DE8817026U1

DE8817026U1 - Druckregelventil

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Publication number: DE8817026U1
Application number: DE8817026U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-13
Filing date: 1988-01-13
Publication date: 1992-03-05
Anticipated expiration: 1998-01-14
Also published as: DE3800654A1

Description

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Herr

Hans Barth

Erlenweg 7

7801 Schallstadt-Wolfenweiler

Herr

Klaus Grupp

Königsberger Str.l

7460 Baiingen

M 91 464

Druckregelventil

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil mit einem Einlaß und einem Auslaß für das zu regelnde Medium, sowie mit einem geführten Ventilkörper, der mit einer Membrane verbunden ist, die mit ihrer dem Ventilkörper abgewandten Rückseite eine Druckkammer begrenzt, an die wenigstens zwei Steuerventile zum Verändern des in der Druckkammer befindlichen Druckpolsters angeschlossen sind und daß an diese Steuerventile jweils eine Steuerleitung zum Zu- und Abführen von einem Druck-Steuermedium angeschlossen ist.

Es sind Druckregelventile bekannt, bei denen mit Hilfe eines Drehknopfes die Vorspannung einer auf die Membrane einwirkenden Feder und damit der Ausgangsdruck des Regelventiles variiert werden kann.

Man kennt auch bereits Druckregelventile, die einen Stellmagneten aufweisen, der die Membrane in Abhängigkeit des gewünschten Ausgangsdruckes beaufschlagt. Nachteilig ist hierbei, daß der Elektromagnet ständig mit Strom versorgt werden muß, wobei auch vergleichsweise hohe Ströme erforderlich sind. Dadurch erwärmt sich der Magnet und es ist wegen der notwendigen Kühloberfläche eine entsprechend große Dimensionierung erforderlich. Weiterhin ist nachteilig, daß bei Stromausfall eine in vielen Fällen unerwünschte Ausgangsdruckänderung erfolgt.

Es sind auch motorisch verstellbare Druckregelventile bekannt, bei denen das Druck-Einstellrad mittels eines elektrischen An-

triebes verstellbar ist. Solche Druckregelventile haben jedoch nur eine sehr geringe Regelgeschwindigkeit und eignen sich daher nicht für Einsätze, wo schnelle Eingangsdruckänderungen vorhanden sind, andererseits aber ein sehr konstanter Ausgangsdruck gefordert ist.

Es sind auch schon Druckregelventile größerer Bauart bekannt, die mit einer rückseitig der Membrane angeordneten Druckkammer arbeiten, an die ein sogenannter Pilotregler als Steuerregler angeschlossen ist. Dieser Pilotregler kann dann seinerseits so wie eines der vorbeschriebenen Druckregelventile, also hand- oder elektromagnetisch oder motorisch verstellbar ausgebildet sein. Insgesamt ergibt sich hierbei jedoch ein vergleichsweise großer Aufwand. Schließlich kennt man bereits Druckregelventile, die eine Düse aufweisen, aus der ein abgezweigter Teil des zu regelnden Mediums gegen eine Prallplatte ausströmt. Die Lageänderung dieser Prallplatte wird zum Regeln des Ventil-Ausgangsdruckes herangezogen. Nachteilig ist hierbei, daß durch die Prallplattendüse praktisch ein "Dauerleck" vorhanden ist, wobei ein Einsatz dieses Druckregelventiles in Verbindung mit gefährlichen Medien (Gase od.dgl.) nicht oder nur problematisch durchführbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Druckregelventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile einfach und kompakt im Aufbau ist und für eine Vielzahl von Aufgaben praktisch universell einsetzbar ist. Dabei soll dieses Druckregelventil sowohl für kleine als auch für große Durchflußmengen gleichermaßen und ohne Zusatzeinrichtungen, wie z.B. Pilotregler und dergleichen verwendbar sein. Schließlich soll der Sollwert des Druckregelventiles wahlweise namuell am Druckregelventil selbst oder über eine Steuerleitung einstellbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß die Steuerventile als elektromagnetische Ventile ausgebildet sind, daß ein elektronischer Regler vorge-

sehen ist, der einerseits mit den Steuerventilen und andererseits mit einem Durchflußsensor oder einem Drucksensor zum Regeln des Durchflusses oder des Ausgangsdruckes verbunden ist und daß der elektronische Regler und auch der Drucksensor oder dergleichen innerhalb des Ventilgehäuses untergebracht sind.

Durch diese beiden elektromagnetischen Steuerventile kann das die Membrane beaufschlagende Druckpolster verändert und somit der Sollwert z.B. die Druchflußmenge des Ventiles, verstellt werden. Es sind hierbei nur sehr kurze Betätigungen der Steuerventile erforderlich, so daß dementsprechend auch nur ein geringer Energiebedarf notwendig ist.

Insbesondere in Verbindung mit dem elektronischen Regler lassen sich solche Ventile auf einfache Weise ansteuern. Die Unterbringung des elektronischen Reglers, der Steuerventile, des Drucksensors und dergleichen innerhalb des Ventilgehäuses ergibt eine kompakte Bauform.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß Steuerventile vorgesehen sind, die ohne Ansteuerung dicht geschlossen sind. Dadurch ergibt sich der erhebliche Vorteil, daß dieses Druckregelventil bei einmal einstellten! Sollwert keine Steuerenergie erfordert, sondern jeweils nur in den kurzen Phasen, wo das eine oder das andere Ventil zum Ändern des in der Druckkammer befindlichen Druckpolsters angesteuert wird. Da diese Steuerphasen, wie vorerwähnt, in der Regel nur sehr kurz sind, ist auch der Energiebedarf entsprechend gering. Somit eignet sich das erfindungsgemäße Druckregelventil insbesondere auch dort, wo nur wenig Versorgungsenergie zur Verfügung steht.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt:

Ein Druckregel ve-n.ti 1 in Längsschnittdarstel lung .

Ein in der Figur gezeigtes Druckregelventi1 1 weist in seinem Unterteil das eigentliche Regelventil mit einem Eingang 2 und einem Ausgang 3 für das zu regelnde Medium auf. Das hier dargestellte Regelventil arbeitet mit einem Doppelmembransystem, zu dem die Membranen 4 u.4a gehören. Die obere Membrane 4 begrenzt eine Druckkammer 5 und schließt diese dicht ab.

Der zum Ventil gehörende Ventilkörper 6 ist über einen Venti lkörperstößel 7 mit dem Membransystem 4,4a verbunden. In Schließrichtung wird der Ventilkörper 6 durch eine Feder 8 beaufschlagt, die im Ausführungsbeispiel unterseitig des Ventilkörpers 6 angreift und hier als Druckfeder ausgebildet i st.

Ist in der Druckkammer 5 kein Druckpolster aufgebaut, so wird der Ventilkörper 6 in dichtender Sch 1ießstellung ,an den zugehörigen Ventilsitz 9 angedrückt. Das Ventil ist dann gesch lossen.

Die Druckübertragung von dem Ventilkörperstößel 7 auf die obere Membrane 4 erfolgt über ein Entlüftungsventil 9 und einen die beiden Membranen 4, 4a gegenseitig abstützenden Zwischenring 10. Das Entlüftungsventil 9 dient in Verbindung mit der Entlüftungsöffnung 11 zum Entlüften bei geschlossenem Ventil und ausgangsseitig anstehendem Druck.

Erfindungsgemäß sind nun an die Druckkammer 5 Steuerventile 12, 13 angeschlossen, über die ein Druckpolster innerhalb der Druckkammer 5 aufgebaut bzw. verändert werden kann. Im Ausführungsbeispiel sind die Steuerventile 12, 13 als elektromagnetische Ventile mit Erregerspulen 14 ausgebildet, wobei die Steuerventilkörper 15 durch Rückstellfedern 16 in Schließstellung - wie dargestellt - gehalten sind, wenn keine An-

Steuerung erfolgt. In dieser Betriebslage ist die Druckkammer 5 somit dicht abgeschlossen. Das in der Druckkammer 5 befindliche Druckpolster bestimmt dabei die Arbeitsstellung des Ventilkörpers 6, welcher sich je nach Druckdifferenz zwischen Eingang 2 und Ausgang 3 einerseits und der Größe des Druckes innerhalb der Druckkammer 5 in einer entsprechenden Öffnungslage einstellt. Da ohne Betätigung der Steuerventile 12, 13 das Druckpolster in der Druckkammer 5 unverändert bleibt, bestimmt allein die Druckdifferenz zwischen dem Eingang 2 und dem Ausgang 3 das Regelspiel des Ventilkörpers 6 und damit die gewünschte Regelung des ausgangsseitigen Druckes. Soll nun dieser Ausgangsdruck verändert werden, so kann dies durch Erhöhung oder Reduzierung des in der Druckkammer 5 befindlichen Druckes erfolgen. Um dies zu bewerkstelligen, ist beispielsweise das Steuerventil 12 mit seinem Steuerventileingang 17 an eine Überdruckquelle angeschlossen, während der Steuerventilausgang 18 des anderen Steuerventi les 13 als Entlüftung dient. Soll also beispielsweise der am Ausgang 3 anstehende Druck erhöht werden, so wird das Steuerventil 12 kurz geöffnet und somit das Druckpolster in der Druckkammer 5 erhöht. Andererseits kann zur Druckreduzierung das Druckpolster in der Druckkammer 5 über das Steuerventil 13 abgebaut werden.

