DE102007002153B3 - Proportional pressure regulating valve comprises a sealing element formed by a valve plate arranged within an inlet chamber on a control part and a valve seat formed as a sealing surface surrounding an opening lies opposite the valve plate - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Proportional-Druckregelventil,
- – mit einem länglichen, zur Ausführung einer Steuerbewegung axial beweglich in einem Ventilgehäuse angeordneten Steuerglied, das einenends in eine mit der Atmosphäre kommunizierende Entlüftungskammer und andernends in eine mit einem anzusteuernden Verbraucher verbindbare Arbeitskammer hineinragt, wobei es eine zwischen diesen beiden Kammern liegende, mit einer Druckluftquelle verbindbare Einlasskammer durchsetzt,
- – der in der Arbeitskammer liegende Endabschnitt des Steuergliedes weist einen ersten Ventilteller auf, der einem ventilgehäusefesten ersten Ventilsitz gegenüberliegt, der einen von dem Steuerglied durchsetzten Überströmkanal zwischen der Einlasskammer und der Arbeitskammer umrahmt,
- – es sind Rückstell-Federmittel vorhanden, durch die das Steuerglied in Richtung einer Schließstellung vorgespannt ist, in der es mit seinem ersten Ventilteller durch Anliegen an dem ersten Ventilsitz den Überströmkanal absperrt,
- – das Steuerglied ist von einem Entlüftungskanal durchsetzt, der einenends in die Arbeitskammer und andernends axial in die Entlüftungskammer mündet, wobei die der Entlüftungskammer zugeordnete stirnseitige Kanalmündung von einem am Steuerglied angeordneten zweiten Ventilsitz umrahmt ist, der von einem gegenüberliegenden zweiten Ventilteller beaufschlagbar ist, der dem antriebsmäßig mit dem Steuerglied zusammenarbeitenden Betätigungsglied eines elektrischen Proportional-Stellantriebes zugeordnet ist, und
- – an dem Steuerglied ist ein dessen Steuerbewegung mitmachendes Abdichtelement angeordnet, das durch Zusammenwirken mit einer gehäusefesten Dichtfläche verhindert, dass in der Schließstellung des Steuergliedes ein Fluidübertritt zwischen der Einlasskammer und der Entlüftungskammer durch die diese beiden Kammern verbindende und von dem Steuerglied durchsetzte Durchgangsöffnung hindurch stattfindet.
- - With an elongated, for performing a control movement axially movable in a valve housing arranged control member which projects at one end into a communicating with the atmosphere vent chamber and the other end in a connectable to a consumer load working chamber, where it is located between these two chambers, with a compressed air source permeable connectable inlet chamber,
- The end portion of the control member lying in the working chamber has a first valve disk which is opposite a valve seat fixed first valve seat which framed a overflow channel penetrated by the control member between the inlet chamber and the working chamber,
- - there are return spring means by which the control member is biased in the direction of a closed position in which it shuts off the overflow channel with its first valve disc by contact with the first valve seat,
- - The control member is penetrated by a vent channel, which opens at one end into the working chamber and the other axially into the vent chamber, wherein the venting chamber associated with the frontal channel mouth is framed by a control member arranged on the second valve seat, which is acted upon by an opposite second valve disc, the drivingly associated with the control member cooperating actuator of an electric proportional actuator, and
- - On the control member a control movement co-participating sealing element is arranged, which prevents in the closed position of the control member, a fluid transfer between the inlet chamber and the venting chamber through the connecting these two chambers and penetrated by the control member passage opening through cooperation with a housing-fixed sealing surface.
