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Regelventil für Über- und Unterdruck Die Erfindung bezieht sich auf
ein Regelventil mit einer scheiben- oder balgförmigen Arbeitsmembran, die unter
der Wirkung des Minderdruckes entgegen einer Belastungsfeder den Ventilkegel oder
einen sonstigen Ventilverschlußkörper derart steuert, daß im Minderdruckraum die
gewünschte Druckhöhe aufrechterhalten wird. Ein derartiger Regler ist für die Regelung
beliebiger flüssiger, gasförmiger oder dampfförmiger Medien, wie Wasser, Benzin,
Ö1, Gas, Luft oder Dampf, aller Art geeignet.
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Es sind Regelventile der vorstehenden Art für Überdruck bekannt, welche
dafür sorgen, daß im Minderdruckraum ein bestimmter, über dem Atmosphärendruck liegender
Druck aufrechterhalten wird. Demgegenüber sind auch Unterdruckregelventile bekanntgeworden,
welche auf einen Unterdruck oder ein Vakuum im Minderdruckraum ansprechen und ein
Überschreiten des gewünschten Unterdruckes verhindern.
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Durch die Erfindung wird bezweckt, ein Regelventil zu schaffen, welches
sowohl für Überdruck als auch für Unterdruck verwendbar ist, ohne daß bauliche Änderungen
vorgenommen werden müssen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
zur wechselseitigen Belastung der Arbeitsmembran Avei gegensinnige, wahlweise in
Wirkstellung einstellbare Federn vorgesehen sind, von denen die eine unter der Wirkung
eines die Arbeitsmembran beaufschlagenden Überdruckes im Sinne einer Schließung
des Ventilkegels, die andere dagegen unter der Wirkung eines die Arbeitsmembran
beaufschlagenden Unterdruckes im Sinne einer Öffnung des Ventilkegels gespannt wird.
Die
wahlweise Einstellung der Federn in ihre Wirkstellung kann gemäß einer besonders
einfachen und vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe einer gemeinsamen
Regulierspindel geschehen, die bei ihrem Vorschub die eine Feder spannt, die andere
Feder dagegen entspannt, und umgekehrt bei ihrer Rückwärtsbewegung die erstgenannte
Feder entspannt und die andere Feder spannt. Beide Federn können bei dieser Ausführungsform
zweckmäßig konzentrisch ineinander angeordnet sein.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß ein und dasselbe Regelventil
mit einem Handgriff aus einem Überdruckventil in ein Unterdruckventil verwandelt
bzw. nach Belieben zur Einstellung eines bestimmten Überdruckes oder Unterdruckes
verwendet werden kann. Es brauchen zu diesem Zweck keinerlei konstruktive Änderungen
an dem Regelventil vorgenommen werden, vielmehr genügt es beispielsweise bei Verwendung
einer gemeinsamen Regulierspindel, durch Vor- oder Rückdrehung dieser Spindel die
eine oder andere Feder in ihre Arbeitsstellung zu bringen. Mit Hilfe der gleichen
Regulierspindel läßt sich dann außerdem noch der jeweils gewünschte Überdruck oder
Unterdruck einstellen. Auf diese Weise wird das Arbeitsgebiet eines Regelventils
der in Rede stehenden Art vervielfacht. An Stelle von zwei verschiedenen Regelventilen
genügt nunmehr in zahlreichen Fällen die Anordnung eines einzigen Reglers gemäß
der Erfindung. Auch wird die Herstellung derartiger Regelventile vereinfacht und
verbilligt sowie die Lagerhaltung vereinfacht.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise
veranschaulicht, und zwar zeigt die einzige Figur der Zeichnung im Längsschnitt
ein Regelventil für Über- und Unterdruck mit balgförmiger Arbeitsmembran und vollständiger
Druckentlastung des Ventilkegels.
