DE10213092B4

DE10213092B4 - Druckregelventil

Info

Publication number: DE10213092B4
Application number: DE2002113092
Authority: DE
Inventors: Heinz Knocks
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-23
Filing date: 2002-03-23
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-03-24
Also published as: DE10213092A1

Abstract

Druckregelventil (1) mit einem Primärdruckanschluss (8), einem Sekundärdruckanschluss (9) und einem Entlüftungsanschluss (10), mit einer mittels eines veränderlichen Steuerdruckes betätigbaren, in einer Steuerkammer (12) angeordneten und die Steuerkammer (12) in einen Steuerdruckraum (13) und einen Sekundärdruckraum (14) trennenden Regelmembran (15), welche über einen mit der Regelmembran (15) verbundenen Ventilstößel (16) ein Einlassventil (6) und ein Auslassventil (7) steuert, wobei eine Vorrichtung zum Entlüften des Sekundäranschlusses (9) bei drucklosem Steuerdruckraum (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem vom Steuerdruck (Pst) beaufschlagbaren Raum oder einer Leitung und einem vom Sekundärdruck (P2) beaufschlagbaren Raum oder Leitung eine Verbindungsleitung besteht, in der ein zur Sekundärseite schließendes Schließglied (17) angeordnet ist, welches bei an der Steuerdruckseite anstehendem Steuerdruck (Pst) die Verbindungsleitung verschließt und bei Drucklosigkeit auf der Steuerdruckseite und auf der Sekundärdruckseite anstehendem Restdruck die Sekundärdruckseite entlüftet.

Description

Druckregelventile dienen der zur Verfügungstellung eines möglichst gleichbleibenden pneumatischen Druckes für einen oder mehrere Verbraucher, wobei auf der Sekundärseite auftretende Druckschwankungen vom Ventil erkannt und ausgeglichen werden sollen. Ein derartiges Druckregelventil ist durch die DE 195 04 364 A1 bekannt geworden, wobei auf die dort beschriebene Regeltechnik – mit Ausnahme der dort beschriebenen Maßnahmen zur Restentlüftung der Sekundärseite – insoweit Bezug genommen wird.

Die DE 195 04 364 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Druckregelventil, welches eine zusätzliche, den Ventilstößel beaufschlagende mechanische Federeinrichtung aufweist, wobei die Federeinrichtung dem Steuerdruck entgegenwirkt. Die Federeinrichtung stützt sich einenends mittelbar an einer mit dem Sekundärdruckraum verbundenen Trennwand und anderenends an einer der Membran anliegenden, mit dem Ventilstößel verbundenen Beaufschlagungsscheibe ab. Bei Drucklosigkeit im Steuerdruckraum der Steuerkammer bewirkt die Federeinrichtung eine Verstellung des Ventilstößels in Richtung auf den Steuerdruckraum, wobei das Auslaßventil vom zugeordneten Ventilsitz abgehoben wird, so dass am Sekundäranschluß anstehender Restdruck über das Auslaßventil und den Entlüftungsanschluß abgebaut werden kann.

Da die vorbenannte mechanische Federeinrichtung während des Normalbetriebes des Druckregelventils ständig dem Steuerdruck entgegenwirkt, muß im Normalbetrieb ständig ein die Federkraft der mechanischen Federeinrichtung kompensierender erhöhter Steuerdruck zur Verfügung gestellt werden.

Bei Druckregelventilen der eingangs genannten Gattung wird wie vorbeschrieben angestrebt, den Sekundärdruckanschluß völlig – d.h. auch von dort noch anstehendem Restdruck – entlüften zu. können. Der vorgenannte Restdruck verbleibt regelmäßig am Sekundäranschluß, weil das federbelastete Auslaßventil – auch bei fehlendem Steuerdruck – aufgrund seiner Schließfeder schließt, bevor der Restdruck abgebaut ist. Verbleibender Restdruck auf der Sekundärseite kann zu nachteiligen unkontrollierbaren Situationen im Verbrauchersystem führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung vorzuschlagen, mittels der bei fehlendem Steuerdruck eine vollständige selbstätige Entlüftung der Sekundärseite erfolgt, ohne dass während des Normalbetriebes des Druckregelventils ein erhöhter Steuerdruck zur Verfügung gestellt werden muß.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit der Lehre nach Anspruch 1.

