DD203216A1 - Automatisches druckregelventil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein automatisches Druckregelventil, insbesondere zur Konstanthaltung des Unterdruckes in Melkanlagen oder des Ueberdruckes in Automatisierungseinrichtungen zu Melkanlagen. Die bisher bekannten Druckregelventile sind in der Herstellung ziemlich teuer und nicht in verschiedenen Druckbereichen einsetzbar. Die technische Aufgabe wird erfindungsgemaesz dadurch geloest, indem ein Vorsteuerventil, das aus einer Membran 2, einer Druckfeder 4 und einem Ventilkegel 3 besteht und oberhalb der Membran 2 an den niedrigeren Druck und unterhalb der Membran an den hoeheren Druck angeschlossen ist, entwickelt wurde. Die Kammer 19 mit dem niedrigeren Druck ist ueber eine Verbindungsleitung 7 eine Drossel 8 an eine Arbeitskammer 18 angeschlossen. Die Kammer 18 steht ueber ein durch die Membran 2 gesteuertes Ventil 3;6 mit dem hoeheren Druck in Verbindung. Der Druck in der Arbeitskammer 18 beaufschlagt die Membran 11 des Hauptventils 13. Der Vorteil liegt in der universellen Anwendbarkeit, der oekonomischen Fertigung infolge hoher Stueckzahlen und geringem Wartungsaufwand.

Description

Automatisches Druckregelventil

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein automatisches Druckregelventil, insbesondere zur Konstanthaltung des Unterdruckes in MeIkanlagen oder des Überdruckes in Automatisierungseinrichtungen zu Melkanlagen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bei Melkanlagen wird zur optimalen Milchgewinnung und zur Schonung des Euters ein konstanter Unterdruck gefordert.

Aus diesem Grunde ist eine Unterdrückteserve vorgesehen, d.h., es wird die Leistung so groß installiert, daß auch in den Verbraucherspritzen noch ausreichendes Vakuum vorliegt. Die nicht benötigte Unterdruckreserve wird über ein Unterdruckregelventil ausgeglichen. Dieselben Verhältnisse liegen bei Druckluftanlagen vor, die den Zweck haben, die Stimulation des Kuheuters durchzuführen, sowie andere Arbeitsgänge, wie beispielsweise die Triftregelung oder Melkzeugabnahme zu automatisieren. .

5¹Ur die Unterdruckregelung sind verschiedene Regelsysteme bekannt. Als Eegelkraft dient die Differenz zwischen atmosphärischen Druck und Unterdruck. Die Regelkraft wird auf ein Ventil übertragen, welches den Luftzutritt in das Unterdrucksystem steuert. Diese Kraft wird mit Druck- oder Zugfedern, Gewichte oder Feder-Gewichtskombinationen auf den gewünschten Betriebsdruck abgestimmt.

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Diese einfachen Regelsystem regeln nur grob, da hier nur statische Kräfte in das Kräftegleichgewicht eingehen. Dynamische Kräfte infolge eintretender Luft verfälschen das Segelergebnis und die Genauigkeit. Kleinere ünterdruck-Schwankungen werden auf grund der Trägheit der Steuerelemente und ihrer Reibung nicht geregelt. Maßnahmen zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Regeleinrichtung führen zu erhöhter Schwingungsneigung und damit Instabilität im Regelablauf.

Die den beschriebenen Regeleinrichtungen anhaftenden Nachteile lassen sich durch vorgesteuerte Regelventile teilweise beseitigen.

Die in der DE-AS 2 905 199 beschriebene Regeleinrichtung arbeitet mit drei Membranen, wobei eine Membran, kombiniert mit einer Druckfeder, der Vorsteuerung und die beiden anderen Membranen der Steuerung des Hauptventils dienen. Der Steuerdruck wirkt zwischen diesen beiden Membranen und bewirkt durch den llachenunterschied der Membranen die Betätigung des mechanisch damit verbundenen Ventilkörpers.

Der Vorteil, daß nur ein Rohranschluß erforderlich ist, wird aber durch den erhöhten Aufwand in der !Fertigung und Montage wieder aufgehoben. Die Konstruktion erfordert einen großen Hubweg des Ventils, weshalb teuere Rollmembranen verwendet werden müssen.

