DE102016120565A1

DE102016120565A1 - Volume flow controller for volume flow control without auxiliary power

Info

Publication number: DE102016120565A1
Application number: DE102016120565.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Goralczyk
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-05-03
Also published as: CN207880143U

Abstract

Ein Volumenstromregler ohne Hilfsenergie zur Volumenstromregelung, mit einem Ventilgehäuse (4), einem an dem Ventilgehäuse (4) angeordneten Ventilsitzbauteil (8), einem damit zusammenwirkenden Ventilkegel (18) sowie mit einem Membranantrieb (22) mit einer Membran (24), die über eine Ventilstange (20) mit dem Ventilkegel (18) verbunden ist und mit zwei Druckkammern (32, 34), wobei eine Druckkammer (23) über eine Vordruckleitung (36) mit dem Vordruckbereich des Ventilsitzes (4) und die andere Druckkammer (34) über eine Bohrung (38) in der Ventilstange (20) mit einem in dem Ventilsitzbauteil (8) vorhandenen Blendendruckraum (13) verbunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein mittig mit dem Ventilkegel (18) verbundenes Ventilkegelbauteil (14) eine mittige mit der Bohrung (38) in der Ventilstange (20) verbundene Ventilbohrung (52) umfasst, dass ein Drosselelement vorgesehen ist, das mit der Ventilbohrung (52) ein Pilotventil (50) zur Einstellung des Staudrucks bildet, und dass eine Strömungsmittelleitung an dem Ventilkegelbauteil (14) die Ventilbohrung (52) mit einem Bereich an der Kegeldichtkante (16) verbindet.A volume flow regulator without auxiliary power for flow control, comprising a valve housing (4), a valve seat component (8) arranged on the valve housing (4), a valve cone (18) cooperating therewith, and a membrane drive (22) having a membrane (24) a valve rod (20) is connected to the valve cone (18) and is provided with two pressure chambers (32, 34), one pressure chamber (23) communicating via a pre-pressure line (36) with the pre-pressure region of the valve seat (4) and the other pressure chamber (34) is connected via a bore (38) in the valve rod (20) with an existing in the valve seat member (8) Blendendruckraum (13), characterized in that a centrally with the valve cone (18) connected to the valve plug member (14) has a central with the Bore (38) in the valve rod (20) connected valve bore (52) comprises that a throttle element is provided, which forms a pilot valve (50) with the valve bore (52) for adjusting the back pressure, and that Fluid line to the valve plug member (14) connects the valve bore (52) with a portion of the conical sealing edge (16).

Description

Die Erfindung betrifft einen Volumenstromregler ohne Hilfsenergie zur Volumenstromregelung, mit einem Ventilgehäuse, einem an dem Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitz, einem damit zusammenwirkenden Ventilkegel sowie mit einem Membranantrieb mit einer Membran, die über eine Ventilstange mit dem Ventilkegel verbunden ist und mit zwei Druckkammern, wobei eine Druckkammer über eine Vordruckleitung mit dem Vordruckbereich stromauf des Ventilsitzbauteils und die andere Druckkammer über eine Bohrung in der Ventilstange mit einem in dem Ventilsitzbauteil vorhandenen Blendendruckraum über eine radial verlaufende Strömungsmittelleitung verbunden ist.The invention relates to a volume flow regulator without auxiliary power for flow control, with a valve housing, a valve housing arranged on the valve seat, a cooperating valve cone and with a membrane drive with a membrane which is connected via a valve stem to the valve cone and two pressure chambers, wherein a pressure chamber is connected via a pre-pressure line with the pre-pressure region upstream of the valve seat component and the other pressure chamber via a bore in the valve rod with an existing in the valve seat component diaphragm pressure chamber via a radially extending fluid conduit.

Derartige Volumenstromregler werden zur Regelung des Volumenstromes in Anlagen, beispielsweise in Heizungsanlagen, Lüftungsanlagen oder Klimaanlagen eingesetzt, wobei keine Hilfsenergie zur Regelung erforderlich ist. Bei einer Soll-Ist-Wertdifferenz bewegt eine freigesetzte Kraft einen Ventilkegel. Diese Regler entziehen ihren Energiebedarf dem Durchflussmedium.Such volume flow controllers are used to control the volume flow in systems, for example in heating systems, ventilation systems or air conditioning systems, with no auxiliary power is required for control. With a desired-actual value difference moves a released force a poppet. These regulators withdraw their energy requirement from the flow medium.

