CH683363A5 - Flow control valve. - Google Patents
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Abstract
Description
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Beschreibung description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Durchfluss-Kontrollventil. Derartige Ventile sind bekannt. Sie werden in eine Leitung eingebaut und haben die Aufgabe den Durchfluss durch diese Leitung zu kontrollieren oder besser gesagt, zu überwachen. Diese Überwachungsfunktion kann darin bestehen, dass das Ventil nicht mehr Fluid durchströmen lässt, als vorgegeben ist, auch wenn der Druck an der Zufuhrseite zunimmt. Seine Funktion ist also mehr, als die eines einfachen Drosselventils. Weitere Funktionen, die man einem Durchfluss-Kontrollventil übertragen kann, bestehen darin, dass das Ventil den Durchfluss sperrt, wenn übermässig viel Fluid durchfliesst. Eine weitere Aufgabe, eines Durchfluss-Kontrollventiles kann darin bestehen, dass es bei geringem Durchfluss, wie dies bei Lek-kage vorkommt, den Durchfluss sperrt. The invention relates to a flow control valve. Such valves are known. They are installed in a line and have the task of controlling the flow through this line, or rather to monitor it. This monitoring function can consist in that the valve does not allow more fluid to flow through than specified, even if the pressure on the supply side increases. So its function is more than that of a simple throttle valve. Other functions that can be assigned to a flow control valve are that the valve blocks the flow if an excessive amount of fluid flows through. Another task of a flow control valve can be that it blocks the flow at low flow, as happens with Lek-kage.
Bei übermässigem Durchfluss, wie er beispielsweise bei einem Rohrbruch oder beim Platzen eines Schlauches auftritt, sollte das Durchfluss-Kontrollventil möglichst rasch schliessen, während die Durchfluss-Unterbrechung bei Leckage nicht unbedingt rasch vor sich zu gehen braucht. In gewissen Fällen, beispielsweise bei Waschmaschinen, wird in bestimmten Zyklen Wasser eingelassen, während einer bestimmten Zeitdauer. Diese Wassereinlasszeit wird mittels elektromagnetischen Ventilen gesteuert. Bleibt ein solches Ventil hängen, kann dies zu einer Überschwemmung führen. Hier ist es von Vorteil, in die Zufuhrleitung ein Durchfluss-Kontrollventil einzubauen, welches nach Überschreiten der vorgesehenen Durchflusszeit den Durchfluss sperrt. In the event of excessive flow, such as occurs, for example, when a pipe breaks or a hose bursts, the flow control valve should close as quickly as possible, while the flow interruption does not necessarily have to be carried out quickly in the event of a leak. In certain cases, for example in washing machines, water is let in in certain cycles, for a certain period of time. This water inlet time is controlled by means of electromagnetic valves. If such a valve gets stuck, this can lead to flooding. It is advantageous here to install a flow control valve in the supply line, which blocks the flow after the intended flow time has been exceeded.
Zur Beherrschung sämtlicher obgenannten Kontrollfunktionen sind Durchfluss-Kontrollventile bekannt, die alleine oder in Kombination mit weiteren Ventilen diese Funktionen ausüben können. Werden zum Ausüben der gewünschten Kontrollfunktion mehrere Ventile benötigt, wird die Anlage recht teuer. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn zusätzlich zu einem durch den Druck des Strömungfluids betätigten Ventil noch ein durch Fremdenergie betätigbares Ventil, wie zum Beispiel ein Elektroventil benötigt wird. Die meisten heute bekannten Durchfluss-Kontrollventile sind jeweils verschiedener Bauart, je nachdem ob sie die eine oder andere Kon-trollfunktion ausüben sollen. Meist sind die bekannten Durchfluss-Kontrollventile so konzipiert, dass sie nur eine oder höchstens zwei der gewünschten Kontrollfunktionen ausüben können. Dies verteuert die Herstellung solcher Durchfluss-Kontrollventile und hemmt auch deren allgemeine Anwendung, wo dies im Interesse der Sicherheit von Vorteil wäre. Flow control valves are known for mastering all of the above-mentioned control functions and can perform these functions alone or in combination with other valves. If several valves are required to carry out the desired control function, the system becomes quite expensive. This is particularly true if, in addition to a valve actuated by the pressure of the flow fluid, a valve which can be actuated by external energy, such as an electrovalve, is required. Most of the flow control valves known today are of different types, depending on whether they should perform one or the other control function. Most of the known flow control valves are designed so that they can only perform one or at most two of the desired control functions. This makes the manufacture of such flow control valves more expensive and also inhibits their general use, where this would be advantageous in the interest of safety.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt ein Durchfluss-Kontrollventil zu schaffen, mit einem einheitlichen Grundaufbau, dem durch Einsetzen unterschiedlicher Steuerelemente ganz verschiedene Charakteristiken gegeben werden können. The invention has set itself the task of creating a flow control valve with a uniform basic structure, which can be given very different characteristics by using different control elements.
