DE4434634C2 - Druckreduzierventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Druckreduzier­ ventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Üblicherweise wird, wenn ein unter Druck stehendes Fluid von einer Fluiddruckquelle zu einer Fluiddruckvorrichtung mit gewünschtem Druck geliefert wird, ein Druckreduzierventil zwischengeschaltet. Das Druckreduzierventil reduziert den Primärdruck der Fluiddruckquelle in einen stromabwärts vorliegenden Druck, wie er für die damit verbundene Fluid­ druckvorrichtung gewünscht wird.

Fig. 7 zeigt ein herkömmliches Druckreduzierventil, das im wesentlichen einen Ventilsitz 30 und eine Ventilscheibe 32 in einem Grundkörper 8 aufweist, in welchem eine Einlaßöffnung 4 und eine Auslaßöffnung 6 ausgebildet sind. Die Ventilscheibe 32 wird über eine Ventilfeder 36 nach oben zu dem Ventilsitz 30 gedrückt. Wird die Ventilscheibe 32 zu einer nach unten gerichteten Bewegung veranlaßt, so fließt das Fluid durch eine zwischen der Ventilscheibe 32 und dem Sitz 30 ausgebildete Lücke von der Einlaßöffnung 4 in die Auslaßöffnung 6.

Der obere Abschnitt der Ventilscheibe 32 wird normalerweise durch eine Feder 24 über eine Membran 22 nach unten gepreßt. Eine nach unten gerichtete Kraft der Feder 24 kann über eine Mutter 20, die in den durch die Pfeile X-Y dargestellten Richtungen verschiebbar ist, eingestellt werden, indem ein Schraubelement 16, das an einem Knopf 18 befestigt ist, gedreht wird. Der Fluiddruck in der Auslaßöffnung 6 ist so festgelegt, daß eine von dem Fluiddruck in der Auslaßöffnung 6 auf die Membran 22 ausgeübte nach oben gerichtete Kraft ins Gleichgewicht mit der nach unten gerichteten Kraft der Feder 24 gesetzt wird.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten herkömmlichen Druckreduzier­ ventil besteht jedoch die Gefahr eines zu starken Zusammen­ pressens der Feder 24, bis die Windungen der Feder in Kontakt miteinander treten, so daß eine Windungssteigung von Null verbleibt, da der Verschiebung der Mutter 20 keine Grenze gesetzt ist. Wenn sie zu stark zusammengepreßt ist, kann die Feder 24 nicht durch die Membran 22 zurückgedrückt werden und die Ventilscheibe 32 wird von dem Ventilsitz 30 in einer in der durch den Pfeil X dargestellten Richtung entfernten Stellung gehalten. Als Folge davon bestand das Problem, daß der Primärdruck der Fluiddruckquelle ohne Reduzierung auf die Fluiddruckvorrichtung aufgebracht wurde, die stromabwärts des Druckreduzierventils angeschlossen ist, und diese beschädigt wird.

Um dieses Problem zu lösen, kann ein Anschlag für die Mutter 20 an dem Ende des Schraubelements 16 vorgesehen sein. Bei einem solchen festen Anschlag ist jedoch der eingestellte maximale Druck des Druckreduzierventils auf einen Wert festgesetzt, der nur schwierig an den Betriebsdruckbereich der stromabwärts gelegenen Fluiddruckvorrichtung angepaßt werden kann.

Außerdem kann der durch den festen Anschlag festgelegte eingestellte maximale Druck durch Dimensionierungsfehler der Komponenten, einen Fehler in dem Federmodul oder dgl. des Druckreduzierventils beeinflußt werden, was dazu führt, daß der fest eingestellte maximale Druck von dem Zieldruck abweicht.

Die US 4,469,320 beschreibt ein Druckreduzierventil, bei dem über einen Drehknopf die den Auslaßdruck des Druckreduzierven­ tils festlegende Vorspannung einer Feder eingestellt werden kann. Durch Drehen des Einstellknopfes wird eine auf einen mit dem Einstellknopf verbundenen Stößel aufgeschraubte Mutter 39 in Vertikalrichtung verschoben und beeinflußt dadurch die Vorspannung der Feder. In das untere Ende des Stößels ist eine Schraube eingeschraubt, über die der vertikale Verschiebeweg der Mutter begrenzt wird. Diese Schraube ist jedoch nach Montage des Druckreduzierventils nicht mehr von außen zugänglich, so daß eine Nachstellung des Verschiebeweges der Mutter in Anpassung an den Betriebsdruckbereich der zu versorgenden Fluiddruckvorrichtung nicht möglich ist.

Bei einem aus der US 3,068,883 bekannten Druckregulierer erfolgt die Begrenzung des Verschiebeweges einer die Federvor­ spannung festlegenden Mutter durch einen fest angebrachten Anschlag. Über ein weiteres Anschlagselement soll ein Entlastungsventil eingestellt werden, um die Ansprech­ empfindlichkeit des Entlastungsventils auf Druckänderungen den Gegebenheiten anzupassen. Um hierbei ein zu starkes Öffnen des Entlastungsventils zu vermeiden, schlägt das Anschlagselement bei der maximalen Öffnungsposition des Ventils an einem Ende eines Elementes an. Die Position des Anschlagselements wird vor der Montage des Druckregulierers fest eingestellt und läßt sich im Nachhinein nicht von außen regulieren.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druck­ reduzierventil zu schaffen, bei dem die Position eines Anschlags, der den maximalen Druck festlegt, leicht einstell­ bar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Mit der oben beschriebenen Anordnung wird es möglich, den maximalen Druck des Druckreduzierventils innerhalb des Betriebsdruckbereiches einer stromabwärts des Ventils anzuschließenden Fluiddruckvorrichtung auszuwählen, um diese vor einem beschädigenden hohen Druck zu schützen, weil der bewegbare Bereich des Anschlags, der einen eingestellten maximalen Druck festlegt, durch Verschieben des zweiten Schraubelementes relativ zu dem ersten Schraubelement variiert werden kann. Außerdem kann, da die Position des Anschlags einstellbar ist, eine Differenz zwischen einem Zieldruck und dem Maximaldruck des Druckreduzierventils im wesentlichen eliminiert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Druckredu­ zierventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Druckredu­ zierventil gemäß Fig. 1, wobei ein Zu­ stand dargestellt ist, in dem eine Ven­ tilscheibe von einem Ventilsitz abge­ hoben ist und eine Einlaßöffnung mit einer Auslaßöffnung in Verbindung steht,

Fig. 3 eine erläuternde Darstellung, wobei ein Zustand dargestellt wird, in dem die Position eines Anschlages in dem Druck­ reduzierventil gemäß Fig. 1 geändert ist,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Druckredu­ zierventil gemäß einer weiteren Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 einen Längsschnitt eines Zustandes, in dem eine Mutter des in Fig. 4 dar­ gestellten Druckreduzierventils abgesenkt ist,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein Druckredu­ zierventil gemäß einer weiteren Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein herkömm­ liches Druckreduzierventil.

Fig. 1 zeigt ein Druckreduzierventil gemäß einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung. Das generell mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnete Druckreduzierventil besteht im wesentlichen aus einem Grundkörper 46, in welchem eine Einlaßöffnung 42 und eine Auslaßöffnung 44 ausgebildet sind, einer Haube 50, die an dem Grundkörper 46 befestigt ist und zusammen mit dem Grundkörper 46 eine Kolbenkammer 49 festlegt, einem Stopfen 48, der durch ein Dichtungselement 53 an dem Boden des Grundkörpers 46 angeordnet ist, und einem Knopf 52, der im wesentlichen zylindrisch geformt ist und einem oberen Abschnitt der Haube zugeordnet ist.

Der Knopf 52 weist einen nach innen vorspringenden Abschnitt 55 auf, der sich in seinem zentralen Bereich ringförmig er­ streckt. Ein Schraubelement 56 (erstes Schraubelement) mit einem Gewindeabschnitt 54 an seiner Außenfläche ist an dem vorspringenden Abschnitt 55 befestigt. Eine Durchgangsöffnung 57 ist in dem Schraubelement 56 entlang seiner zentralen Achse ausgebildet und ein festgelegter Abschnitt eines ver­ längerten Schraubelementes 58 (zweites Schraubelement) ist in die Durchgangsöffnung 57 eingeschraubt. Das Schraubelement 58 ist einstückig ausgebildet und über eine Einstellschraube 60 an dem Schraubelement 56 befestigt. Eine Nut 62 ist an einem oberen Ende des Schraubelements 58 ausgebildet, während ein sich radial nach außen erstreckender Kopf 64 an dessen unte­ rem Ende ausgebildet ist. Ein Flansch 66 ist zwischen dem Schraubelement 56 und dem Kopf 64 ausgebildet. Der Flansch 66 dient als Anschlag für eine Mutter 68, die unten beschrieben werden wird.

In der Haube 50 sind die Nut 68, die sich unter Wirkung der Drehbewegung des Schraubelements 56 in Richtung eines Pfei­ les X oder Y verschiebt, und eine Feder 72 vorgesehen, die zwischen der Nut 68 und einem Kolben 70 angeordnet ist und deren Federkraft durch Drehen des Knopfes 52 kontrolliert werden kann, um den Kolben 70 in Richtung des Pfeiles X zu drücken. Ein O-Ring 74 zur luftdichten Abdichtung der Kolben­ kammer 49 und ein Reibring 46 für das Gleiten des Kolbens 70 sind in ringförmigen Nuten in der äußeren Oberfläche des Kolbens 70 angeordnet. Ein Aufnahmeelement 77, in dem erste und zweite Öffnungen 78a und 78b mit jeweils unterschiedli­ chen Durchmessern ausgebildet sind, ist an einem zentralen Abschnitt des Kolbens 70 angeordnet. Außerdem ist eine Kammer 79, die mit der zweiten Öffnung 78b in Verbindung steht, im Zentrum des Kolbens 80 ausgebildet.

In dem Grundkörper 46 ist eine Stange 80, deren Spitze gegen die innere Wand der ersten Öffnung 78a des Kolbens 70 an­ liegt, um diese zu schließen, und ein Ventilelement 86 an­ geordnet, welches einstückig mit der Stange 80 verbunden ist und dessen Sitzabschnitt 84 von einem ringförmigen Vorsprung 82 zu trennen ist, um die Einlaßöffnung 42 mit der Auslaßöff­ nung 44 in Verbindung zu bringen. Ein Durchgang 88 zum Ver­ binden der Auslaßöffnung 44 mit der Kolbenkammer 49 ist zwi­ schen der Auslaßöffnung 44 und der Kolbenkammer 49 ausge­ bildet. Das Ventilelement 86 wird über eine Ventilfeder 90, die in einer ringförmigen Nut des Stopfens 48 angeordnet ist, ständig niedergedrückt und in Richtung des Pfeiles Y gehal­ ten. Eine Entlastungsöffnung, die zur Atmosphäre hin offen ist, ist mit dem Bezugszeichen 92 bezeichnet.

Die ersten und zweiten Öffnungen 78a, 78b, die Kammer 79 und die Spitze der Stange 80 dienen als Entlastungsventil, um dem Fluid das Entweichen zu ermöglichen, wenn der Druck strom­ abwärts des Ventils 40 höher als ein eingestellter Druck wird. Insbesondere wird der stromabwärtsseitige Druck in die Kolbenkammer 49 durch den Durchgang 88 eingeführt und der Kolben 70 wird in Richtung des Pfeiles Y angehoben, so daß die Spitze der Stange 80 von der ersten Öffnung 78a getrennt wird. Als Folge davon wird der stromabwärtsseitige Druck von der Entlastungsöffnung 92 durch die Kolbenkammer 49 zur Umge­ bung hin abgelassen.

Nachfolgend wird die Funktion des Druckreduzierventils 40 gemäß der wie oben beschrieben aufgebauten ersten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.

Zunächst dreht ein Bediener den Knopf 52 und das Schraub­ element 56 wird zusammen mit dem Schraubelement 58 gedreht, am die Mutter 68 entgegen der Federkraft der Feder 72 in Rich­ tung des Pfeiles X zu verschieben. Die Mutter 68 drückt die Feder 72 in Richtung des Pfeiles X und der Kolben 70 bewegt sich nach unten in Richtung des Pfeiles X.

Somit wird, wie in Fig. 2 dargestellt, die Verschiebung der Mutter 68 in Richtung des Pfeiles X durch den Flansch 66 begrenzt und die Feder 72 behält ihre Elastizität, um sich weiter zuammenzuziehen.

Aufgrund der Verschiebung des Kolbens 70, der zusammen mit der gegen die erste Öffnung 78a anliegenden Stange 80 in Richtung des Pfeiles X gedrückt wird, verschiebt sich das Ventilelement 86 in Richtung des Pfeiles X und der Sitzabschnitt 84 des Ventilelements 86 wird von dem ringförmigen Vorsprung 82 abgehoben, so daß die Einlaßöffnung 42 mit der Auslaßöffnung 44 in Verbindung steht.

Das von der Einlaßöffnung 42 durch den Durchgang 88 in die Kolbenkammer 49 eingeführte Fluid übt eine nach oben ge­ richtete Kraft auf den Kolben 70 aus, um der Federkraft der Feder 72 entgegenzuwirken, und die Entfernung zwischen dem Sitzabschnitt 84 des Ventilelements 86 und dem ringförmigen Vorsprung 82 wird reguliert, um einen gewünschten eingestell­ ten Druck in der Auslaßöffnung 44 zu erhalten. Wenn der Auslaßdruck in der Auslaßöffnung 44 höher wird als der eingestellte Druck, bewirkt der Auslaßdruck, daß der Kolben 70 in Richtung des Pfeiles Y angehoben wird, und wird durch die Entlastungsöffnung 92, die ersten und zweiten Öffnungen 78a, 78b und die Kammer 79 nach außen abgelassen.

