CH649823A5

CH649823A5 - Regulating valve

Info

Publication number: CH649823A5
Application number: CH4457/80A
Authority: CH
Inventors: Norbert Dr-Ing Jeschke
Original assignee: Samson Ag
Priority date: 1979-07-06
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1985-06-14
Also published as: DE2927402A1; ATA296580A; DE2927402C2; AT381800B

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelventil mit einem Ventilgehäuse zwischen einem unter dem Vordruck stehenden Ventileintrittsraum und einem Ventilaustrittsraum angeordneten Ventilsitz, dessen Eintrittsseite mit einer einstellbaren Messblende und dessen Austrittsseite mit einem, von einer differenzdruckgesteuerten Stellvorrichtung betätigbaren Ventilkegel zusammenarbeitet. Solche Regelventile sind z.B. aus der Deutschen Auslegeschrift 1 548 996 bekannt. Ferner ist ein ähnliches Regelventil in der Deutschen Auslegeschrift 2 105 200 beschrieben worden. The invention relates to a control valve with a valve housing between a valve inlet space under the pre-pressure and a valve outlet space, the inlet side of which cooperates with an adjustable measuring orifice and the outlet side of which cooperates with a valve cone which can be actuated by a differential pressure-controlled adjusting device. Such control valves are e.g. known from German Auslegeschrift 1 548 996. Furthermore, a similar control valve has been described in German Auslegeschrift 2 105 200.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Regelventil derart auszubilden, dass es in sich ein Durchflussregelventil und ein Überströmventil vereinigt, wobei der Vordruck des Ventils auf einfache Weise geregelt werden kann. Dabei soll die Funktion dieses Gerätes in beiden Fällen entsprechend der jeweils gewünschten bzw. erforderlichen Vordruckhöhe selbsttätig eintreten. The invention is based on the object of designing such a control valve in such a way that it combines a flow control valve and an overflow valve, the upstream pressure of the valve being able to be regulated in a simple manner. The function of this device should occur automatically in both cases according to the desired or required form height.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, According to the invention, this object is achieved by

dass in der Stellvorrichtung ein mit der Messblende verbundenes, kolben- oder membranförmiges, vom Vordruck beaufschlagtes Stellorgan derart gelagert ist, dass es die Messblende innerhalb eines Vordruckbereiches lediglich entgegen der Wirkung einer Sollwertfeder entsprechend der Vordruckhöhe und der Federkraft der Sollwertfeder einstellt. that a piston-shaped or diaphragm-shaped actuator connected to the orifice plate is supported in the actuating device in such a way that it adjusts the orifice plate within a pre-pressure range only against the effect of a setpoint spring according to the pre-pressure level and the spring force of the setpoint spring.

Dadurch wird erreicht, dass das Gerät innerhalb des vorbestimmten Bereiches des Vordruckes als Überströmventil arbeitet, um den Vordruck möglichst konstant zu halten, während es oberhalb dieses Vordruckbereiches als Durchflussregler wirkt. This ensures that the device works as an overflow valve within the predetermined range of the upstream pressure in order to keep the upstream pressure as constant as possible, while above this upstream pressure range it acts as a flow regulator.

Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Hubbewegung des Stellorgans durch einen in der Stellvorrichtung angeordneten Anschlag begrenzbar. Wesentlich ist hierbei, dass der Anschlag, welcher vorzugsweise verstellbar sein kann, mit dem Stellorgan der Stellvorrichtung nicht fest verbunden ist, sondern demselben oder einem entsprechenden Teil der Baugruppe Stellorgan-Messblende frei gegenüberliegt, damit der Übergang von der einen zur anderen Funktion des Regelventils nicht behindert wird. Bei genügend hohem Vordruck liegt dann das Stellorgan an dem Anschlag an, so dass das Gerät die Funktion des Durchflussreglers ausübt. Bei niedrigerem Vordruck dagegen bewegt sich das Stellorgan bzw. die Messblende von dem Anschlag weg, so dass die Funktion als Überströmer eintritt mit der Wirkung, den Vordruck konstant zu halten. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the stroke movement of the actuator can be limited by a stop arranged in the actuator. It is important here that the stop, which can preferably be adjustable, is not fixedly connected to the actuator of the actuator, but is freely opposite the same or a corresponding part of the actuator-orifice assembly, so that the transition from one to the other function of the control valve does not is hindered. If the upstream pressure is high enough, the control element rests against the stop, so that the device performs the function of the flow controller. At a lower inlet pressure, on the other hand, the actuator or the measuring orifice moves away from the stop, so that the function as overflow occurs with the effect of keeping the inlet pressure constant.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform des Regelventils beispielsweise veranschaulicht. In the drawing, the invention is illustrated for example in an embodiment of the control valve.