Ein Proportional-Druckregelventil dieser Art wird von der Anmelderin unter der Typenbezeichnung "MPPES" vertrieben und ist auf Seite 2/6. 1–15 der Produktinformation "Proportional pressure regulators MPPE/VPPE/MPPES", Products 2004/2005 der Anmelderin erwähnt. Es ermöglicht die Regelung eines in der Arbeitskammer herrschenden Sekundärdruckes auf einen konstanten Wert. Die Betätigung des Steuergliedes erfolgt mittels eines als Elektromagnet ausgebildeten Proportional-Stellantriebes, dessen Betätigungsglied mit einer den Rückstell- Federmitteln entgegenwirkenden Stellkraft auf das Steuerglied einwirken kann. Damit in der Schließstellung keine Druckluft aus der Einlasskammer entweicht, ist diese zur Arbeitskammer hin mittels eines ersten Ventiltellers abgesperrt und zur Entlüftungskammer hin mittels eines Dichtungsringes, der auf dem Steuerglied sitzt und gleitverschieblich an einer Dichtfläche anliegt, die vom Innenumfang eines Durchgangskanals definiert ist, der sich zwischen der Einlasskammer und der Entlüftungskammer erstreckt.One Proportional pressure control valve of this type is provided by the applicant sold under the type designation "MPPES" and is on page 2/6. 1-15 of the Product information "Proportional pressure regulators MPPE / VPPE / MPPES ", Products 2004/2005 of the Applicant mentioned. Allows the regulation of a prevailing in the working chamber secondary pressure to a constant value. The actuation of the control member takes place by means of a proportional actuator designed as an electromagnet, its actuator with a counteracting the return spring means Actuating force can act on the control member. So that in the closed position no Compressed air escapes from the inlet chamber, this is the working chamber blocked off by means of a first valve plate and the vent chamber out by means of a sealing ring which sits on the control member and slidingly abuts a sealing surface, the inner circumference a passageway defined between the inlet chamber and the deaeration chamber extends.
Trotz zufriedenstellender Funktion erscheint das bekannte Proportional-Druckregelventil unter anderem hinsichtlich seines Hystereseverhaltens verbesserungswürdig. Aufgrund der Reibung zwischen dem Dichtungsring und der Dichtfläche tritt eine unerwünschte Ansprechverzögerung auf.In spite of satisfactory function appears the well-known proportional pressure control valve Among other things, in terms of its hysteresis improved. by virtue of the friction between the sealing ring and the sealing surface occurs an undesirable delay on.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht folglich in einer Verbesserung des Hystereseverhaltens des bekannten Proportional-Druckregelventils.A The object of the invention is therefore to improve the Hystereseverhaltens the known proportional pressure control valve.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Abdichtelement von einem innerhalb der Einlasskammer an dem Steuerglied angeordneten dritten Ventilteller gebildet ist, dem als zugeordnete Dichtfläche ein die Durchgangsöffnung umrahmender gehäusefester dritter Ventilsitz axial gege nüberliegt, an dem der dritte Ventilteller in der Schließstellung des Steuergliedes dichtend anliegt, wobei die dem während der Schließstellung in der Einlasskammer herrschenden Primärdruck ausgesetzten, einander entgegengesetzt orientierten Primärdruck-Wirkflächen des ersten und dritten Ventiltellers gleichgroß ausgebildet sind, und wobei der sich an den dritten Ventilsitz anschließende Längenabschnitt der Durchgangsöffnung eine über einen Druckausgleichskanal mit der Arbeitskammer verbundene Kompensationskammer bildet, wobei die dem während der Schließstellung in der Arbeitskammer und folglich auch in der Kompensationskammer herrschenden Sekundärdruck ausgesetzten, einander entgegengesetzt orientierten Sekundärdruck-Wirkflächen des ersten und dritten Ventiltellers ebenfalls gleichgroß ausgebildet sind.Around to solve this task is provided according to the invention, that the sealing element from a within the inlet chamber the control member arranged third valve disc is formed, the as assigned sealing surface a the passage opening framing housing resistant third valve seat axially opposite, on which the third valve disc in the closed position of the control member sealingly abuts, wherein the during the closed position exposed in the inlet chamber prevailing primary pressure, each other oppositely oriented primary pressure active surfaces of the first and third valve disc are formed the same size, and wherein the adjoining the third valve seat longitudinal portion of the passage opening via a Pressure equalization channel with the working chamber associated compensation chamber forms, while the while the closed position in the working chamber and consequently also in the compensation chamber prevailing secondary pressure exposed, oppositely oriented secondary pressure active surfaces of the first and third valve disc also of equal size are.