Die DE 10 2007 009 822 B3 betrifft einen Volumenstromregler ohne Hilfsenergie zur Volumenstromregelung, mit einem Regelventil, das eine Blende, einen in Abhängigkeit des Volumenstroms beweglichen Ventilkegel, eine Sollwertfeder und ein Stellmittel zur Sollwerteinstellung des Volumenstromes aufweist, sowie mit einem Membranantrieb, der mit einer hydraulischen Steuerleitung zur Betätigung der Membran und des an der Membran befestigten Ventilkegels versehen ist, wobei in Abhängigkeit der Stellung der Blende und des Ventilkegels der zu regelnde Volumenstrom beeinflusst wird. Damit verbesserte Regelungseigenschaften bei einem hohen hydraulischen Widerstand ermöglicht werden, ist zur Vorwarnung einer kritischen Hubstellung des Ventilkegels vorgesehen, bei welcher der Ventilkegel derart weit geöffnet ist, dass bei steigendem hydraulischen Widerstand ein relativ starker Abfall des Volumenstromes stattfindet.The DE 10 2007 009 822 B3 relates to a volume flow controller without auxiliary power for flow control, with a control valve having a diaphragm, a movable depending on the volume flow valve cone, a setpoint spring and an adjusting means for setpoint adjustment of the flow, and with a membrane drive, which with a hydraulic control line for actuating the membrane and the valve cone attached to the membrane is provided, wherein the volume flow to be controlled is influenced as a function of the position of the diaphragm and of the valve cone. This improved control properties are made possible at a high hydraulic resistance is provided for warning a critical stroke position of the valve cone, in which the valve cone is opened so far that with increasing hydraulic resistance takes place, a relatively large decrease in the flow rate.

Die EP 0 751 448 B1 offenbart ein Durchfluss-Regelventil mit einer ersten Drosselstelle, mittels der eine Druckdifferenz über einer zweiten Drosselstelle auf einen konstanten Wert regelbar ist, wobei diese Regelung mittels eines hydraulischen Antriebs erfolgt, der eine Membran aufweist, deren eine Seite eine Wandung einer ersten Druckkammer bildet, die mit einem Einlassraum des Durchfluss-Regelventils verbunden ist, und deren zweite Seite eine Wandung einer zweiten Druckkammer bildet, die mit einem Raum hinter der zweiten Drosselstelle verbunden ist, wobei diese Membran über eine Stange mit einem Regelkegel verbunden ist.The EP 0 751 448 B1 discloses a flow control valve with a first throttle point, by means of which a pressure difference across a second throttle point is adjustable to a constant value, wherein this control is effected by means of a hydraulic drive having a diaphragm, one side of which forms a wall of a first pressure chamber is connected to an inlet space of the flow control valve, and whose second side forms a wall of a second pressure chamber, which is connected to a space behind the second throttle point, said membrane being connected via a rod with a control cone.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Volumenstromregler, insbesondere in einer Flow-toopen-Anordnung, zu schaffen, bei dem der Volumenstrom erhöht wird, ohne den Aufbau des Membranantriebs oder den Wirkdruck verändern zu müssen.The invention has for its object to provide a volumetric flow controller, especially in a flow-toopen arrangement, in which the volume flow is increased without having to change the structure of the membrane drive or the differential pressure.

Diese Aufgabe wird durch einen Volumenstromregler dadurch gelöst, dass ein mit dem Ventilkegel verbundenes Ventilkegelbauteil eine mittige mit der Bohrung in der Ventilstange verbundene Ventilbohrung umfasst, dass ein Drosselelement vorgesehen ist, das mit der Ventilbohrung ein Pilotventil zur Einstellung des Staudrucks bildet, wobei der Blendendruck mit dem Staudruck unter Bildung eines Mischdrucks überlagert wird, der über die Bohrung in der Ventilstange an der mit dem Mischdruck zu beaufschlagenden Druckkammer ansteht.This object is achieved by a volumetric flow controller in that a valve cone connected to the valve cone member has a central bore connected to the valve rod in the valve bore, that a throttle element is provided which forms a pilot valve for adjusting the back pressure with the valve bore, wherein the diaphragm pressure with The dynamic pressure is superimposed to form a mixing pressure, which is present at the end of the bore in the valve rod at the pressure chamber to be acted upon by the mixing pressure.

Bei dem erfindungsgemäßen Volumenstromregler wird erreicht, dass durch die zusätzliche Beimischung des Staudrucks an dem Pilotventil zu dem Blendendruck an der Innenseite des Ventilsitzbauteils ein höherer Druck, d.h. der Mischdruck, auf die Membran des Membranantriebs einwirkt. Da der Staudruck an dem mittigen Pilotventil grösser ist als außen an der Kegeldichtkante, öffnet der Ventilkegel über die Membran etwas mehr und früher als bei hohen Sollwerten ohne die Beimischung des Staudrucks. Dadurch wird eine Vergrößerung des Volumenstromes ohne Verstärkung der Sollwertfedern in dem Membranantrieb bzw. ohne größeren Wirkdruck bei gleichbleibendem Gesamtdruckverlust ermöglicht. Der einstellbare Sollwertbereich wird durch die den erfindungsgemäßen Volumenstromregler vergrößert.In the volumetric flow regulator according to the invention is achieved that by the additional admixing of the back pressure on the pilot valve to the diaphragm pressure on the inside of the valve seat component, a higher pressure, i. the mixing pressure, acts on the membrane of the membrane drive. Since the dynamic pressure at the central pilot valve is greater than at the outside of the conical sealing edge, the valve cone opens slightly more through the diaphragm and earlier than at high setpoint values without the admixture of the dynamic pressure. As a result, an increase in the volume flow without amplification of the setpoint springs in the membrane drive or without greater differential pressure while maintaining the total pressure loss possible. The adjustable setpoint range is increased by the volumetric flow controller according to the invention.

