DE3305092A1 - Druckregelventil - Google Patents

Description

- A 14 619 Herion-Werke KG

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Druckregel ventil für pneumatische und hydraulische Druckmittel, mit einem Gehäuse mit Primäranschluß, Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß, einem Schaltventil zwischen Primäranschluß und Sekundäranschluß, sowie einem Entlastungsventil zwischen Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß.

Druckregel ventile der vorgenannten Art sind bekannt. Sie dienen dazu, einen höheren Primärdruck auf einen niedrigeren Sekundärdruck einzuregeln.' . ■

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der vorgenannten Art so weiterzubilden, daß auch andere Größen als der Sekundärdruck (z.B. Drücke oder Wege eines Verbrauchers) direkt geregelt werden können.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Druckregelventil mit einem Steueranschluß für die Rückführung (Rückmeldung) der Regelgröße versehen ist.

Vorzugsweise ist hierbei im Steueranschluß ein Steuerkolben angeordnet, der abhängig von der Regelgröße durch ein Druckmittel oder mechanisch, z.B. unter Zwischenschaltung einer Druckfeder, beaufschlagbar ist.

Der Steuerkolben ist hierbei zweckmäßigerweise über einen Stößel mit dem Ventilteller des Entlastungsventiles gekoppelt, der seinerseits durch einen Regelmagneten beaufschlagbar ist.

Der Stößel kann einteilig mit dem Ventilteller des Entlastungsventiles oder einteilig mit dem Steuerkolben ausgebildet sein und er erstreckt sich durch den hohlen Ventilkolben des Schaltventiles hindurch.

Vorteilhafterweise sind der Ventilkolben des Schaltventiles und der Steuerkolben jeweils über einen Faltenbalg mit dem Gehäuse verbunden, wobei die wirksamen Durchmesser der Faltenbälge unter sich gleich und gleich mit den wirksamen Durchmessern des Schaltventiles und des Entlastungsventil sind.

Anstelle der Faltenbälge können auch reibungsarme Membranen verwendet werden.

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 Druckregel ventil 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 Primärdruck 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 2 ist ein

Ventil kolben 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 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 auf dem Vent.ilkolben 28 in der eingestellten Position zu arretieren.

Der Ventil kolben 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 Entlastungsventil es 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 Entlastungsventil 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 Ventil kolben 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 Ventil kolben 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 Druckregel ventil 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 Entlastungsventil 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 Druckregel ventil 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 Ventil kolben 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 Regel magenten 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 Sekundä'rdruck 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 Druckregel ventil nach Fig. 2 demjenigen nach Fig.

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

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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 Ventil kolben 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 Druckregel ventile nach den Fig. 1-4.

In dem Beispiel nach Fig. 5 wird ein Druckregel ventil 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 Regel ventil es 60 ist nun, wie in Fig. 5 dargestellt, an den Sekundäranschluß 16 des erfindungsgemäßen Druckregel ventil es 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 Regel ventil es 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 Ventil kolben 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 direkt auf den Stößel 48 des Druckregelventiles 10 übertragen. Die Regelgröße ist damit in diesem Fall der Weg des Venti!schaftes 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 üffnungsrichtung 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 (6)

1. - A 14 619 Herion-Werke KG

   Patentansprüche

   Λ.) Druckregel ventil für pneumatische und hydraulische Druckmittel, mit einem Gehäuse mit Primäranschluß, Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß, einem Schaltventil zwischen Primäranschluß und Sekundäranschluß, sowie einem Entlastungsventil zwischen Sekundäranschluß und Entlastungsanschluß, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem mit einem Steueranschluß (20j für die Rückführung (Rückmeldung) der Regelgröße versehen ist.
2. 2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Steueranschluß(20) ein Steuerkolben (46) angeordnet ist, der abhängig von der Regelgröße durch ein Druckmittel oder mechanisch, insbesondere über eine Druckfeder, beaufschlagbar ist.
3. 3. Druckregel ventil nach Anspruch 2, wobei der Ventilteller des Entlastungsventiles durch einen Regelmagneten beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (46) über einen Stößel (36) mit dem Ventilteller (34) des Entlastungsventiles (24) gekoppelt ist.
4. 4. Druckregel ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (36) einteilig mit dem Ventilteller (34) (oder mit dem Steuerkolben 46) ausgebildet ist, und daß er sich durch den hohlen Ventilkolben (28) des Schaltventiles (22) hindurcherstreckt.
5. 5. Druckregel ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (28) des Schaltventil (22) über einen Faltenbalg (42) und der Steuerkolben (46) über einen Faltenbalg (44) mit dem Gehäuse verbunden ist, und daß die wirksamen Durchmesser der Faltenbälge (42, 44) unter sich gleich und gleich dem wirksamen Durchmesser der Ventile (22, 24) sind.
6. 6. Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse einerseits und dem Ventil kolben (28) und dem Steuerkolben (46) andererseits reibungsarme Membrandichtungen (54, 56) angeordnet sind.