CH668628A5 - Druckminderventil. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die vorhegende Erfindung betrifft ein Druckminderungsventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und kann zum Beispiel in einem Dampf, Druckluft und dergleichen führenden Rohrleitungssystem verwendet werden, um einen Sekundärfluiddruck auf einem vorgegebenen Wert zu halten.

Aus der japanischen Gebrauchsmusterschrift 45-27184 ist ein Druckminderventil bekannt, das zusätzlich zu einem Hauptventil noch ein Hilfsventil enthält, welches in einem Fluidweg liegt, der die Primärseite des Hauptventils mit einem Hohlraum oberhalb eines Kolbens verbindet, der mit dem Hauptventil gekoppelt ist, um dieses zu steuern. Das Hilfsventil wird, wie noch erläutert werden soll, durch eine Membran gesteuert, die durch den Fluiddruck von der Sekundärseite des Hauptventils aus gelenkt wird, um die Menge des in den erwähnten Hohlraum strömenden Fluids zu steuern, wodurch der Kolben und das mit diesem gekoppelte Hauptventil entsprechend der Druckdifferenz zwischen der Oberseite des Kolbens und seiner Unterseite, die sich in Verbindung mit dem sekundärseitigen Fluid befindet, betätigt wird.

Bei Druckminderventilen der obengenannten Art hängt das Betriebsverhalten entscheidend von einer exakten Verstellung des Kolbens und des Hilfsventils entsprechend den Drücken auf der Primär- und der Sekundärseite ab. Der Fluiddruck, der auf die obere Seite des Kolbens einwirkt, wird durch das Primärfluid bestimmt, das durch das Hilfsventil in den Hohlraum oberhalb des Kolbens geströmt ist und durch einen Spalt zwischen dem Kolben und dem zugehörigen Zylinder leckt. Wenn dieser Spalt klein ist, ist auch die Leckage des Fluids klein und dies kann dazu führen, dass das Hauptventil offen bleibt und/oder der Kolben im Zylinder fest frisst. Wenn der Spalt weit genug gemacht wird, um ein solches Festsetzen zu verhindern, wird die Leckage entsprechend gross, so dass die Kraft zur Betätigung des Hauptventils in unerwünschter Weise verringert wird. Wenn beim Hilfsventil das Primärfluid durch einen Spalt zwischen einem Hilfsventilschaft oder -kolben und einer Schaftführung in einen Hohlraum unterhalb der Membrane strömt, der im folgenden als < Membrankammer > bezeichnet werden soll, ändert sich der Druck in der Membrankammer, der anfanglich gleich dem Sekundärdruck war, was das einwandfreie Arbeiten der Membrane beeinträchtigen kann. Macht man den Spalt enger, um die Leckage zu verringern, so wird eine stetige Bewegung durch die erhöhte Gleitreibung verhindert. Es ist daher wünschenswert, den gleitenden Teil mit einer Vorrichtung zu versehen, welche ein hohes Dichtungsvermögen und eine niedrige Gleitreibung hat.

Um dies zu erreichen, ist bei dem oben erwähnten bekannten Druckminderventil ein fester Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder vorgesehen und in einer in der Seitenwand des Kolbens gebildeten Ringnut ist ein Metallring angeordnet, der mit dem Zylinder einen engen Spalt bildet, durch den das Fluid von der Oberseite des Kolbens hindurchlecken kann. Eine solche Anordnung kann jedoch eine instabile Bewegung des gleitenden Teiles und damit ein fehlerhaftes Arbeiten der Einrichtung als Ganzes zur Folge haben. Die Leckage zwischen dem Metallring und der Innenfläche des Zylinders ist nämlich im allgemeinen wegen der Unregelmässigkeit des Aussendurchmessers des Metallringes ungleichmässig und der Metallring verursacht manchmal auch Störungen durch Festsetzen des gleitenden Teiles infolge thermischer Expansion. Es ist daher erforderlich, den Phosphorbronzering durch einen anderen Ring zu ersetzen, der eine kleine elastische Kraft und einen kleinen Kontaktwiderstand ausübt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist insbesondere die Schaffung einer verbesserten Konstruktion eines Druckminderventils, dessen gleitender Teil oder gleitende Teile so ausgebildet sind, dass sie ein hohes Dichtungsvermögen und einen niedrigen Gleitwiderstand haben und kein Festfressen durch thermische Expansion eintreten kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Druckminderventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die äussere Fläche des inneren Teils mindestens zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete ringnutförmige Vertiefungen aufweist, die jeweils mindestens ein ringförmiges, eingepasstes Dichtungselement enthalten, welches aus einem Fluorkunststoff besteht und an mindestens einer Stelle aufgetrennt ist.

