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Als Regelventil mit Magnetantrieb sind solche mit aus ein oder mehreren
Elektrohubmagneten bestehendem Stellmotor bekannt, der an der Stange des Verschlußstückes
des Ventils angreift. Der Hubmagnet besteht aus einer Magnetspule und einem Magnetanker,
und der Magnetanker bewegt sich unter dem Einfluß elektromagnetischer Kräfte und/oder
gegebenenfalls einer Rückstellfeder auf und nieder, um dabei das Verschlußstück
zu bewegen und das Ventil auf- und zuzumachen. Derartige Ventile sind nur für Zweipunktregelungen
zu gebrauchen. Um Regelventile des beschriebenen Aufbaus auch für Stetigregelungen
einsetzen zu können, ist es erforderlich und bekannt, dem Hubmagneten ein Dämpfungsglied
zuzuordnen, das dem Magnetanker eine lang Same Bewegung aufzwingt. Solche Dämpfungsglieder
bestehen z. B. aus einer Membran, die als Kolbenmembran wirkt, also einen Kolben
ersetzt, und eine mit einer Dämpfungsflüssigkeit, wie öl, gefüllte Dämpfungskammer
in zwei Raumteile teilt, wobei eine Stange an die Membran angeschlossen ist, die
mit dem Magnetanker und der Stange des Verschlußstückes verbunden ist, während die
beiden durch die Membran getrennten Dämpfungskammerhälften durch einen Umströmungskanal
verbunden sind, in dem sich eine Drossel befindet.
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Da derartige Membranen im allgemeinen nur kleine Stehwege ausführen
können, ist für größere Stellwege auch ein Dämpfungsglied bekannt, das aus einem
mit einer Dämpfungsflüssigkeit, wie Öl, gefüllten Dämpfungszylinder und darin bewegtem
Dämpfungskolben, besteht, dessen Stange mit dem Magnetanker verbunden ist, und wobei
die durch den Dämpfungskolben getrennten Dämpfungszylinderkammern in der beschriebenen
Weise durch einen Umströmungskanal mit darin angeordneter Drossel verbunden sind.
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Zusammengefaßt gehört somit zum Stand der Technik ein Regelventil
mit Magnetantrieb und einem mit dem Verschlußstück durch eine Stange verbundenen,
in einem Dämpfungszylinder mit Flüssigkeitsfüllung beweglichen Kolben in Form eines
echten Kolbens oder einer Kolbenmembran, einer gedrosselten Verbindung zwischen
den durch den Kolben abgeteilten Dämpfungszylinderkammern im Dämpfungszylinder sowie
einer abgedichteten Führung der Stangen mittels Stopfbuchsen, Dichtungsringen od.
dgl. durch beide Stirnflächen des Dämpfungszylinders hindurch.
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Diese bekannten Ausführungsformen von Regelventilen sind nicht frei
von Nachteilen. Es wird nämlich häufig beobachtet, daß bei der Umsteuerung von der
Aufbewegung in die Schließbewegung oder umgekehrt das Verschlußstück des Ventils
plötzlich springt, so daß die Erfüllung regeltechnischer Funktionen nicht mehr oder
zumindest nicht mehr hinreichend genau möglich ist. Soweit es sich um die Ausführungsform
mit Kolbenmembran handelt, besteht die Ursache dieses Springens häufig darin, daß
die Membran im Zuge der Umsteuerung undefinierte Bewegungen ausführt, was ebenso
undefinierte Dämpfungskräfte bewirkt und das Springen verursacht.
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Es hat sich daher die Auffassung gebildet, daß bei Regelventilen des
beschriebenen Aufbaus Kolbenmembranen nicht verwendbar sind, wenn große Anforderungen
an die Regelgenauigkeit gestellt werden. Man arbeitet vielmehr mit echten Kolben,
die den Dämpfungszylinder in zwei Dämpfungszylinderkammein teilen. Hier besteht
allerdings die Gefahr, daß im Laufe des Betriebs Luft in den Dämpfungszylinder eindringt,
weil die Stange trotz der Abdichtung mittels Stopfbuchsen, Dichtungsringen od. dgl.
in den Stirnwänden des Dämpfungszylinders Dämpfungsflüssigkeit austrägt. Um diesen
Nachteil zu beseitigen, ist es bekannt und funktionell auch bewährt, die Anordnung
so zu treffen, daß die Stange im Anschluß an ihre Dichtungen in den Stirnflächen
von mit der Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Kammern umgeben ist. Das ist jedoch eine
verhältnismäßig aufwendige Konstruktion und macht darüber hinaus eine ständige Wartung
der Dämpfungseinrichtung und häufiges Nachfüllen von Dämpfungsflüssigkeit erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie ein Regelventil
der eingangs beschriebenen Art zu gestalten ist, damit die Dämpfungseinrichtung
auch über lange Betriebszeiten vollständig wartungsfrei und funktionssicher, insbesondere
ohne jedes Springen, arbeitet. Dabei sollen höchste Anforderungen an die Regelgenauigkeit
erfüllt werden können.
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Die Erfindung betrifft ein Regelventil mit Magnetantrieb und einer
mit dem Verschlußstück des Ventils durch eine Stange verbundenen, in einem Dämpfungszylinder
mit Dämpfungsflüssigkeitsfüllung beweglichen Dämpfungskolbenanordnung, wobei zwischen
den Dämpfungszylinderräumen eine gedrosselte Verbindung besteht.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Dämpfungszylinderraum durch einen
Zwischenboden in zwei Dämpfungszylinderkammern geteilt ist und diese nach außen
hin von je einer elastisch verformbaren Kolbenmembran einer als Doppel-Membrankolben
ausgeführten Dämpfungskolbenanordnung abgeschlossen sind und daß die Dämpfungsflüssigkeit
unter einem von den elastischen Kolbenmembranen aufgenommenen Überdruck in dem Dämpfungszylinderraum
gehalten ist. Dazu kann die Dämpfungsflüssigkeit bei Anordnung eines geeigneten
Rückschlagventils in den Dämpfungszylinderraum eingefüllt werden, was selbstverständlich
vollkommen luftfrei geschehen muß.