Bei einer vorteilhaften Ausführung des Volumenstromreglers ist das Drosselelement ein endseitig sich verjüngender Ventilstift, wobei die Drosselung, die von der relativen axialen Lage des Ventilstifts bzw. des Drosselelements gegenüber der Ventilbohrung abhängt, auf einfache Weise eingestellt werden kann.In an advantageous embodiment of the volume flow regulator, the throttle element is a valve pin tapering at the end, wherein the throttling, which depends on the relative axial position of the valve pin or the throttle element relative to the valve bore, can be adjusted in a simple manner.

Vorteilhafterweise ist die Strömungsmittelleitung an dem Ventilkegelbauteil ein sich radial erstreckendes Druckrohr, das sich von der Ventilbohrung mit gegenüber liegenden Enden bis in den Bereich der Kegeldichtkante erstreckt, wobei es ermöglicht wird, den an der Ventildichtkante anstehende Blendendruck auf einfache Weise zu der Ventilbohrung weiterzugeben.Advantageously, the fluid conduit at the poppet member is a radially extending pressure tube extending from the valve bore with opposite ends to the region of the conical sealing edge, thereby allowing the diaphragm pressure applied to the valve sealing edge to be readily transmitted to the valve bore.

Vorteilhafterweise ist das Ventilkegelbauteil eine sogenannte Wirkdruckschraube, die auf den Ventilkegel aufgeschraubt wird und sowohl die Ventilbohrung als auch das radiale Druckrohr enthält, wodurch sich eine vereinfachte Konstruktion ergibt.Advantageously, the valve cone component is a so-called differential pressure screw, which is screwed onto the valve cone and contains both the valve bore and the radial pressure tube, resulting in a simplified construction.

Zur weiteren Einstellung des Volumenstroms weist das Regelventil vorzugsweise eine stromauf von dem Ventilsitzbauteil angeordnete eine stromauf von dem Ventilsitzbauteil und stromab des Vordruckbereichs angeordnete, verstellbare Blende zur Sollwerteinstellung des Volumenstromes auf. For further adjustment of the volumetric flow, the control valve preferably has an adjustable orifice arranged upstream of the valve seat component and arranged upstream of the valve seat component and downstream of the admission pressure region for setting the setpoint value of the volumetric flow.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Drosselelement, das insbesondere als Ventilstift ausgebildet ist mit der Blende verbunden und zusammen mit der Blende verstellbar. Dies hat einerseits den Vorteil einer einfachen Konstruktion, da keine separaten Befestigungsmittel für den Ventilstift erforderlich sind, da der Ventilstift auch eine einfache verjüngte, längere Stange, die die Blende trägt, sein kann.According to one embodiment of the invention, the throttle element, which is designed in particular as a valve pin is connected to the diaphragm and adjustable together with the diaphragm. This on the one hand has the advantage of a simple construction, since no separate fastening means for the valve pin are required, since the valve pin can also be a simple, tapered, longer rod which carries the diaphragm.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Drosselelement bzw. der Ventilstift an der Blende gegenüber der Blende verstellbar angeordnet, wobei die Auswirkung des Pilotventils variabler auf den jeweiligen Volumenstromregler eingestellt werden kann, indem der Abstand der Spitze des Ventilstifts von der Ventilbohrung bei gleich bleibendem Abstand der Blende von dem Ventilsitz angepasst werden kann.According to another embodiment of the invention, the throttle element or the valve pin at the diaphragm relative to the diaphragm is adjustably arranged, the effect of the pilot valve variable can be adjusted to the respective volume flow controller by the distance of the tip of the valve pin from the valve bore at a constant distance the aperture of the valve seat can be adjusted.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Drosselelement bzw. der Ventilstift mit dem Ventilgehäuse verbunden und gegenüber dem Ventilgehäuse verstellbar. Damit kann die Verstellung des Ventilstifts gegenüber der Ventilbohrung unabhängig von der Einstellung der Blende erfolgen.According to a further embodiment of the invention, the throttle element or the valve pin is connected to the valve housing and adjustable relative to the valve housing. Thus, the adjustment of the valve pin relative to the valve bore can be done independently of the setting of the aperture.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Volumenstromregler dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ventilstange und dem Ventilgehäuse eine Balganordnung zur Druckentlastung der Druckkräfte auf den Ventilkegel angebracht ist, wobei einerseits auf die Balgverbindung der stromabwärtige Druck und andererseits der Mischdruck wirkt und die wirksame Fläche der Balgverbindung der wirksamen Fläche des Ventilkegels entspricht.According to an advantageous embodiment of the invention, the volumetric flow controller is characterized in that between the valve rod and the valve housing a bellows arrangement for pressure relief of the compressive forces is mounted on the valve cone, on the one hand acts on the Belgverbindung the downstream pressure and on the other hand, the mixing pressure and the effective area of the bellows connection the effective area of the valve cone corresponds.

Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Volumenstromregler ist insbesondere vorteilhaft, dass eine Druckentlastung durch die Anordnung des Balgs und die Beaufschlagung desselben auf der einen Seite durch den stromabwärtige Druck und auf der anderen Seite durch den Mischdruck erzielt werden kann, was die Funktionsweise des Ventilkegel verbessert.In this embodiment of the volume flow controller according to the invention is particularly advantageous that a pressure relief by the arrangement of the bellows and the same can be achieved on one side by the downstream pressure and on the other side by the mixing pressure, which improves the operation of the poppet.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Volumenstromregler dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Raum unterhalb des Balgs und der mit dem Mischdruck zu beaufschlagenden Druckkammer vorgesehen ist. Der in dem Raum unterhalb des Balgs dient damit in vorteilhafter Weise seinerseits zu der Entlastung des Ventilkegels und anderseits wird das unter dem Mischdruck stehende Strömungsmittel ohne nennenswerten Druckverlust an die mit dem Mischdruck zu beauftragende Druckkammer weitergegeben.According to one embodiment of the invention, the volume flow regulator is characterized in that a fluid connection between the space below the bellows and provided with the mixing pressure pressure chamber is provided. The in the space below the bellows thus advantageously serves in turn to the relief of the valve cone and on the other hand, the standing under the mixing pressure fluid is passed without significant loss of pressure to be charged to the mixing pressure chamber.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantages, features and possible applications of the present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments illustrated in the drawings.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:

1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Volumenstromregler bei geöffnetem Regelventil;
2 eine vergrößerte Darstellung des Regelventils des Volumenstromreglers nach 1 mit geschlossenem Regelventil und
3 eine graphische Darstellung des Durchflusses durch den Volumenstromregler in Abhängigkeit von dem Vordruck;
4 eine vergrößerte Darstellung des Regelventils des Volumenstromreglers nach 2 mit einer abgewandelten Lagerung des Ventilstifts, und
5 eine vergrößerte Darstellung des Regelventils nach 4 mit einer abgewandelten Lagerung des Ventilstifts.

In the description, the claims, and the drawing, the terms and associated reference numerals used in the list of reference numerals below are used. In the drawing:

1 a section through a volumetric flow controller according to the invention with open control valve;
2 an enlarged view of the control valve of the volumetric flow controller after 1 with closed control valve and
3 a graphical representation of the flow through the volumetric flow controller as a function of the form;
4 an enlarged view of the control valve of the volumetric flow controller after 2 with a modified storage of the valve pin, and
5 an enlarged view of the control valve after 4 with a modified storage of the valve pin.

1 zeigt eine Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Volumenstromreglers, der zur Volumenstromregelung ohne Hilfsenergie dient. Der Volumenstromregler umfasst ein Regelventil 2 mit einem Ventilgehäuse 4, in dem in Betrieb ein in Pfeilrichtung V angedeuteter Volumenstrom fließt. Das Regelventil 2 umfasst eine stromauf von dem Ventilsitzbauteil und stromab des Vordruckbereichs angeordnete, verstellbare Blende 6 zur Sollwerteinstellung des Volumenstromes sowie ein der Blende 6 gegenüberliegendes Ventilsitzbauteil 8, das an seinem oberen Rand 9 einen von einer Eintrittsmündung 10 des Regelventils ankommenden Volumenstrom aufnimmt, der danach zu einer Austrittsmündung 12 des Regelventils 2 geführt wird. Das Ventilsitzbauteil 8 ist in einem stromab liegenden zylindrischen Ventilsitzbauteilabschnitt 11 zur Aufnahme einer Wirkdruckschraube 14 ausgestaltet. In dem Ventilsitzbauteil 8 wird somit ein Blendendruckraum 13 gebildet, in dem der Blendendruck ansteht. Der untere Rand des Ventilsitzes stellt die Kegeldichtkante 16 für den in Abhängigkeit von dem Volumenstrom beweglichen Ventilkegel 18 dar, der über eine Ventilstange 20 verstellbar ist, die durch einen Membranantrieb 22 betätigt wird. 1 shows an overall view of an embodiment of a volumetric flow controller according to the invention, which is used for flow control without auxiliary power. The volume flow controller includes a control valve 2 with a valve housing 4 in which, in operation, a volumetric flow indicated in the direction of arrow V flows. The control valve 2 comprises an adjustable aperture arranged upstream of the valve seat component and downstream of the pre-pressure region 6 for setpoint adjustment of the volume flow and one of the aperture 6 opposite valve seat component 8th that at its top 9 one from an entry mouth 10 receives the incoming flow of the control valve, which thereafter to an outlet orifice 12 of the control valve 2 to be led. The valve seat component 8th is in a downstream cylindrical valve seat component section 11 for receiving a differential pressure screw 14 designed. In the valve seat component 8th thus becomes a glare pressure space 13 formed, in which the diaphragm pressure is present. The lower edge of the valve seat represents the tapered sealing edge 16 for the valve cone which is movable depending on the volume flow 18 that is about one valve rod 20 adjustable by a diaphragm drive 22 is pressed.

