DE3305092C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil für pneumatische
und hydraulische Druckmittel, mit einem Gehäuse
mit Primäranschluß, Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß,
einem im Gehäuse angeordneten Schaltventil, das
aus einem einen Ventilteller tragenden Ventilkolben und
aus seinem gehäusefesten Ventilsitz zwischen Primäranschluß
und Sekundäranschluß besteht, wobei das Schaltventil mit dem
Primärdruck öffnet und der Ventilkolben durch den Ventilsitz
ragt, einem Entlastungsventil zwischen Sekundäranschluß und
Entlastungsanschluß, wobei der Ventilteller des Entlastungsventiles
durch die Kraft eines Regelmagneten beaufschlagbar
ist.
Aus der DE-OS 30 38 797 ist ein Druckregelventil der vorgenannten
Art bekannt. Dieses Ventil regelt einen hohen Primärdruck
auf einen niedrigeren Sekundärdruck ein. Bei einer
Erhöhung des Sekundärdrucks infolge äußerer Einflüsse wird
die überschüssige Menge an Druckmittel über das Entlastungsventil
entlüftet oder zu einem Tank abgeführt.
Das US-PS 40 71 042 zeigt ein Druckregelventil in Form eines
Kolbenschiebers. Kolbenschieber haben jedoch den Nachteil,
daß zwischen Primärseite und Sekundärseite sowie zwischen
Sekundärseite und Tankanschluß Leckage auftreten kann, was
z. B. bei einem Speicherbetrieb nachteilig ist, da sich der
Speicher rasch leeren kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung
der vorgenannten Nachteile ein Druckregelventil der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, daß es eine vielseitigere
Regelung ermöglicht und z. B. Drücke oder Wege eines Verbrauchers
direkt geregelt werden können.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein mit
einem Steuerkolben versehener Steueranschluß für die Rückführung
einer Regelgröße vorhanden ist, daß der Steuerkolben
mit dem Ventilteller des Entlastungsventiles über einen
Stößel fest verbunden ist, daß der Stößel sich durch den
hohlen Ventilkolben des Schaltventiles sowie durch eine
Bohrung im Ventilteller des Schaltventiles hindurcherstreckt,
und daß das vom Schaltventil abgewandte Ende des hohlen Ventilkolbens
einen Ventilsitz für den Ventilteller des Entlastungsventiles
bildet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung erläutert, in der
Fig. 1 im Schnitt eine erste Ausführungsform zeigt, bei der der Steueranschluß
durch ein Druckmittel beaufschlagt ist.
Fig. 2 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsform, bei der der
Steuerkolben mechanisch beaufschlagt ist.
Fig. 3 und 4 zeigen im Schnitt Ausführungsformen entsprechend denjenigen
nach den Fig. 1 und 2, wobei anstelle der Faltenbälge reibungsarme
Membrandichtungen verwendet werden.
Fig. 5, 6, 7 zeigen Anwendungsbeispiele der Ventile nach den Fig. 1-4.
Das Druckregelventil 10 nach Fig. 1 hat ein Gehäuse 12 mit einem Primäranschluß
für ein Druckmittel mit hohem Primärdruck, z. B. Luft, einem
Sekundäranschluß 16, in welchem der Druck, je nach Einstellung eines
Regelmagneten 40, auf einen niedrigeren Druck als der Primärdrucke eingeregelt
wird, sowie mit einem Entlastungsanschluß 18, der bei Verwendung
eines pneumatischen Druckmittels zur Atmosphäre entlüftet.
Das Ventil ist ferner mit einem Steueranschluß 20 versehen.