Die beiden Steuerventile 12, 13 sind an einen elektronischen Regler 19 angeschlossen, der einen Sollwertgeber 20 sowie einen mit einem Istwertgeber 21 verbundenen Anschluß aufweist. Der Sollwertgeber ist hier durch ein Potentiometer angedeutet und den Istwertgeber 21 bildet eine Drucksonde. Durch diese Anordnung ist ein zusätzlicher Regelkreis gebildet, welch.er mit der vorhandenen, mechanischen Regelung überlagernd zusammenarbeitet. Dadurch kann der ausgangsseitige Druck sehr konstant gehalten werden.

Strichliniert ist angedeutet, daß der Steuerventileingang 17 für das Steuerventil 12 zur Druckerhöhung innerhalb der Druckkammer 5 auch an den Druckeingang 2 des Regelventiles angeschlossen sein kann. Dies würde den Gesamtaufwand reduzieren. Wie in der Figur erk-ennbar, sind die Steuerventile 12, 13 und auch der elektronische Regler 19 innerhalb des Ventilgehäuses 22 untergebracht, wodurch das gesamte Druckregel venti1 1 kompakt und nach außenhin dicht abgeschlossen aufgebaut ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß für den elektronischen Regler 19 und die Steuerventile 12, 13 eine Stromversorgung gegebenenfalls ebenfalls innerhalb des Ventilgehäuses 22 mituntergebracht ist. Dies ist möglich, da nur ein sehr geringer Stromverbrauch vorhanden ist. Anstatt einer Batterie als Stromversorgung können auch Stromerzeuger, z.B. Solarzellen oder aber ein gegebenenfalls von dem zu regelndem Medium angetriebener Stromgenerator od.dgl. vorgesehen sein. Damit ist ein Einsatz des erfindungsgemäßen Druckregelventiles auch dort möglich, wo eine äußere Stromversorgung nicht vorhanden ist.

Der Istwertgeber 21 ist im Ausführungsbeispiel innerhalb des Ventilgehäuses 22 angeordnet. Da auch der elektronische Regler 19 und die Steuerventile 12 und 13 mit im Ventilgehäuse 22 untergebracht sind, ergibt sich nicht nur eine kompakte Bauform des Druckregelventiles insgesamt sondern auch wegen der gut geschützten Unterbringung dieser Teile die Möglichkeit des Einsatzes des Druckregelventiles unter rauhen Umgebungsbedingungen.

Bevorzugt ist vorgesehen , daß die Steuerventile 12, 13 in nicht angesteuertem Zustand geschlossen sind, so wie dies im Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Für besondere Anwendungsfälle können diese Steuerventile 12, 13 jedoch auch beide oder nur eines davon so ausgebildet sein, daß sie in nicht angesteuertem Zustand offen sind.

Die Ausführungsform wie dargestellt, mit Steuerventilen 12,13, die nicht angesteuert geschlossen sind, hat den Vorteil, daß auch bei Stromausfall der gerade vorhandene Betriebszustand beibehalten bleibt.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Ansprüche 15

Claims

Ansprüche

1. Druckregelventil mit einem Einlaß und einem Auslaß für das zu regelnde Medium, sowie mit einem geführten Ventilkörper, der mit einer Membrane verbunden ist, die mit ihrer dem Ventilkörper abgewandten Rückseite eine Druckkammer begrenzt, an die wenigstens zwei Steuerventile zum Verändern des in der Druckkammer befindlichen Druckpolsters angeschlossen sind und an die jeweils eine Steuerleitung zum Zu- und Abführen von einem Druck-Steuermedium angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (12,13) als elektromagnetische Ventile ausgebildet sind, daß ein elektronischer Regler (19) vorgesehen ist, der einerseits mit den Steuerventilen (12,13) und andererseits mit einem Durchflußsensor oder einem Drucksensor (21) zum Regeln des Durchflusses oder des Ausgangsdruckes verbunden ist und daß der elektronische Regler (19) und auch der Drucksensor (21) oder dergleichen innerhalb des Ventilgehäuses (22) untergebracht sind.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerventile (12,13) vorgesehen sind, die ohne Ansteuerung dicht geschlossen sind.

3. Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (12,13) manuell betätigbar sind.

4. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerventil (12) mit seiner Steuerleitung (17) an die Druckseite (2) des Regelventiles angeschlossen ist und daß das zu regelnde Medium gleichzeitig das Druckmedium ist.

5. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ventilkörper (6) des Regelven-

tiles ein ihn in Schließrichtung beaufschlagendes Rückstellorgan, vorzugsweise eine Feder (8) vorgesehen ist.

6. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromversorgung für den elektronischen Regler (19) und die Steuerventile (12,13) dem Druckregelventil zugeordnet, insbesondere in dieses miteingebaut ist.

7. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromversorgung eine Batterie, gegebenenfalls ein Stromerzeuger, z.B. Solarzellen oder ein vom zu regelnden Medium angetriebener Stromgenerator oder dergleichen dient.