Der Membranantrieb 22 umfasst eine Membran 24, die zwischen zwei beweglichen Membran-Befestigungsteilen 26, 28 eingeklemmt ist. Durch die Membran 24 werden in einem Membrangehäuse 30 zwei Druckkammern 32 und 34 gebildet. Wie in 1 gezeigt ist, ist die eine Druckkammer 32 mit dem Vordruck beaufschlagt und mit einem Ende einer hydraulischen Steuerleitung 36 verbunden, deren anderes Ende mit der Vordruckseite des Regelventils 4 verbunden ist. Die andere Druckkammer 34 ist über eine Bohrung 38 in der Ventilstange 20 mit dem Bereich an der Kegeldichtkante des Ventilsitzbauteils 8 verbunden und enthält Sollwertfedern 40, 42, die für die erforderliche Stellkraft des Ventilkegels 4 sorgen.The membrane drive 22 includes a membrane 24 placed between two movable diaphragm mounting parts 26 . 28 is trapped. Through the membrane 24 be in a membrane housing 30 two pressure chambers 32 and 34 educated. As in 1 is shown, which is a pressure chamber 32 pressurized with the form and with one end of a hydraulic control line 36 whose other end is connected to the upstream side of the control valve 4 connected is. The other pressure chamber 34 is over a hole 38 in the valve stem 20 with the area at the cone sealing edge of the valve seat component 8th connected and contains setpoint springs 40 . 42 , which represents the required actuating force of the valve cone 4 to care.

Die Blende 6 ist mit einer Sollwertschraube 44 zur Sollwerteinstellung des Volumenstromes verbunden. Die Sollwertschraube 44 ist über ein Außengewinde mit einem Innengewinde eines Lagereinsatzes 46 verbunden, sodass die Blende 6 entweder von Hand oder durch einen Motorantrieb (nicht gezeigt) verstellt werden kann. Eine Kappe 48, die über der Sollwertschraube 44 angeordnet ist, dient dazu, eine ungewollte Betätigung der Sollwertschraube 44 zu verhindern.The aperture 6 is with a set point screw 44 connected to setpoint adjustment of the flow rate. The setpoint screw 44 is an external thread with an internal thread of a bearing insert 46 connected so that the aperture 6 can be adjusted either by hand or by a motor drive (not shown). A cap 48 above the set point screw 44 is arranged, serves to unintentional actuation of the setpoint screw 44 to prevent.

