CH676384A5

CH676384A5 - Flow control valve - has valve piston guide to ensure correct flow rate and shuts off during leak or pipe fracture

Info

Publication number: CH676384A5
Application number: CH148687A
Authority: CH
Inventors: Dusko Maravic; Milic Novakovic
Original assignee: Dusko Maravic
Priority date: 1987-04-17
Filing date: 1987-04-17
Publication date: 1991-01-15

Abstract

The control valve which automatically closes the flow in the event of a leak or fracture in the pipe comprises a two part housing (1,2) held together by a connection and containing a valve piston guide (3) and a reducing baffle (10). In the valve piston guide at the inlet side there is a spring-tensioned inlet valve plate piston (4) which has a central bore (15) which forms a leakage opening by means of which it is in active connection by a control chamber (16) with a spring-tensioned main valve plate piston (6) which is likewise guided in the valve piston guide (3). The main valve plate piston is mounted on the outlet side. The spring (5) which stresses the inlet valve plate piston (4) and is installed between this and the valve piston guide (3) forces the piston in thee closing direction whilst a spring (7) stressing the mainvalve plate piston and installed between this and the outlet side part (2) of the housing forces this into the opening position. USE - To prevent leaks and define the max. flow.

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Durchfluss-Kontrollventil zum Einbau in eine Leitung für den Transport von Flüssigkeiten oder Gase. Die praktischen Erfahrungen zeigen uns immer wieder, dass Anlagen mit Rohr- oder Schlauchleitungen oft einen Schaden erleiden. Bei Rohrbrüchen handelt es sich meist um solche, die durch natürliche Erscheinungen wie Korrosion, Einfrieren, Schwingungen oder dergleichen entstehen. The invention relates to a flow control valve for installation in a line for the transport of liquids or gases. Practical experience shows us time and again that systems with pipe or hose lines often suffer damage. Broken pipes are usually those caused by natural phenomena such as corrosion, freezing, vibrations or the like.

Ein Schaden kann auch durch irgendeinen Bedienungsfehler hervorgerufen werden. Die Auswirkungen eines Rohrbruches können zum Beispiel in Form einer Wohnungsübersehwemmung, einer Strassenbeschädigung, eines Stillstandes einer verfahrenstechnischen oder chemischen Betriebsanlage, eines Ausfalls einer hydraulischen Vorrichtung etc. annehmen. Die Folgeschäden solcher Rohrbrüche können oft unüberschaubare Ausmasse annehmen. Damage can also be caused by any operating error. The effects of a pipe break can take the form of, for example, flooding of the apartment, damage to the street, downtime of a process or chemical plant, failure of a hydraulic device, etc. The consequential damage of such pipe breaks can often take on unmanageable proportions.

Auch kleine Leckagen können sehr unangenehme Folgen haben. In Haushaltungen und anderen Betrieben können sogar geringe Mengen - tropfweise Wasserverluste - letztendlich hohe Jahreswasserkosten entstehen lassen. Even small leaks can have very unpleasant consequences. In households and other companies, even small quantities - dropwise water losses - can ultimately result in high annual water costs.

In vielen Anlagen mit Rohrleitungen wird der maximal© Durchfluss fest definiert. Damit dieser nicht überschritten wird, werden verschiedenartige Armaturen und Überwachungsgeräte eingesetzt, um diese Bedingung einzuhalten. Dazu werden nicht selten komplizierte Geräte herangezogen. In many systems with pipelines, the maximum © flow is fixed. To ensure that this is not exceeded, various types of fittings and monitoring devices are used to comply with this condition. Complicated devices are often used for this.

Bis heute ist keine Armatur bekannt, die sowohl bei Überschreiten des maximalen Durchflusses als auch bei einem Rohrbruch oder einer Leckage den Durchfluss selbsttätig sperrt. To date, there is no known valve that automatically blocks the flow when the maximum flow is exceeded as well as in the event of a pipe break or a leak.

Aus der FR-A 2 132 563 ist beispielsweise ein Ventil mit Offen- und Schliessstellung bekannt geworden, welches bei Rohrbruch den Durchfluss selbsttätig sperrt. From FR-A 2 132 563, for example, a valve with open and closed positions has become known, which automatically blocks the flow in the event of a pipe break.