Somit erfolgt die während der Schließstellung vorhandene Abdichtung zwischen der Einlasskammer und einerseits der Arbeitskammer sowie andererseits der Entlüftungskammer über je eine eigenständige Sitzventilkonfiguration. Mit anderen Worten kann man von einer Doppelsitzausführung sprechen. Anders als beim Stand der Technik rufen die für die Abdichtung verantwortlichen Mittel aufgrund der axialen Abdichtung somit kaum mehr eine Reibung hervor, was für ein optimiertes Ansprechverhalten sorgt. Das Steuerglied reagiert mit seinen Steuerbewegungen sehr schnell auf etwaige Sekundärdruckände rungen. Durch das Wegfallen der dynamischen Dichtungen ist die Reibung sehr klein, was die Genauigkeit des Sekundärdruckes wesentlich erhöht. Gleichzeitig ist aufgrund der erwähnten Wirkflächenverhältnisse nicht nur sekundärseitig, sondern auch primärseitig eine Druckkompensation gegeben, die das Stellverhalten von primärseitigen Druckschwankungen unabhängig macht.Thus, the existing during the closed position sealing between the inlet chamber and on the one hand the working chamber and on the other hand the venting chamber via a respective independent seat valve configuration. In other words, one can speak of a double-seat design. Unlike the prior art, due to the axial seal, the means responsible for the sealing hardly cause any friction, which ensures an optimized response. The control element reacts very quickly with its control movements ments on any Sekundärdruckände. By eliminating the dynamic seals, the friction is very small, which significantly increases the accuracy of the secondary pressure. At the same time due to the mentioned effective area ratios not only secondary, but also primary Given a pressure compensation side, which makes the control behavior of primary-side pressure fluctuations independent.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung liegt darin, dass der Durchmesser des entlüftungsseitigen zweiten Ventilsitzes variiert werden kann, ohne die Druckkompensation zu beeinflussen. Dadurch lässt sich die Stellkraft des Proportional-Stellantriebes auch in Fällen geringer Betriebsdrücke sehr gut ausnutzen. Durch entsprechende Vergrößerung des Ventilsitzdurchmessers kann die auf den zweiten Ventilteller einwirkende, aus dem Sekundärdruck herrührende Rückwirkungskraft in einen für den Proportional-Stellantrieb günstigen Arbeitsbereich angehoben werden. Die Konstellation bei der Doppelsitzanordnung kann hierbei unverändert beibehalten werden.One Another advantage of the arrangement is that the diameter the vent side second Valve seat can be varied without the pressure compensation too influence. This can be done the power of the proportional actuator also in cases low operating pressures very good use. By appropriate enlargement of the valve seat diameter can the acting on the second valve disc, resulting from the secondary pressure reaction force in one for the proportional actuator cheap Work area to be raised. The constellation in the double-seat arrangement can be unchanged here to be kept.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die relative Justierbarkeit zwischen erstem und drittem Ventilteller ermöglicht es, bei der Montage des Druckregelven tils eine präzise Einstellung dahingehend vorzunehmen, dass in der Schließstellung des Steuergliedes auch tatsächlich beide am Steuerglied angeordneten Ventilteller mit dem ihnen zugeordneten Ventilsitz in Dichtkontakt stehen. Eine einfache Justierung ist insbesondere dann möglich, wenn der erste Ventilteller am Steuerglied aufgeschraubt ist.The relative adjustability between the first and third valve plate allows it, when mounting the Druckregelven tils a precise setting be made to the effect that in the closed position of the control member indeed both arranged on the control valve valve disc with its associated Valve seat are in sealing contact. A simple adjustment is especially possible, when the first valve plate is screwed to the control member.
In zweckmäßiger Ausgestaltung verfügt das Steuerglied über einen von dem Entlüftungskanal koaxial durchsetzten rohrförmigen Stößel, der den ersten und dritten Ventilteller trägt. Mit seinen stirnseitigen Kanalmündungen kommuniziert der Entlüftungskanal zum einen ständig mit der Arbeitskammer und zum anderen, durch den zweiten Ventilteller gesteuert, mit dem Entlüftungskanal.In expedient embodiment has the control over one from the vent channel Coaxially interspersed tubular Pestle, the carries the first and third valve plate. With its frontal duct openings communicates the vent channel for one, constantly with the working chamber and the other, through the second valve plate controlled, with the venting channel.
Die Rückstell-Federmittel, die das Steuerglied zweckmäßigerweise koaxial umschließen, können platzsparend in der Einlasskammer untergebracht sein. Hierbei können sie den dritten Ventilteller beaufschlagen.The Reset spring means the control member expediently enclose coaxially, can be placed in the inlet chamber to save space. Here they can apply the third valve disk.
Der für den sekundärseitigen Druckausgleich verantwortliche Druckausgleichskanal erstreckt sich zweckmäßigerweise im Steuerglied. Dies vereinfacht die Herstellung des umgebenden Ventilgehäuses.Of the for the secondary Pressure compensation responsible pressure equalization channel extends expediently in the control member. This simplifies the production of the surrounding Valve housing.
Es ist von Vorteil, wenn der Entlüftungskanal zur Bildung des Druckausgleichskanals beiträgt. So kann insbesondere der zur Arbeitskammer ausmündende Längenabschnitt des Entlüftungskanals gleichzeitig einen Längenabschnitt des Druckausgleichskanals bilden, der über eine oder mehrere, das Steuerglied auf Höhe der Kompensationskammer durchquerende Querbohrungen mit der Kompensationskammer kommuniziert.It is advantageous if the vent channel to Forming the pressure equalization channel contributes. So can in particular the to the working chamber ausmündende longitudinal section of the venting channel at the same time a length section form the pressure equalization channel, the one or more, the Control member at height the compensation chamber traversing transverse bores with the compensation chamber communicated.
Es ist zweckmäßig, während des Betriebs des Druckregelventils sekundärseitig eine minimale, definierte Leckage vorzusehen. Diese sorgt dafür, dass der Sekundärdruck ständig nachgeführt werden muss. Als Folge hiervon wird der Arbeitspunkt des Ventils stets im unteren Bereich der Hysteresekurve gehalten, was einen reproduzierbaren Druckwert ergibt.It is appropriate during the Operating the pressure control valve secondary side a minimum, defined Provide leakage. This ensures that the secondary pressure must be constantly updated. As a result, the operating point of the valve is always in the lower Area of the hysteresis curve held, giving a reproducible Pressure value results.
Der für die geringfügige Leckage verantwortliche Leckagekanal zweigt vorzugsweise von der Kompensationskammer ab, wobei er insbesondere von einem Strömungsspalt gebildet sein kann, der radial zwischen dem Steuerglied und der von diesem durchsetzten Durchgangsöffnung definiert ist. Der Spaltquerschnitt kann hier, insbesondere durch eine Metallausführung der aneinander anliegenden Flächen, sehr klein eingestellt werden, ohne die Leichtgängigkeit der Steuerbewegung zu beeinträchtigen.Of the for the minor Leakage responsible leakage channel preferably branches from the compensation chamber from, wherein it may be formed in particular by a flow gap, the radially between the control member and the enforced by this Through opening is defined. The gap cross-section can here, in particular by a metal version the adjoining surfaces, be set very small, without the ease of control movement to impair.