Die Erfindung geht dabei von einem Durchfluss-Kontrollventil mit einem Gehäuse, in welchem ein allseitig umströmbar, gehaltener Einsatz angebracht ist, der eingangsseitig einen Führungszylinder mit einem federbelastenden Steuerelement und aus-gangsseitig einen an den Führungszylinder anschliessenden Hauptzylinder mit einem darin geführten, federbelasteten Schliesskolben umfasst, wobei das Steuerelement einen in Ruhezustand die Eingangsöffnung verschliessenden Ventilteller mit einem im Führungszylinder geführten Schaft aufweist. The invention is based on a flow control valve with a housing in which an insert, which can be flowed around on all sides, is attached, which comprises on the input side a guide cylinder with a spring-loaded control element and on the output side a master cylinder connected to the guide cylinder with a spring-loaded closing piston guided therein , wherein the control element has a valve plate closing the inlet opening in the idle state with a shaft guided in the guide cylinder.
Neu und erfinderisch ist, dass unten im Führungszylinder ein zentral angeordnetes Dichtungselement gehalten ist, neben dem mindestens eine Durchgangsöffnung vom Führungszylinder zum Hauptzylinder frei bleibt, und dass das Steuerelement mindestens eine zentrale Durchgangsbohrung aufweist. What is new and inventive is that a centrally arranged sealing element is held in the bottom of the guide cylinder, next to which at least one through opening from the guide cylinder to the master cylinder remains free, and that the control element has at least one central through hole.
Das zentrale Dichtungselement kann entweder fest oder axial federnd gehalten sein. Ist das zentrale Dichtungselement fest unten im Führungszylinder gehalten, bildet es einen Anschlag für den Schaft des Steuerelementes. Dies bedeutet, dass das Steuerelement nur zwei Betriebsstellungen einnehmen kann. Ist dagegen das zentrale Dichtungselement axial federnd gehalten, bekommt das Steuerelement drei Betriebsstellungen. Dies ermöglicht dem Durchfluss-Kontrollventil zusätzliche Schliess-charakteristiken zu geben. The central sealing element can either be fixed or axially resilient. If the central sealing element is held firmly in the bottom of the guide cylinder, it forms a stop for the shaft of the control element. This means that the control element can only assume two operating positions. If, on the other hand, the central sealing element is held axially resiliently, the control element has three operating positions. This enables the flow control valve to give additional closing characteristics.
In der beigefügten Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the accompanying drawing.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 einen mittigen Längsschnitt durch ein Durchfluss-Kontrollventil nach der Erfindung; Figure 1 is a central longitudinal section through a flow control valve according to the invention.
Fig. 2 und 3 Schnitte durch das Steuerelement des Ventil nach Fig. 1 in verschiedenen Betriebsla1 gen, in grösserem Massstab; FIGS. 2 and 3 sections through the control element of the valve according to FIG. 1 in different operating positions, on a larger scale;
Fig. 4 einen Schnitt, wie bei Fig. 2 und 3, jedoch mit geändertem Steuerelement; 4 shows a section as in FIGS. 2 and 3, but with a modified control element;
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch ein Durchfluss-Kontrollventil, bei welchem das zentrale Dichtungselement federnd gehalten ist; Fig. 5 shows a section through a flow control valve, in which the central sealing element is resiliently held;
Fig. 6 bis 8 Schnitte durch das Steuerelement des Ventil nach Fig. 5 in verschiedenen Betriebslagen. Fig. 6 to 8 sections through the control element of the valve of FIG. 5 in different operating positions.
Fig. 1 zeigt ein Durchfluss-Kontrollventil im mittigen Längsschnitt, dessen Hauptbestandteile ein zweigeteiltes Gehäuse 1, 2 sind, mit einer Einiass-öffnung E im Teil 1 und einer Auslassöffnung A im Teile 2. Wobei im Gehäuse ein Einsatz 3 allseitig umströmbar gehalten ist. Dazu ist der Einsatz mit seitlichen Rippen 31 versehen, die im Gehäuse 1, 2 gehalten sind. Fig. 1 shows a flow control valve in the central longitudinal section, the main components of which are a two-part housing 1, 2, with an inlet opening E in part 1 and an outlet opening A in part 2. Wherein an insert 3 is held in all directions around the flow. For this purpose, the insert is provided with lateral ribs 31, which are held in the housing 1, 2.