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Eine weitere Möglichkeit, den Überdruck herzustellen, besteht darin,
daß die Halterung der oberen Kolbenmembran nach dem Füllen des Dämpfungszylinderraumes
mit Dämpfungsflüssigkeit entsprechend eingestellt wird. Der Überdruck soll regelmäßig
etwa 0,2 bis 0,5 atü betragen, er kann jedoch auch höher sein.
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Die Gestaltung der Kolbenmembran selbst ist im Rahmen der Erfindung
grundsätzlich beliebig. Im allgemeinen wird man mit Kolbentellern arbeiten, zwischen
denen die Membran einerseits eingespannt ist, während der äußere Rand der Membran
am Dämpfungszylinder festgelegt ist. Besondes geeignet sind im Rahmen der Erfindung
sogenannte Rollmembranen, jedoch sind auch Topfmanschetten möglich.
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Im einzelnen läßt sich das erfindungsgemäße Regelventil auf verschiedene
Weise weiter ausbilden. Soweit es sich um Regelventile handelt, die starken Temperaturschwankungen
(z. B. zwischen Sommer und Winter oder Tag und Nacht) ausgesetzt sind, empfiehlt
es sich, an den Dämpfungszylinderraum einen Druckspeicher oder Puffer derart anzuschließen,
daß unabhängig von den Temperaturschwankungen und den dadurch bedingten Wärmedehnungen
der Überdruck der Dämpfungsflüssigkeit im
Dämpfungszylinderraum
stets aufrechterhalten werden kann.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen Regelventil die Kolbenmembranen infolge des
Überdruckes durch eben den Überdruck bestimmte, definierte Bewegungen ausführen,
wenn die Stange über den Magnetantrieb verstellt wird. Das wiederum hat definierte
Dämpfungskräfte zur Folge, ohne daß nachteiliges Springen oder andere Unregelmäßigkeiten
auftreten. Im Ergebnis läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Regelventil extreme Regelgenauigkeit
erreichen. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß die erfindungsgemäß zum
Abschluß der Dämpfungszylinderkammern nach außen vorgesehenen, elastisch verformbaren
Kolbenmembranen eine absolute Abdichtung zulassen, so daß keinerlei Wartung der
Dämpfungseinrichtun:g erforderlich ist, und zwar auch nicht bei extrem langen Betriebszeiten.
Eben infolge der Anordnung der Kolbenmembranen als äußerer Abschluß der Dämpfungszylinderkammern
wird gleichzeitig erreicht, daß die Stange keinerlei Dämpfungsflüssigkeit austrägt.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt F i g. 1 in schematischer
Darstellung ein erfindungsgemäßes Regelventil, F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt
aus dem Gegenstand nach F i g. 1.
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Das in den Figuren dargestellte Regelventil 1 besitzt einen Magnetantrieb
2 und eine mit dem Verschlußstück 3 des Ventils durch eine Stange 4 verbundene,
in einem Dämpfungszylinder 5 mit Dämpfungsflüssigkeitsfüllung 6 bewegliche Dämpfungskolbenanordnung
7, B. Zwischen den Dämpfungszylinderräumen 5 a, 5 b besteht eine gedrosselte
Verbindung 9, im Ausführungsbeispiel mit einer von außen einstellbaren Drossel 10.
Der Dämpfungszylinder 5 ist durch einen Zwischenboden 11 in die beiden Dämpfungszylinderräume
oder -kammern 5 a, 5 b geteilt. In dem Zwischenboden 11 befindet sich
auch die gedrosselte Verbindung 9. Die beiden Dämpfungszylinderkammern
5 a, 5 b sind nach außen hin und je einer elastisch verformbaren Kolbenmembran
7 bzw. 8 der als Doppel-Membrankolben ausgeführten Dämpfungskolbenanordnung 7, 8
abgeschlossen. Die Dämpfungsflüssigkeit 6 steht unter einem von den elastischen
Kolbenmembranen 7, 8 aufgenommenen überdruck. Infolge dieses Überdruckes nehmen
die Kolbenmembranen 7, 8 die in der Figur gezeichnete, insbesondere in F i g. 2
deutliche Stellung ein und erfahren sie definierte Bewegungen, wenn die Stange verstellt
wird. Das hat wohldefinierte Dämpfungskräfte mit den schon angegebenen Vorteilen
zur Folge. Der Überdruck soll etwa 0,2 bis 0,5 atü betragen, kann aber auch beachtlich
höher sein.
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Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung
sind die Kolbenmembranen 7, 8 Rollmembranen, die zwischen je zwei Kolbentellern
12 bzw. 13 gehalten sind, während der äußere Rand in der Zylinderwandung des Dämpfungszylinders
5 absolut dicht eingespannt ist. Selbstverständlich kann man auch mit Topfmanschetten
arbeiten.
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In F i g. 2 ist angedeutet worden, daß der Dämpfungszylinder 5 an
einen Druckspeicher 14 oder Puffer angeschlossen sein kann, der sicherstellt, daß
der erwähnte überdruck auch aufrechterhalten wird, wenn das Ventil erheblichen Temperaturschwankungen
ausgesetzt ist und dadurch die Dämpfun:gsflüssigkeit 6, aber auch der Dämpfungszylinder
5 Volumenänderungen erfährt.