .gleich der Fläche der Ventilsitzbohrung sein. Die wirksame Fläche des
Steuerkolbens bzw. der Steuermembran richtet sich nach der erforderlichen Höhe der
Öffnungskraft und dem zur Verfügung stehenden Druck des Steuermittels. Wenn die
notwendige Cffnungskraft mit einem Steuerorgan nicht erreicht werden kann, so können
auch deren mehrere vorgesehen werden, die dann zweckmäßig untereinander an dem verlängerten
Ventilschaft, und zwar je in einem besonderen Steuergehäuse, angebracht werden können.
Die Arbeitsräume der verschiedenen Steuergehäuse müssen dabei untereinander in Verbindung
stehen. Die vom Steuermittel nicht beaufschlagte Seite des Steuerorgans steht zweckmäßig
über einem Atniungskanal mit der Außenluft in Verbindung.
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In der Zeichnung sind die Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i einen Querschnitt durch das gesamte Regelventil einschließlich
der Entlastungsmembran und der Steuereinrichtung, Fig.2 eine schematische Schnittdarstellung
der Entlastungs- und Steuerglieder für den =Fall, daß zwei Steuerorgane vorgesehen
sind.
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Bei dem in Fig. i dargestellten Ventil findet eine Entlastung des
Ventilkegels nur von dem Austrittsdruck statt, während der gegen den Deckel io vom
Raum ii aus wirkende Steuerdruck dem Druck auf den Kegel von der Eintrittsseite
her entgegenwirkt. Das Ventil arbeitet deshalb als Sicherheitsventil insofern, als
es bei Ausfall des Druckes in der Steuerleitung sich durch den Druck auf der Eintrittsseite
selbsttätig schließt. Der Ventilkegel 4 ist über den in einer nicht näher bezeichneten
Geradführung geführten Ventilschaft 6 mit dem Deckel io eines als Entlastungsmembran
dienenden Wellrohrbalges 8 gekuppelt. Der Innenraum 12 dieses Wellrohrbalges 8 steht
über einer Öffnung in dem Balgboden 13, durch welche auch der Ventilschaft 6 hindurchgeführt
ist,. mit einem Raum 7 in Verbindung, der seinerseits wieder mit dem Austrittsraum
3 des Ventilgehäuses i in Verbindung steht. Von dem Druck in dem Eintrittsraum 2
des Ventilgehäuses i ist der Ventilkegel nicht entlastet, so daß eine bestimmte
Steuerkraft notwendig ist, um ihn von seinem Sitz abzuheben.
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Zur Steuerung des Ventilkegels 4 dient ein Steuerorgan, welches im
vorliegenden Falle ebenfalls als Wellrohrbalg, bestehend aus denn Wehrohr 2o, der
Grundplatte 22 und dem Deckel 26 ausgebildet ist. Dieser Wellrohrbalg ragt in ein
Gehäuse ig hinein. Der von dem Wellrohrbalg frei gelassene Teil 27 des Innenraumes
des Steuergehäuses ig dient als Arbeitsraum und wird von dem Steuermittel angefüllt.
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Die Kupplung des beweglichen Wellrohrbalgdeckels 26 mit dem Vertilschaft
6 erfolgt über eine Verlängerung 24 des letzteren, die an ihrem oberen Rand in dem
Deckel io der Entlastungsmembran und unten in dem Deckel 26 des als Steuerorgan
dienenden Federrohrbalges befestigt ist. Eine weitere Verlängerung 2g des Vertilschaftes
ragt in einen Ansatz 31 des Steuergehäuses hinein und stelzt dort mit einer Dämpfungsfeder
3o in Verbindung.
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Es sei angenommen, daß das Ventil in Abhängigkeit von dem Druck: oder
der Temperatur in der Austrittsleitung 5 ,gesteuert werden soll. Zu diesem Zweck
steht die Austrittsleitung 5 über eine Hilfsleitung 17 mit einem druck- bzw. temperaturempfindlichen
Steuerventil 16 in Verbindung, welches
je nach seiner Stellung Steuermittel
in den Arbeitsraum 27 des Steuergehäuses i9 eintreten oder aus diesem austreten
läßt. Bevor jedoch das Steuermittel in das Steuerventil 16 eintritt, wird es ,durch
den Raum i i geleitet, den der Entlastungsfederbalg 8, io von dem Innenraum des
ihn umgebenden Gehäuses 9 frei läßt. Die Zufuhr des Steuermittels in diesen Raum
i i erfolgt über eine Leitung 14. Bevor also das Steuermittel in das Steuerventil
16 eintritt, übt es auf das Federrohr der Entlastungsmembran eine kühlende Wirkung
aus und je nach der Höhe des Steuerdruckes entlastet es den Kegel vom Druck auf
der Eintrittsseite.
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Damit nun nicht aus dem Raum i i Steuermittel in den Innenraum des
zur Steuerung dienenden Federrohrbalges 2o eintreten kann, ist eine ebenfalls als
Federrohr ausgebildete Abdichtungsmembran 23 oder eine Stopfbüchse vorgesehen. Das
Federrohr 23 ist mit seinem oberen Rand gas- bzw. flüssigkeitsdicht an der Grundplatte
2i befestigt, während es unten durch einen Deckel 25 verschlossen ist, der die mechanische
Verbindung zwischen der Verlängerung 24 des Ventilschaftes und dem Deckel 26 des
Steuerbalges herstellt. Der frei bleibende Innenraum des Steuerbalges 2o, 26 steht
über einen Atmungskana128 mit der Außenluft in Verbindung.
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Es wurde bereits erwähnt, daß an Stelle eines Steuerorgans auch deren
zwei oder mehr vorhanden sein können. In Fig.2 ist schematisch dargestellt, auf
welche Weise zwei Steuerorgane angeordnet sein können. Hier sitzt unterhalb des
Steuergehäuses i9 noch ein zweites Steuergehäuse 35, welches ebenfalls einen Steuerbalg
32 enthält, der genau so wie der Steuerbalg 2o an einer Verlängerung des Ventilschaftes
6 befestigt ist. Ober eine Leitung 34 stehen die Arbeitsräume der beiden Steuergehäuse
miteinander in Verbindung. Eine Abdichtungsmembran 33 oder Stopfbüchse sorgt dafür,
daß aus dem Arbeitsraum des Steuergehäuses ig kein Steuermittel in den Innenraum
des Steuerbalges 32 eintreten kann.