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Dokumentenidentifikation DE10159166C2 02.10.2003
Titel Sensor für Druckregler
Anmelder Hahn, Reiner, 23554 Lübeck, DE
Erfinder Hahn, Reiner, 23554 Lübeck, DE
DE-Anmeldedatum 03.12.2001
DE-Aktenzeichen 10159166
Offenlegungstag 18.06.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.10.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse G05D 16/06

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Druckregler, der über einen Sensor als Istwertgeber verfügt, der bei einer Sollwert-Abweichung über ein Verbindungsglied auf ein Ventil einwirkt und damit einen vorgewählten Sollwert möglichst genau einhält. Der Sollwert wird dabei als Kraft durch einer Feder oder als Stelldruck direkt oder indirekt über ein pneumatisches Stellglied auf den Sensor gegeben. Druckregelventile können Druckreduzierventile oder Abblaseventile sein. Bekannt sind Druckregelventile, die als Sensor über eine Membran oder einen Kolben oder einen Balg (z. B. DE 298 20 372 U1) verfügen.

Stand der Technik sind auch Druckregler, wie sie z. B. aus der europäischen Patentschrift 0 491 236 B1 bekannt sind. Das Funktionsprinzip eines solchen Gerätes ist in Fig. 4 dargestellt. Die Stellfeder 13 ist über die Stellschraube 4 auf einen Wert vorgespannt, der dem gewünschten Auslassdruck des Druckreglers entspricht. Die Stellfeder 13 drückt auf die Membrane 1 und öffnet damit über die Ventilstange 12 das Ventil 5/7. Vom Einlass 6 her strömt ein Fluid zwischen Ventilkörper 5 und Ventilsitz 7 in den Raum unter der Membrane 1 und baut dort bei geschlossenem Auslass 9 Druck auf. Bei Erreichen eines Kräftegleichgewichtes zwischen Auslassdruck mal effektiver Membranfläche 1 plus Einlassdruck mal Ventilfläche 5 und andererseits Kraft der vorgespannten Stellfeder 13 schließt das Ventil 5/7 und der Auslassdruck erhöht sich nicht weiter. Bei Entnahme von Fluid aus dem Auslass 9 fällt der Druck unter der Membrane 1, das Kräftegleichgewicht ist gestört, das Ventil 5/7 öffnet und es strömt wieder Fluid nach, bis der vorbestimmte Auslassdruck wieder erreicht ist.

Wesentlich für die Güte eines Druckregelventils ist die Fläche des Sensors bzw. der Durchmesser. Je größer der Durchmesser des Sensors, desto empfindlicher reagiert das Druckregelventil auf Sollwertabweichungen und gleicht diese aus. Große Sensordurchmesser bedingen aber große Geräteabmessungen, was nachteilig für den Bau von kleinen, kompakten Geräten ist. Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass als Sensor ein schlauchförmiges Element verwendet wird, das eine wesentlich kleinere Baugröße ergibt als z. B. eine flache Membrane. Dieses Schlauchelement ist im wesentlichen nur radial dehnbar und nicht axial. Diese Eigenschaft kann z. B. durch nicht dehnbare Textilfäden erreicht werden, die axial in die Wandung eines Elastomer-Schlauchelementes eingebettet sind. Bei ansteigendem Innendruck im Schlauchelement wird sich dieses dann radial dehnen und axial verkürzen.

Eine beispielhafte Ausführung für den Einsatz eines solchen Schlauchelementes in einem Druckreduzierventil ist in Fig. 1 (in drucklosem Zustand) dargestellt. Ein Einlassgehäuse 10 mit einem Einlass 6 ist mit einem Auslassgehäuse 11 (mit einem Auslass 9) fest verbunden. Ein nur radial dehnbares Schlauchelement 1 ist am oberen Ende mit dem Einlassgehäuse 10, am unteren Ende mittels eines Schraubringes 8 mit dem Auslassgehäuse 11 und dem Auslass 9 jeweils druckdicht verbunden. In einem Abstand von ca. sechs Siebtel der Schlauchlänge von oben ist ein Ring 2 mit Innengewinde mittels einer Schlauchklemme 3 in das Schlauchelement 1 eingeklemmt. In den Ring 2 eingeschraubt ist ein Federteller 4, wiederum mit einem Innengewinde. Innen- und Außengewinde des Federtellers 4 haben die gleiche Gewindesteigung. In den Federteller eingeschraubt ist ein Ventilstößel 12, der am oberen Ende im Einlassgehäuse, am unteren Ende im Auslass geführt ist. Die Führungen sind als Dreikantbolzen in einer runden Bohrung ausgebildet, sodass das Fluid durch deren Zwischenräume fließen kann. Kurz vor dem oberen Ende trägt die Ventilstange 12 eine Ventilplatte 5, die gegen einen Ventilkrater 7 druckdicht abdichten kann. Die Feder 13 wird mittels des Federtellers 4 vor Einbau des Auslasses 9 auf eine Kraft vorgespannt, die dem gewünschten Auslassdruck entspricht.