Um alle drei Anforderungen zu erfüllen, werden jeweils zusätzliche Armaturen eingesetzt. In der Regel können diese nur eine, selten zwei dieser Forderungen erfüllen. Sie benötigen dabei oft aufwendige und teure Steuereinheiten. Oft geht es nicht ohne elektrische Energie, Magnetventile usw. Durch die relative komplexe Ausführung solcher Armaturen beziehungsweise Geräte, die die erwähnten Anforderungen erfüllen sollen, muss ihrer Zuverlässigkeit ein sehr hoher Stellenwert beigemessen werden. Additional fittings are used to meet all three requirements. As a rule, these can only fulfill one, rarely two, of these requirements. You often need complex and expensive control units. Often it is not possible without electrical energy, solenoid valves, etc. Due to the relatively complex design of such fittings or devices that are intended to meet the requirements mentioned, their reliability must be given very high priority.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein einfaches Durchfluss-Kontrollventil zu schaffen, das die oben erwähnten Anforderungen erfüllt. Es soll nämlich The object of the invention is to create a simple flow control valve which fulfills the requirements mentioned above. Because it should

1. die maximale Durchflussmenge pro Zeiteinheit auf einen bestimmten Wert begrenzen; 1. limit the maximum flow rate per unit of time to a certain value;

2. das Ventil soll bei Leckage des Ableitungsrohres selber, oder bei Leckage eines daran oder angeschlossenen Apparates (zum Beispiel eines Absperrhahnens) die weitere Zufuhr sperren und 2. The valve should block the further supply if there is a leak in the discharge pipe itself, or if there is a leak in an apparatus or an apparatus connected to it (for example a shut-off valve)

3. bei Rohrbruch des Ableitungsrohres den Durchfluss sperren. 3. block the flow if the discharge pipe breaks.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Durchfluss-Kontrollventil, das die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist. Weitere vorteilhafte Ausführungsberspiele gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. The invention solves this problem with a flow control valve, which has the features of claim 1. Further advantageous execution examples emerge from the dependent claims.

In der beigefügten Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. In the accompanying drawing an embodiment of the subject of the invention is shown.

Die Zeichnung zeigt*. The drawing shows *.

Fig. 1 ein Durchfluss-Kontrollventil im Mitten-Längsschnitt im Ruhezustand, bei dem kein Durchfluss stattfindet; 1 shows a flow control valve in the central longitudinal section in the idle state, in which no flow takes place;

Fig. 2 dasselbe Ventil im Fäll, dass eine Leckage mit geringem Durchfluss vorhanden war, auf Grund dessen der Durchfluss gesperrt ist; Figure 2 shows the same valve in the event that there was a low flow leakage, due to which the flow is blocked;

Fig. 3 dasselbe Ventil bei normalem Durchfluss; 3 shows the same valve with normal flow;

Fig. 4 dasselbe Ventil bei einem Rohrbruch, auf Grund dessen das Ventil den Durchfluss gesperrt hat. Fig. 4 shows the same valve in the event of a pipe break, on the basis of which the valve has blocked the flow.

In sämtlichen Figuren sind identische Teile mit den gleichen Bezugszahlen angedeutet. In all the figures, identical parts are indicated with the same reference numbers.

Das Gehäuse des Durchfluss-Kontrollventils ist zweiteilig ausgebildet und umfasst einen in der Zeichnung oberen Zulaufteil 1 und einen unteren Ablaufteil 2. Die beiden Teile sind miteinander verschraubt und mittels eines Dichtungsringes 9 nach aussen abgedichtet. Der Zulaufteil 1 ist mit einer Zulauföffnung 11 mit einem Innengewinde für den Anschluss eines Zulaufrohres versehen. Der Ablaufteil 2 hat eine Ablauföffnung 14 mit einem Aussenge-winde für den Anschluss eines Ablaufrohres oder eines Ablaufschlauches. Die Zulauföffnung 11, wie die Ablauföffnung gehen in einen im Gehäuse ausgearbeiteten Ventilsitz über. The housing of the flow control valve is formed in two parts and comprises an upper inlet part 1 and a lower outlet part 2 in the drawing. The two parts are screwed together and sealed to the outside by means of a sealing ring 9. The inlet part 1 is provided with an inlet opening 11 with an internal thread for the connection of an inlet pipe. The drain part 2 has a drain opening 14 with an external thread for connecting a drain pipe or a drain hose. The inlet opening 11 and the outlet opening merge into a valve seat worked out in the housing.

Zwischen den beiden Gehäuseteilen sind eine Blende 10 und der Flansch einer Ventilkolbenführung 3 klemmend gehalten. A diaphragm 10 and the flange of a valve piston guide 3 are held in a clamped manner between the two housing parts.