Der Einsatz 3 umfasst einen einlassseitig offenen Führungszylinder 32 und einen auslassseitig offenen Hauptzylinder 33. Im Hauptzylinder befindet sich ein durch eine Feder 34 belasteter Schliesskolben 35 und im Führungszylinder ist der Schaft 41 eines Steuerelementes 4 geführt. Das Steuerelement 4 hat im wesentlichen die Form eines Tellerventils mit einem Schaft, der wie erwähnt im Führungszylinder gleitend geführt ist. Eine Feder 42 drückt unten an den Teller des Ventils, der in Ruhelage, das heisst wenn kein Fluid durch das Ventil fliesst, die Einlassöffnung E verschliesst. Teller und Schaft des Steuerelementes weisen eine zentrale Bohrung 43 auf. Unten im Führungszylinder ist ein The insert 3 comprises a guide cylinder 32 which is open on the inlet side and a master cylinder 33 which is open on the outlet side. In the master cylinder there is a closing piston 35 loaded by a spring 34 and the shaft 41 of a control element 4 is guided in the guide cylinder. The control element 4 has essentially the shape of a poppet valve with a shaft which, as mentioned, is slidably guided in the guide cylinder. A spring 42 presses down on the plate of the valve, which closes the inlet opening E in the rest position, that is to say when no fluid flows through the valve. The plate and shaft of the control element have a central bore 43. At the bottom of the guide cylinder is a
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Dichtungselement 44 gehalten, beispielsweise eine relativ weiche Kunststoff- oder Gummischeibe, deren Durchmesser grösser ist, als der Durchmesser der zentralen Bohrung des Steuerelementes. Das Dichtungselement ist so angeordnet, dass neben demselben mindestens eine Durchgangsöffnung 45 vom Führungszylinder zum Hauptzylinder führt. Hier sind dies neben dem Dichtungselement verlaufende Durchgangsbohrungen, die eine Verbindung vom Führungszylinder zum Hauptzylinder herstellen. Bei einer Abwärtsbewegung des Steuerelementes kann das Dichtelement die zentrale Durchgangsbohrung des Steuerelementes verschliessen. Sealing element 44 held, for example a relatively soft plastic or rubber washer, the diameter of which is larger than the diameter of the central bore of the control element. The sealing element is arranged in such a way that, in addition to the same, at least one through opening 45 leads from the guide cylinder to the master cylinder. Here, in addition to the sealing element, these are through bores which establish a connection from the guide cylinder to the master cylinder. When the control element moves downward, the sealing element can close the central through-bore of the control element.
Im unteren Gehäuseteil 2 ist schliesslich eine ringförmige Dichtung 21 eingelassen, auf welche bei bestimmten Betriebsverhältnissen der Schliess-kolben zum Aufliegen kommt und den Durchfluss sperrt. Finally, an annular seal 21 is inserted in the lower housing part 2, on which the closing piston comes to rest under certain operating conditions and blocks the flow.
Schliesslich sei noch auf den einlassseitig oben auf dem Ventilteller des Steuerelementes angebrachten Kragen 46 hingewiesen. Der Kragen ist gleitend in der Einlassbohrung geführt und ist mit einer Anzahl von radialen Bohrungen 47 versehen. Wohlvermerkt sei, dass der Kragen nicht der Abdichtung dient, die eigentliche Abdichtung in Ruhelage besorgt der Ventilteller. Bei einer Bewegung des Steuerelementes werden die Bohrungen im Kragen freigegeben und dienen der einlassseitigen Drosselung des Durchflusses. Die freibleibenden Durchlässe zwischen den Rippen, mit denen der Einsatz im Gehäuse gehalten ist und den radialen Schlitzen 36 im unteren Teil des Hauptzylinders haben einen grösseren Querschnitt und dienen nicht der Drosselung. Das einiassseitige Anbringen der Drosselung hat den Vorteil, dass dadurch das Druckgefälle im Ventil geringer ist. Ausserdem wird durch diese Anordnung der Einströmquerschnitt erst allmählich freigegen. Anhand der Fig. 2 und 3, welche das Steuerelement nach Fig. 1 in grösserem Massstab darstellen, lässt sich die Wirkungsweise des Ventils erklären. Finally, reference should also be made to the collar 46 attached on the inlet side at the top of the valve plate of the control element. The collar is slidably guided in the inlet bore and is provided with a number of radial bores 47. It should be noted that the collar is not used for sealing, the actual sealing in the rest position is provided by the valve disk. When the control element moves, the holes in the collar are released and serve to restrict the flow on the inlet side. The free passages between the ribs with which the insert is held in the housing and the radial slots 36 in the lower part of the master cylinder have a larger cross section and are not used for throttling. Attaching the throttle on the inlet side has the advantage that the pressure drop in the valve is lower. In addition, this arrangement only gradually exposes the inflow cross section. The mode of operation of the valve can be explained on the basis of FIGS. 2 and 3, which represent the control element according to FIG. 1 on a larger scale.
