-
Universalventil für Regelung oder Minderung des Druckes strömender
Medien Druck- regelventile oder Druckminderventile, deren Ventilkörper durch eine
von äußeren Impulsen in Bewegung versetzte Membran gesteuert werden, sind in zahlreichen
Ausführungen bereits bekannt. Diese Regelventile .dienen im allgemeinen Iratlz bestimmten
Zwecken, entweder der 'Regelung des 1>ruckes strömender h-Iedien zur Aufrechtethaltung
einer bestimmten Druckhöhe oder zur Herabminderung eitles höheren Druckes auf einen
bestimmten niedrigeren Druck. Auch werden beiden bisherigen Ausführungen vielfach
Unterschiede zwischen Hochdruckventilen und Niederdruckventilen gemacht. Es ergab
sich daher eine Vielzahl verschiedener Regelventile, die erhöhte Fertigungskosten
und eine große Lagerhaltung bedingte.
-
Durch die Erfindung wird bezweckt, ein Universalventil zu schaffen,
welches nicht nur ganz allgemein für die Regelung, sondern auch für die Minderung
des Druckes strömender Medien benutzt werden kann, wobei auch nach Belieben eine
Regelung oder Minderung von Hochdruck oder Niederdruck mit ein und demselben Ventil
ermöglicht werden soll. Die Erfindung geht hierbei ebenfalls von einer Membransteuerung
für den Ventilkegel aus und benutzt ferner die zur Entlastung von Einsitzventilkegeln
bekannten balgförmigen Federungskörper, insbesondere Metallfaltenbälge.
-
Die Erfindung wird nun im wesentlichen darin erblickt, daß einerseits
unmittelbar auf dem Ventilkegel ein Entlastungsbalg mit einem der Ventilsitzbohrung
entsprechenden mittleren Durchmesser und andererseits an der Ventilstange zwischen
Ventilkegel
und Arbeitsmembran ein weiterer, in seinem mittleren Durchmesser ebenfalls der Ventilsitzbohrung
entsprechender Entlastungsbalg angeordnet ist, welch letzterer zugleich den Ventilraum
gegen einen die Arbeitsmembran enthaltenden Impulsraum abdichtet.
-
Durch die beiden über und unter dem Ventilkegel angeordneten Entlastungsbälge
wird das Regelventil sowohl von der Eintrittsseite als auch von der Austrittsseite
vollkommen druckentlastet: Das durch das Ventil strömende, zu regelnde Medium kann
somit keinerlei Belastung ausüben, so idaß eine Beeinflussung der Regelung durch
verschiedene Druckhöhen oder Druckschwankungen ausgeschlossen ist. Außerdem wird
dadurch erreicht, daß das Regelventil gemäß der Erfindung'nach Belieben in der einen
oder anderen Richtung durchströmt werden kann, wodurch der Einbau des Ventils vereinfacht
und die Anwendung desselben vielseitiger gestaltet werden kann.
-
Als Arbeitsmembran kann eine beliebige elastische Platte aus Metall,
künstlichem Gummi (Buna), Leder oder sonstigem Werkstoff oder auch irgendein balgförmiger
Körper verwendet werden. Der zwischen der Arbeitsmembran und dem Ventilkegel angeordnete
Entlastungsbalg dient zugleich als Abdichtung des Impulsraumes, in welchem der Impulsdruck
auf die Arbeitsmembran wirkt, gegen den Ventilraum. Auf der dem Impulsraum gegenüberliegenden
Seite der Arbeitsmembran wird zweckmäßig eine einstellbare Feder zur Regelung des
gewünschten Druckes angeordnet, während in die zum Impulsraum führende Impulsleitung
eine Drosselschraube zur Einstellung der Regelgeschwindigkeit eingeschaltet werden
kann.
-
Ferner ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft,
in die Impulsleitung zwischen dein Impulsraum bzw. der Drosselschraube und dem Impulsgeber
einen Ausgleichsraum einzubauen, der in einfacher und zweckmäßiger Weise aus einem
Ausdehnungsgefäß oder auch aus einer Rohrschlange o. dgl. bestehen kann. Dieses
Ausdehnungsgefäß bewirkt, @daß die auf der Arbeitsmembran lastende Wassersäule konstant
bleibt. Auch kann sich darin bei Dampfanlagen Kondenswasser ansammeln, welches die
Arbeitsmembran vor der unmittelbaren Einwirkung des Dampfes schützt.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform mit drei
Anwendungsbeispielen veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i im Schnitt ein erfindungsgemäß
ausgebil-(letes Universalventil; Fig. 2 zeigt die Anwendung des Universalventils
bei einer Dampferzeugungsanlage; Fig. 3 veranschaulicht die Anwendung des Regelventils
für Druckminderung, und F ig. 4 stellt (las Universalventil in Verbindung mit einer
Wasseraufbereitungs- und Enthärtungsanlage als Druckregler dar.