In der Praxis können das erste und das zweite Bauteil ein Kolben bzw. ein Zylinder zum Steuern des Hauptventils oder ein Hilfsventilschaft bzw. eine Schaftführung zum Steuern des Hilfsventils sein.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei werden noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Druckminderventils gemäss einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrösserte, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Kolben-Zylinder-Anordnung des Druckminderventils gemäss Fig. 1 und

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Fig. 3 eine vergrösserte geschnittene Seitenansicht einer Hilfsventilanordnung des Druckminderventils gemäss Fig. 1.

In allen Zeichnungen sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Das in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Druckminderventil enthält ein Kondensatableiter-gehäuse (29), das unten mit einem Deckel (31) verschlossen ist und einen Schwimmer (34) enthält, ferner ein Hauptgehäuse (1), in dem es ein Kolben (6), ein Zylinder (9), ein Hauptventil (5) und eine Kondensat-Abscheidevorrichtung (28) mit Wirbelschaufeln (27) und einer Abscheidekammer befinden, ein Hilfsventilgehäuse (32), in dem sich ein Hilfsventil (11) befindet, und schliesslich ein Federgehäuse (33), in der eine einstellbare Druckfeder (14) angeordnet ist. Die verschiedenen Gehäuseteile sind in der angegebenen Reihenfolge durch mit Dichtungen versehene Flansche verbunden. Zwischen dem Hilfsventilgehäuse (32) und dem Federgehäuse (33) ist eine Membran (15) angeordnet.

Das Hauptgehäuse (1) hat eine Einlassöffnung (2) und eine zu dieser koaxiale Auslassöffnung (3), die miteinander durch eine Ventilöffnung (4) verbunden sind. Das Hauptventil (5) wird durch eine Feder gegen einen die Ventilöffnung (4) umgebenden Ventilsitz gedrückt und hat einen Mittelstift, der sich nach oben erstreckt und in der Ventilöffnung (4) stumpf am unteren Ende einer Kolbenstange anliegt, die sich vom Kolben (6) nach unten erstreckt.

Das Hilfsventil (11) ist zwischen einem Verbindungskanal (12) für eine Kammer unter dem Hauptventil (5) und einem Verbindungskanal (13) für eine Kammer oberhalb des Kolbens (6) angeordnet und wird durch eine Feder nach oben gegen die Membran (15) gedrückt. Die Membran (15) steht andererseits über ein Federkissen (23) unter dem Druck einer Stellfeder (14), deren Druckkraft durch eine Stellschraube (22) einstellbar ist. Unter der Membran (15) befindet sich eine Membrankammer, die durch einen Verbindungskanal (26) mit der Auslassöffnung (3) verbunden ist, während eine Kammer oberhalb der Membran (15) durch einen Verbindungskanal (25) mit der äusseren Atmosphäre in Verbindung steht.

Die Abscheidevorrichtung (28) ist mit einem Schirm oder Netz (39) im Raum unterhalb der Ventilöffnung (4) angeordnet und enthält zwei koaxiale zylindrische Bauteile, deren Inneres am unteren Ende erweitert ist. Die Wirbelschaufeln (27) sind zwischen dem inneren und dem äusseren Bauteil angeordnet.

Im Kondensatabscheider-Gehäuse (29) befindt sich eine etwa halbkugelförmige Schwimmerhaube (35), die mehrere durchgehende Löcher (36) hat und am Deckel (31) auf nicht dargestellte Weise befestigt ist. Der hohle, kugelförmige Schwimmer (34) kann sich im Raum zwischen der Haube (35) und dem Deckel (31) frei bewegen. Der Deckel (31) hat eine Auslassöffnung (37) mit einem Auslassventilsitz (38), der normalerweise durch den als Ventilkörper wirkenden Schwimmer (34) verschlossen wird.