Das erfindungsgemäße Schließglied beaufschlagt nicht den Ventilstößel und wirkt somit nicht dem Steuerdruck entgegen, sondern bildet lediglich eine Unterbrechung einer Verbindungsleitung zwischen einem vom Steuerdruck beaufschlagten Raum oder einer Leitung und einem vom Sekundärdruck beaufschlagten Raum oder Leitung, wobei diese Verbindungsleitung bei im Steuerdruckraum anstehendem Steuerdruck verschlossen wird und bei fehlendem Steuerdruck geöffnet wird derart, dass auf der gesamten Sekundärseite anstehender Restdruck in die Atmosphäre entweichen kann. Da das Schließglied – im Gegensatz zum Auslaßventil – nicht federbelastet ist, kann sich der Restdruck vollständig abbauen, d.h. dem entweichenden Restdruck wird praktisch keine Gegenkraft entgegengesetzt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

In vorteilhafter konstruktiver Ausgestaltung der Erfindung sind die beidseits der Regelmembran angeordneten Räume, nämlich der Steuerdruckraum einerseits und der Sekundärdruckraum andererseits unmittelbar durch eine Verbindungsleitung verbunden, in der ein zum Sekundärdruckraum schließendes Schließglied angeordnet ist, welches bei im Steuerdruckraum anstehendem Steuerdruck die Verbindungsleitung verschließt und bei Drucklosigkeit im Steuerdruckraum und im Sekundärdruckraum anstehendem Restdruck den Sekundärdruckraum entlüftet. Bei der vorgeschlagenen Verbindung zwischen dem Steuerdruckraum auf der einen Seite einer Regelmembran und dem Sekundärdruckraum auf der anderen Seite der Regelmembran ist ein relativ geringer Leitungsaufwand zur Erstellung der angesprochenen Verbindungsleitung erforderlich.

Das vorgenannte Schließglied kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein, solange für den Schließvorgang keine Federbelastung erforderlich ist. Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel findet als Schließglied eine Membran Verwendung, welche die Verbindungsleitung in einen steuerdruckseitigen Leitungsabschnitt und einen sekundärseitigen Leitungsabschnitt trennt. Eine derartige Ausbildung des Schließgliedes setzt dem Restdruck praktisch keinen Widerstand entgegen. Eine baulich einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn das vorgenannte Schließglied im Bereich der einander zugewandten Stirnflächen benachbarter Platten eines mehrteiligen Ventilgehäuses angeordnet ist. Das Verschließen der Verbindungsleitung durch das, Schließglied kann auf unterschiedliche Weise erfolgen; da das Schließglied in Richtung auf den sekundärseitigen Leitungsabschnitt schließen muß, ist dort zweckmäßig ein Ventilsitz ausgebildet, welcher an dem sekundärseitigen Leitungsabschnitt angeordnet oder Bestandteil einer Membran sein kann. Hierbei muß lediglich sichergestellt sein, dass bei anstehendem Steuerdruck der sekundärseitige Leitungsabschnitt vom Schließglied ver schlossen wird.

Die Ausbildung der vorgenannten Membran ist zweckmäßig so getroffen, dass die Membran mittels eines einstückig mit der Membran verbundenen Membrankragens in einer Nut in einer der einander zugewandten Stirnflächen benachbarter Platten eines Ventilgehäuses gehalten ist. Hierdurch ergibt sich eine technisch einfache und zuverlässige Einspannung der Membran.

Da die Membran im Betriebszustand des Druckregelventils einerseits permanent vom Steuerdruck und andererseits vom – ggf. schwankenden – Sekundärdruck beaufschlagt wird und der Steuerdruck meist größer, aber mindestens gleich dem Sekundärdruck ist, wird zur Erzielung eines zuverlässigen Schließens des Schließgliedes vorgeschlagen, dass der steuerdruckseitige Leitungsabschnitt im Bereich der Stirnfläche einer Platte in eine Steuerkammer mündet, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Ventilsitzes des sekundärseitigen Leitungsabschnittes. Aufgrund der so ausgestalteten Flächenverhältnisse ist ein sicheres Verschließen des Schließgliedes auch bei schwankendem Sekundärdruck gewährleistet.