Zwischen dem Primäranschluß 14 und dem Sekundäranschluß 16 ist ein Schaltventil
22 und zwischen dem Sekundäranschluß 16 und dem Entlastungsanschluß
18 ist ein Entlastungsventil 24 angeordnet. Im Gehäuse 12 ist ein
Ventilkolben 28 axial verschiebbar geführt, an dessem in Fig. 1 unteren
Ende der Ventilteller 26 des Schaltventiles 22 befestigt ist. Der Ventilteller
26 bildet zusammen mit einem im Gehäuse ausgebildeten Ventilsitz 32
das Schaltventil 22. Der Ventilteller 26 ist auf den Ventilkolben 28
z. B. aufgeschraubt, so daß er in Axialrichtung verstellbar ist. In diesem
Fall ist das Gewinde in geeigneter, nicht näher gezeichneter Weise abgedichtet,
und es können ferner Mittel vorgesehen sein, um den Ventilteller 26
auf dem Ventilkolben 28 in der eingestellten Position zu arretieren.
Der Ventilkolben 28 ist an seinem oberen Ende mit einem Ventilsitz 30
versehen, der zusammen mit einem Ventilteller 34 das Entlastungsventil
24 bildet. Der Ventilteller 34 ist in Schließrichtung des Entlastungsventiles
24 durch einen Schaltstift 38 des Regelmagneten 40 beaufschlagbar.
Im Steueranschluß 20 ist ein Steuerkolben 46 axial verstellbar angeordnet,
der über einen Stößel 36 mit dem Ventilteller 34 des Entlastungsventiles
gekoppelt ist. Der Stößel 36 ist in der dargestellten Ausführungsform einteilig
mit dem Ventilteller 34 ausgebildet und in geeigneter Weise (z. B.
durch Gewinde) mit dem Steuerkolben 46 verbunden (der Stößel 36 kann
aber auch einteilig mit dem Steuerkolben 46 ausgebildet und entsprechend
mit dem Ventilteller 34 verbunden sein, oder er kann sowohl mit dem
Steuerkolben 46 als auch mit dem Ventilteller 34 z. B. durch Gewinde
verbunden sein). Der Stößel 36 erstreckt sich axial durch den hohlen
Ventilkolben 28 hindurch.
Der Ventilkolben 28 ist über einen Faltenbalg 42 und der Steuerkolben 46
ist über einen Faltenbalg 44 mit dem Gehäuse dicht verbunden.
Die wirksamen Durchmesser der Faltenbälge 42, 44 sind unter sich gleich
und sie sind ferner gleich den wirksamen Durchmessern der beiden Ventile
22 und 24.
Damit ist einerseits der Ventilkolben 28 druckentlastet und andererseits
auch der Ventilteller 34 und der Steuerkolben 46.
Das Ventil nach Fig. 1 arbeitet folgendermaßen:
Am Primäranschluß 14 steht das Druckmittel mit hohem Primärdruck an. Das Schaltventil 22 und das Entlastungsventil 24 sind geschlossen, d. h. das Druckregelventil befindet sich in dem durch den Regelmagneten 40 vorgegebenen Druckbereich, wobei im Sekundäranschluß 16 der gewünschte vorgegebene Sekundärdruck herrscht. Die Rückführung bzw. Rückmeldung der Regelgröße erfolgt über den Steueranschluß 20. Die Regelgröße kann der Sekundärdruck sein, insbesondere aber auch ein Druck oder ein Weg, der direkt an einem Verbraucher abgenommen wird, wie anhand der Fig. 5-7 noch erläutert wird.
Am Primäranschluß 14 steht das Druckmittel mit hohem Primärdruck an. Das Schaltventil 22 und das Entlastungsventil 24 sind geschlossen, d. h. das Druckregelventil befindet sich in dem durch den Regelmagneten 40 vorgegebenen Druckbereich, wobei im Sekundäranschluß 16 der gewünschte vorgegebene Sekundärdruck herrscht. Die Rückführung bzw. Rückmeldung der Regelgröße erfolgt über den Steueranschluß 20. Die Regelgröße kann der Sekundärdruck sein, insbesondere aber auch ein Druck oder ein Weg, der direkt an einem Verbraucher abgenommen wird, wie anhand der Fig. 5-7 noch erläutert wird.