Fig. 1 zeigt das Regelventil in einem senkrechten Axialschnitt, 1 shows the control valve in a vertical axial section,

Fig. 2 zeigt in vergrössertem Massstab den mittleren Teil des Regelventils nach Fig. 1 in einem entsprechenden, jedoch halbiert dargestellten Axialschnitt, und Fig. 2 shows on an enlarged scale the central part of the control valve of FIG. 1 in a corresponding, but halved axial section, and

Fig. 3 zeigt ebenfalls in vergrössertem Massstab den obersten Teil des Regelventils nach Fig. 1 in einem entsprechenden, jedoch halbiert dargestellten Axialschnitt. Fig. 3 also shows on an enlarged scale the uppermost part of the control valve of FIG. 1 in a corresponding, but halved axial section.

Das als Beispiel gezeigte Regelventil hat ein Ventilgehäuse The control valve shown as an example has a valve housing

1 üblicher Bauart mit einem einzigen Ventilsitz 2, dessen Durchflussöffnung 3 bei geöffnetem Ventil den Ventileintrittsraum 9 mit dem Ventilaustrittsraum 10 verbindet. Die Durchströmungsrichtung ist in Fig. 1 durch Pfeile angezeigt. 1 of conventional design with a single valve seat 2, the flow opening 3 of which, when the valve is open, connects the valve inlet chamber 9 to the valve outlet chamber 10. The direction of flow is indicated by arrows in FIG. 1.

Mit dem Eintrittsrand des Ventilsitzes 2 wirkt eine verstellbare Messblende 11 zusammen, während auf der dieser gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzes 2 ein Ventilkegel 12 mit dem Austrittsrand des Ventilsitzes 2 zusammenarbeitet. An adjustable measuring orifice 11 interacts with the inlet edge of the valve seat 2, while on the opposite side of the valve seat 2 a valve cone 12 cooperates with the outlet edge of the valve seat 2.

Der Ventilkegel 12, welcher gemäss dem Ausführungsbeispiel druckentlastet ist, wird von einem Membranstellmotor 13 betätigt, in welchem eine Arbeitsmembran 25 zwischen einer Plusdruckkammer 26 und einer Minusdruckkammer 27 eingespannt ist. Die Plusdruckkammer 26 ist durch eine Impulsleitung 14 mit dem Ventileintrittsraum 9 verbunden, so dass die Arbeitsmembran 25 von dort aus mit dem Vordruck beaufschlagt wird. In der Minusdruckkammer 27 ist eine gegebenenfalls auch einstellbare Feder 15 angeordnet, welche auf einen die Arbeitsmembran 25 versteifenden Membranteller 28 wirkt. Ferner wird die Arbeitsmembran 25 von der Minusdruckkammer 27 aus mit dem hinter dem Ventilsitz The valve cone 12, which is pressure-relieved according to the exemplary embodiment, is actuated by a diaphragm actuator 13, in which a working diaphragm 25 is clamped between a plus pressure chamber 26 and a minus pressure chamber 27. The positive pressure chamber 26 is connected to the valve inlet space 9 by an impulse line 14, so that the working diaphragm 25 is acted upon from there by the admission pressure. Arranged in the minus pressure chamber 27 is an optionally also adjustable spring 15 which acts on a membrane plate 28 stiffening the working membrane 25. Furthermore, the working diaphragm 25 from the negative pressure chamber 27 with that behind the valve seat

2 am Ventilkegel 12 herrschenden Minderdruck beaufschlagt. Dieser Minderdruck gelangt durch eine hohle, mit einer Längsbohrung 22 versehene Ventilkegelstange 29 und Querbohrungen 30,31 in der Ventilstange 29 bzw. in einer Führung 16 derselben in die Minusdruckkammer 27, wie in Fig. 2 gezeigt ist. 2 applied to the valve cone 12 reduced pressure. This reduced pressure passes through a hollow valve plug rod 29 provided with a longitudinal bore 22 and transverse bores 30, 31 in the valve rod 29 or in a guide 16 thereof into the negative pressure chamber 27, as shown in FIG. 2.