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Das in der Zeichnung dargestellte Regelventil besitzt ein Ventilgehäuse
i mit einem Vordruckraum 2 und einem Minderdruckraum 3. Durch den eingezeichneten
Pfeil wird die Durchströmungsrichtung des Ventils angedeutet. Das strömende Medium
gelangt demnach aus dem Vordruckraum 2 durch einen Ventildurchgang 4 in den Minderdruckraum
3, wobei ein Ventilkegel 5 in bekannter Weise je nach den Steuerungsimpulsen den
Ventildurchgang 4 mehr oder weniger weit öffnet oder drosselt bzw. abschließt. Der
Ventilkegel 5 besteht im allgemeinen aus Metall; er kann aber auch mit einer Gummidichtung
versehen oder in sonstiger Weise als Verschlußkörper ausgebildet sein.
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Unterhalb des Ventilgehäuses i ist ein Balggehäuse 6 angeordnet, dessen
Impulsrahm 7 durch Bohrungen 8 einer Führungsbüchse 9 mit dem Minderdruckraum 3
in Verbindung steht.
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In der Führungsbüchse 9 gleitet eine mit dem Ventilkegel 5 verbundene
Ventilstange io, deren unteres Ende mit dem Boden i i eines Federrohres 12 fest
verbunden ist. Der Boden i i und das Federrohr 12 bilden zusammen einen Arbeitsbalg,
dessen unteres Federrohrende in einen Deckel 13 eingedichtet ist. An Stelle eines
solchen Federrohrbalges 11, 12 kann auch eine scheibenförmige Membran vorgesehen
sein. Das Federrohr 12 kann im allgemeinen aus Metall bestehen; man kann aber auch
Membranen aus einem anderen Stoff, wie z. B. Leder, Gummi od. dgl., verwenden.
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Der Innenraum 14 des Arbeitsbalges i 1, 12 steht durch einen im Deckel
13 vorgesehenen Atmungskanal 15 mit der Außenluft in Verbindung. Der Impulsraum
7 ist durch eine mittels einer Schraube 16 verschließbare Bohrung 17 zugänglich,
durch die der Impulsraum 7 entlüftet, gefüllt und entleert werden kann.
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Im Innenraum 14 des Arbeitsbalges 11, 12 ist eine Überdruckfeder 18
angeordnet, die sich einerseits gegen den Balgboden i i und andererseits gegen den
äußeren Bund i9 einer Regulierspindel 2o abstützt. Die Regulierspindel 2o ist in
dem Deckel 13 verschraubbar und hohl oder rohrförmig ausgebildet. Sie besitzt oberhalb
des Bundes i9 eine rohrförmige Verlängerung 21, die gleichzeitig zur Führung der
sie umgebenden - Überdruckfeder i8 dient und an ihrem oberen Ende einen ringförmigen
Bund 22 besitzt. Gegen diesen Bund 22 stützt sich innerhalb der rohrförmigen Verlängerung
21 eine Überdruckfeder 23, deren anderes Ende von einem am freien Ende einer Stange
24 befestigten Federteller 25 abgestützt wird. Oberhalb des Ventilgehäuses i ist
ein weiteres Balggehäuse 26 angeordnet, in welchem ein Entlastungsfederrohr 27 untergebracht
ist. Dieses Entlastungsfederrohr 27 ist einerseits in den oberen Teil des Ventilkegels
5 und andererseits in einen mit einem Atmungskanal 28 versehenen Gehäusedeckel
2,9 eingedichtet. Zum Füllen, Entleeren und Entlüften des äußeren Balggehäuseraumes
3o dient wiederum eine mittels einer Schraube 31 verschließbare Bohrung 32. Ferner
ist zur Führung des Ventilkegels 5 in dem Gehäuse 26 eine besondere Führungsbüchse
33 angeordnet.
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Der mittlere Durchmesser des Entlastungsfederrohres 27 entspricht
dem lichten Durchmesser des Ventildurchganges 4. Dadurch ist das Ventil auf der
Vordruckseite vollständig entlastet. Die Entlastung ,auf der Minderdruckseite wird
durch eine innere Ringfläche des Balgbodens i i herbeigeführt, die dem lichten Durchmesser
des Ventildurchganges 4 entspricht. Die restliche Fläche des Balgbodens i i bildet
die Arbeits- oder Impulsfläche des auf den Minderdruck ansprechenden Arbeitsbalges
i i, 12.