Auf den Ventilteller 34 des Entlastungsventiles wirkt in Schließrichtung
die am Regelmagnet 40 eingestellte Kraft, während in entgegengesetzter
Richtung auf den Ventilteller 34 eine Kraft wirkt, die das Produkt aus
dem Druck des Steuermediums im Steueranschluß 20 und der wirksamen
Fläche des Steuerkolbens 46 ist. Diese Kraft wird über den Stößel 36
auf den Ventilteller 34 übertragen.
Sind diese Kräfte im Gleichgewicht, so nimmt das Druckregelventil die
in Fig. 1 gezeigte Position ein, in der, wie bereits erwähnt, das
Schaltventil 22 und das Entlastungsventil 24 geschlossen sind.
Wird nun ein höherer Sekundärdruck gefordert, so wird die Kraft des
Regelmagneten 40 erhöht, womit das System nicht mehr im Gleichgewicht
ist. Über den Ventilteller 34 und den Ventilkolben 28 wird der Ventilteller
26 von seinem Ventilsitz 32 abgehoben und damit das Schaltventil
geöffnet. Der Ventilteller 34 kann sich dabei nach unten bewegen, bis er
auf einem Anschlag 58 im Gehäuse aufsitzt.
Nachdem das Schaltventil 22 geöffnet hat, strömt Druckmittel vom Primäranschluß
14 solange zum Sekundäranschluß 16, bis der durch den Regelmagneten
40 vorgegebene Sekundärdruck erreicht ist. Sobald dies der Fall
ist, sind die Kräfte wieder ausgeglichen und das Schaltventil 22 schließt
wieder. Das Druckregelventil nimmt dann erneut die in Fig. 1 gezeigte
Stellung ein.
Wird ein niedriger Sekundärdruck gewünscht, so wird die auf den Ventilteller
34 wirkende Kraft des Regelmagneten 40 entsprechend reduziert.
Durch den Sekundärdruck wird über den Steueranschluß 20 der Ventilteller
34 in Öffnungsrichtung beaufschlagt und von seinem Ventilsitz 30 abgehoben,
womit das Entlastungsventil 24 geöffnet wird. Hierdurch wird eine
Verbindung vom Sekundäranschluß 16 zum Entlastungsanschluß 18 hergestellt,
durch welchen solange Druckmittel abströmt, bis das Gleichgewicht
der Kräfte wieder erreicht ist, d. h. bis die vom Steuerkolben 46
auf den Ventilteller 34 ausgeübte Kraft der nunmehrigen Kraft des
Regelmagneten entspricht.
Im Sekundäranschluß herrscht dann der gewünschte niedrigere Sekundärdruck.
Bei der vorstehenden Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß der Steueranschluß
20 in Verbindung steht mit dem Sekundäranschluß 16, so daß im
Steueranschluß 20 der Sekundärdruck herrscht. Es wurde aber bereits erwähnt,
daß dies nicht der Fall zu sein braucht, d. h. der Steuerkolben
46 kann anstatt durch den Sekundärdruck auch durch einen anderen Druck
oder eine andere Kraft beaufschlagt werden, wie noch erläutert wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird der Steuerkolben 46 nicht durch
ein Druckmittel, sondern mechanisch beaufschlagt. Dies erfolgt mit Hilfe
eines Stößels 48, der in den Steueranschluß hineingeführt ist und durch
den der Steuerkolben 46 über eine Druckfeder 50 und eine topfförmige
Büchse 52 beaufschlagt wird. Wird z. B. der Stößel 48 in Richtung auf den
Steuerkolben 46 verschoben, so wird die Feder 50 stärker zusammengedrückt
und die Federkraft über die Büchse 52 auf den Steuerkolben 46 übertragen,
der diese Kraft, wie oben anhand von Fig. 1 beschrieben, auf den Ventilteller
34 überträgt.