Im Ruhezustand wird das Hauptventil (5) durch die nach oben wirkende Federkraft in der Schliessstellung gehalten, während das Hilfsventil (11) durch die nach unten wirkende Kraft der Stellfeder (14), die vor Inbetriebnahme mittels der Stellschraube (22) eingestellt worden war, in die geöffnete Stellung gedrückt wird. Wenn nun in Betrieb Nassdampf, der einen Wassernebel mit sich führt, in die Einlassöffnung (2) eintritt, wird der Druck des dem Einlass zugeführten Dampfes durch den Verbindungskanal (12) in den Hohlraum unterhalb des Hilfsventils (11) und dann durch das geöffnete Hilfsventil (11) und den Verbindungskanal (13) in den Hohlraum oberhalb des Kolbens (6) geleitet, wodurch der Kolben nach unten gedrückt und das Hauptventil (5) geöffnet wird. Der Dampf tritt dann in das Kondensatabschei668 628

dergehäuse (29) ein und strömt durch das geöffnete Hauptventil (5) zum Auslass (3). Hierbei versetzen die Wirbelschaufeln (27) den Dampf in Rotation, so dass die mitgeführten Wassertröpfchen durch die Zentrifugalkraft abgeschieden werden und das Wasser sich am Boden des Gehäuses (29) ansammelt. Wenn sich genug Kondensat angesammelt hat, um das Gewicht des Schwimmers (34) durch den entstehenden Auftrieb zu überwinden, hebt sich der Schwimmer (34) vom Ventilsitz (38) ab, so dass das Kondensat durch den Kondensatauslass (37) abfliesst.

Wenn der Druck des Dampfes über einen vorgegebenen Wert ansteigt, wird die Membran (15), auf die der Dampfdruck über den Verbindungskanal (26) zur Einwirkung gebracht wird, gegen die Feder (14) gedrückt. Hierdurch wird das Hilfsventil (11), das durch eine Feder nach oben gedrückt wird, geschlossen, und es stellt sich infolge einer Leckage durch eine Öffnung (10; Figur 2) des Kolbens (6) ein Druckgleichgewicht zwischen der Oberseite und der Unterseite des Kolbens (6) ein. Das Hauptventil (5) wird dann durch die Federkraft und den Dampfdruck, der von der Primär- oder Einlassseite her auf es einwirkt, geschlossen und die Dampfströmung wird unterbrochen.

Die oben beschriebenen Vorgänge wiederholen sich entsprechend den Änderungen des Primärdampf- oder Einlassdruckes, wobei der Sekundär- oder Auslassdruck auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird.

Fig. 2 zeigt die erfmdungsgemäss ausgestaltete Kolbenanordnung. Die Kolbenanordnung enthält den Zylinder 9 und den in ihm angeordneten Kolben (6). Zwischen Kolben und Zylinder besteht ein kleiner Spalt oder Zwischenraum. Die Oberseite und die Unterseite des Kolbens (6) sind zu dem obenerwähnten Zweck durch die enge Öffnung (10) verbunden. In der zylindrischen Aussenwand des Kolbens sind in axialem Abstand voneinander zwei Ringnuten (61) vorgesehen und in jede Ringnut (61) ist ein ringförmiges Dichtungselement (8) eingepasst. Das Dichtungselement (8) besteht aus einem Fluorkunststoff und ist an mindestens einer Stelle (32) aufgetrennt. Zwischen dem Dichtungselement (8) und dem Boden der Nut (61) ist eine Blattfeder (7) angeordnet, die das Dichtungselement (8) gegen die Innenfläche des Zylinders (9) drückt, um eine innige Berührung mit dieser sicherzustellen.

Wie Fig. 3 zeigt, enthält die Hilfsventilanordnung (11; Fig. 1) gemäss der Erfindung eine Schaftführung (16) mit einem Führungsloch (161) und einen in letzteres eingesetzten Hilfsventilkolben oder -schaft (17). Um das untere Ende des Führungsloches (161) ist ein Ventilsitz (162) zur Anlage eines Schliesskörpers (21) des Hilfsventilschaftes (17) gebildet. Das Führungsloch (161) wird von einem horizontalen, durchgehenden Loch (18) geschnitten, das in der Schaftführung (16) gebildet und aus den oben erläuterten Gründen mit dem Verbindungskanal (13; Fig. 1) verbunden ist.