Die Ventilkegelstange 29 ist einerseits mit dem Ventilkegel 12 und andererseits durch eine Verlängerung 29' mit dem Membranteller 28 der Arbeitsmembran 25 verbunden. Sie erstreckt sich durch ein Zwischengehäuse 32, welches mit dem Ventilgehäuse I durch Flanschschrauben 33 und mit dem Gehäuse des Membranstellmotors 13 durch eine Überwurfmutter 34 dicht schliessend verbunden ist. The valve plug stem 29 is connected on the one hand to the valve plug 12 and on the other hand by an extension 29 'to the diaphragm plate 28 of the working diaphragm 25. It extends through an intermediate housing 32, which is tightly connected to the valve housing I by flange screws 33 and to the housing of the diaphragm actuator 13 by a union nut 34.

Mit der Ventilkegelstange 29 ist beispielsweise der Balgboden 35 eines Entlastungsbalges 36 dicht verbunden, dessen Öffnungsrand 37 zwischen den Flanschen der Gehäuse 1 und 32 dicht eingespannt ist. Darüber ist ein konischer Halter 38 für eine Gleitführung 39 der Ventilkegelstange 29 am Ventilgehäuse 1 befestigt. In der Wandung des konischen Halters 38 befindet sich mindestens eine Durchbrechung oder Boh- With the valve plug stem 29, for example, the bellows bottom 35 of a relief bellows 36 is tightly connected, the opening edge 37 of which is tightly clamped between the flanges of the housings 1 and 32. In addition, a conical holder 38 for a slide guide 39 of the valve plug stem 29 is attached to the valve housing 1. At least one opening or hole is located in the wall of the conical holder 38.

s s

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

SO SO

55 55

60 60

65 65

rung 40, durch die der hinter dem Ventilkegel 12 herrschende Druck in das Innere des Entlastungsbalges 36 eindringen und auf den Balgboden 35 wirken kann. Das Ventil kann natürlich auch mit einer beliebigen anderen Druckentlastung oder ohne eine solche ausgebildet sein. tion 40 through which the pressure prevailing behind the valve cone 12 can penetrate into the interior of the relief bellows 36 and act on the bellows base 35. The valve can of course also be designed with or without any other pressure relief.

In dem Entlastungsbalg 36 ist zwischen der Gleitführung 39 und dem Balgboden 35 eine Feder 41 eingespannt, die den Ventilkegel 12 in seine Öffnungsstellung zu ziehen sucht. In the relief bellows 36, a spring 41 is clamped between the slide guide 39 and the bellows bottom 35, which seeks to pull the valve cone 12 into its open position.

Die Messblende 11 ist mittels einer Stellvorrichtung 8 einstellbar, die in einem auf das Ventilgehäuse 1 aufgesetzten Stellgehäuse 42 untergebracht ist. In dem Stellgehäuse 42 befindet sich ein Stellantrieb, welcher gemäss dem Ausführungsbeispiel aus einer Stellmembran 7 besteht, deren Umfangsrand zwischen den Verbindungsflanschen der Gehäuse 1 und 42 eingespannt ist. Die Stellmembran 7 ist durch einen Membranteller 43 versteift, der durch eine Stellstange 23 mit der Messblende 11 fest verbunden ist. The measuring orifice 11 can be adjusted by means of an adjusting device 8, which is accommodated in an adjusting housing 42 placed on the valve housing 1. In the actuating housing 42 there is an actuator, which according to the exemplary embodiment consists of an actuating membrane 7, the peripheral edge of which is clamped between the connecting flanges of the housings 1 and 42. The actuating diaphragm 7 is stiffened by a diaphragm plate 43 which is firmly connected to the measuring orifice 11 by an actuating rod 23.