Im übrigen entspricht das Druckregelventil nach Fig. 2 demjenigen nach Fig. 1.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird der Steuerkolben 46 durch das
Druckmittel belastet, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, anstelle
der Faltenbälge 42 und 44 werden aber hier zwischen dem Kolben 28 und dem
Gehäuse sowie zwischen dem Steuerkolben 46 und dem Gehäuse reibungsarme
Membrandichtungen 54, 56 verwendet. Die Membrandichtungen sind in Ringnuten
angeordnet, die im Gehäuse sowie im Ventilkolben 28 und im Steuerkolben
46 ausgebildet sind.
Die Ausführungsform nach Fig. 4 entspricht derjenigen nach Fig. 2, d. h.
der Steuerkolben 46 wird mechanisch durch den Stößel 48 beaufschlagt,
wobei die Druckfeder 50 direkt zwischen dem Stößel 48 und dem Steuerkolben
46 angeordnet ist. Ferner werden auch hier anstelle der Faltenbälge
42, 44 Membrandichtungen 54, 56 verwendet, wie bei der Ausführungsform
nach Fig. 3.
Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen Anwendungsbeispiele für die Druckregelventile
nach den Fig. 1-4.
In dem Beispiel nach Fig. 5 wird ein Druckregelventil 10 nach Fig. 1
als Vorsteuerventil für ein größeres Regelventil 60 verwendet. Dieses
Regelventil 60 hat einen Zulaufanschluß 62, einen Verbraucheranschluß 64,
einen Entlastungsanschluß 66 und einen Steueranschluß 68. Regelventile
dieser Art sind seit langem bekannt, weshalb auf eine detaillierte
Beschreibung des Ventiles 60 und seiner Funktion hier verzichtet werden
kann.
Das Regelventil 60 regelt den im Zulaufanschluß 62 herrschenden Primärdruck
auf einen gewünschten Sekundärdruck im Verbraucheranschluß 64.
Der Steueranschluß 68 des Regelventiles 60 ist nun, wie in Fig. 5 dargestellt,
an den Sekundäranschluß 16 des erfindungsgemäßen Druckregelventiles
10 angeschlossen. Dessen Steueranschluß 20 jedoch steht nicht in Verbindung
mit dem Sekundäranschluß 16, sondern er ist direkt über eine Leitung 70
an den Verbraucheranschluß 64 des Regelventiles 60 angeschlossen. Die
Regelgröße ist damit der im Verbraucheranschluß 64 des Ventiles 60
herrschende Druck. Dieser Druck wird damit direkt als Steuerdruck im
Anschluß 20 des erfindungsgemäßen Druckregelventiles 10 benutzt, was den
Vorteil hat, daß die Hysterese des Regelventiles 60 eliminiert wird.
Es verbleibt somit nur noch die Hysterese des Vorsteuerventiles 10,
während bei bisherigen Steuerungen dieser Art, bei denen der Druck am
Steueranschluß 68 geregelt wurde, eine Gesamthysterese entstand, die
gleich der Summe der Hysterese des Vorsteuerventiles 10 und der
Hysterese des Regelventiles 60 ist.
In dem Anwendungsbeispiel nach Fig. 6 wird eine Regelarmatur 72 mittels
eines Druckregelventiles 10 nach Fig. 2 vorgesteuert.
Die Regelarmatur 72 hat ein Gehäuse mit einem Zulaufanschluß 74
und einem Verbraucheranschluß 76. Im Zulaufanschluß 74 herrscht der
Primärdruck, während im Verbraucheranschluß 76 der zu regelnde Sekundärdruck
herrschen soll. Der Durchfluß von 74 nach 76 wird durch einen
Ventilkolben 78 geregelt, der über einen Ventilschaft 80 mit einer
Membran 82 verbunden ist, die durch eine Druckfeder 84 in Schließrichtung
des Ventilkolbens 78 beaufschlagt ist.
Der Sekundäranschluß 16 des erfindungsgemäßen Druckregelventiles 10
ist mit einem Steueranschluß 86 der Regelarmatur 72 verbunden, so daß
die Membran 82 durch den Sekundärdruck des Druckregelventiles 10 in
Öffnungsrichtung des Ventilkolbens 78 gegen die Kraft der Feder 84
beaufschlagbar ist.
