DE8437275U1

DE8437275U1 - Ventil zur Druckregelung von Gasen

Info

Publication number: DE8437275U1
Application number: DE8437275U
Authority: DE
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1984-12-20
Publication date: 1988-06-23

Description

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Drägerwerk Aktiengesellschaft Moislinger Allee 53-55, 2400 Lübeck, DE

Ventil zur Druckregelung von Gasen

Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Druckregelung von Gasen, welches aus einer eine Vordruckkammer und eine Hinterdruckkammer enthaltenden Ventileinheit mit einem durch den Vordruck in Schließrichtung versetzbaren Ver-Schlußelement an einer Gasdurchtrittsof fnung unr* einer

elektrodynamischer, nach Druck-Ist-Werten und Druck-SoIl-Werten gesteuerten Antriebseinheit besteht, die über einen bewegbaren Stößel von der Hinterdruckseite her an dem Verschlußelement angreift.
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Aus der DE-OS 28 31 312 ist eine Geräte aiordnung gemäß oben genanntem Gattungsbegriff bekannt.

Darin wird eine Anordnung zur Regelung eines Gasdruckes beschrieben, bei welcher der Öffnungsweg eines Kugelventils mit Hilfe einer Antriebseinheit verändert wird. Eine Steuereinheit vergleicht den Druok-ist-Wert in der Hinterdruckkammer mit einem vorgegebenen Druck-Soll-Wert. Die daraus resultierende Regelabweichung steuert die Antriebseinheit derart, daß sie die in ihrem Sitz frei bewegliche Kugel mittels eines Stößels in Öffnungsrichtung verschiebt. Soll das Ventil geschlossen werden, gibt die Antriebseinheit den Stößel frei, und der in der Vordruckkammer herrschende Gasdruck verschiebt die Kugel und den Stößel in Schließrichtung um einen vou aer Antriebseinheit bestimmten Weg.

Eine solche Ventilanordnung arbeitet während des Regelvorganges jedoch nur dann stabil, wenn bei geöffnetem Ventil eine genügend hohe Druckdifferenz zwischen Vordruckkammer und Hinterdruckkammer herrscht, die in der Läge ist, bei freigegebenen Stößel die Ventilkugel Und den Stößel

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- 3 in Schließrichtung zu verschieben.

Ist das Ventil anfangs beispielsweise verschlössen, herrscht in der Vordruckkammer ein Überdruck, welcher die Ventilkugel mit einer bestimmten Schließkraft auf ihren Sitz drückt. Bei entsprechender Ansteuerung der Antriebseinheit wird diese Schließkraft überwunden und £j=»e Vsrjtil durch Verschiebung der Ku⁰Si uin &thgr;&idigr;&pgr;&thgr; festce— legte Wegstrecke geöffnet. Jetzt wirkt der Ringspalt zwischen Kugel und Sitz als eine Drossel, durch welche das Gas aus der Vordruckkammer in die Hinterdruckkammer strömt. Dementsprechend nimmt die Schließkraft auf die Ventilkugel ab, und zwar um so mehr, je weiter das Ventil geöffnet wird.

Der Verlauf der Stellkraft, die von der Antriebseinheit auf den Stößel und die Kugel ausgeübt wird, ergibt daher in bezug auf den variablen Öffnungsweg der Kugel eine im wesentlichen negative Kennlinie. Dieses unerwünschte Verhalten der Ventilanordnung wirkt sich destabilisierend auf den Antriebs- und Steuerkreis aus.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen, ein Ventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch bei geöffnetem Ventil stets genügende Rückstellkräfte auf das Verschlußelement und den Stößel ausgeübt werden, um beide in Schließrichtung auf eine von der Antriebseinheit bestimmte Position zu verschieben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an dem Stößel ein federelastisches Element derart angreift, daß der Stößel bei seiner Bewegung in Öffnungsrichtung unter federelastischer Rückstellkraft steht.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Längsschnitt des Ventils in Schließstellung schematisch dargestellt.

Der Vorteil der; erfindungsgemäßen Äüfprägung einer Rückstellkraft aü£ den Stößel besteht darin, daß die Abhängigkeit der von der Antriebseinheit auszuübenden Stellkraft vom Öffnungpweg des Ventils, die sich in einer im wesentlichen negativen Kennlinie äußert, so weit ausgeglichen wird, daß eine Stabilisierung des Steuerverhaltens auf einfache Weise erreicht wird. Dadurch genügt zur Ansteuerung der Antriebseinheit eine einfach aufgebaute nc^ciciüuel t , wie &Sgr; . &ugr;. 6&Igr;&Pgr; EiuCjüäuL 5&Pgr; ueHiTey iGt ·

Zur Aufprägung der Rückstellkraft können federelastische Elemente unterschiedlicher Ausführungsformen wie z.B. Schraubenfedern, Gasdruckfedern, Faltenbälge gewählt werden. Vorzugsweise wird eine Schraubendruckfeder ein-

15 gesetzt.

In einer weiteren vorteilhaften Anordnung von Ventileinheit und Antriebseinheit wird das federelastische Element derart ausgebildet, daß dessen Rückstellkraft beim Öffnen des Ventils annähernd in einem solchen Maße zunimmt, wie die pneumatische Schließkraft abnimmt. Somit wird die negative Kennlinie der Schließkraft der Ventilanordnung durch die positive Kennlinie der Rückstellkraft des federelastischen Elementes wenigstens teilweise kompensiert.