Ein weiteres System der Unterdruckregelung besteht aus einem Gehäuse, in welchem eine große Membran eingespannt ist, an welcher ein längs und quer durchbohrter Ventilstößel befestigt ist, weicher die Verbindung der Vakuumleitung zu der über der Membran befindlichen Kammer gedrosselt herstellt. Diese Kammer ist mit einem Bezugswertregler verbunden, der für die Konstanthaltung eines vorgegebenen Bezugsdruckes innerhalb dieser Kammer sorgt. Die Unterseite der Membran ist direkt mit dem Vakuum verbunden. Eine schwache Feder wirkt der Kraftdifferenz zwischen der oberen und unteren Kammer entgegen. Bei Unterdruckerhöhung über den eingestellten Wert biegt sich die Membrane nach unten durch und öffnet das Lufteinlaßventil.

Nachteilig hierbei ist, daß dieses große Abmessen erfordert. Diese sind bedingt dadurch, daß keine Verstärkung des Steuersignals erfolgt und dadurch eine große Membran erforderlich ist.

Eine weitere Steuereinrichtung zur Konstanthaltung des Unterdruckes ist in der DE-OS 2 434 607 dargestellt. Das Prinzip beruht darauf, daß wiederum ein Vorsteuer- und ein Hauptventil verwendet werden. Das Vorsteuerventil besitzt eine Steuerkammer, die über ein Drosselventil mit der Atmosphäre ständig in Verbindung steht und über ein federbelastetes Ventil mit der Vakuumleitung dann verbunden ist, wenn der Unterdruck den eingestellten Sollwert übersteigt. In der Steuerkammer wird der atmosphärische . Druck teilweise abgebaut, so daß eine Verstärkung des Eingangssignals erfolgt. Da der Druck der Steuerkammer im Hauptventil auf eine Membran von oben übertragen wird und die Unterseite der Membran mit atmosphärischem Druck beaufschlagt wird, entsteht eine nach oben gerichtete Kraft an der Membran. Mit der Membran ist' ein Ventilkörper verbunden, der mit seinem Gewicht der nach oben gerichteten Kraft entgegenwirkt. Je nach Unterdruck öffnet das Hauptventil, dessen Dichtfläche durch einen Kegel gebildet ist, den Lufteinlaß zur Vakuumleitung mehr oder weniger. Nachteilig ist hierbei die räumliche Trennung zwischen Vorsteuer- und Hauptventil, was su erhöhtem Platzbedarf führt und einer kompakten Bauweise entgegensteht. Die Verbindungsleitung erfordert zusätzliche Abdichtung an beiden Anschlüssen. Da die Luftzuführung in die Steuerkammer über das Stößelspiel erfolgt und dadurch die Bohrung eine bestimmte Größe haben muß und die Dichtkugel zwangsläufig größer sein muß als diese Bohrung, ist es erforderlich, zur Feinregulieruhg der nach der Vakuumleitung strömenden Luftmenge, einen Dichtkegel mit geringer Verjüngung zu verwenden. Kegel mit geringer Steigung neigen bekanntlich zum festklemmen von Dichtkörpern. Bei Verschleiß der Dichtfläche der Ventilkugel nimmt diese Gefahr noch zu.

Bei der DE-PS 2 3^3 125 liegt ein ähnliches Wirkprinzip

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vor, wobei das Vorsteuerventil räumlich vereinigt ist. Bei einer Ausführungsvariante besteht das Yorsteuerventil aus dem Yentilstößel, an welchem in einem bestimmten Abstand zwei Membranen unterschiedlicher Größe fest ange-5 ordnet sind, wobei die obere Kammer mit der Vakuumleitung ständig verbunden ist und die unterste Kammer ebenfalls an dieses Vakuum, angeschlossen ist. Die zwischen den beiden Membranen befindliche Kammer steht mit der Atmosphäre in Verbindung. Wirksam werden bei diesem Yorsteuerventil die unterschiedlichen Flächen, so. daß je nach Höhe des Unterdruckes der Ventilstößel gegen den Druck einer Jeder mittels des Ventilkegels die Verbindung zum Hauptventil öffnet. Dadurch wird die in die Steuerkammer des Hauptventils gedrosselt zuströmende Luft abgesaugt. Je nach Unterdruck in dieser Steuerkammer öffnet das Hauptventil gegen den Druck einer Feder die Verbindung zur Vakuumleitung, so daß die für die Druckregelung erforderliche Luftmenge in die Vakuumleitung einströmen kann. Bei dieser Lösung sind zwei Membranen für das Vorsteuerventil erforderlich. Dabei muß darauf geachtet werden, daß der Ventilstößel durch die beiden Membranen genau zentrisch geführt wird, um ein exaktes Segelverhalten zu ermöglichen. Bei der anderen Ausführungsvariante kommt man mit einer Membran aus. Dafür wird aber zusätzlich eine Kappe benötigt, die auf der- Membran aufsitzt und im Zentrum einen Dichtkegel besitzt. Fertigungsungenauigkeiten der Membrane verursachen eine unterschiedliche Durchwölbung und damit ungleichförmiges Anheben des Ventiles. . ·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein genau arbeitendes, möglichst einfach gestaltetes und zuverlässig arbeitendes servogesteuertes Segelventil zur Druckregelung vorzugsweise zur Verwendung in Melkanlagen zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe besteht darin, das Vorsteuerventil konstruktiv einfach zu gestalten, d.h. mit einer Membrane

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und einem mit ihr fest verbundenen Steuerkegel sowie der dafür benötigten einstellbaren Torbelastung auszukommen. Das Regelventil soll ohne konstruktive Veränderung im Unter- und Überdruckbereich einsetzbar sein.

Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, indem das Yorsteuerventil als ein einfaches vorgespanntes Membranventil mit Schließkörper ausgeführt ist und die Kammer oberhalb der Membran des Yorsteuerventils mit der Kammer oberhalb des Hauptventils über eine gedrosselte Leitung in Verbindung steht. Die Kammer unterhalb der Membran des Yorsteuerventils ist über die Ventilöffnung mit der Kammer oberhalb der Membran des Hauptventils verbunden. Dabei liegt oberhalb der Membran des Yorsteuerventils stets der niedrigere und unterhalb dieser der höhere Druck an.

Unterhalb der Membran des Hauptventils liegt stets der niedrigere Druck an.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Liegt der niedere Druck in der Kammer oberhalb der Membran des Yorsteuerventil an, so strömt über die Drossel die Luft aus der Kammer oberhalb des Hauptventils ab, wobei über das Yorsteuerventil <üe Luft mit höherem Druck in diese Kammer einströmt. Wenn das Kräftegleichgewicht an der Membran des Yorsteuerventils durch Änderung der Druckdifferenz zwischen den sich an der Membran gegenüberliegenden Kammern gestört ist, erfolgt eine Auslenkung der Membran, wobei die Überströmöffnung nach der Kammer oberhalb des Hauptsteuerventils mehr oder weniger geöffnet wird, steigt der zu steuernde Unter- oder Überdruck an, bewegt sich die Membran des Hauptventils nach unten, und es strömt atmosphärische ,-Luft in. das System ein oder überdruck ab.

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausfuhrungsbeispiel zur Unterdruckregelung in Melkanlagen mit der dazugehörigen Zeichnung näher erläutert werden.

Das Yorsteuerventil besteht aus dem Gehäuse 1, der Membran

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dem Ventilkegel 3> cter¹ Druckfeder 4, der StellscJaraube 5» der Durchlaßöffnung 6, der Verbindungsleitung 7 mit der Drossel 8 und dem Anschlußstutzen 9 für den niedrigeren Druck und dem Anschlußstutzen 10 für den höheren Druck. Das Hauptventil besteht aus dem gemeinsamen Gehäuse 1, der Membran 11, dem Ventilstößel 12, dem Ventilteller 13 und der Druckfeder 14, dem Ventilsitz 15, dem Stutzen 16* für den niederen Druck und dem Stutzen 17 für den höheren Druck. Befindet sich beispielsweise im Stutzen 16 Unterdruck, so liegt am Stutzen 9 der gleiche Unterdruck an. Über die Verbindungsleitung 7 mit der Drossel 8 wird aus der Kammer 18 Luft in die Kammer 19 und über den Stutzen in das Vakuumsystem abgesaugt. Gleichzeitig strömt über den Stutzen 10, die Kammer 20, die Durchlaßöffnung 6, vom Ventilkegel 3 mengenmäßig geregelt, Luft in die Kammer 18. In der Kammer 20 bleibt der Druck konstant, da der Zuflußquerschnitt des Stutzens 10 größer ist als der Durchflußquerschnitt der Durchlaßöffnung 6. Im lalle, daß der vorhandene Unterdruck mit dem Sollwert des Unterdruckes übereinstimmt, fließt eine geringe Menge Luft in der beschriebenen Weise und an der Membran 2 herrscht ein Kräftegleichgewicht zwischen der Vorspannung der !Feder 4 und der Druckdifferenz der Kammern 19 und 20. Ist der Unterdruck durch geringen Vakuumverbrauch bei gleichbleibender Vakuumleistung durch den Vakuumerzeuger unter den Sollwert gegenüber dem atmosphärischen Druck gefallen, biegt sich die Membran 2 nach oben durch, und der Kegel 3 gibt einen größeren Durchströmquerschnitt zwischen den Kammern 18 und 20 frei. Dadurch baut sich in der Kammer 18 ein höherer Druck auf, und die Membran 11 biegt sich nach unten durch und hebt über den Ventilstößel 12 den Ventilteller 13 vom Ventilsitz I5 ab. Dadurch kann eine bestimmte Menge Luft in das Vakuumsystem einströmen. Der sich neu einstellende Unterdruck entspricht wieder dem Sollwert. Bei Regelung von überdruck arbeitet das Ventil auf die gleiche Weise. Bei zu hohem Überdruck bläst über den Ventilteller I3 der Überdruck ab,

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Ist beispielsweise der Druck einer Druckluftleitung zur Automatisierung von Melkprozessen zu regeln, so kann deshalb zur Regelung das gleiche Ventil verwendet werden. Es ist lediglich zu beachten, daß die Stutzen 17*10 den jewe ils höheren und die Stutzen 16;9 den niedrigeren Druck aufweisen. Bei Melkanlagen liegt der Vorteil darin, daß sowohl ini Unterdruck- und im Über druckbetrieb eine Druckdifferenz im Bereich von 50 kPa vorliegt, so daß größenmäßig bei den Membranen und ledern keine konstruktiven Änderungen erforderlich sind.

Anstelle der Druckfeder 4 kann auch eine Gewichtsbela-/·-·,. stung der Membran 2 erfolgen. Die gleiche Funktion läßt sich auch unter Verwendung einer Zugfeder anstelle der Druckfeder 4 realisieren, wenn die Druckverhältnisse an den Stutzen 9 »10 vertauscht werden.

Claims (2)

1. 822 A s

   Erf indungsansprüche:

   1. Automatisches Druckregelventil, insbesondere zur Konstanthaltung des Unterdruckes in Melkanlagen oder des Überdruckes in Automatisierungseinrichtungen zu Melkanlagen, bestehend aus Vorsteuerventil und Hauptventil, einer Steuerkammer oberhalb der Membran des Hauptventils, welche vom Vorsteuerventil ansteuerbar ist und. an atmosphärischen Druck und den Unterdruck über einen konstanten und einen veränderlichen Durchlaß angeschlossen ist, gekennzeichnet dadurch, daß ein bekanntes aus einer Membran (2), einer Druckbelastung (4-), einem Ventilkegel (3) bestehendes Ventil in einem Gehäuse (1) so angeordnet ist, daß die Membran (2) eine Kammer (19) und eine Kammer (20) mit dem Gehäuse (1) bildet, die Kammer (19) an den niedrigeren Druck und die Kammer (20) an den höheren Druck angeschlossen und die Kammer (19) über eine Verbindungsleitung (7), Drossel (8) mit einer Arbeitskammer (18) verbunden ist.
2. 2. Automatisches Druckregelventil nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß, wenn die Membran (2) einer Zugbelastung ausgesetzt ist, die Anschlüsse (9»10) an den Kammern (19;2O) druckvertauscht sind.

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