Das zu regelnde Fluid tritt über den Einlass 6 in das Gerät ein, fließt zwischen Ventilkrater 7 und Ventilplatte 5 hindurch und füllt bei geschlossenem Auslass den Innenraum des Schlauchelementes 1 und baut dort einen Druck auf. Dadurch dehnt sich das Schlauchelement 1 radial und erzeugt über den Ring 2 und den Federteller 4 eine Gegenkraft, die der Federkraft 13 entgegenwirkt. In dem Schlauchelement unterhalb des Ringes 2 (ca. ein Siebtel der freien Schlauchlänge oben) wird dabei zwar auch eine Kraft in Richtung der Federkraft 13 erzeugt, diese ist wegen der kurzen Schlauchlänge aber klein und praktisch vernachlässigbar. Sobald die Gegenkraft durch den wachsenden Innendruck die Federkraft 13 überwindet, bewegt sich die Baugruppe mit den Teilen 2, 3, 4, 12 und 5 nach oben und die Ventilplatte 5 dichtet gegen den Ventilkrater 7 ab, der Durchfluss des Fluids und damit weiterer Druckaufbau im Schlauchinneren und am Auslass wird gestoppt. Der Soll- Auslassdruck ist erreicht. Bei Fluidentnahme am Auslass fällt der Innendruck des Schlauchelementes 1. Die Federkraft 13 überwiegt wieder, das Schlauchelement 1 wird etwas gestreckt und das Ventil 5/7 wieder geöffnet. Es fließt wieder Fluid nach, bis der Soll- Auslassdruck wieder erreicht ist und das Ventil 5/7 wieder schließt.

Fig. 2 zeigt beispielhaft ein Schlauchelement aus dehnbarem Material, typischerweise ein Elastomer, mit nicht dehnbaren Fäden, die in die Schlauchwandung eingearbeitet sind.

Fig. 3 zeigt beispielhaft eine weitere Ausführung, bei der das Schlauchelement in ein Abblaseventil (dargestellt in drucklosem Zustand) eingesetzt ist. In ein Gehäuse 10 mit einem Einlass 6 ist ein Gehäuse 11 mit einem Auslass 9 eingeschraubt. Ein nur radial dehnbares Schlauchelement 1 ist am oberen Ende mit der Ventilplatte 5, am unteren Ende mit dem Gehäuse 10 jeweils druckdicht verbunden. Die Stellschraube 4 mit Federteller ist in ein Gewinde des Gehäuses 10 eingesetzt. Mit der Stellschraube 4 wird die Feder 13 vorgespannt. Das auf einen Soll-Abblasedruck zu regelnde Fluid tritt über den Einlass 6 durch die Schrägbohrungen des Gehäuses 10 in den Raum um das Schlauchelement 1 ein und baut dort Druck auf. Wenn sich der Druck am Einlass 6 erhöht, wird das Schlauchelement durch den Außendruck eingeschnürt, es entsteht eine Gegenkraft zur Federkraft 13. Sobald die Gegenkraft durch den wachsenden Druck um das Schlauchelement 1 die Federkraft 13 überwindet, ist der Soll-Abblasedruck erreicht, die Ventilplatte 5 bewegt sich nach unten und das Fluid kann zwischen Ventilplatte 5 und Ventilkrater 7 zum Auslass 9 hin abfließen. Wenn der Einlassdruck um das Schlauchelement 1 genügend abgefallen ist, überwiegt wieder die Federkraft 13, das Schlauchelement 1 wird etwas gestreckt und das Ventil 5/7 wieder geschlossen.


Anspruch[de]
  1. Druckregler, der über einen Sensor als Istwertgeber verfügt, der bei einer Sollwert- Abweichung über ein Verbindungsglied auf ein Ventil einwirkt und damit einen vorgewählten Sollwert möglichst genau einhält, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor für den Istwert des zu regelnden Druckes als schlauchförmiges Element (1) ausgebildet ist, das nur radial und nicht axial dehnbar ist.






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