Der erfindungsgemäße Volumenstromregler umfasst ein mit dem Ventilkegel 18 bewegliches, mittig zu dem Ventilkegel angeordnetes Pilotventil 50, durch das ein Staudruck eingestellt wird. Das Pilotventil 50 ist an der mit dem Ventilkegel 18 bewegbaren Wirkdruckschraube 14 angeordnet und besteht aus einer mittigen Ventilbohrung 52 in der Wirkdruckschraube 14 und einem Ventilstift 54, der mit der Ventilbohrung 52 zur Einstellung des Staudrucks zusammenwirkt, die mit der Bohrung 38 in der Ventilstange verbunden ist. In der Wirkdruckschraube 14 ist ein sich radial erstreckendes Druckrohr 56 vorgesehen, das sich von der Ventilbohrung 52 in der Ventilstange 20 mit gegenüber liegenden Enden in den Blendendruckraum 13 bis an die Innenseite des Ventilsitzbauteils 8 erstreckt. Das Druckrohr 56 an der Wirkdruckschraube 14 verbleibt bei der Hubbewegung des Ventilkegels 18 in dem zylindrischen Ventilsitzbauteilabschnitt 11, sodass der über das Druckrohr 56 abgeleitete Blendendruck unabhängig von der Ventilstellung gleich bleibt. Somit wird der Druck, der in dem Blendendruckraum 13 an der Innenseite des Ventilsitzbauteils 8 herrscht, dem Staudruck an dem Pilotventil 50 unter Bildung eines Mischdrucks überlagert.The volumetric flow regulator according to the invention comprises one with the valve cone 18 movable, arranged centrally to the valve cone pilot valve 50 , which sets a dynamic pressure. The pilot valve 50 is at the with the valve plug 18 movable differential pressure screw 14 arranged and consists of a central valve bore 52 in the differential pressure screw 14 and a valve pin 54 that with the valve hole 52 for adjusting the dynamic pressure that cooperates with the bore 38 is connected in the valve rod. In the differential pressure screw 14 is a radially extending pressure tube 56 provided, extending from the valve bore 52 in the valve stem 20 with opposite ends in the diaphragm pressure chamber 13 to the inside of the valve seat component 8th extends. The pressure tube 56 at the differential pressure screw 14 remains during the stroke movement of the valve cone 18 in the cylindrical valve seat component section 11 so that the over the pressure tube 56 derived iris pressure remains the same regardless of the valve position. Thus, the pressure in the blend pressure chamber becomes 13 on the inside of the valve seat component 8th prevails, the back pressure on the pilot valve 50 superimposed with formation of a mixed pressure.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Volumenstromreglers 2 ist um die Ventilstange 20 zwischen dem Membranantrieb 22 und dem Ventilkegel 18 ein Balg 58 angeordnet, der auf Seiten des Ventilkegels 18 an einem Dichtungsgehäuse 60 gelagert ist, das zusammen mit einem Lagergehäuse 62 einen Raum oberhalb und innerhalb des Balgs 58 begrenzt, der über eine Bohrung 64 mit dem Druck stromab von dem Ventilkegel 18 beaufschlagt wird. Der Mischdruck aus dem Staudruck und dem Blendendruck wird über die Bohrung 38 in der Ventilstange 20 und durch Querbohrungen 66, 68, die mit der Bohrung 38 in der Ventilstange 20 verbunden sind, auf einen Raum unterhalb des Balgs übertragen. Der Raum unterhalb des Balgs 58 ist mit der mit dem Mischdruck beaufschlagten Druckkammer 34 verbunden. Die beiden Druckräume werden mittels einer Balgverbindung 69 voneinander getrennt.In the embodiment of the volumetric flow controller 2 is around the valve stem 20 between the membrane drive 22 and the valve cone 18 a bellows 58 arranged on the side of the valve cone 18 on a seal housing 60 is stored, together with a bearing housing 62 a space above and inside the bellows 58 limited, over a hole 64 with the pressure downstream of the valve cone 18 is charged. The mixing pressure from the dynamic pressure and the diaphragm pressure is transmitted through the bore 38 in the valve stem 20 and through cross bores 66 . 68 that with the hole 38 in the valve stem 20 are transferred to a space below the bellows. The space below the bellows 58 is with the pressurized chamber with the mixing pressure 34 connected. The two pressure chambers are by means of a bellows connection 69 separated from each other.

Die Ventilstange 20 ist mit dem unteren Teil des Balges 58 mittels der Balgverbindung 69 festgelegt, sodass sich der untere Teil des Balges 58 mit der Ventilstange 20 bewegt und der obere Teil des Balges 58 ortsfest am Ventilgehäuse 4 verbleibt. Auf die Balgverbindung 69 wirken somit einerseits der stromabwärtige Druck und andererseits der Mischdruck. Die wirksame Fläche der Balgverbindung 69 entspricht annähernd der wirksamen Fläche des Ventilkegels 18. Auf diese Weise sind die auf den Ventilkegel 18 zur Regelung ungünstig wirkenden Kräfte ausgeglichen und beeinflussen das Regelverhalten nicht. Somit wirken annähernd nur der Mischdruck und der Vordruck auf die zu regelnden Elemente.The valve rod 20 is with the lower part of the bellows 58 by means of the bellows connection 69 set so that the lower part of the bellows 58 with the valve rod 20 moved and the upper part of the bellows 58 stationary on the valve housing 4 remains. On the bellows connection 69 Thus, on the one hand act the downstream pressure and on the other hand, the mixing pressure. The effective area of the bellows connection 69 corresponds approximately to the effective area of the valve cone 18 , In this way, they are on the valve cone 18 For controlling unfavorable forces balanced and do not affect the control behavior. Thus, almost only the mixing pressure and the form act on the elements to be controlled.