Die Messmembran 7 wird von der Ventilseite her mit dem im Ventileintrittsraum 9 herrschenden Vordruck beaufschlagt, der durch mindestens eine Durchbrechung oder Bohrung 21 eines konischen Führungshalters 20 in den Raum 44 unterhalb der Stellmembran 7 gelangt. Auf der dem Raum 44 gegenüberliegenden Seite der Stellmembran 7 wirkt auf den Membranteller 43 eine einstellbare Sollwertfeder 6, die sich mit ihrem anderen Ende gegen einen Federteller 5 abstützt. Mit Hilfe des Federtellers 5 kann die Federkraft der Sollwertfeder 6 eingestellt werden. Zu diesem Zweck ist der gegen Drehung gesicherte Federteller 5 auf das Aussengewinde 45 einer Spindel 4 aufgeschraubt, die im Kopfteil des Stellgehäuses 42 drehbar gelagert und mittels eines Vierkants 46 von aussen her verdrehbar ist. Die Messblende 11 kann auf diese Weise entsprechend dem Gleichgewicht aus der Druckkraft und der Federkraft von der Stellmembran 7 bewegt werden. The measuring membrane 7 is acted on from the valve side by the pre-pressure prevailing in the valve inlet chamber 9, which reaches through at least one opening or bore 21 of a conical guide holder 20 into the space 44 below the actuating membrane 7. On the side of the actuating diaphragm 7 opposite the space 44, an adjustable setpoint spring 6 acts on the diaphragm plate 43 and is supported at its other end against a spring plate 5. With the help of the spring plate 5, the spring force of the setpoint spring 6 can be adjusted. For this purpose, the spring plate 5, which is secured against rotation, is screwed onto the external thread 45 of a spindle 4, which is rotatably mounted in the head part of the adjusting housing 42 and can be rotated from the outside by means of a square 46. In this way, the measuring orifice 11 can be moved by the actuating diaphragm 7 in accordance with the balance of the pressure force and the spring force.

Der Membranteller 43 bzw. das obere, z.B. mit einer Mutter versehene Ende der Stellstange 23 kann sich bei einem hohen Vordruck gegen das untere, freie Anschlagende 47 einer verstellbaren, gegebenenfalls rohrförmigen Anschlagstange 48 anlegen. Die Anschlagstange 48 ist zwecks Verstellmöglichkeit mit einem Aussengewinde 49 versehen, welches in ein entsprechendes Innengewinde der Spindel 4 oder des Vierkantkopfes 46 derselben eingeschraubt ist. Zur Betätigung der Verstellung ist das obere, von aussen zugängliche Ende der Anschlagstange 48 mit einem Vierkant 50 versehen. Die aus dem Stellgehäuse 42 herausragenden Enden der Spindel 4 und der Anschlagstange 48 mit den Vierkanten 46 bzw. 50 können durch eine auf das Stellgehäuse 42 aufschraubbare und plombierbare Haube 51 abgedeckt werden. The membrane plate 43 or the upper one, e.g. the end of the adjusting rod 23, provided with a nut, can bear against the lower, free stop end 47 of an adjustable, possibly tubular stop rod 48 at a high admission pressure. For the purpose of adjustment, the stop rod 48 is provided with an external thread 49, which is screwed into a corresponding internal thread of the spindle 4 or the square head 46 of the same. To actuate the adjustment, the upper, externally accessible end of the stop rod 48 is provided with a square 50. The ends of the spindle 4 and the stop rod 48 with the squares 46 and 50 protruding from the adjusting housing 42 can be covered by a cover 51 which can be screwed onto the adjusting housing 42 and sealed.

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Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung veranschaulichten Regelventils ist folgende: The operation of the control valve described above and illustrated in the drawing is as follows:

Wenn im Ventileintrittsraum 9 ein bestimmtes Mass übersteigender Vordruck herrscht, so legt sich die Messblende 11 über die Stellstange 23 an den Anschlag 47 der Anschlagstange 48 an. Mit Hilfe des Ventilkegels 12 wird dann der Differenzdruck und damit der Durchfluss des durch das Ventil strömenden Mediums geregelt. Das Regelventil arbeitet in diesem Falle also als Durchflussregler. Der Differenzdruck wird über die Impulsleitung.l4bzw. über die Längsbohrung 22 der Ventilkegelstange 29 und die Querbohrungen 30,31 mit der von den Federn 41 und 15 ausgeübten Kraft verglichen. Dabei wird der Ventilkegel 12 so eingestellt, dass an der Messblende 11 ein bstimmter Differenzdruck aufrecht erhalten bleibt. Für eine bestimmte Stellung der Messblende 11 ist der Differenzdruck ein Mass für den Durchfluss, der in diesem Falle daher ebenfalls konstant bleibt. Der an der Messblende 11 infolge des Differenzdruckes angreifenden Kraft wirkt eine Kraft entgegen, die der Differenz zwischen der auf die Stellmembran 7 wirkenden Druckkraft und der Federkraft der Feder 6 entspricht. Für die Sollwerteinstellung kann analog zur Stellvorrichtung 8 eine Einrichtung zum Verstellen der Feder 15 vorgesehen werden. If there is a pre-pressure exceeding a certain amount in the valve inlet space 9, the measuring orifice 11 rests against the stop 47 of the stop rod 48 via the adjusting rod 23. With the help of the valve cone 12, the differential pressure and thus the flow of the medium flowing through the valve is regulated. In this case, the control valve works as a flow controller. The differential pressure is via the impulse line. via the longitudinal bore 22 of the valve plug stem 29 and the transverse bores 30, 31 compared with the force exerted by the springs 41 and 15. The valve cone 12 is set so that a certain differential pressure is maintained at the orifice 11. For a specific position of the measuring orifice 11, the differential pressure is a measure of the flow, which therefore also remains constant in this case. The force acting on the orifice plate 11 as a result of the differential pressure is counteracted by a force which corresponds to the difference between the pressure force acting on the actuating diaphragm 7 and the spring force of the spring 6. A device for adjusting the spring 15 can be provided for the setpoint value analogously to the adjusting device 8.

