DE8714320U1 - Druckminderventil - Google Patents

Description

Die Neuerung bezieht sich auf ein Druckminderventil, das in einem Rohrsystem für Dampf- oder Druckluft angeordnet ist und dazu dient, den Druck in diesem Rohrsystem auf einem vorgegebenen Wert zu halten. Das Druckminderventil ist so gestaltet, daß der höhere Druck auf die Oberseite eines Differenzdruckkolbens über ein Führungsventil wirkt, das sich abhängig von dem Druck auf der Niederdruckseite öffnet und schließt. Der Kolben verschiebt sich entsprechend der Druckdifferenz zwischen seiner Oberseite und Unterseite, wobei die Unterseite mit dem Druck auf der Niederdruckseite des Druckminderventils beaufschlagt ist. Ein mit dem Kolben verbundenes Durchlaßventil wird auf diese Weise geöffnet und geschlossen. Zwischen einer oberen Endfläche des Kolbens und einer inneren axialen Abschlußfläche eines Zylinders, in dem sich der Kolben bewegt, ist ein Abstand vorgesehen, der bei bekannten Druckminderventilen dieser Art etwa 10 mm beträgt.

Wenn der Druck auf der Niederdruckseite wesentlich niedriger eingestellt ist als der Druck auf der Hochdruckseite, d.h. wenn das Druckverhältnis sehr groß ist, tritt ein merkliches Rattern auf. Diese Druckdifferenz ist dann zu groß, wenn der Druck auf der Hochdruckseite 10 bar beträgt und auf einen vorgegebenen Druck auf der Niederdruckseite von 2 bar oder weniger herabgesetzt werden soll.

Es wurde experimentell festgestellt, daß das Führungsventil zu öffnen beginnt, wenn bei einem Druckminderventil der Druck graduell zwischen einer Stellung, in der eine Membran noch nicht durch eine durch die Druckeinstellschraube gespannte Druckeinstellfeder verschoben wird und einer Stellung, in der diese Verschiebung gerade beginnt, herabgesetzt wird. Wenn dann z.B. der Drück auf der Hochdruckse^te iö bar und der Druck auf der Niederdfückseite Atmosphären-

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druck beträgt, gelangt hoher Druck sehr schnell in den Raum oberhalb des Kolbens durch das FUhrungsventil hindurch, wenn dieses öffnet, und die Ventilöffnung des Dufchlaßven-^ tils öffnet sich ebenfalls sehr schnell« In diesem Moment steht auch ein Bereich auf der Niederdruckseite der Ventil-Öffnung kurzzeitig unter hohem Druck, so daß sich das FUhrungsventil und folglich auch das Durchlaßventil schnell <_A wieder schließen. Da jedoch der Druck auf der Miederdruck- _ti seite insgesamt immer noch niedrig ist, sinkt der Druck in der Nähe des Auslaßkanals kurzfristig wieder ab, so daß (, sich das FUhrungsventil schnell wieder Öffnet. Dieser Vor- ! gang wiederholt sich dauernd und erzeugt starke Schläge und ^

Geräusche. f

Diese nachteilige Arbeitsweise des Druckminderventils er- ' gibt sich aus der Tatsache, daß der Kolben durch einen

Strahl hohen Drucks j der von der Hochdruckseite zur Nieder- I

druckseite des Durchlaßventils nach dem schnellen Öffnen *

der Ventilöffnung strömt, nach oben verschoben wird, so daß ,

der Kolben mit seiner oberen Endfläche gegen die innere J

Abschlußfläche des Zylinders mit großer Wucht aufschlägt _f

I und umgekehrt eine Kolbenstange am Kolben, wenn dieser sich i herabbewegt, wieder auf das Durchlaßventil aufschlägt, so

daß im Ergebnis Schwierigkeiten wie Verformungen der oberen _:

Endfläche des Kolbens oder Verbiegen oder gar Brechen der ■]

Kolbenstange sowie Beschädigungen des Durchlaßventilkörpers ,

und seines Ventilsitzes auftreten. !ü

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, Stöße und Schläge zu vermindern, auch wenn Rattern auftritt, und Schäden an den beweglichen Teilen, die mit dem Kolben in Verbindung stehen, zu vermeiden.