Wenn der Bediener den eingestellten Maximaldruck ändern muß, wird, wie in Fig. 3 dargestellt, der Knopf 52 von dem oberen Abschnitt der Haube 50 abgenommen, um das obere Ende des Schraubelements 58 zugänglich zu machen. Dann wird die Einstellschraube 60 gelöst und das Schraubelement 58 mit einem in die Nut 62 eingreifenden Schraubendreher in eine gewünsch­ te Richtung gedreht, um das Schraubelement 58 relativ zu dem Schraubelement 56 entlang seiner Länge zu verschieben.

Somit wird, wenn der Flansch 66 als Anschlag zur Begrenzung der Verschiebung der Mutter 68 in Richtung des Pfeiles X verschoben wird, was zu einer verstärkten Kontraktion der Feder 72 führt, der eingestellte Maximaldruck für die Auslaßseite erhöht.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich teilweise von der ersten Ausführungsform in bezug auf den Aufbau des Kolbens 70, des Knopfes 52 und des Schraubelements 56. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und auf ihre erneute detaillierte Beschreibung verzichtet.

Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Öffnung 100 im Zentrum des Knopfes 52 ausgebildet. Ein Schraubelement 56 mit einem linksgängigen Gewindeabschnitt 102 an der Außenfläche ist an der Öffnung 100 befestigt. Eine Durchgangsöffnung 104 ist in dem Schraubelement 56 entlang dessen Achse befestigt. Ein rechtsgängiger Gewindeabschnitt 106a und ein linksgängiger Gewindeabschnitt 106b, der um einen festgelegten Abstand von dem Abschnitt 106a entfernt ist, sind jeweils an der inneren Wandfläche der Durchgangsöffnung 104 ausgebildet. Ein Anschlag 108 mit T-förmigem Längs-Querschnitt ist in den rechtsgängigen Gewindeabschnitt 106a eingeschraubt, während eine Einstell­ schraube 110 in den linksgängigen Gewindeabschnitt 106b eingeschraubt ist. Der Anschlag 108 ist einstückig mit einem Flanschabschnitt 114 und einem Schaftabschnitt 112 ausge­ bildet, welcher einen längeren Gewindeabschnitt an seiner Außenfläche aufweist, wobei der Anschlag 108 und die Einstell­ schraube 10 auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Der Anschlag 108 weist eine an seinem oberen Ende ausgebildete Nut 116 und an seinem unteren Ende den Flanschabschnitt 114 auf, welcher zunächst radial nach außen vorspringt und dann in Richtung des Pfeiles Y gebogen ist. Der Flanschabschnitt 14 dient als Anschlag für die Mutter 68. Eine Nut 118 ist am oberen Ende der Einstellschraube 110 ausge­ bildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Anschlag 108 durch die Einstellschraube 110 befestigt. Es ist jedoch auch möglich, daß der Schaftabschnitt 112 des Anschlags 108 verlängert ist, um aus der Öffnung 100 des Knopfes 52 herauszuragen. Der Schaftabschnitt 112 kann dann über eine Schraube an dem vorstehenden Abschnitt befestigt werden. Eine Durchgangsöffnung 20 ist in der Mitte des Kolbens 70 entlang seiner Achse ausgebildet.

Bei dem Druckreduzierventil gemäß der zweiten Ausführungsform wird, wenn der Bediener den eingestellten Maximaldruck ändern muß, die in den linksgängigen Gewindeabschnitt 106b des Schraubelements 56 eingeschraubte Einstellschraube 110 durch Drehen der Schraube 56 in Richtung des Pfeiles A (siehe die gestrichelte Linie in Fig. 5) entfernt, so daß die Nut 116 des Anschlags 108 zugänglich und der Anschlag 108 relativ zu dem Schraubelement 56 bewegbar wird. Dann wird der Stopper 108 mit einem in der Nut 16 angreifenden Schraubendreher in eine gewünschte Richtung gedreht, um den Anschlag 108 relativ zu dem Schaubelement entlang seiner Länge zu verschieben (vgl. Fig. 5).

Somit kann, wenn der Flanschabschnitt 114, der an dem unterem Ende des Anschlags 108 als Anschlag zur Begrenzung der Verschiebung der Mutter 68 ausgebildet ist, in Richtung des Pfeiles X verschoben wird, was zu einer verstärkten Kon­ traktion der Feder 72 führt, ein eingestellter Maximaldruck für die Auslaßseite erhöht werden. Nebenbei bemerkt sind, selbst wenn die Mutter 68 gegen den Flanschabschnitt 114 des Anschlags 108 anliegt, die Mutter 68 und der Anschlag 108 mit entgegengesetzten Gewinden versehen, so daß der Anschlag 108 an einer Drehung gehindert wird.

Nachdem der Anschlag 108 in einer gewünschten Position angeordnet ist, wird die Einstellschraube 110 erneut in den linksgängigen Gewindeabschnitt 106b des Schraubelements 56 eingeschraubt, um den Anschlag 108 zu befestigen, wobei die Nut 118 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Da die Einstellschraube 110 und der Anschlag 108 mit einander entgegengesetzten Gewinden versehen sind, kann der Anschlag 108 an einer Drehung gehindert werden, wenn die Einstell­ schraube 110 gegen den Anschlag 108 anliegt.

Mit der oben beschriebenen Anordnung kann die Differenz zwi­ schen einem tatsächlichen eingestellten Maximaldruck und einem einzustellenden Zielmaximaldruck im wesentlichen eliminiert werden.

Bei der zweiten Ausführungsform ist der Anschlag 108 ein­ stückig ausgebildet. Es ist jedoch auch, wie bei einem in Fig. 6 dargestellten Druckreduzierventil gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, möglich, daß ein Anschlag 122 und ein Flanschelement 126 getrennt ausgebildet sind, und ein Schraubelement 124 ein Flanschelement 26 durchtritt.

Claims (7)

1. Druckreduzierventil mit

• 1. einer Feder (72) zur Einstellung eines Auslaßdruckes,
• 2. einem Knopf (52) zum Einstellen des Auslaßdruckes durch Einstellen der Federkraft der Feder (72),
• 3. einem ersten Schraubelement (56), das an dem Knopf (52) befestigt ist, um mit dem Knopf (52) gedreht zu werden,
• 4. einer auf dem ersten Schraubelement (56) aufgeschraubten Mutter (68) zum Einstellen der Federkraft der Feder (72) durch die durch Drehen des ersten Schraubelements (56) bewirkte Verschiebung der Mutter (68) entlang des ersten Schraubelements (56), und
• 5. einem Anschlag (66) an der Spitze eines zweiten Schraub­ elements (58) zur Begrenzung der maximalen Verschiebung der Mutter (68) entlang des ersten Schraubelements (56),

dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Schraubelement (58) in eine in dem ersten Schraubelement (56) entlang dessen zentraler Achse ausge­ bildete durchgängige Gewindeöffnung (57) eingeschraubt ist,
daß das dem Anschlag (66) gegenüberliegende Ende des zweiten Schraubelements (58) für einen Schraubendreher zugänglich gemacht ist,

• 1. indem entweder der Knopf (52) an dem ersten Schraub­ element abnehmbar befestigt ist,
• 2. oder indem im Zentrum des Knopfes (52) eine Öffnung (100) ausgebildet ist,

womit die Position des Anschlags (66) durch Drehen des zweiten Schraubelements (58) mittels des Schraubendrehers von außen einstellbar ist.

2. Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zweite Schraubelement (58) an seinem dem Anschlag gegenüberliegenden Ende eine Nut (62) zur Aufnahme eines darin angreifenden Schraubendrehers aufweist.

3. Druckreduzierventil nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch eine Befestigungseinrichtung (60) zum Be­ festigen des zweiten Schraubelements (58) an dem ersten Schraubelement (56).

4. Druckreduzierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (108) einen an dem zweiten Schraubelement (58) befestigten Flansch aufweist, wobei der Flansch einen umgebogenen Flanschabschnitt (114) aufweist, der sich von seinem Umfang zu der Mutter (68) erstreckt.

5. Druckreduzierventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung eine Einstell­ schraube (110) zum Einschrauben in die Gewindeöffnung des ersten Schraubelements (56) aufweist, wobei die Gewindeöffnung mit einem ersten Gewindeabschnitt (106a) zur Aufnahme des zweiten Schraubelements (58) versehen ist, sowie mit einem zweiten Gewindeabschnitt (106b) zur Aufnahme der Einstell­ schraube (110), wobei die ersten und zweiten Gewindeabschnitte (106a, 106b) mit zueinander entgegengesetzt ausgerichteten Gewinden ausgebildet sind.

6. Druckreduzierventil nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zweite Schraubelement (58) und der Flansch (114) einstückig ausgebildet sind.

7. Druckreduzierventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schraubelement (124) und der Flansch (114) getrennt voneinander ausgebildet und zu­ sammengefügt sind.