DE3535651A1 - Druckminderventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckminderventil für kon­ stante Druckverhältnisse bei flüssigen Medien, bestehend aus einem Ventilgehäuse mit Anschlußflanschen für je eine Hoch- und Niederdruckleitung, einem den Hochdruck- vom Niederdruckteil trennenden Ventilsitz für einen in einem Stufenzylinder geführten Differentialkolben, wobei der kleine Kolben des Differentialkolbens den Absperrke­ gel bildet und der große Kolben dem im Abfluß herrschen­ den Druck ausgesetzt ist.

Bei der Wasserversorgung im Untertagebergbau müssen die durch Höhenunterschiede der Sohlen zur Erdoberfläche entstandenen Wasserdrücke an die jeweiligen Verbraucher angepaßt werden. Die Abbautiefen sind allgemein so groß, daß bei nicht herabgesetztem Druck die Leitungssysteme und die Verbrauchergeräte in unwirtschaftlichen Abmes­ sungen eingebaut werden müssen, damit diese dem hohen Druck standhalten können. Um dies zu vermeiden und den benötigten Wasserdruck hinsichtlich der Verbraucherge­ räte zu gewährleisten, ist eine Druckminderung im Rohrleitungssystem erforderlich. In den meisten Fällen soll eine Druckminderung von der Wasserabnahme unabhän­ gig erfolgen. Entsprechend diesen Erfordernissen ver­ wendet man Druckminderventile, die den Eingangsdruck (Hochdruck) in einem bestimmten Verhältnis auf einen niedrigeren Druck (Niederdruck) herabsetzen. Für jede einzelne Sohle kann damit der gleiche Niederdruck hergestellt werden.

Ein Druckmindermittel der eingangs genannten Art ist aus der DE-PS 9 34 922 bekannt. Wie auch bei anderen Bauarten wird dabei der Absperrkegel stets von der Hochdruckseite entgegengesetzt zur Schließrichtung angeströmt. Dies hat häufig zur Folge, daß sich hinter der Ventilöffnung am Ventilsitz erhebliche Kavitationsschäden ergeben.

Da die Ringfläche des Ventilsitzes im Bereich schwacher Strömung zugleich die Meßfläche bildet, ergibt es sich, daß bei Beschädigung des Ventilsitzes der theoretische, auf der Ventilsitzfläche anzunehmende Druckzyinder vom tatsächlichen Druckkegel erheblich abweicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckmin­ derventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Beschädigung der Ventilfläche weitgehend vermie­ den wird. Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Im Gegensatz zum Stande der Technik erfolgt beim erfindungsgemäßen Druckminderventil die Anströmung des Ventils in der Weise, daß die Stirnfläche des Absperrke­ gels nicht der Hochdruckseite, sondern der Niederdruck­ seite des Ventilgehäuses zugewandt ist und das Ventil im Schließsinne angeströmt wird. Hierdurch erfolgt eine den Kolben nicht beeinträchtigende Anströmung, so daß sich, da hinter der Durchtrittsöffnung keine Kolbenfläche mehr befindet, auch keine Kavitationsschädigungen ergeben können. Darüber hinaus lassen sich auch Verunreinigungen oder Fremdkörper auf einfache Weise ausspülen.

Die Steuerflächen des Differentialkolbens liegen in Ruhezonen, so daß sich eine genauere Einhaltung der Druckminderung auch bei großen Durchflußmengen erzielen läßt.

Der zur Erlangung der Druckdifferenz erforderliche Formwiderstand wird durch den Ventilsitz und den Differentialkolben gebildet. Je nach dem Maß der Wasserentnahme nimmt der Differentialkolben eine ent­ sprechende axiale Stellung ein und gewährleistet durch den gebildeten Durchflußwiderstand ein von der Wasser­ entnahme weitgehend unbeeinflußtes Reduzierverhältnis. Die Steuerung des Differentialkolbens erfolgt durch die Druckbeaufschlagung seiner Stirnflächen, die zugleich die Meßflächen bilden. Im rein statischen Betrieb, d. h. wenn keine Wasserentnahme erfolgt, wirken auf den Differentialkolben in Achsrichtung nur die statischen Kräfte, verursacht durch die Druckbeaufschlagung der Stirnflächen. Durch die festen Flächenverhältnisse der Stirnseiten und das sich einstellende Kräftegleichge­ wicht entsteht die gewünschte Druckdifferenz.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Druckminderventil nach der Erfindung im Längsschnitt,

Fig. 2 eine abgewandelte Bauart des Druckminderventils, im Längsschnitt und

Fig. 3 eine weitere, abgewandelte Bauart eines Druckmin­ derventils im Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt ein Druckminderventil, bestehend aus einem Ventilgehäuse 1 mit zwei Anschlußflanschen 2, 3 zum Anschluß an eine Hoch- und Niederdruckleitung sowie einem hierzu senkrechten Flansch 4 zur Befestigung des Ventileinsatzes 5.