Der Hilfsventilschaft (17) enthält eine Spindel (171), deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser des Führungsloches (161) der Schaftführung (16). Die Spindel (171) hat einen einstückig gebildeten, flanschartigen verdickten Teil (172), der sich knapp oberhalb des durchgehenden Querloches (18) befindet, sie ist am unteren Ende mit dem Schliesskörper (21) verbunden, an ihrem oberen Ende ist ein Kappen- oder Kopfteil (173) durch einen Presssitz befestigt und sie wird zwischen den Teilen (172) und (173) von einer gleitend aufgesetzten Hülse (20) umgeben. Die Teile (20,172 und 173) haben einen Aussendurch-messer, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Führungsloches (161). Zwischen den Teilen (20) und (172) sowie den Teilen (20) und (173) befindet sich jeweils eine ringnutartige Vertiefung. In diesen Vertiefungen sind jeweils

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zwei ringförmige Dichtungselemente (19) angeordnet. Die Elemente (19) bestehen jeweils aus einem Fluorkunststoff und sind an mindestens einer Stelle (191) aufgetrennt. Die axialen Abmessungen der Elemente (19) und (20) sind so bemessen, dass ihre Summe kleiner ist als der Abstand zwischen den Teilen (172) und (173), so dass eine nennenswerte axiale Bewegung der Elemente (19) und (20) möglich ist. Dies gestattet eine etwaige thermische Expansion der Dichtungselemente (19) sowohl in axialer als auch in radialer Richtung aufzunehmen, so dass das eingangs geschilderte Problem des Festsetzens vermieden wird. Auf dem Kopfteil (173) ist eine Kappe (24) mit gewölbter Oberseite für die Anlage an der Membran (15; Fig. 1) angeordnet.

Die erfindungsgemäss vorgesehenen Dichtungselemente (8) und (19), die aus einem Fluorkunststoff, wie PTFE bestehen, und an mindestens einer Stelle (62) bzw. (191) zum Beispiel schräg oder stufenförmig aufgetrennt sind, weisen einen sehr geringen Gleitwiderstand auf und nehmen eine etwaige thermische Expansion auf. Ihr axialer Abstand längs des Kolbens (6) oder (17) verhindert eine Schiefstellung oder ein Verkippen, das zu einer ungleichmässigen Berührung führen könnte, so dass ein dauernder gleichmässiger Betrieb des Ventils gesichert ist.

Die oben beispielsweise beschriebene Ausführungsform lässt sich selbstverständlich in der verschiedensten Weise abwandeln, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Druckminderventil mit einem Hauptventil und einem Hilfsventil, die jeweils zur Steuerung eine Plungeranordnung mit einem beweglichen inneren Teil, das eine zylindrische Aussenfläche hat, und ein stationäres äusseres Teil, das eine der Aussenfläche des inneren Teiles gegenüberliegende zylindrische Innenfläche hat, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Fläche des inneren Teils (6,17) mindestens zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete ringnut-förmige Vertiefungen (61) aufweist, die jeweils mindestens ein ringförmiges, eingepasstes Dichtungselement (8,19) enthalten, welches aus einem Fluorkunststoff besteht und an mindestens einer Stelle (62,191) aufgetrennt ist.

2. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Boden der Vertiefung (61) und dem Dichtungselement (8) ein elastisches Teil (7) angeordnet ist, welches das Dichtungselement gegen die Innenfläche des äusseren Teiles (9) drückt.

3. Druckminderventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Teil eine ringförmige Blattfeder ist.

4. Druckminderventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Teil (6) ein Kolben und das äussere Teil (9) ein Zylinder ist und dass der Kolben ein seine beiden Seiten verbindendes Loch (10) aufweist.

5. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Teü (17) ein Hilfsventilschaft und das äussere Teü (16) eine Schaftführung ist; dass der Hilfsventilschaft in einem mittleren Teil einen verringerten Durchmesser und beidseits des mittleren Teiles Teile (172, 173) mit unverändertem Durchmesser hat; dass auf dem mittleren Teil eine zylindrische Hülse (20) gleitfähig angeordnet ist; und dass die Abdichtelemente (19) den mittleren Teil umgebend zwischen der Hülse (20) und den beiden Seitenteilen (172,173) unveränderten Durchmessers mit einem axialen und radialen Spiel angeordnet sind.