Während das Ventil in Fig. 1 in Ruhelage dargestellt war, wobei kein Durchfluss stattfand, zeigt Fig. 2 die Lage bei normalen Durchflussverhältnissen. Infolge des Druckunterschiedes hat sich das Steuerelement soweit nach abwärts bewegt, dass das Dichtungselement die zentrale Durchgangsbohrung verschliesst. Es strömt daher kein Fluid in den Raum oberhalb des Schliesskolbens. Hört der Durchfluss auf, beispielsweise durch Schliessen eines ausgangsseitig an das Durchfluss-Ventil angeschlossenen Hahnens, kehrt das Steuerelement in seine Ruhelage nach Fig. 1 zurück. While the valve was shown in the rest position in FIG. 1, with no flow taking place, FIG. 2 shows the position under normal flow conditions. As a result of the pressure difference, the control element has moved downwards to such an extent that the sealing element closes the central through hole. Therefore, no fluid flows into the space above the closing piston. If the flow ceases, for example by closing a tap connected on the outlet side to the flow valve, the control element returns to its rest position according to FIG. 1.
Wurde der Hahnen nicht richtig zugedreht, so dass ein geringer Durchfluss; eine Leckage verbleibt, genügt dies nicht das Durchfluss-Kontrollventil zu öffnen. Das Steuerelement bleibt daher in «Ruhelage», aber durch die zentrale Bohrung dringt nun doch Fluid durch die seitlichen Öffnungen in den Raum oberhalb des Schliesszylinders, so dass dieser trotz des geringen Druckgefälles schliesst. Das in den Fig. 1-3 dargestellte Durchfluss-Kon-trollventil ist ein Ventil, welches bei Leckage schliesst. Durch eine geringe Änderung des Steuerelementes lässt sich das Ventil in ein Durchflusszeit-Kontrollventil umwandeln. Dazu wird der Schaft des Steuerelementes mit einer radial verlaufenden, in die zentrale Bohrung mündende Kapillarbohrung 48 versehen. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Bei normalen Durchflussverhältnissen wird daher der Raum oberhalb des Schliesskolbens langsam gefüllt bis er schlussendlich den Durchfluss stoppt. Ein solches Durchflusszeit-Kontrollventil kann wie oben erwähnt, mit Vorteil in der Zufuhrleitung vor einer Waschmaschine eingebaut werden und bietet eine zusätzliche Sicherheit gegen das Überlaufen, wenn ein Ventil der Maschine nicht richtig schliesst. If the cocks were not turned off properly, so that a low flow rate; a leak remains, this is not enough to open the flow control valve. The control element therefore remains in the "rest position", but through the central hole, fluid now penetrates through the side openings into the space above the locking cylinder, so that it closes despite the low pressure drop. The flow control valve shown in Fig. 1-3 is a valve that closes when there is a leak. The valve can be converted into a flow time control valve by a slight change in the control element. For this purpose, the shaft of the control element is provided with a radially extending capillary bore 48 which opens into the central bore. This is shown in FIG. 4. With normal flow conditions, the space above the closing piston is therefore slowly filled until it finally stops the flow. Such a flow time control valve can, as mentioned above, advantageously be installed in the feed line in front of a washing machine and offers additional security against overflow if a valve of the machine does not close properly.
Fig. 5 zeigt ein Durchfluss-Kontrollventil, das im generellen Aufbau dem Ventil nach Fig. 1 entspricht, wobei aber das zentral angeordnete Dichtungselement 44a axial federnd im Führungszylinder gehalten ist. Dies erlaubt dem Steuerelement drei unterschiedliche Stellungen einzunehmen, wie dies die Fig. 6 bis 8 zeigen. FIG. 5 shows a flow control valve which corresponds in its general construction to the valve according to FIG. 1, but with the centrally arranged sealing element 44a being held axially resiliently in the guide cylinder. This allows the control element to assume three different positions, as shown in FIGS. 6 to 8.
Fig. 6 zeigt das Steuerelement in Ruhelage, bei welcher kein Durchfluss stattfindet, das Ventil schliesst aber langsam bei Leckage. Fig. 6 shows the control element in the rest position, in which no flow takes place, but the valve closes slowly in the event of leakage.