Die Ventilkolbenführung 3 weist zwei zentrische Bohrungen mit unterschiedlichem Durchmesser auf, wobei die obere Bohrung mit kleinerem Durchmesser in die untere Bohrung mit grösserem Durchmesser übergeht. Die obere Bohrung bildet einen Führungszylinder, in welchem der kolbenförmige Schaft des Einlass-Ventiltelterkolbens 4 abgedichtet verschiebbar geführt ist. Ein O-Ring 19 dient der Abdichtung. Der Einlass-Ventiltellerkolben ist mit einer zentralen Durchgangsbohrung 15 mit kleinem Durchmesser versehen. Eine sich auf der Ventilkolbenführung 3 abstützende Schraubenfeder 5 liegt unten am Teller des Ventiltellerkolbens auf und hat das Bestreben das Ventil in die Schliesslage zu bringen, wobei der Ventilteller auf dem Sitz im Gehäuse aufliegt. The valve piston guide 3 has two central bores with different diameters, the upper bore with a smaller diameter merging into the lower bore with a larger diameter. The upper bore forms a guide cylinder, in which the piston-shaped shaft of the inlet valve piston 4 is sealed and displaceably guided. An O-ring 19 is used for sealing. The inlet valve plate piston is provided with a central through hole 15 with a small diameter. A helical spring 5 supported on the valve piston guide 3 rests at the bottom of the plate of the valve plate piston and tends to bring the valve into the closed position, the valve plate resting on the seat in the housing.

Die untere Bohrung mit grösserem Durchmesser bildet einen Führungszylinder, in welchem der Schaft des Haupt-Ventiltellerkolbens 6 abgedichtet verschiebbar geführt ist, wobei der O-Ring 20 der Abdichtung dient. Auch der Haupt-Ventiltellerkol-ben weist eine Durchgangsbohrung 17 auf, die am unteren Ende erweitert ist. Im erweiterten Teil dieser Bohrung ist eine Absperrscheibe 8 angebracht, die von der Schraubenfeder 7 nach oben gedrückt wird und die Bohrung 17 verschliesst. Die The lower bore with a larger diameter forms a guide cylinder, in which the stem of the main valve disk piston 6 is guided in a sealed, displaceable manner, the O-ring 20 serving for sealing. The main valve disk piston also has a through bore 17 which is widened at the lower end. In the enlarged part of this bore, a shut-off disk 8 is attached, which is pressed upward by the coil spring 7 and closes the bore 17. The

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Schraubenfeder stützt sich dabei unten im Gehäuseteil 2 ab. Coil spring is supported at the bottom in housing part 2.

Die Ventilkolbenführung 3 hat einen Flansch, mit dem er im Gehäuse gehalten ist. Dieser Flansch ist mit einem Ringkanal 21 und mehreren Durchgangsbohrungen versehen, die dem Durchfluss von der Zulauföffnung zur Ablauföffnung dienen. The valve piston guide 3 has a flange with which it is held in the housing. This flange is provided with an annular channel 21 and a plurality of through bores, which serve to flow from the inlet opening to the outlet opening.

Anhand der Figuren wird im Folgenden die Wirkungsweise des Durchfluss-Kontrollventils beschrieben. The mode of operation of the flow control valve is described below with the aid of the figures.

Fig. 3 zeigt das Ventil im Betriebszustand, bei dem ein normaler Durchfluss stattfindet. Der Strömungswiderstand genügt dabei, den Einlass-Ventil-tellerkolben 4 offenzuhalten, entgegen der Kraft der Feder 5. Das Strömungsmedium sei hier beispielsweise Wasser. Das Wasser strömt in den Stalbilisationsraum 12 ein, durchsetzt die Bohrungen im Flansch der Ventilkolbenführung 3, fliesst durch den Spalt zwischen der Blende und dem Führungsteil, gelangt in die Differenz-Druckkammer 13 und tritt durch die Ablauföffnung 14 aus. Die Druckfeder 7 ist so dimensioniert, dass sie die Durchgangsbohrung 17 mit der Absperrscheibe entgegen dem Druckunterschied zwischen Zu- und Ablauf geschlossen halten kann. Fig. 3 shows the valve in the operating state in which a normal flow takes place. The flow resistance is sufficient to keep the inlet valve disc piston 4 open, against the force of the spring 5. The flow medium here is, for example, water. The water flows into the stabilization chamber 12, passes through the bores in the flange of the valve piston guide 3, flows through the gap between the orifice and the guide part, enters the differential pressure chamber 13 and exits through the drain opening 14. The compression spring 7 is dimensioned such that it can keep the through bore 17 with the shut-off disk closed against the pressure difference between the inlet and outlet.

Fig. 2 zeigt das Ventil im Fall eines Lecks in einer an den Ablauf angeschlossenen Leitung. Hierbei ist die Strömung in der Zufuhrleitung so gering, dass der Einlass-Ventiltellerkolben weiter auf seinem Sitz aufliegt. Es tritt aber Wasser unter anähernd statischem Druck durch die Bohrung 15 ein und füllt dabei den als Steuerkammer bezeichneten Raum 16 auf. Dadurch wird der Schaft des Haupt-Ventiltel-lerkolbens 6 mit Druck beaufschlagt und in Schliessrichtung verschoben bis der Teller des Haupt-Ventils auf dem Sitz aufliegt und die Ablauföffnung 14 schliesst. Fig. 2 shows the valve in the event of a leak in a line connected to the drain. Here, the flow in the supply line is so low that the inlet valve disc piston lies on its seat. However, water enters at approximately static pressure through the bore 15 and fills the space 16 designated as the control chamber. As a result, the stem of the main valve piston 6 is pressurized and moved in the closing direction until the plate of the main valve rests on the seat and closes the drain opening 14.