Wie in 1 gezeigt ist, ist die Ventilstange 20 oberhalb und unterhalb des Balgs 58 durch ein oberes Lager 70 und ein unteres Lager 72 gelagert, und das obere Lager 70 ist über das Lagergehäuse 62 mit dem Ventilgehäuse 4 verbunden. Das untere Lager 72 ist einerseits über ein Balggehäuse 74 mit dem Ventilgehäuse 4 und andererseits mit dem Membrangehäuse 30 verbunden, und zwischen dem Raum unterhalb des Balgs 58 und der mit dem Mischdruck zu beaufschlagenden Druckkammer 34 ist eine Strömungsmittelverbindung vorgesehen, sodass der Mischdruck von der Bohrung 38 in der Ventilstange 20 in die Druckkammer 34 weitergegeben werden kann. Wie ebenfalls aus 1 zu ersehen ist, sind das Balggehäuse 74, das Dichtungsgehäuse 60 und das Lagergehäuse 62 über einen Lagerring 76 mit dem Ventilgehäuse 4 verschraubt.As in 1 is shown is the valve stem 20 above and below the bellows 58 through an upper camp 70 and a lower camp 72 stored, and the upper bearing 70 is over the bearing housing 62 with the valve body 4 connected. The lower camp 72 is on the one hand via a bellows housing 74 with the valve body 4 and on the other hand with the diaphragm housing 30 connected, and between the space below the bellows 58 and the pressure chamber to be pressurized with the mixing pressure 34 a fluid connection is provided so that the mixing pressure from the bore 38 in the valve stem 20 in the pressure chamber 34 can be passed on. Like also out 1 can be seen, are the bellows housing 74 , the seal housing 60 and the bearing housing 62 over a bearing ring 76 with the valve body 4 screwed.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Volumenstromreglers ist wie folgt. Durch den Ventilstift 54 wird bei größeren Volumenstromeinstellungen an der Blende 6 die Ventilbohrung 52 in der Wirkdruckschraube 14 mehr oder weniger freigegeben. Der an der Kegeldichtkante 16 abgegriffene Blendendruck vermischt sich mit dem durch die Ventilbohrung 54 zugeführten Staudruck in der Wirkdruckschraube 14. Je mehr die Blende 6 geöffnet wird, umso größer wird der Öffnungsquerschnitt an dem Pilotventil 50 in der Wirkdruckschraube 14 desto höher wird der beigemischte Druck, welcher durch die Bohrung 38 in der Ventilstange 20 zu der Druckkammer 34 geführt wird und somit die Hubstellung des Ventilkegels 18 beeinflusst. Da der Staudruck an dem mittigen Pilotventil 50 grösser ist als außen an der Kegeldichtkante 16, öffnet der Ventilkegel 18 über die Membran 24 etwas mehr als ohne die Beimischung des Staudrucks. Unter Anwendung des Gesetzes von Bernulli bezüglich unterschiedlicher Fließgeschwindigkeiten in einem Rohr wird eine Vergrößerung des Volumenstromes ohne Verstärkung der Sollwertfedern 40, 42 bzw. ohne größeren Wirkdruck und damit ein gleichbleibender Gesamtdruckverlust ermöglicht.The operation of the volumetric flow controller according to the invention is as follows. Through the valve pin 54 will be at the diaphragm with larger volume settings 6 the valve bore 52 in the differential pressure screw 14 more or less released. The at the cone sealing edge 16 tapped diaphragm pressure mixes with that through the valve bore 54 supplied dynamic pressure in the differential pressure screw 14 , The more the aperture 6 is opened, the larger the opening cross section at the pilot valve 50 in the differential pressure screw 14 the higher is the admixed pressure which passes through the bore 38 in the valve stem 20 to the pressure chamber 34 is guided and thus the stroke position of the valve plug 18 affected. Since the back pressure at the central pilot valve 50 larger than outside on the cone sealing edge 16 , the valve cone opens 18 over the membrane 24 a little more than without the addition of dynamic pressure. Applying the law of Bernulli on different flow velocities in a pipe, an increase in the volume flow without amplification of the setpoint springs 40 . 42 or without greater effective pressure and thus a constant total pressure loss allows.

3 zeigt eine graphische Darstellung des Durchflusses durch den Volumenstromregler in Abhängigkeit von dem Vordruck. Ersichtlich ist der maximale Durchfluss durch den Volumenstromregler bei Einsatz des Pilotventils 50 deutlich größer als der Durchfluss, der sich einstellt, wenn das Pilotventil 50 nicht vorhanden ist. 3 shows a graphical representation of the flow through the volumetric flow controller as a function of the form. The maximum flow through the volumetric flow controller is evident when using the pilot valve 50 significantly larger than the flow that occurs when the pilot valve 50 not available.