Dieser Ventileinsatz 5 besteht aus dem eigentlichen Ventilsitz 6, einer abgestuften Zylinderbüchse 7, einem Differentialkolben 8, einer Flanschbrille 9 und den am Flansch angreifenden Schrauben 10.

Der Differentialkolben 8 ist innerhalb der Zylinderbüch­ se 7 geführt und weist an seinem unteren, im Durchmesser geringsten Ende den am Ventilsitz 6 angreifenden Absperrkegel 11 auf.

Der Ventilsitz 6 ist, wie die Zeichnung zeigt, auf einer Trennwand 12 angeordnet, die etwa in einer axialen Mittelebene des Ventilgehäuses 1 zwischen den Anschluß­ flanschen 2, 3 liegt und den Hochdruckteil 13 vom Niederdruckteil 14 des Ventilgehäuses 1 trennt. Am Boden des Ventilgehäuse 1 ist noch eine Ablaßschraube 15 vorgesehen.

Wie Fig. 1 ferner zeigt, ist der Niederdruckteil 14 mit dem Zylinderraum 16 oberhalb des großen Kolbens 17 des Differentialkolbens 8 durch eine im Ventilgehäuse 1 vorgesehene Verbindungsleitung 18 in der Form einer Bohrung verbunden.

Bei der Wasserentnahme ergibt sich ein Unterdruck, der auch auf die Stirnfläche des großen Kolbens 17 wirkt und ihn anhebt. Dabei stellt sich zwischen den Steuerflächen des Ventilsitzes 6 und des großen Kolbens 17 einerseits und dem auf das Ventil einwirkenden Hochdruck ein gewisser reduzierter Strömungsdruck ein, der dem durch die Abmessungen des Ventileinsatzes bestimmten Druckmin­ derverhältnis entspricht.

Gegenüber dem Stand der Technik ist bei der erfindungs­ gemäßen Ausführung die bei Nullabnahme und bei sehr geringer Abnahme erforderliche Kraft zum Schließen des Kolbens wesentlich geringer. Die Druckdifferenz zwischen Ruhe und Fließdruck ist normal.

Der Ventilsitz 6 wird bei dieser Konstruktion in Schließrichtung angeströmt, so daß sich die Standzeit des Differentialkolbens 8 und des Ventilsitzes deutlich verlängert.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführung. Soweit die hier verwendeten Teile mit Fig. 1 übereinstimmen, haben diese die gleichen Bezugszeichen und werden nicht weiter behandelt.

Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß die Verbindungslei­ tung zwischen dem Niederdruckteil 14 und dem Zylinder­ raum 16 nicht mehr durch eine im Ventilgehäuse vorgese­ hene Bohrung 18, sondern durch eine axial durch den Differentialkolben 8 gehende Bohrung 19 gebildet ist.

Fig. 3 unterscheidet sich von Fig. 2 dadurch, daß die Verbindungsleitung 20 durch den Differentialkolben nicht zentrisch, sondern exzentrisch verläuft. Hierdurch ist es möglich, den Druckausgleich zu verbessern, da sich am Ventilsitz 6 in der Regel, abweichend vom theoretischen Denkmodell ein asymmetrischer Druckaufbau ergibt. Dieser kann durch eine entsprechende Exzentrizität der Verbin­ dungsleitung 20 und deren Bemessung ausgeglichen bzw. berücksichtigt werden.

Claims (5)

1. Druckminderventil für konstante Druckverhältnisse bei flüssigen Medien, bestehend aus einem Ventilgehäuse mit Anschlußflanschen für je eine Hoch- und Nieder­ druckleitung, einem den Hochdruck- vom Niederdruck­ teil trennenden Ventilsitz für einen in einem Stufenzylinder geführten Differentialkolben, wobei der kleine Kolben des Differentialkolbens den Ab­ sperrkegel des Ventils bildet und der große Kolben dem im Abfluß herrschenden Druck ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Niederdruckteil des Ventilgehäuses vor der Stirnseite des Absperrkegels des Differentialkolbens liegt und
daß der Zylinderraum des großen Kolbens durch eine Verbindungsleitung mit dem Niederdruckteil des Ven­ tilgehäuses verbunden ist.

2. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinderraum (16) des großen Kolbens (17) des Differentialkolbens (8) durch eine Bohrung (18) im Ventilgehäuse (1) mit dem Nieder­ druckteil (14) des Ventilgehäuses (1) verbunden ist.

3. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinderraum (16) des großen Kolbens (17) des Differentialkolbens (8) durch eine axiale Bohrung (19) im Differentialkolben (8) mit dem Niederdruckteil (14) des Ventilgehäuses (1) verbunden ist.

4. Druckminderventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axiale Bohrung (20) exzentrisch im Differentialkolben (8) abgeordnet ist.

5. Druckminderventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennebene zwischen dem Hoch- und dem Niederdruckteil (13, 14) des Ventilgehäuses (1) etwa parallel zur durch die Anschlußflanschen (2, 3) gehenden Gehäuseachse liegt und der Stufenzylinder (7) als Satz auswechselbarer Ventilsitzbüchsen ausgebildet ist.