Fig. 4 zeigt das Durchfluss-Kontrollventil bei einem Rohrbruch. Dabei wird die durch die Blende 10 festgelegte Norm-Durchfiussmenge erheblich überschritten, so dass ein grosser Unterschied zwischen dem Druck in der Stabiiisationskammer 12 und dem als Differenzdruckkammer 13 bezeichneten Raum herrscht. Demzufolge wird die Steuerkammer 16 rasch bis annähernd zum statischen Druck in der Zufuhrleitung aufgefüllt und der Haupt-Ventilteller-kolben 6 schliesst die Ablauföffnung. Ist die Ablauföffnung 14 geschlossen, kehrt der Leckage-Ventiltellerkolben 4 in seine Ruhelage zurück. Druckfeder 7 hält die Absperrscheibe 8 in geschlossener Lage. Fig. 4 shows the flow control valve in the event of a pipe break. In this case, the standard flow rate defined by the orifice 10 is considerably exceeded, so that there is a large difference between the pressure in the stabilization chamber 12 and the space referred to as the differential pressure chamber 13. As a result, the control chamber 16 is rapidly filled up to approximately the static pressure in the supply line and the main valve plate piston 6 closes the drain opening. If the drain opening 14 is closed, the leakage valve disk piston 4 returns to its rest position. Compression spring 7 holds the shut-off disk 8 in the closed position.

Fig. 1 schliesslich zeigt das Durchfluss-Kontroll-ventil in Ruhelage, bei dem kein Durchfluss stattfindet, so dass der Druck in den Kammern 12 und 13 gleich gross ist. 1 shows the flow control valve in the rest position, in which no flow takes place, so that the pressure in the chambers 12 and 13 is the same.

Schliesslich sei noch bemerkt, dass das Durchfluss-Kontrollventil sowohl Anwendung bei flüssigen wie gasförmigen Medien finden kann. Je nach der Viskosität, beziehungsweise Dichte der Durchflussmedien müssen die verschiedenen Spaltbreiten und Bohrungen entsprechend bemessen sein. Finally, it should be noted that the flow control valve can be used in both liquid and gaseous media. Depending on the viscosity or density of the flow media, the various gap widths and bores must be dimensioned accordingly.

Bei kurzzeitigem Überschreiten der kritischen, durch den Blendenspalt bestimmten Durchflussmenge soll das Ventil nicht sofort schliessen. In diesem Fall hebt die Absperrscheibe 8 kurz von der Durchgangsbohrung des Haupt-Ventilteilerkolbens ab und sorgt so für einen kurzzeitigen Druckausgleich. If the critical flow rate determined by the orifice gap is briefly exceeded, the valve should not close immediately. In this case, the shut-off disk 8 lifts briefly from the through bore of the main valve divider piston and thus ensures a brief pressure equalization.

Claims

1. Flow control valve that closes automatically, both in the event of leakage and pipe breakage, characterized by a two-part housing (1, 2) held together by a connection, in which there is a valve piston guide (3) and a reducing orifice (10) , in which a spring-loaded inlet valve disc piston (4) is guided in the valve piston guide on the inlet side and has a central bore (15) which forms a leakage opening, by means of which it communicates via a control chamber (16) with a spring-loaded valve valve guide (16) 3) guided main valve plate piston (6), which is arranged on the outlet side, is operatively connected, the spring (5), which loads the inlet valve plate piston (4) and is installed between it and the valve piston guide (3), pushes it in the closing direction, while a spring which loads the main valve plate piston and is installed between it and the outlet-side part (2) of the housing ( 7) pushing it into the opening position.

2. Flow control valve according to claim 1, characterized in that the two-part housing has an inlet part (1) and the outlet part (2), between which the reducing orifice (10) and the valve piston guide (3) are held, in which the latter Inlet valve disc pistons (4) and the main valve disc piston are axially aligned.

3. Flow control valve according to claim 2, characterized in that the valve piston guide (3) contains the control chamber (16).

4. Flow control valve according to claims 1 to 3, characterized in that the main valve disc (6) has a through bore (17) which is expanded in the outlet-side area and which contains one end of the spring (7) which the main Valve disc piston urges into the open position, a shut-off disc (8) loaded by this spring (7) sealing the through bore (17) to the control chamber (16).

5. Flow control valve according to claim 2, characterized in that the valve piston guide (3) has a flange with an annular recess (21) and is provided with through holes which open into the recess.

6. Flow control valve according to claim 4, characterized in that the spring (7), which rests on the shut-off disc (8), is supported in the drain part (2) of the housing.

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