Die Membran kann in unbelastetem Zustand, d.h. bei fehlendem Steuerdruck und fehlendem Sekundärdruck, beispielsweise durch eine leicht gewölbte Ausbildung so angeordnet sein, dass sie in dieser Situation geringfügig vom Ventilsitz abgehoben ist bzw. den Ventilsitz abhebt. Dies führt zwangsläufig zu einer absolut widerstandslosen Entlüftung der Sekundärseite bei fehlendem Steuerdruck.

Im einzelnen hat es sich als vorteilhaft und technisch einfach realisierbar erwiesen, dass der sekundärseitige Leitungsabschnitt mit einem bei geschlossenem Schließglied vom sekundärseitigen Leitungsabschnitt getrennten Entlüftungskanal verbunden ist, über den der Restdruck unmittelbar in die Atmosphäre entweichen kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Ventilgehäuse einen dem Ventilgehäuse anliegenden, das Auslaßventil führenden Führungsdeckel und einen dem Führungsdeckel anliegenden Deckel auf, wobei das Schließglied im Bereich der benachbarten Stirnflächen zwischen dem Führungsdeckel und Deckel angeordnet ist. Daraus resultiert die Möglichkeit, dass der sekundärseitige Leitungsabschnitt das Ventilgehäuse und den Führungsdeckel durchfaßt, während der steuerdruckseitige Leitungsabschnitt im Deckel angeordnet ist, und der Entlüftungskanal im Führungsdeckel verläuft.