Fig. 7 zeigt das Steuerelement bei normalem Durchfluss, bei welchem das untere Ende des Schaftes auf dem Dichtungselement aufliegt durch die Kapillarbohrung 48 strömt Fluid in den Hauptzylinder, so dass das Ventil nach einer gewissen Zeit schliesst. Fig. 7 shows the control element at normal flow, in which the lower end of the shaft lies on the sealing element through the capillary bore 48, fluid flows into the master cylinder, so that the valve closes after a certain time.
Fig. 8 zeigt den Fall, dass der Durchfluss das normale Mass überschreitet, beispielsweise im Falle eines Rohrbruches oder beim Platzen eines Schlauches einer an der Ausgangsseite des Durchfluss-Kontrollventils angeschlossenen Leitung. 8 shows the case in which the flow exceeds the normal level, for example in the event of a pipe break or the bursting of a hose of a line connected to the outlet side of the flow control valve.
Diese drei Betriebslagen ermöglichen dem Ventil unterschiedliche Charakteristiken zu geben. These three operating positions enable the valve to have different characteristics.
Dazu ist im Schaft des Steuerelementes nur eine relativ grosse radiale Bohrung 49 angebracht, die in der zentralen Bohrung mündet, aber bei normalem Betrieb immer von der Innenwand des Führungszylinders verschlossen bleibt und nur bei Rohrbruch freigeben wird, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Dadurch schliesst das Ventil bei Rohrbruch rasch. For this purpose, only a relatively large radial bore 49 is provided in the shaft of the control element, which opens into the central bore, but always remains closed by the inner wall of the guide cylinder during normal operation and is only released in the event of a pipe break, as shown in FIG. 8. As a result, the valve closes quickly if the pipe breaks.
Das so ausgebildete Steuerelement gibt dem Durchfluss-Kontrollventil eine solche Charakteristik, dass es bei Leckage langsam und bei Rohrbruch schnell schliesst. The control element designed in this way gives the flow control valve such a characteristic that it closes slowly in the event of a leak and quickly in the event of a pipe break.
Bringt man im Schaft des Steuerelementes zusätzlich noch eine Kapillarbohrung 48 an, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, kommt das Durchfluss-Kontrollventil folgende Charakteristik: If a capillary bore 48 is additionally made in the shaft of the control element, as shown in FIGS. 7 and 8, the flow control valve has the following characteristics:
1. das Ventil schliesst relativ langsam bei Leckage; 1. the valve closes relatively slowly in the event of leakage;
2. das Ventil unterbricht den normalen Durchfluss nach einer bestimmten Zeit; 2. the valve stops the normal flow after a certain time;
3. das Ventil schliesst relativ rasch bei Rohrbruch. 3. The valve closes relatively quickly in the event of a pipe break.
Das in Fig. 5 dargestellte Durchfluss-Kontrollven-til unterscheidet sich von dem, in Fig. 1 dargestellten Ventil durch eine axial verschiebbare, federbelastende Hülse 5, die im Ruhezustand und bei geringem Überdruck im Hauptzylinder gewisse Öffnungen 37 freigibt, damit der Schliesskolben rasch in seine Ausgangslage zurückkehren kann. The flow control valve shown in FIG. 5 differs from the valve shown in FIG. 1 by an axially displaceable, spring-loaded sleeve 5, which in the idle state and with a slight overpressure in the master cylinder opens certain openings 37 so that the closing piston quickly moves in can return to its starting position.
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Die Zeichnungen zeigen eine etwas vereinfachte Darstellung. Führungszylinder und Hauptzylinder können einstückig ausgebildet sein oder auch aus getrennten Teilen bestehen. Bei einer axial federnden Ausbildung des unten im Führungszylinder angeordneten Dichtungselement 43a muss für eine gute Lagerung und gegebenenfalls für eine Halterung mit Vorspannung gesorgt sein. The drawings show a somewhat simplified representation. Guide cylinder and master cylinder can be formed in one piece or consist of separate parts. In the case of an axially resilient design of the sealing element 43a arranged at the bottom in the guide cylinder, it must be ensured that it is well supported and, if necessary, that it is held with a pretension.
Unter Umständen ist es von Vorteil durch eine gesonderte Leitung Fluid unter Druck in die an der Ausgangsseite angeschlossenen Leitung zu erzeugen, wenn das Ventil gesperrt hat, damit der Schliesskolben wieder in seine Ausgangslage zurückkehren kann. Under certain circumstances, it is advantageous to generate fluid under pressure in the line connected to the outlet side by means of a separate line when the valve has blocked, so that the closing piston can return to its starting position.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased |