DE10159166A1

DE10159166A1 - Pressure sensor element for a pressure regulator is pipe- shaped and expands radially to activate valve

Info

Publication number: DE10159166A1
Application number: DE2001159166
Authority: DE
Inventors: Reiner Hahn
Original assignee: Reiner Hahn
Current assignee: GEBR. GLOOR AG, BURGDORF, CH
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: DE10159166C2

Abstract

Pressure regulator has a pipe-shaped pressure sensor element (1) that is capable of expanding only radially. A ring (2) and spring plate (4) are attached to the pipe element so that a valve rod (12) activates a valve plate (5). According to the internal pressure the pipe-shaped sensor expands radially, therefore contracting axially and activates the valve (5, 7). Sensor element is made of a rubber of elastomer element with reinforcing, non-extendible fibers within it.

Description

Die Erfindung betrifft Druckregler, die über einen Sensor als Istwertgeber verfügen, 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 eine 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 verfügen. The invention relates to pressure regulators which have a sensor as an actual value transmitter which a setpoint deviation acts on a valve via a connecting link and thus adheres to a preselected setpoint as precisely as possible. The setpoint is used as a force by means of a spring or as signal pressure directly or indirectly via a pneumatic actuator given on the sensor. Pressure regulating valves can be pressure reducing valves or Relief valves. Pressure control valves are known which are used as a sensor via a membrane or have a piston or bellows.

Stand der Technik sind 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 Steilfeder 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. State of the art are pressure regulators, such as those found in B. are known from European Patent 0 491 236 B1. The principle of operation of such a device is shown in FIG. 4. The adjusting spring 13 is prestressed via the adjusting screw 4 to a value which corresponds to the desired outlet pressure of the pressure regulator. The ball spring 13 pushes the diaphragm 1 and so opens the valve rod 12 via the valve 5/7. From the inlet 6 , a fluid flows between the valve body 5 and the valve seat 7 into the space under the membrane 1 and builds up pressure there when the outlet 9 is closed. Upon reaching a force equilibrium between the discharge pressure times more effective membrane area 1 plus the inlet pressure times the valve face 5 and on the other hand force of the prestressed spring 13 closes the valve 5/7 and the outlet pressure does not increase further. Upon removal of fluid from the outlet 9 of the pressure drops below the membrane 1, the force equilibrium is disturbed, the valve 5/7 opens and flows again after fluid is reached again until the predetermined discharge pressure.

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. The area of the sensor or the sensor is essential for the quality of a pressure control valve Diameter. The larger the diameter of the sensor, the more sensitive it reacts Pressure control valve for setpoint deviations and compensates for them. Large sensor diameters however, require large device dimensions, which is disadvantageous for the construction of small, compact devices. The object of the invention is to avoid this disadvantage.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass als Sensor ein schlauchartiges 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. According to the invention the object is achieved in that a hose-like sensor Element is used that results in a much smaller size than z. B. a flat Membrane. This hose element is essentially only radially expandable and not axially. This property can e.g. B. can be achieved by inextensible textile threads, which are axially in the wall of an elastomer hose element are embedded. With increasing Internal pressure in the hose element will then expand radially and shorten axially.

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. An exemplary embodiment for the use of such a hose element in a pressure reducing valve is shown in FIG. 1 (in the depressurized state). An inlet housing 10 with an inlet 6 is fixedly connected to an outlet housing 11 (with an outlet 9 ). A hose element 1, which is only radially expandable, is pressure-tightly connected at the upper end to the inlet housing 10 , at the lower end by means of a screw ring 8 to the outlet housing 11 and the outlet 9 . At a distance of approximately six sevenths of the hose length from above, a ring 2 with an internal thread is clamped into the hose element 1 by means of a hose clamp 3 . A spring plate 4 is screwed into the ring 2 , again with an internal thread. The internal and external threads of the spring plate 4 have the same thread pitch. A valve lifter 12 is screwed into the spring plate and is guided in the inlet housing at the upper end and in the outlet at the lower end. The guides are designed as triangular bolts in a round hole, so that the fluid can flow through their spaces. Shortly before the upper end, the valve rod 12 carries a valve plate 5 which can seal against a valve crater 7 in a pressure-tight manner. The spring 13 is pretensioned by means of the spring plate 4 before installation of the outlet 9 to a force which corresponds to the desired outlet pressure.

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. The fluid to be regulated enters the device via the inlet 6 , flows between the valve crater 7 and the valve plate 5 and, when the outlet is closed, fills the interior of the hose element 1 and builds up a pressure there. As a result, the hose element 1 expands radially and generates a counterforce via the ring 2 and the spring plate 4 , which counteracts the spring force 13 . A force in the direction of the spring force 13 is also generated in the hose element below the ring 2 (approximately one seventh of the free hose length above), but this is small and practically negligible due to the short hose length. As soon as the opposing force overcomes the spring force 13 due to the increasing internal pressure, the assembly with the parts 2 , 3 , 4 , 12 and 5 moves upwards and the valve plate 5 seals against the valve crater 7 , the flow of the fluid and thus further pressure build-up in The inside of the hose and at the outlet are stopped. The target outlet pressure has been reached. In fluid withdrawal at the outlet of the internal pressure drops of the tubular element 1, the spring force 13 is predominant again, the hose member 1 is stretched a little and the valve 5/7 reopened flows back fluid to is reached again until the desired outlet pressure and the valve 5 / 7 closes again.

Fig. 3 zeigt beispielhaft ein Schlauchelement aus dehnbarem Material, typischerweise ein Elastomer, mit nicht dehnbaren Fäden, die in die Schlauchwandung eingearbeitet sind. Fig. 3 shows an example of a hose element made of stretchable material, typically an elastomer, with non-stretchable threads that are incorporated into the hose wall.

Fig. 4 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. Fig. 4 shows an example of a further embodiment in which the hose element is inserted into a relief valve (shown in the depressurized state). A housing 11 with an outlet 9 is screwed into a housing 10 with an inlet 6 . A only radially expandable hose element 1 is pressure-tightly connected to the valve plate 5 at the upper end and to the housing 10 at the lower end. The set screw 4 with spring plate is inserted into a thread of the housing 10 . The spring 13 is biased with the set screw 4 . The fluid to be regulated to a desired blow-off pressure enters via the inlet 6 through the oblique bores of the housing 10 into the space around the hose element 1 and builds up pressure there. If the pressure at the inlet 6 increases, the hose element is constricted by the external pressure, a counterforce to the spring force 13 arises. As soon as the opposing force overcomes the spring force 13 due to the increasing pressure around the hose element 1 , the desired blow-off pressure is reached, the valve plate 5 moves downwards and the fluid can flow out between the valve plate 5 and valve crater 7 to the outlet 9 . When the inlet pressure has fallen enough to the hose member 1, prevails again the spring force 13, the hose member 1 is stretched a little and the valve 5/7 closed again.

Claims

Sensor for pressure regulator with valve arrangement and adjusting element, characterized in that the sensor for the actual value of the pressure to be regulated is designed as an essentially tubular element 1 .