Das im Ausführungsbeispiel als bevorzugte Membran dargestellte Schließglied könnte in einer anderen Ausführungsform der Erfindung als Rückschlagventil ausgebidet sein, dessen den steuerdruckseitigen Leitungsabschnitt verschließender Ventilsitz einen größeren Durchmesser aufweist als der den sekundärseitigen Leitungsabschnitt verschließende Ventilsitz; hierbei muß lediglich gewährleistet sein, dass das Ventil einerseits keiner in Richtung auf die Sekundärdruckseite wirkenden Federbelastung unterliegt und andererseits bei im Steuerdruckraum anstehendem Steuerdruck zuverlässig schließt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Vertikalschnitt durch das Druckregelventil
2 den Schnitt II-II gemäß 1
3a–3d in vergrößerter Darstellung den Schnitt nach der Linie III-III gemäß 2 mit unterschiedlichen Wirkstellungen der Membran
4 und 5 in vergrößerter Darstellung die Membran mit zugeordnetem Ventilsitz
Das Druckregelventil 1 gemäß 1 besitzt ein Ventilgehäuse 2, welches durch einen unteren Führungsdeckel 3 verschlossen ist. Der untere Führungsdeckel 3 führt das Einlaß- oder Speiseventil 6. Im oberen Bereich des Ventilgehäuses 2 ist ein oberer Führungsdeckel 4 angeordnet, welcher das Auslagventil 7 führt. Den oberen Verschlug bildet der Deckel 5. Mit 8 sind der Primärdruckanschluß, mit 9 der Sekundäranschluß und mit 10 der Entlüftungsanschluß bezeichnet. Zwischen dem oberen Führungsdeckel 4 und dem Deckel 5 ist eine Steuerkammer 12 ausgebildet, in die ein Steuerdruckanschluß 11 mündet und in der die Regelmembran 15 angeordnet ist. Die Regelmembran 15 teilt die Steuerkammer 12 in einen Steuerdruckraum 13 und einen Sekundärdruckraum 14. Die Regelmembran 15 betätigt einen Ventilstößel 16, an dem das Einlaßventil 6 und das Auslaßventil 7 begrenzt gleitend geführt sind. Die Regelfunktion derartiger Ventile ist bekannt; bei am Primärdruckanschluß 8 anstehendem Primärdruck P1 hebt das Einlaßventil 6 von seinem Sitz ab, so dass Druck zum Sekundärdruckanschluß 9 gelangen kann. Nach Maßgabe des über den Steuerdruckanschluß 11 angebrachten Steuerdruckes und damit der Betätigung der Regelmembran 15 wird das Einlaßventil 6 schließen. Bei am Sekundäranschluß 9 anstehendem unzulässig hohem Druck hebt das Auslaßventil 7 von seinem Sitz ab und entlüftet die Sekundärseite über den Entlüftungsanschluß 10. Der Sekundärdruckanschluß 9 steht über den Verbindungskanal 30 ständig mit dem Sekundärdruckraum 14 in Verbindung.
Wie die Schnittdarstellung III-III in 2 andeutungsweise erkennen läßt, ist im Randbereich des Druckregelventils 1 ein in der 1 nicht dargestelltes Schließglied 17 angeordnet. Wie die 3a – 3d im Vertikalschnitt erkennen lassen, ist das vorgenannte Schließglied 17 als Membran 21 ausgebildet und im Bereich der aneinander liegenden Stirnflächen 22 und 23 des Deckels 5 einerseits und des oberen Führungsdeckels 4 andererseits angeordnet. Die vorgenannte Membran verschließt bei anstehendem Steuerdruck Pst in dem steuerdruckseitigen Leitungsabschnitt 19 die Verbindungsleitung 18 und verschließt somit gegen den anstehenden Sekundärdruck P2. Es ist ersichtlich, dass der steuerdruckseitige Leitungsabschnitt 19 mit dem Steuerdruckraum 13 und der sekundärseitige Leitungsabschnitt 20 mit dem Sekundärdruckraum 14 verbunden ist. Die Membran 21 selbst ist mittels eines angeformten Membrankragens 26 in einer Nut 27 gelagert, (s. 4 und 5) welche an der Stirnfläche 23 des oberen Führungsdeckels 4 ausgebildet ist. An der gegenüberliegenden Stirnfläche 22 des Deckels 5 ist eine mit 28 bezeichnete Steuerkammer ausgebildet. Bei fehlendem Steuerdruck Pst kann – nachdem der Sekundärdruckanschluss 9 wie vorbeschrieben über das Auslassventil 7 entlüftet worden ist – auf der Sekundärseite anstehender Restdruck über den Verbindungskanal 20, die Horizontalbohrung 32, den sekundärseitigen Leitungsabschnitt 20 und die wie in 3d und 3b dargestellte Membran 21 über den Entlüftungskanal 29 entweichen. Bei erneut in dem Steuerdruckraum 13 anstehendem Steuerdruck Pst wird über die Horizontalbohrung 31 und den steuerdruckseitigen Leitungsabschnitt 19 die Membran 21 die Verbindungsleitung 18 verschließen.
4 zeigt die in den 3a und 3b andeutungsweise dargestellte Ausbildung des Ventilsitzes 24, der im vorgenannten Ausführungsbeispiel am sekundärseitigen Leitungsabschnitt 20 angeordnet ist bzw. von diesem gebildet wird. Die 5 zeigt den in den 3c und 3d andeutungsweise dargestellten Ventilsitz 25, der hier durch geeignete Anformungen an der Membran 21 verwirklicht ist.

1: Druckregelventil
2: Ventilgehäuse
3: unterer Führungsdeckel
4: oberer Führungsdeckel
5: Deckel
6: Einlaßventil
7: Auslaßventil
8: Primärdruckanschluß
9: Sekundärdruckanschluß
10: Entlüftungsanschluß
11: Steuerdruckanschluß
12: Steuerkammer
13: Steuerdruckraum
14: Sekundärdruckraum
15: Regelmembran
16: Ventilstößel
17: Schließglied
18: Verbindungsleitung
19: steuerdruckseitiger Leitungsabschnitt
20: sekundärseitiger Leitungsabschnitt
21: Membran
22: Stirnfläche
23: Stirnfläche
24: Ventilsitz
25: Ventilsitz
26: Membrankragen
27: Nut
28: Steuerkammer
29: Entlüftungskanal
30: Verbindungskanal
31: Horizontalbohrung
32: Horizontalbohrung
Pst: Steuerdruck
P1: Primärdruck
P2: Sekundärdruck