Die Justierung der Vorspannkraft der Schraubendruckfeder erfolgt zweckmäßigerweise durch eine Stellschraube im feststehenden Teil der Antriebseinheit, welche eine Feder gegen eine auf das rückwärtige Ende des Stößels aufge-

30 steckte Kappe drückt.

In dem Ventilgehäuse 18 ist in der Vordrückkammer 20 als Verschlußelement eine Kugel 1 angeordnet, welche zwischen mehreren Führungsstegen 19 in einer Richtung verschiebbar ist, wobei der Verschiebungsweg auf der einen Seite durch ein Siebgitter 17 und auf der anderen Seite durch den Ventilsitz 2 begrenzt wird. Die Kugel 1 ist in dem von dem Siebgitter 17, den Führungsstegen 19 und dem Ventilsitz begrenzten Käfig frei beweglich. Bei geöffnetem Ventil

nal 21 in die Hinterdruckkammer 3,

In der Hinterdruckkammer 3 befindet sich ein Druckfühlerrohr 4, welches mit dem Druckfühler 5 verbunden ist.

Geführt von den aufeinander ausgerichteten Lagerelementen 6, 11 der Ventileinheit 22 und der Antriebseinheit ist ein Stößel 12 zentrisch auf die Kugel 1 gerichtet, welcher mit seiner konisch verlaufenden, abgeflachten Spitze die Oberfläche der Kugel 1 flächig berührt. Eine am Schaft des Stößels 12 angeordnete Lippendichtung 7 verhindert den Gasaustritt aus der Hinterdruckkammer 3.

An dem Schaftende des Stößels 12 ist ein Träger 9 angebracht. Dieser trägt eine Tauchspule 27, welche in ein Magnetsystem 28 eingreift und dadurch die elektrodynamische Antriebseinheit 16 bildet.

Auf der Außenfläche 24 des Ventilgehäuses 18 ist eine in Richtung der Antriebseinheit 16 kegelförmig zulaufende Schraubenfeder 8 einseitig abgestützt. Diese greift an dem Mitnehmer 25 an, welcher direkt mit dem Träger 9 verbunden ist.

Um bei geschlossenem Ventil am Stößel 12 eine gewünschte Vorspannkraft einstellen zu können, ist an seinem hinteren Ende , welches durch das Lagerelement 11 in den Raum

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yr hineinragt, eine Kappe 13 aufgesetzt. Die Kappe 13 ist

* über eine Feder 14 mit der Stellschraube 15 verbünden,

* mit Welcher die Vorspannung der Schraubenfeder 8 durch

j Kompensation verändert werden kann. Dabei ist die Ruhe-

I 5 lage durch den Anschlag 10 bestimmt.

&eegr; Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Steuereinheit,

&igr;' wie sie beispielsweise in der DE-OS 28 31 312 beschrieben

j ist, vergleicht den von dem Druckfühler 5 gemessenen

ii 10 Druck-Ist-Wert in der Hinterdruckkammer mit dem an der

I Steuereinheit vorgebbaren Drück-Soll-Wert. Ist der Druck

I in der Hinterdruckkammer aufgrund des Vergleiches zu er-

«&Idigr; höhen, so übt die Antriebseinheit über den Träger 9 eine

■; axiale Kraft in Öffnungsrichtung des Ventils entgegen der

\ 15 Rückstellkraft der Feder 8 aus. Hierdurch wird die Kugel 1

i in Öffnungsrichtung verschoben, bis der geforderte Druck-

₍jj Soll-Wert in der Hinterdruckkammer erreicht ist. Soll je-

&iacgr; doch der Druck in der Hinterdruckkammer erniedrigt werden,

¹ läßt auf ein entsprechendes Steuersignal von der Steuer-

20 einheit die Kraft der Antriebseinheit auf den Stößel 12

'■ nach, so daß die in Schließrichtung wirkende Rückstellkraft

I der Feder 8 den Stößel 12 auf eine durch das Steuersignal

] bestimmte Position zurückführt. Unter dem in der Vordruck-

&idigr; kammer 20 herrschenden Gasdruck folgt die Kugel 1 in

] 25 Schließrichtung des Ventils, wobei sie der Spitze des

\ Stößels 12 anliegt.

Claims

ansprüche

1. Ventil zur Druckregelung von Gasen, welches aus einer eine Vordruckkammer und eine Hinterdruckkainmer enthaltenden Ventileinheit mit einem durch den Vordruck in Schließrichtung versetzbaren Verschlußelement an einer Gasdurchtrittsöffnung und einer elektrodynamischen, nach Druck-Ist-Werten und Druck-Soll-Tierten gesteuerten Antriebseinheit besteht, die über einen bewegbaren Stößel von der Hinterdruckseite her an dem Verschlußelement angreift, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stößel (12) ein federelastisches Element (8) derart angreift, daß der Stößel (12) bei seiner Bewegung in Öffnungsrichtung unter federelastischer Rückstellkraft steht.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federelastische Element (8) derart ausgebildet ist, daß bei Auslenkung in Öffnungsrichcung seine Rückstellkraft so zunimmt, daß die Abnahme der pneumatischen Schließkraft wenigstens teilweise kompensiert wird.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daC das federelastische Element eine Schraubendruckfeder (8) ist.

4. Ventil nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß zur Justierung der Vorspannkraft der Schraubendruckfeder (8) eine Einstellvorrichtung (13,14,15) vorgesehen ist.