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Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Druckminderventil der eingangs erwähnten Art erfihdüngsgemäß dadurch, daß der Abstand zwischen der oberen Endfläche des Kolbens Und der inneren axialen Abschlußfläche des Zylinders gleich oder nahe Null ist, wenn das Ventil auf seinem Ventilsitz ruht. Vorzugsweise liegt der Abstand zwischen Ö und 1 mm,

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UCit/OU WCTIIJI UCTJ. UCIII CTX JL JLllUUilgOgCTIIICUJCTl I UX UUlMIUIJUCi VClIUlJ. CLU merklicher Stoß am Kolben aufgrund von Rattern auftritt, ist die Stoßenergie wegen des geringen Weges, den der Kolben zurücklegen kann, klein. Zusätzlich ist die freigesetzte kinetische Energie ebenfalls klein, wenn sich der Kolben nach unten bewegt, da in diesem Falle der freie Weg ebenfalls klein ist, so daß auch die freiwerdende Stoßehergie auf das Durchlaßventil klein bleibt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vergrößerten Teilschnitt des Kolbens eines erfindungsgemäßen Druckminderventils und

Fig. 2 eine Schnittansicht durch ein Druckminderventil.

Das in Fig. 2 dargestellte Druckminderventil weist ein Führungsventilteil 1, einen Dampfabscheideteil 2 und ein Flüssigkeitsabscheidergehäuse 3 auf. Ein Flanschstück 10 ist mit einem Einlaßkänal 12, einer Ventilöffnung 14 und einem Auslaßkanal 16 versehen. Der Einlaßkanal 12 ist mit einer Quelle hohen Drucks verbunden, während der Auslaßkanal 16 mit einem Niederdruckkreis verbunden ist. Die Ventilöffnung 14 ist in einem Ventilsitz 15 angeordnet.

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Eine Ventilplatte 18 bildet das Durchlaßventil Und ist auf der Einläßseite des die Ventilöffnung 14 umfassenden Ventilsitzes 15 angeordnet. Die Ventilplatte 18 liegt unter Federdruck auf dem Ventilsitz 15 auf, Ein Kolben 20 ist in einem Zylinder 22 verschiebbar angeordnet und weist eine Kolbenstange 17 auf, die auf einem Ventilstößel 13 aufliegt. Der Ventilstößel 13 ist axial mit der Ventilplatte 18 verbunden und ragt durch die VeFi Liiöffnürig 14 hinuüF-ön. Die üFiter-e Fläche des Kolbens 20 und die Kolbenstange 17 gehen über eine im wesentlichen halbkugelförmige Fläche ineinander Über. Ein Führungsventil 26 ist in einem Raum oberhalb des Kolbens 20 angeordnet, der über einen Kanal 24 mit dem Einlaßkanal 12 in Verbindung steht. Eine Membran 28 ist mit ihrem äußeren Rand zwischen zwei Flansche 30, 32 eingeklemmt. Ein Raum unterhalb der Membran 28 steht mit dem Auslaßkanal 16 über einen Durchlaß 34 in Verbindung. Ein Oberes Ende einer Druckstange 36 des Führungsventils 26 liegt in der Mitte der Membranunterfläche an, und eine Druckeinstellfeder 40, die dazu dient, einen vorgegebenen Druck einzustellen j liegt über eine Federkappe 38 an der oberen Fläche der Membran 28 an. Eine Druckeinstellschrrube 44 ist in den oberen Teil des Flanschstücks 10 einge-) schraubt.

Wenn die Druckeinstellschraube 44 nach links oder rechts gedreht wird, verändert sich die elastische Kraft, mit der die Membran 28 durch die Druckeinstellfeder 40 belastet ist. Gegen die Federkraft der Druckeinstellfeder 40 verformt sich die Membran 28 in Abhängigkeit von dem Druck auf der Niederdruckseite des Druckminderventils, der auf die Unterseite der Membran 28 wirkt, so daß sich die Druckstange 36 verschiebt und sich das Führungsventil 26 öffnet oder schließt. Daher gelangt Hochdruck in die Kammer des Führungsventils 26, so daß sich sowohl der Kolben 20 als auch

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die Ventilplatte 18 verschieben und Dampf bzw. Druckluft Vom Einlaßkänal 12 direkt durch die Ventilöffnufig 14 hindurch zum Auslaßkänäl 16 strömt. Dies geschieht automatisch i so, daß sich die Ventilöffnung 14 Öffnet, wenn der Druck I auf der Niederdruckseite sinkt bzw. sich schließt, wenn der J Druck auf der Niederdruckseite steigt.

Unterhalb der Ventilöffnung 14 ist ein Leitzylinder 46 angeln ordnet. Zwischen dem Leitzylinder 46 und dem ihn umgebenden I Flanschstück 10 ist ein Ringraum 48 gebildet, dessen oberer I J Bereich mit dem Einlaßkanal 12 über ein konisches Sieb 50 I und dessen unterer Bereich mit dem oberen Teil einer Ab-I scheidekammer 52 in Verbindung stehen. Der obere Teil der &psgr; AbseheidekammeJT 52 steht mit der Ventilöffnung 14 über eine &igr; zentrale Öffnung des Leitzylinders 46 in Verbindung. Im Ringraum 48 sind spiralige Leitflächen 54 angeordnet.

Auf diese Weise wird durch den Einlaßkanal 12 einströmender [■ Dampf oder einströmendes Gas durch die spiraligen Leitflä-&iacgr; chen 54 abgelenkt und in Rotation versetzt, wenn sich die ■ Ventilöffnung 14 öffnet und Dampf oder Druckluft durch den

Ringraum 48 strömt. Im Dampf oder in der Druckluft enthaltei &ngr; ne Flüssigkeit wird durch die Rotation nach außen gedrängt fj und stößt an die innere Wandung des Flanschstücks 10 und I rinnt von dort in die Abscheidekammer 52, während der I leichtere Dampf bzw. die leichtere Druckluft im inneren

I Teil rotiert, und von der zentralen öffnung im Leitzylinder 46 zur V.. ntilöffnung 14 aufsteigt und von dort zum Auslaßkanal 16 strömt.

Die Abscheidekammer 52 weist einen Auslaß-Ventilsitz 58 auf, der zu einer Auslaßöffnung 56 führt. Ein kugeli'; ■"·■ _oer Schwimmer 60 ist unterhalb einer Fangkappe 62 verschiebbar

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angeordnet. Eine Belüftungsöffnung 64 ist im oberen Teil l

der Fangkappe 62 angeordnet. V

Somit bewegt sich der kugelförmige Schwimmer 16 entsprechend dem Wasserstand in der Abscheidekammer 52 auf und ab und öffnet und schließt den Auslaß-Ventilsitz 58, um in der Abscneidekammer 52 angesammeltes Wasser automatisch abzulassen.

In Fig. 1 ist eine Stellung des Kolbens 20 gezeigt, in der

&ngr; die Ventilöffnung 14 geschlossen ist. Ein Abstand X2 zwi- <' sehen einer oberen Endfläche 101 des Kolbens 20 und einer inneren Abschlußfläche 102 des Zylinders 22 ist eingezeichnet. Bei der Herstellung wird der Abstand X2 auf etwa 0,5 mm unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen eingestellt. Vorzugsweise liegt dieser Abstand X2 nahe bei Null.

In der Mantelfläche des Kolbens 20 sind Nuten für Kolbenringe 103, 104 aus Fluorkunststoff angeordnet. Federnde Ringe 105, 106 drücken die Kolbenringe 103, 104 von innen nach außen, um ihre Gleit- und Dichtungseigenschaften gegen den Zylinder 22 zu verbessern.

In Fig. 2 ist der Abstand Xl sehr viel größer dargestellt, so daß in diesem Falle die Aufschlagenergie des Kolbens 20, wenn er auf die innere Abschlußfläche 102 aufschlägt sehr groß ist. Hierdurch wird das obere Ende 107 des Kolbenendes nach unten verformt und preßt den Kolbenring 103 zusammen, so daß sich die Dichtungs- und Gleiteigenschaften verschlechtern.

Der erfindungsgemäße kleine Abstand X2 hingegen verhindert, daß die vorerwähnten Nachteile auftreten, So daß ein ein- ;.:

wandfreies Funktionieren des DrUckniindorVentilS während ei- ^m

nes langen !Zeitraums gewährleistet ist.

Hieraus folgt, daß selbst bei Rattern nur geringe Geräusche erzeugt werden und durch diese geräuscharme Funktionsweise keine Beschädigung der Kolbenstange und der Endfläche des Kolbens eintritt. Hinzu kommt, daß die besonderen Eigenschaften des verbesserten Druckminderventils wie z.B. Druckverlauf, schnelles Schließen und dergleichen über einen längen Zeitraum erhalten bleiben, da auch die Oberfläche des Ventilsitzes nicht beschädigt wird.

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Claims (2)

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   Wilhelm-Tell-Stp. -\4 4OQD &Ogr;,&uacgr;&Bgr;&phgr;&Igr;&ogr;^^ 1 Telefcin' 39 tO^B Patentanwälte

   27. Oktober 1987
   37 361 K

   TLV Co., Ltd, 881 Nagasuna, Noguchi-cho,

   Kakogawa-shi, Hyogo, 675 Japan

   "Druckminderventil"
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   Schutzansprüche:

   1. Druckminderventil mit einem über ein Führungsventil und einen in einem Zylinder verschiebbar angeordneten Differenzdruckkolben gesteuerten, mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Durchlaßventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (X2) zwischen einer oberen Endfläche (101) des Kolbens (20) und einer inneren axialen Abschlußfläche (102) des Zylinders (22) gleich oder nahe Null ist, wenn das Ventil (18) auf seinem Ventilsitz (15) ruht.
2. 2. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (X2) zwischen 0 und 1 mm beträgt.