Um zu verhindern, dass der sich an die Entlüftungskammer anschließende Proportional-Stellantrieb verschmutzt und/oder austrocknet, empfiehlt sich die Zwischenschaltung einer elastischen, gasdichten Trennmembran, die einen Eintritt der bei der Entlüftung entweichenden Druckluft ins Innere des Proportional-Stellantriebes verhindert. Um auch bei hohen Drücken beziehungsweise hohen Durchflüssen eine Beschädigung der Trennmembran zu vermeiden, kann dieser eine Abstützwand zugeordnet sein, an die sie sich bei der Druckluftbeaufschlagung anlegen kann.Around to prevent the adjoining the breather chamber proportional actuator dirty and / or dehydrated, the intermediate circuit is recommended an elastic, gas-tight separation membrane, the entry of the at the vent escaping compressed air into the interior of the proportional actuator prevented. Even at high pressures or high flow rates a damage To avoid the separation membrane, this can be assigned to a support wall, to which she can invest in the compressed air.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:following The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In show this:
Das
in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer
Das
Ventilgehäuse
Die
Einlasskammer
Die
Entlüftungskammer
Als
Einsatzgebiet für
das Ventil
Einlasskanal
Ein
längliches
Steuerglied
Mit
einem schaftförmigen
Führungsabschnitt
Mit
seinem entgegengesetzten Endabschnitt durchsetzt das Steuerglied
Ein
in der Arbeitskammer
Insbesondere
koaxial durch das Steuerglied
Die
entgegengesetzte, der Entlüftungskammer
Der
Proportional-Stellantrieb
Bevorzugt
handelt es sich bei dem Proportional-Stellantrieb
Das
Betätigungsglied
Wird
das Betätigungsglied
Eine
bevorzugt in der Entlüftungskammer
Ein
die Steuerbewegung
Durch
Rückstell-Federmittel
Als
weitere Ventilkammer
Die
Kompensationskammer
Somit
erfüllt
der das Steuerglied
Aufgrund
des Druckausgleichskanals
Der
erste Ventilsitz
Dies
hat eine sowohl primärseitige
als auch sekundärseitige
Druckkompensation zur Folge, wenn das Steuerglied
Eine typische Betriebsweise des Proportional-Druckregelventils stellt sich wie folgt dar.A typical operation of the proportional pressure control valve provides is as follows.
Im
stromlosen Zustand des Proportional-Stellantriebes
Durch
das Anlegen einer Spannung an den Proportional-Stellantrieb
Der
aus dem Proportional-Stellantrieb
Unmittelbar
nach dem Einschalten des Proportional-Stellantriebes
Die
an dem Proportional-Stellantrieb
Steigt
in der Folge der Luftbedarf in der Arbeitskammer
Übersteigt
der Sekundärdruck
den Sollwert, wird der zweite Ventilteller
Dem
Regelverhalten förderlich
ist eine definierte Leckage an der Sekundärseite, die zur Folge hat,
dass der Sekundärdruck
ständig
nachgeführt werden
muss. Dadurch wird der Arbeitspunkt stets im unteren Bereich der
Hysteresekurve gehalten. Diese bewusste Leckage wird durch mindestens
einen Leckagekanal
Der
Leckagekanal
Die
Leckageströmung
fließt
also am Außenumfang
des Steuergliedes
Das
Steuerglied
Während der
dritte Ventilteller
Beispielhaft
verfügt
der Stößel
Auf
diese Weise ist eine Einstellung möglich, die garantiert, dass
die beiden Ventilteller
Prinzipiell
könnte
der Proportional-Stellantrieb
Damit
die Trennmembran
Das
Proportional-Druckregelventil
Das
Steuerglied
Das beispielhafte Proportional-Druckregelventil hat die Funktionalität eines 3/3-Wegeventils. Dadurch können die drei Grundfunktionen "Druck erhöhen", "Druck senken" und "Druck halten" problemlos gewährleistet werden.The exemplary proportional pressure control valve has the functionality of a 3/3-way valve. Thereby can the three basic functions "pressure increase, reduce pressure and maintain pressure without any problems become.
Durch
den Entfall dynamischer Dichtungen im Bereich des Steuergliedes
Die
Realisierung des Leckagekanals
Der
dritte Ventilteller
Bei
dem Stößel
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DE102007002153A DE102007002153B3 (en) | 2007-01-15 | 2007-01-15 | Proportional pressure regulating valve comprises a sealing element formed by a valve plate arranged within an inlet chamber on a control part and a valve seat formed as a sealing surface surrounding an opening lies opposite the valve plate |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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- 2007-01-15 DE DE102007002153A patent/DE102007002153B3/en not_active Expired - Fee Related
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