Claims

Druckregelventil (1) mit einem Primärdruckanschluss (8), einem Sekundärdruckanschluss (9) und einem Entlüftungsanschluss (10), mit einer mittels eines veränderlichen Steuerdruckes betätigbaren, in einer Steuerkammer (12) angeordneten und die Steuerkammer (12) in einen Steuerdruckraum (13) und einen Sekundärdruckraum (14) trennenden Regelmembran (15), welche über einen mit der Regelmembran (15) verbundenen Ventilstößel (16) ein Einlassventil (6) und ein Auslassventil (7) steuert, wobei eine Vorrichtung zum Entlüften des Sekundäranschlusses (9) bei drucklosem Steuerdruckraum (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem vom Steuerdruck (Pst) beaufschlagbaren Raum oder einer Leitung und einem vom Sekundärdruck (P2) beaufschlagbaren Raum oder Leitung eine Verbindungsleitung besteht, in der ein zur Sekundärseite schließendes Schließglied (17) angeordnet ist, welches bei an der Steuerdruckseite anstehendem Steuerdruck (Pst) die Verbindungsleitung verschließt und bei Drucklosigkeit auf der Steuerdruckseite und auf der Sekundärdruckseite anstehendem Restdruck die Sekundärdruckseite entlüftet.
Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruckraum (13) und der Sekundärdruckraum (14) durch eine Verbindungsleitung (18) verbunden sind, in der ein zum Sekundärdruckraum (14) schließendes Schließglied (17) angeordnet ist, welches bei im Steuerdruckraum (13) anstehendem Steuerdruck (Pst) die Verbindungsleitung (18) verschließt und bei Drucklosigkeit im Steuerdruckraum (13) und im Sekundärdruckraum (14) anstehendem Restdruck den Sekundärdruckraum (14) entlüftet.
Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließglied (17) eine die Verbindungsleitung (18) in einen steuerdruckseitigen Leitungsabschnitt (19) und einen sekundärseitigen Leitungsabschnitt (20) trennende Membran (21) ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließglied (17) im Bereich der einander zugewandten Stirnflächen (22, 23) benachbarter Platten eines mehrteiligen Ventilgehäuses (2) angeordnet ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 3 – 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem sekundärseitigen Leitungsabschnitt (20) und dem Schließglied (17) ein Ventilsitz (24) ausgebildet ist.
Druckregelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (24) an dem sekundärseitigen Leitungsabschnitt (20) angeordnet ist.
Druckregelventil nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (25) Bestandteil der Membran (21) ist.
Druckregelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (21) mittels eines einstückig mit der Membran (21) verbundenen Membrankragens (26) in einer Nut (27) in einer der einander zugewandten Stirnflächen (22, 23) benachbarter Platten eines Ventilgehäuses (2) gehalten ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 3 – 8, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerdruckseitige Leitungsabschnitt (19) im Bereich der Stirnfläche (22) einer Platte in eine Steuerkammer (28) mündet, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Ventilsitzes (24, 25) des sekundärseitigen Leitungsabschnittes (20).
Druckregelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (21) in ihrer Neutralstellung bei fehlendem Steuerdruck und fehlendem Sekundärdruck vom Ventilsitz (24) abgehoben ist bzw. den Ventilsitz (25) abhebt.
Druckregelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundärseitige Leitungsabschnitt (20) mit einem bei geschlossenem Schließglied (17) vom sekundärseitigen Leitungsabschnitt (20) getrennten Entlüftungskanal (29) verbunden ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 – 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (2) des Druckregelventils (1) einen dem Ventilgehäuse (2) anliegenden, das Auslass ventil (7) führenden Führungsdeckel (4) und einen dem Führungsdeckel (4) anliegenden Deckel (5) aufweist und dass das Schließglied (17) im Bereich der benach barten Stirnflächen (22, 23) zwischen dem Führungsdeckel (4) und dem Deckel (5) angeordnet ist.
Druckregelventil nach Anspruch 12, dadurch Gekennzeichnet, dass der sekundärseitige Leitungsabschnitt (20) das Ventilgehäuse (2) und den Führungsdeckel (4) durchfasst.
Druckregelventil nach Anspruch 12, dadurch Gekennzeichnet, dass der steuerdruckseitige Leitungsabschnitt (19) im Deckel (5) angeordnet ist.
Druckregelventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (29) im Führungsdeckel (4) angeordnet ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 3 – 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließglied (17) als Rückschlagventil ausgebildet ist, dessen den steuerdruckseitigen Leitungsabschnitt (19) verschließender Ventilsitz einen größeren Durchmesser aufweist als der den sekundärseitigen Leitungsabschnitt (20) verschließende Ventilsitz.