Der Ventilschaft 80 ist nun mit einem Ende eines bei 90 schwenkbar gelagerten
zweiarmigen Hebels 88 verbunden, dessen anderes Ende mit dem
Stößel 48 des Druckregelventiles 10 gekoppelt ist.
Wenn daher z. B. der Ventilschaft 80 in Fig. 6 nach oben bewegt und damit
das Ventil 78 geöffnet wird, so wird diese Bewegung über den Hebel 88
direkt auf den Stößel 48 des Druckregelventiles 10 übertragen. Die Regelgröße
ist damit in diesem Fall der Weg des Ventilschaftes 80, der über
die Rückmeldung mittels des Steuerkolbens 46 direkt geregelt wird, was
den Vorteil hat, daß z. B. die Reibung, die in der Regelarmatur 72 auftritt,
z. B. die Reibung zwischen dem Ventilschaft 80 und den Dichtungen, keinen
Einfluß auf die Hysterese hat.
Fig. 7 zeigt eine Variation der Regelarmatur 72 nach Fig. 6, wobei der
Unterschied gegenüber dieser darin liegt, daß die Membran 82 durch die
Druckfeder 84 in Öffnungsrichtung des Ventils beaufschlagt ist, so daß
das Ventil durch den am Steueranschluß 86 anstehenden Druck gegen die
Kraft der Feder 84 in Schließrichtung beaufschlagt wird.
Claims (3)
1. Druckregelventil für pneumatische und hydraulische Druckmittel,
mit einem Gehäuse mit Primäranschluß, Sekundäranschluß
und Entlastungsanschluß, einem im Gehäuse angeordneten
Schaltventil, das aus einem einen Ventilteller tragenden
Ventilkolben und aus seinem gehäusefesten Ventilsitz zwischen
Primäranschluß und Sekundäranschluß besteht, wobei
das Schaltventil mit dem Primärdruck öffnet und der Ventilkolben
durch den Ventilsitz ragt, einem Entlastungsventil
zwischen Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß, wobei der
Ventilteller des Entlastungsventiles durch die Kraft eines
Regelmagneten beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit einem Steuerkolben (46) versehener Steueranschluß
(20) für die Rückführung einer Regelgröße vorhanden ist, daß
der Steuerkolben (46) mit dem Ventilteller (34) des Entlastungsventiles
(24) über einen Stößel (36) fest verbunden ist, daß
der Stößel (36) sich durch den hohlen Ventilkolben (28) des
Schaltventiles (22) sowie durch eine Bohrung im Ventilteller
(26) des Schaltventiles (22) hindurcherstreckt, und daß das
vom Schaltventil (22) abgewandte Ende des hohlen Ventilkolbens
(28) einen Ventilsitz (30) für den Ventilteller (34)
des Entlastungsventiles (24) bildet.
2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der hohle Ventilkolben (28) des Schaltventiles (22) über
einen ersten Faltenbalg (42) und der Steuerkolben (46) über
einen zweiten Faltenbalg (44) mit dem Gehäuse derart verbunden
ist, daß der Innenraum des ersten Faltenbalgs (42) vom
Primärdruck beaufschlagt ist und somit den Ventilkolben (28)
in Schließstellung drückt und der Innenraum des zweiten
Faltenbalgs (44) vom Sekundärdruck beaufschlagt ist und
somit den Ventilteller (34) des Entlastungsventils (22)
über den Stößel (36) in Schließstellung drückt, und daß
die wirksamen Durchmesser der beiden Faltenbälge (42, 44)
unter sich gleich und gleich dem wirksamen Durchmesser der
Ventilsitze des Schaltventiles (22) und des Entlastungsventiles
(24) sind.
3. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Gehäuse einerseits und dem Ventilkolben
(28) und dem Steuerkolben (46) andererseits reibungsarme
Membrandichtungen (54, 56) angeordnet sind.
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=6190832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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