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Das Ventilgehäuse i kann mit dem Balggehäuse 6 und dem Balggehäuse
26 aus einem Stück bestehen, was vor allem bei kleineren Ausführungsformen des Regelventils
von besonderem Vorteil ist. Selbstverständlich können aber die erwähnten Gehäuseteile
auch voneinander getrennt ausgebildet und beispielsweise mittels Verschraubungen,
Flansche od. dgl. miteinander verbunden sein. Die zum Vordruckraum 2 und zum Minderdruckraum
3 führenden Leitungsanschlüsse können als Muffen oder Flansche oder in sonstiger
Weise ausgebildet sein.
Die Wirkungsweise eines Regelventils der
vorstehend beschriebenen Art ist folgende: Beispielsweise soll das Regelventil so
eingestellt sein, daß der Druck des durch das Ventil strömenden Mediums auf ein
bestimmtes Maß reduziert wird, wobei aber im Minderdruckraum 3 noch ein Überdruck,
also ein Druck oberhalb des Atmosphärendruckes, aufrechterhalten werden soll. Zur
Einstellung des Regelventils für diesen Zweck wird die Regulierspindel 2o durch
Rechtsdrehung nach dem Innenraum 14 des Federbalges 11, 12 eingeschraubt, wodurch
die Überdruckfeder 18 gespannt wird. Die Unterdruckfeder 23 dagegen wird durch diese
Bewegung entspannt. Bei dieser Einstellung sucht die Überdruckfeder 18 den Ventilkegel
5 in seine öffnungsstellung zu bringen, und zwar entgegen der Wirkung des Druckes,
der sich aus dem Minderdruckraum 3 durch die Bohrungen 8 in den Impulsraum 7 fortpflanzt
und dort auf die Arbeitsfläche des Balgbodens wirkt. Sobald nun der Druck im Minderdruckraum
3 eine bestimmte Höhe überschreitet, überwindet er die Gegenwirkung der Überdruckfeder
18 und drückt den Balgboden i i nach unten, wodurch der Ventilkegel 5 den Ventildurchgang
4 drosselt bzw. völlig abschließt. Wenn der Überdruck im Minderdruckraum 3 wieder
absinkt, drückt die Feder i8 den Balgboden hoch, so daß der Ventilkegel s von dem
Ventilsitz abgehoben wird. Dieser Vorgang wiederholt sich jeweils bei einer Störung
des Gleichgewichtszustandes. Im Minderdruckraum 3 wird also ein bestimmter Überdruck
aufrechterhalten.
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Wenn dagegen das Regelventil auf Unterdruck oder Vakuum ansprechen
soll, so wird die Regulierspindel 2o durch Linksdrehung so weit herabgeschraubt,
daß die Überdruckfeder 18 entspannt und die Unterdruckfeder 23 gespannt wird. Der
Unterdruck im Minderdruckraum 3 wird ebenfalls durch die Bohrungen 8 in den Impulsraum
7 übertragen. Solange der gewünschte Unterdruck im Minderdruckraum 3 vorhanden ist,
hält derselbe mit der Kraft der Unterdruckfeder 23 das Gleichgewicht. Wenn aber
der Unterdruck ein bestimmtes Maß nach unten überschreitet, so wird der Balgboden
i i von dem im Innenraum 14 des Arbeitsbalges herrschenden Atmosphärendruck entgegen
der Kraft der Unterdruckfeder 23 gehoben, wodurch der Ventildurchgang 4 geöffnet
wird und frisches Medium in den Minderdruckraum einströmt, bis der gewünschte Druckzustand
wiederhergestellt ist und die Unterdruckfeder 23 den Ventildurchgang 4 wieder abdrosselt.
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In beiden Fällen, sowohl bei Einstellung des Regelventils auf Überdruck
als auch auf Unterdruck, kann der jeweils gewünschte Über- bzw. Unterdruck durch
Verstellen der Regulierspindel genau eingestellt werden. Infolge der vollständigen
Entlastung des Ventilkegels arbeitet ein derartiges Regelventil in beiden Fällen
äußerst genau. Im einzelnen ist die Ausbildung und Formgebung des Regelventils selbstverständlich
nicht an die beschriebene und dargestellte Form gebunden, sondern kann in beliebiger
Weise abgeändert werden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu über-, schreiten.
Insbesondere kann die Anordnung der beiden Federn auch anders als beschrieben vorgenommen
werden.