Wenn der Vordruck im Ventileintrittsraum 9 unter einen bestimmten Sollwert abfällt, der durch die verstellbare Feder 6 der Stellvorrichtung 8 vorgegeben werden kann, dann drosselt die mit dem Ventilsitz 2 zusammenarbeitende Messblende 11 den Durchfluss so, dass der gewünschte Vordruck wieder hergestellt wird. Dabei wird aber auch gleichzeitig der Differenzdruck geregelt. Das Regelventil arbeitet in diesem Falle als Überströmventil, wobei auch der Differenzdruck an Messblende 11 und Ventilsitz 2 konstant gehalten wird. Der Differenzdruck ist dann jedoch nur noch in Verbindung mit der Stellung der Messblende 11, d.h. bei Kenntnis der freien Fläche, ein Mass für den Durchfluss. If the admission pressure in the valve inlet space 9 drops below a certain setpoint, which can be predetermined by the adjustable spring 6 of the actuating device 8, then the measuring orifice 11 cooperating with the valve seat 2 throttles the flow so that the desired admission pressure is restored. The differential pressure is also regulated at the same time. In this case, the control valve works as an overflow valve, the differential pressure at measuring orifice 11 and valve seat 2 also being kept constant. However, the differential pressure is then only in connection with the position of the measuring orifice 11, i.e. with knowledge of the free area, a measure of the flow.

Lässt man gemäss einer Variante der Erfindung den Anschlag 47,48 ganz weg, dann hält das Regelventil in den Arbeitsgrenzen den Vordruck und den Differenzdruck an der Messblende 11, d.h. auch die Geschwindigkeit (nicht den Massenstrom) im Ringspalt zwischen der Messblende 11 und dem Ventilsitz 2 (nicht jedoch im Ventilsitz 2), konstant. If, according to a variant of the invention, the stop 47, 48 is completely omitted, then the control valve maintains the admission pressure and the differential pressure at the orifice 11 within the working limits. the speed (not the mass flow) in the annular gap between the measuring orifice 11 and the valve seat 2 (but not in the valve seat 2) is also constant.

Im übrigen beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene und in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsform des Regelventils, sondern sie umfasst auch alle sonstigen Varianten im Rahmen des wesentlichen Erfindungsgedankens. For the rest, the invention is not limited to the embodiment of the control valve described above and illustrated in the drawing, but also includes all other variants within the framework of the essential inventive concept.

3 3rd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

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40 40

45 45

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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1.Control valve with a valve seat arranged in a valve housing between a valve inlet space under the pre-pressure and a valve outlet space, the inlet side of which cooperates with an adjustable measuring orifice and the outlet side of which works with a valve ball which can be actuated by a differential pressure-controlled adjusting device, characterized in that in the adjusting device (8) connected to the measuring orifice (11), piston-shaped or membrane-shaped, acted upon by the pre-pressure actuator (7, 43) in such a way that the measuring orifice (11) within a pre-pressure range only against the action of a setpoint spring (6) according to the pre-pressure height and the spring force of the setpoint spring (6).

2. Control valve according to claim 1, characterized in that the stroke movement of the actuator (7.43) can be limited by a stop arranged in the adjusting device (8).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Control valve according to claim 2, characterized in that the stop is adjustable.

4. Control valve according to claim 2 or 3, characterized in that the stop consists of a stop rod (48), the stop end (47) of a counter-stop surface of the actuator (7.43) is freely opposite.

5. Control valve according to claim 4, characterized in that the stop rod (48) from the housing (42) of the actuating device (8) is carried out and is screwed by means of a thread (49).

6. Control valve according to claim 5, characterized in that the stop rod (48) by means of its external thread (49) in the internal thread of an externally rotatable spindle (4) can be screwed, which serves to adjust a spring plate (5) of the setpoint spring (6).