-
Gemäß Fig. i besteht das Regelventil gemäß der Erfindung aus einem
Ventilkörper i mit zwei Offnungen 2 und 3, von denen jede wahlweise als Ventileintritts-
oder Ventilaustrittsöffnung dienen kann. Im einen Falle wird das Ventil in Richtung
des Pfeiles 4, im anderen Falle in Richtung des gestrichelten Pfeiles 5 von dem
zu regelnden Medium durchströmt. Im Innern des Ventilkörpers i befindet sich ein
Ventilsitzkörper 6, dessen Sitzbohrung einen durch Maßpfeile angedeuteten Durchmesser
D besitzt.
-
Mit dem Ventilsitzkörper 6 arbeitet ein Einsitzventilkegel 7 zusammen,
der an einer Ventilstange 8 befestigt ist. Um den Ventilkegel 7 gut zu führen, ist
beispielsweise an dem Ventilsitzkörper 6 ein Führungsbügel 9 befestigt, der die
Ventilstange 8 führt. An Stelle eines solchen Führungsbügels können auch andere
Führungen für den Ventilkegel n vorgesehen sein, z. B. im Ventilsitzkörper angeordnete,
radial verlaufende Flügel oder auch eine Führung des Ventilkegels oberhalb des Ventilsitzes.
-
Auf dem Ventilkegel 7 bzw. auf einer mit letzterem fest verbundenen
Platte ist ein z. B. als Metallfaltenbalg ausgebildeter Entlastungsbalg io mit seinem
unteren Ende befestigt. Das obere Ende des Entlastungsbalges io ist in eine Deckplatte
i i eingedichtet, die das Ventilgehäuse i nach oben hin abschließt. Der Entlastungsbalg
io besitzt einen mittleren DurchmesserD, der dem Durchmesser D der Ventilsitzbohrung
genau entspricht. Dadurch wird erreicht, daß das strömende Medium auf dieser Ventilseite
keine Angriffsfläche zur einseitigen Belastung des Ventilkörpers findet. In das
Innere des Entlastungsbalges io führt ein rohrförmiger Atmungskanal 12, der das
Balginnere mit der Außenluft in Verbindung setzt.
-
An das untere halsffirniige Ende des Ventilgehäuses i ist ein weiteres
Gehäuse 13 angeschlossen, in das die Ventilstange 8 von oben hineinragt. Im Innern
dieses Gehäuses 13 ist an der Ventilstange 8 ein Balgboden 14 befestigt, in den
das untere Ende eines weiteren Entlastungsbalges 15 dicht eingesetzt ist, während
das obere Ende des Entlastungsbalges 15 in eine Zwischenplatte 16 eingedichtet ist,
die zwischen dein Ventilgehäuse i und dem unteren Gehäuse 13 festgelegt ist. Der
mittlere Durchmesser I) dieses Entlastungsbalges 15 entspricht ebenfalls dem Durchmesser
D der Ventilsitzbohrung, so daß auch auf dieser Seite des Ventils eine vollständige
Entlastung herbeigeführt ist.
-
Das untere Ende des Gehäuses 13 erweitert sich zu einem tellerförmigen
Gehäuseteil 17, der durch eine Arl>eitsmeml>raii i8 abgeschlossen wird, so daß ein
Impulsraum iy gebildet wird. Auf der gegenüberliegenden Seite .des Tellergehäuses
17 befindet sich ein entsprechendes 13odenteil2o. Die Arbeitsmembran 18 ist finit
dein 13algl)odeii 14 und damit mit der Ventilstange 8 durch eine Verbindungsstange
21 verbunden, so daß sich der Ventilkegel 7 entsprechend den Bewegungen der Arbeitsmembran
18 lieben und senken kann.
-
Der Impulsraum iy steht durch eine Impulsleitung 22 mit einem linpulsgeber,
z. B. einer Dampfleitung, einem Kessel o. dgl. in Verbindung. Um die Arbeitsgeschwindigkeit
des Regelventils einstellen zu können, ist in die Impulsleitung 22
bzw.
in die Einmündung derselben in den Impulsraum i9 eine Drosselschraube 23 eingebaut,
durch die der Austrittsquerschnitt der Impulsleitung 22 verändert werden kann. Ferner
ist oberhalb der Arbeitsmembran 18 in die Impulsleitung 22 ein Ausgleichsraum, gemäß
dem Ausführungsbeispiel ein Ausdehnungsgefäß 24, eingeschaltet. An Stelle eines
Ausdehnungsgefäßes kann auch eine Rohrschlange oder ein sonstiger Ausgleichsraum
treten. An den Stutzen 25 des Ausdehnungsgefäßes 24 ist der weitere, zum Impulsgeber
führende Teil der Impulsleitung angeschlossen.
