DE102018205016A1

DE102018205016A1 - Druckminderer

Info

Publication number: DE102018205016A1
Application number: DE102018205016.3A
Authority: DE
Inventors: Ralf Hilbers
Original assignee: Honeywell Technologies SARL
Current assignee: Pittway SARL
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2019-10-10
Also published as: GB2573875B; GB2573875A; GB201904627D0

Abstract

Druckminderer (10), mit einem Gehäuse (11), und mit einem Ventil (12), das in geschlossenem Zustand einen Vordruckraum (13) von einem Hinterdruckraum (14) trennt und das in geöffnetem Zustand den Vordruckraum und den Hinterdruckraum verbindet. Das Ventil (12) weist eine auf einen Ventilstößel (15) einwirkende Membran (16) auf, auf die unter Bereitstellung einer Druckminderer-Funktion eine in Öffnungsrichtung des Ventils (12) wirkende Federkraft eines Federelements (17) und eine in Schließrichtung des Ventils (12) wirkende, vom im Hinterdruckraum (14) herrschenden Druck abhängige Kraft wirkt. Das Ventil (12) weist einen an dem Ventilstößel (15) befestigten Ventilkörper (21) auf. Das Federelement ist zwischen zwei Federtellern angeordnet, wobei das Federelement mit einem der Membran (16) zugewandten Federteller (18) und mit einem von der Membran (16) abgewandten Federteller (19) jeweils fest verbunden ist, und wobei der der Membran (16) zugewandte Federteller (18) mit dem Ventilstößel (15) fest verbunden ist. Der von der Membran (16) abgewandte Federteller (19) steht mit einem Betätigungselement (27) in Wirkverbindung, über welches der von der Membran abgewandte Federteller (19) relativ zu dem der Membran zugewandten Federteller (18) derart verlagerbar ist, dass abhängig von der Relativposition zwischen den Federtellern das Federelement (17) unter Bereitstellung der Druckminderer-Funktion als Druckfeder oder unter Bereitstellung einer Schließventil-Funktion als Zugfeder wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckminderer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Druckminderer finden vorzugsweise in Industrieanlagen und Wasserversorgungsanlagen von Häusern oder Gebäuden Anwendung, um bei einem schwankenden Eingangsdruck einen konstanten Ausgangsdruck zur Verfügung zu stellen. Die Installation eines Druckminderers erfolgt hierbei vorzugsweise in einem Keller eines Gebäudes oder in einem Versorgungsschacht, sodass die Gefahr des Einfrierens des Druckminderers nicht besteht. Die Notwendigkeit, einen konstanten Wasserdruck zur Verfügung zu stellen, besteht aber nicht nur bei Industrieanlagen und Wasserversorgungsanlagen, vielmehr gibt es auch andere Anwendungsgebiete die mit einem konstanten Wasserdruck versorgt werden müssen. Im Freien installierte Druckminderer sind bei Frost außer Betrieb gesetzt, wozu eine Entleerung derselben erfolgt.
Ein Druckminderer ist aus der DE 195 39 239 C2 bekannt. So umfasst der aus diesem Stand der Technik bekannte Druckminderer ein Gehäuse und ein in dem Gehäuse positioniertes Ventil, wobei das Ventil in geschlossenem Zustand desselben einen Vordruckraum des Gehäuses von einem Hinterdruckraum des Gehäuses trennt und in geöffnetem Zustand desselben den Vordruckraum und den Hinterdruckraum verbindet. Das Ventil des aus diesem Stand der Technik bekannten Druckminderers verfügt über eine auf einen Ventilstößel einwirkende Membran, auf die einerseits eine in Öffnungsrichtung des Ventils wirkende Federkraft eines Federelements und andererseits eine in Schließrichtung des Ventils wirkende, vom im Hinterdruckraum herrschenden Druck abhängige Kraft einwirkt.
Am Ventilstößel ist ein Ventilteller befestigt, der im geschlossenen Zustand des Ventils mit einem Dichtelement gegen einen Ventilsitz drückt und im geöffneten Zustand des Ventils vom Ventilsitz abgehoben ist. Das Federelement ist zwischen zwei Federtellern angeordnet, nämlich zwischen einem der Membran zugewandten Federteller und einem von der Membran abgewandten Federteller. Das Federelement, das nach der DE 195 39 239 C2 mit seinen Enden lose an den Federtellern anliegt, wirkt ausschließlich als Druckfeder. Über ein separates Absperrventil, das zwischen den Hinterdruckraum des Druckminderers und einen Auslassflansch geschaltet ist, kann der Durchfluss durch den Druckminderer gesperrt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen Druckminderer zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Druckminderer gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist das Federelement mit dem der Membran zugewandten Federteller und mit dem von der Membran abgewandten Federteller fest verbunden.
Der der Membran zugewandte Federteller ist mit dem Ventilstößel fest verbunden.
Der von der Membran abgewandte Federteller steht mit einem Betätigungselement in Wirkverbindung, über welches der von der Membran abgewandte Federteller relativ zu dem der Membran zugewandten Federteller derart verlagerbar ist, dass abhängig von der Relativposition zwischen den Federtellern das Federelement unter Bereitstellung der Druckminderer-Funktion als Druckfeder oder unter Aufhebung der Druckminderer-Funktion und unter Bereitstellung einer Schließventil-Funktion als Zugfeder wirkt.
Beim erfindungsgemäßen Druckminderer kann das Federelement, welches eine Federkraft auf die Membran des Druckminderers ausübt, sowohl als Druckfeder als auch als Zugfeder wirken. Dann, wenn das Federelement als Druckfeder wirkt, und eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft auf die Membran des Druckminderers ausübt, dient der Druckminderer als Druckminderer und stellt demnach die Druckminderer-Funktion bereit. Dann hingegen, wenn das Federelement als Zugfeder wirkt und in Schließrichtung eine Kraft auf das Ventil bzw. die Membran ausübt, wirkt der Druckminderer als Schließventil, stellt also nicht mehr die Druckminderer-Funktion sondern vielmehr die Schließventil-Funktion bereit, die unabhängig vom im Vordruckraum herrschenden Druck ist. Auf ein separates Absperrventil kann so verzichtet werden. Bestehende Druckminderer können im Sinne der Erfindung einfach umgerüstet werden, ohne dass es erforderlich ist, die Leitung, in welche der Druckminderer ohne die erfindungsgemäße Funktionalität integriert ist, zu öffnen.
Vorzugsweise ist dann, wenn das Federelement abhängig von der Relativposition zwischen den Federtellern unter Bereitstellung der Druckminderer-Funktion als Druckfeder wirkt, abhängig von der Relativposition zwischen den Federtellern ein Druck im Hinterdruckraum einstellbar. Damit ist ein besonders vorteilhafter Betrieb des Druckminderers möglich.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Federelement zumindest zusammen mit dem von der Membran abgewandten Federteller in einem Federhauben-Abschnitt des Gehäuses angeordnet, wobei der von der Membran abgewandte Federteller im Federhauben-Abschnitt des Gehäuses linear verlagerbar jedoch nicht rotatorisch verlagerbar geführt ist. Das Betätigungselement steht über eine Stellschraube mit dem von der Membran abgewandten Federteller in Wirkverbindung, derart, dass eine Betätigung des Betätigungselements die Stellschraube verdreht und eine Verdrehung der Stellschraube den von der Membran abgewandten Federteller linear verlagert. Diese Konstruktion ist einfach und zuverlässig.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Betätigungselement ein elektromotorischer Aktuator. In diesem Fall ist über der Aktuator der Druck im Hinterdruckraum automatisch zeitgesteuert einstellbar, insbesondere derart, dass der Aktuator im Sinne einer Hinterdruck-Nachtabsenkung zu Nachtzeiten automatisch den Duck im Hinterdruckraum durch Verlagerung des von der Membran abgewandten Federtellers relativ zu dem der Membran zugewandten Federteller absenkt.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckminderers;
2 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckminderers.

1 zeigt einen Querschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckminderers 10. Der erfindungsgemäße Druckminderer 10 verfügt über ein Gehäuse 11, wobei im Gehäuse 11 ein Ventil 12 positioniert ist. Das Ventil 12 trennt im geschlossenen Zustand einen Vordruckraum 13 des Gehäuses 11 von einem Hinterdruckraum 14 des Gehäuses 11, wobei im geöffneten Zustand des Ventils 12 der Vordruckraum 13 und der Hinterdruckraum 14 gekoppelt sind.
Das Ventil 12 des Druckminderers 10 verfügt über einen Ventilstößel 15, an welchem eine Membran 16 angreift. Auf die Membran 16 wirkt eine Federkraft ein, die von einem Federelement 17 bereitgestellt wird, wobei das Federelement 17 gemäß 1 zwischen zwei Federtellern 18, 19 angeordnet ist. Ein erster Federteller 18 ist der Membran 16 zugewandt. Ein zweiter Federteller 19 ist von der Membran 16 abgewandt.
Auf die Membran 16 wirkt zusätzlich zu der Federkraft des Federelements 17 eine Kraft ein, die in Schließrichtung des Ventils 12 des Druckminderers 10 wirkt, wobei diese Kraft abhängig von einem Druck ist, der in einem von der Membran 16 begrenzten Druckraum 20 herrscht. Dieser im Druckraum 20 herrschende Druck bzw. die von diesem Druck abhängige und in Schließrichtung des Ventils 12 des Druckminderers 10 wirkende Kraft ist von dem im Hinterdruckraum 14 herrschenden Druck abhängig. Druckraum 20 und Hinterdruckraum 14 sind über eine Druckleitung 25 gekoppelt.
An dem Ventilstößel 15 greift nicht nur die Membran 16 an, sondern vielmehr auch ein Ventilkörper 21. Im geschlossenen Zustand des Ventils 12 des Druckminderers 10 liegt der Ventilkörper 21 an einem Ventilsitz 22 dichtend an, wobei im geöffneten Zustand des Ventils 12 der Ventilkörper 21 vom Ventilsitz 22 abgehoben ist.
Der Ventilsitz 22 ist von einem Dichtelement 24 bereitgestellt, das an einem Tragelement 26 befestigt ist.
Wie 1 entnommen werden kann, ist das Federelement 17 in einem von einem Federhauben-Abschnitt 23 des Gehäuses 11 begrenzten Innenraum aufgenommen, und zwar zusammen mit den Federtellern 18, 19. Auf der dem Federelement 17 zugewandten Seite der Membran 16 greift in einen mittleren Abschnitt der Membran 16 der erste Federteller 18 an.
Der erste Federteller 18, welcher der Membran 16 zugewandt ist, ist mit dem Ventilstößel 15 fest verbunden.
Das Federelement 17 ist beim erfindungsgemäßen Druckminderer 10 mit beiden Federtellern 18, 19 fest verbunden, zum Beispiel durch Verschweißen, Verklemmen, Verrasten oder dergleichen.
Mit dem von der Membran 16 abgewandten zweiten Federteller 19 steht ein Betätigungselement 27 in Wirkverbindung. Über das Betätigungselement 27 kann der Relativabstand zwischen den beiden Federtellern 18, 19 verändert werden, und zwar dadurch, dass der von der Membran 16 abgewandte Federteller 19 gegenüber dem der Membran 16 zugewandten Federteller 18 translatorisch verlagerbar ist. Abhängig von der Relativposition zwischen den beiden Federtellern 18, 19 wirkt das mit den beiden Federtellern 18, 19 fest verbundene Federelement 17 unter Bereitstellung der Druckminderer-Funktion entweder als Druckfeder oder unter Aufhebung der Druckminderer-Funktion und unter Bereitstellung einer Schließventil-Funktion als Zugfeder.
Dann, wenn das Federelement 17 die Druckminderer-Funktion bereitstellt und als Druckfeder wirkt, stellt das Federelement 17 eine Federkraft bereit, die in Öffnungsrichtung des Ventils 12 auf die Membran 16 einwirkt. Dann hingegen, wenn das Federelement 17 als Zugfeder wirkt und die Druckminderer-Funktion aufhebt sowie die Schließventil-Funktion bereitstellt, stellt das Federelement 17 eine in Schließrichtung des Ventils 12 wirkende Zugkraft bereit und übt diese auf die Membran 16 aus.
Beim erfindungsgemäßen Druckminderer 10 kann demnach auf ein separates Absperrventil verzichtet werden. Im Feld verbaute, konventionelle Druckminderer können bei in regelmäßigen Zeitabständen durchzuführenden Wartungsarbeiten unter Ausbildung eines erfindungsgemäßen Druckminderers umgerüstet werden, ohne dass es erforderlich ist, eine Leitung, in die der Druckminderer installiert ist, zu öffnen.
Dann, wenn das Federelement 17 abhängig von der Relativposition zwischen den Federtellern 18, 19 unter Bereitstellung der Druckminderer-Funktion als Druckfeder wirkt und eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft auf das Ventil 12 ausübt, kann abhängig von der Relativposition zwischen den Federtellern 18, 19 ein im Hinterdruckraum 14 herrschender Druck eingestellt werden.
Wie bereits ausgeführt, ist das Federelement 17 im Federhauben-Abschnitt 23 des Gehäuses 11 positioniert, und zwar zumindest zusammen mit dem von der Membran 16 abgewandten Federteller 19. Der von der Membran 16 abgewandte Federteller 19 ist im Federhauben-Abschnitt 23 linear verlagerbar geführt, und zwar unverdrehbar, alsonicht rotatorisch verlagerbar.
Mit dem von der Membran 16 abgewandten Federteller 19 wirkt das Betätigungselement 27 zusammen, und zwar über eine Stellschraube 28. Eine Betätigung, nämlich Verdrehung, des Betätigungselements 27 bewirkt eine Verdrehung der Stellschraube 28, wobei die Verdrehung der Stellschraube 28 den von der Membran 16 abgewandten Federteller 19 linear verlagert.
Bei dem in 1 gezeigten Druckminderer 10 handelt es sich bei dem Betätigungselement 27 um einen manuell drehbaren Betätigungsknopf 27a, der ein Skalenelement 27b umfasst, wobei das Skalenelement 27b zusammen mit dem Betätigungsknopf 27a drehbar ist, um über ein Sichtfenster 29 eine aktuelle Einstellung am Betätigungselement 27 für einen Benutzer sichtbar zu machen.
Obwohl für die hier vorliegende Erfindung eigentlich ohne Bedeutung, zeigt 1 als weitere Baugruppen des Druckminderers 10 ein Sieb 30, das in einer sogenannten Siebtasse 31 des Gehäuses 11 angeordnet ist, wobei in 1 zwei unterschiedliche Ausführungen der Siebtasse 31 gezeigt sind, nämlich auf der linken Seite eine Ausführung der Siebtasse 31 aus Metall und auf der rechten Seite eine Ausführung der Siebtasse 31 aus Kunststoff.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckminderers 10, welches sich vom Ausführungsbeispiel der 1 lediglich dadurch unterscheidet, dass es sich beim Betätigungselement 27 nicht um einen manuellen Drehknopf handelt, sondern vielmehr um einen elektromotorischen Aktuator.
Der elektromotorische Aktuator 27 ist in 2 über ein Steuerungskabel 32 mit einem Leitsystem bzw. Steuerungsrechner verbindbar. Über das Steuerungskabel 32 kann der elektromotorische Aktuator 27 zur automatischen Betätigung des Druckminderers 10 ausgehend vom Leitsystem bzw. Steuerungsrechner angesteuert werden, um so zeitgesteuert den Druck im Hinterdruckraum 14 einzustellen. So ist es zum Beispiel möglich, dass der elektromotorische Aktuator 27 in 2 im Sinne einer Hinterdruck-Nachtabsenkung im Hinterdruckraum 14 zu Nachtzeiten den Druck im Hinterdruckraum 14 automatisch durch Verlagerung des von der Membran 16 abgewandten Ventiltellers 19 relativ zu dem der Membran 16 zugewandten Ventilteller 18 absenkt, um zum Beispiel ein Leitungssystem, das sich stromabwärts des Druckminderers 10 anschließt, zu schützen.
Bezugszeichenliste

10: Druckminderer
11: Gehäuse
12: Ventil
13: Vordruckraum
14: Hinterdruckraum
15: Ventilstößel
16: Membran
17: Federelement
18: Federteller
19: Federteller
20: Druckraum
21: Ventilkörper
22: Ventilsitz
23: Federhauben-Abschnitt
24: Dichtelement
25: Druckleitung
26: Tragelement
27: Betätigungselement
27a: Betätigungsknopf
27b: Skalenelement
28: Stellschraube
29: Sichtfenster
30: Sieb
31: Siebtasse
32: Steuerungskabel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19539239 C2 [0003, 0004]

Claims

Druckminderer (10), mit einem Gehäuse (11), und mit einem in dem Gehäuse (11) positionierten Ventil (12), welches in geschlossenem Zustand einen Vordruckraum (13) des Gehäuses (11) von einem Hinterdruckraum (14) des Gehäuses (11) trennt und welches in geöffnetem Zustand den Vordruckraum (13) und den Hinterdruckraum (14) verbindet, wobei das Ventil (12) eine auf einen Ventilstößel (15) einwirkende Membran (16) aufweist, auf die unter Bereitstellung einer Druckminderer-Funktion einerseits eine in Öffnungsrichtung des Ventils (12) wirkende Federkraft eines Federelements (17) und andererseits eine in Schließrichtung des Ventils (12) wirkende, vom im Hinterdruckraum (14) herrschenden Druck abhängige Kraft einwirkt, wobei das Ventil (12) einen an dem Ventilstößel (15) befestigten Ventilkörper (21) aufweist, der in geschlossenem Zustand an einem Ventilsitz (22) dichtend anliegt und der in geöffnetem Zustand von dem Ventilsitz (22) abgehoben ist, und wobei das Federelement (17) zwischen zwei Federtellern (18, 19) angeordnet ist, nämlich zwischen einem der Membran (16) zugewandten Federteller (18) und einem von der Membran (16) abgewandten Federteller (19), dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (17) mit dem der Membran (16) zugewandten Federteller (18) und mit dem von der Membran (16) abgewandten Federteller (19) jeweils fest verbunden ist, wobei der der Membran (16) zugewandte Federteller (18) mit dem Ventilstößel (15) fest verbunden ist, der von der Membran (16) abgewandte Federteller (19) mit einem Betätigungselement (27) in Wirkverbindung steht, über welches der von der Membran (16) abgewandte Federteller (19) relativ zu dem der Membran (16) zugewandten Federteller (18) derart verlagerbar ist, dass abhängig von der Relativposition zwischen den Federtellern (18, 19) das Federelement (17) unter Bereitstellung der Druckminderer-Funktion als Druckfeder oder unter Aufhebung der Druckminderer-Funktion und unter Bereitstellung einer Schließventil-Funktion als Zugfeder wirkt.
Druckminderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das Federelement (17) abhängig von der Relativposition zwischen den Federtellern (18, 19) unter Bereitstellung der Druckminderer-Funktion als Druckfeder wirkt, abhängig von der Relativposition zwischen den Federtellern (18, 19) ein Druck im Hinterdruckraum (14) einstellbar ist.
Druckminderer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (17) zumindest zusammen mit dem von der Membran (16) abgewandten Federteller (19) in einem Federhauben-Abschnitt (23) des Gehäuses (11) angeordnet ist, wobei der von der Membran (16) abgewandte Federteller (19) im Federhauben-Abschnitt (23) linear jedoch nicht rotatorisch verlagerbar geführt ist.
Druckminderer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (27) über eine Stellschraube (28) mit dem von der Membran (16) abgewandten Federteller (19) in Wirkverbindung steht, derart, dass eine Betätigung des Betätigungselements (27) die Stellschraube (28) verdreht und eine Verdrehung der Stellschraube (28) den von der Membran (16) abgewandten Federteller (19) linear verlagert.
Druckminderer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (27) als manuell drehbar Betätigungsknopf ausgebildet ist.
Druckminderer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (27) ein elektromotorischer Aktuator ist.
Druckminderer nach der Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass über der Aktuator (27) automatisch zeitgesteuert der Druck im Hinterdruckraum (14) einstellbar ist.
Druckminderer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (27) im Sinne einer Hinterdruck-Nachtabsenkung zu Nachtzeiten den Duck im Hinterdruckraum (14) automatisch durch Verlagerung des von der Membran (16) abgewandten Federtellers (19) relativ zu dem der Membran (16) zugewandten Federteller (18) absenkt.