-
Schließlich ist auf,der demImpulsraum i9 gegenüberliegenden Seite
der Arbeitsmembran 18 eine Regulierfeder 26 angeordnet, die mit ihrem einen Ende
auf die Arbeitsmembran 18 drückt, während sich das andere Ende auf einen in den
Gehäuseteil 20 einschraubbaren Stopfen 27 abstützt, welcher z. B. mit Hilfe eines
Vierkantschlüssels 28 mehr oder weniger weit eingeschraubt werden kann, wodurch
die dem Impulsdruck entgegenwirkende Kraft ,der Regulierfeder 26 mehr oder weniger
verstärkt bzw. vermindert wird. Dadurch kann die Höhe des gewünschten C)ffnungs-
oder Schließdruckes des Regelventils eingestellt werden.
-
In den Fig. 2 bis 4 der Zeichnung sind Schaltpläne für verschiedene
Anwendungen des Regelventils gemäß der Erfindung dargestellt.
-
Fig.2 zeigt das Schaltbild einer Heißwasseranlage, frei der Hochdruckheißwasser
zur Erzeugung von N iederdruckdampf dient. Hierbei strömt das Hochdruckheißwasser
bei 29 in das Regelventil i ein und strömt nach Verlassen des Ventils durch die
Leitung 30 in Richtung des Pfeiles in eine Rohrschlange 31, die durch einen
Dampfkessel 32 geführt ist. Nach Auf'heizung des Wassers in dem Dampfkessel 32 strömt
das Hochdruckheißwasser durch eine Leitung 33 über eine Pumpe 34 in eine Rückleitung
35. Der erzeugte Niederdruckdampf sammelt sich in einem Dampfdom 36, an welchen
bei 37 die Impulsleitung 22 des Regelventils angeschlossen ist. Der erzeugte Niederdruckdampf
strömt durch eine Leitung 38 über einen Verteilerstock 39 zu den Verbrauchsstellen
ab. Sobald der gewünschte Solldruck des Niederdruckdampfes im Dampfdom 36 erreicht
ist, wird über die Impulsleitung 22 und das Ausdehnungsgefäß 24 ein entsprechender
Impuls in den Impulsraum des Regelventils gegeben, wodurch der Ventilkegel in dem
Regelventil mehr oder weniger abgeschlossen und dadurch ,die Zirkulation des Hochdruckheißwassers
gedrosselt oder unterbunden wird.
-
Das Schaltschema gemäß Fig. 3 zeigt das Regelventil i als Druckminderer.
Hierbei ist ein durch eine Leitung 40 gespeister Dampfkessel 41 vorgesehen, aus
dessen Dampfdom 42 über eine Dampfleitung 43 und einen Verteiler 44 der Hochdruckdampf
durch eine Vordruckleitung 45 in das Regelventil i einströmt, um in letzterem auf
einen bestimmten Niederdruck umgeformt zu werden. Der herabgeminderte Druck strömt
durch eine l\1 inderdruckleitung 46 z. 13. in eine Heizanlage ab. Bei 47 mündet
die Impulsleitung 22 des Regelventils in die Minderdruckleitung 46. Sobald der Minderdruck
über eine bestimmte Höhe steigt, wirkt ein entsprechender Impuls in den Impulsraum
des Regelventils und verursacht ein Drosseln oder Schließen des Ventils, so daß
der Niederdruck in seiner gewünschten Höhe aufrechterhalten wird.
-
Fig. 4 schließlich veranschaulicht das Schaltschema einer Wasseraufbereitungs-
und Enthärtungsanlage, bei welcher das Regelventil i als Druckregler arbeitet. Bei
dieser Anlage strömt Dampf durch eine Leitung 48 in das Regelventil ein und aus
letzterem mit bestimmtem Druck bei 49 in ein Kaskadengefäß 5o, in welchem das bei
51 eintretende Rohwasser über zickzackförmig angeordnete Bleche 52 bis in einen
Wassersammelbehälter 53 herabrieselt, während der bei 49 eintretende Dampf im Gegenstrom
nach oben geführt wird. Bei 54 ist eine Entlüftungsöffnung vorgesehen. Die Impulsleitung
22 des Regelventils ist bei 55 an den inneren Raum 56 des Kaska,dengefäßes angeschlossen.
Der Innendruck im Kaskadengefäß 5o wird auf diese Weise mittels des Regelventils
i genau aufrechterhalten.
-
Die vorstehend erläuterten Schaltpläne stellen lediglich einige Anwendungsbeispiele
für das Universalventil gemäß der Erfindung dar. Praktisch ist die Verwendungsmöglichkeit
des Universalventils unbegrenzt, so ,daß es beliebig als Druckregelventil oder Druckminderer
für Hoch- oder Niederdruck und für alle Arten strömender Medien benutzt werden kann.