1 zeigt den erfindungsgemäßen Volumenstromregler in einem Zustand, bei dem das Regelventil 2 geöffnet ist, wobei der Volumenstrom zwischen der Ventilsitzkante 16 und dem Ventilkegel 18 von der Eingangsmündung 10 zur Ausgangsmündung 12 fließen kann. 2 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung des Regelventils nach 1, wobei das Regelventil 2 geschlossen ist, indem der Ventilkegel 18 an der Ventilsitzkante 16 ansteht. 1 shows the volumetric flow controller according to the invention in a state in which the control valve 2 is opened, wherein the volume flow between the valve seat edge 16 and the valve cone 18 from the entrance mouth 10 to the exit mouth 12 can flow. 2 shows an enlarged detail of the control valve after 1 , where the control valve 2 is closed by the poppet 18 at the valve seat edge 16 pending.

Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Volumenstromreglers ist der Ventilstift 54 mit der Blende 6 verbunden und zusammen mit der Blende 6 verstellbar. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführung der Stelleinrichtung für die Blende 6 beschränkt. In the in the 1 and 2 shown embodiment of the volume flow controller according to the invention is the valve pin 54 with the aperture 6 connected and together with the aperture 6 adjustable. However, the invention is not limited to this embodiment of the adjusting device for the diaphragm 6 limited.

4 gezeigt eine vergrößerte Darstellung des Regelventils 2, wobei dieses Regelventil 2 mit dem Regelventil der 1 und 2 im Wesentlichen übereinstimmt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel liegt bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 in der Anordnung des Ventilstifts 54, indem der Ventilstift 54 an der Blende 6 gegenüber der Blende 6 verstellbar angeordnet ist. Dazu umfasst die Stelleinrichtung für die Blende 6 eine Führungsstange 78, die zur Höhenverstellung der Blende 6 verstellt werden kann und die eine Bohrung 80 aufweist, in der der Ventilstift 54 gelagert ist, wobei der Ventilstift 54 über ein Außengewinde an dem Ventilstift 54 und ein Innengewinde in der Bohrung 80 gegenüber der Führungsstange 78 verstellt werden kann. 4 shown an enlarged view of the control valve 2 , this control valve 2 with the control valve the 1 and 2 is substantially identical, wherein like parts are provided with the same reference numerals. The difference to the previous embodiment is in the embodiment according to 4 in the arrangement of the valve pin 54 by removing the valve pin 54 at the aperture 6 opposite the aperture 6 is arranged adjustable. This includes the adjusting device for the aperture 6 a guide rod 78 , for height adjustment of the aperture 6 can be adjusted and the one hole 80 in which the valve pin 54 is stored, wherein the valve pin 54 via an external thread on the valve pin 54 and an internal thread in the bore 80 opposite the guide rod 78 can be adjusted.

5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Regelventils 2, wobei dieses Regelventil 2 mit dem Regelventil der 4 im Wesentlichen übereinstimmt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel liegt bei dem Ausführungsbeispiel nach 5 in der Anordnung des Ventilstifts 54, indem der Ventilstift 54 an dem Ventilgehäuse 4 gelagert und durch die Blende 6 durchgeführt ist. Dazu umfasst das Ventilgehäuse 4 einen damit verbundenen Schenkel 82 und ein Lagerteil 84, an dem der Ventilstift 54 höhenverstellbar befestigt ist. Der Ventilstift 54 erstreckt sich von dem Lagerteil 84 durch die Bohrung 80 in der Führungsstange 78. 5 shows an enlarged view of the control valve 2 , this control valve 2 with the control valve the 4 is substantially identical, wherein like parts are provided with the same reference numerals. The difference to the previous embodiment is in the embodiment according to 5 in the arrangement of the valve pin 54 by removing the valve pin 54 on the valve body 4 stored and through the aperture 6 is performed. This includes the valve housing 4 an associated leg 82 and a bearing part 84 at which the valve pin 54 height adjustable is attached. The valve pin 54 extends from the bearing part 84 through the hole 80 in the guide bar 78 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Regelventilcontrol valve
44: Ventilgehäusevalve housing
66: Blendecover
88th: VentilsitzbauteilValve seat member
99: oberer Randupper edge
1010: Eintrittsmündunginlet opening
1111: zylindrischer Ventilsitzbauteilabschnittcylindrical valve seat component section
1212: Austrittsmündungoutlet opening
1313: BlendendruckraumDazzle pressure chamber
1414: WirkdruckschraubeDifferential pressure screw
1616: KegeldichtkanteCone sealing edge
1818: Ventilkegelshuttle
2020: Ventilstangevalve rod
2222: Membranantriebdiaphragm actuator
2424: Membranmembrane
2626: Membran-BefestigungsteilDiaphragm mounting part
2828: Membran-BefestigungsteilDiaphragm mounting part
3030: Membrangehäusemembrane housing
3232: Druckkammerpressure chamber
3434: Druckkammerpressure chamber
3636: Vordruckleitungpriming lines
3838: Bohrungdrilling
4040: SollwertfederSetpoint spring
4242: SollwertfederSetpoint spring
4444: SollwertschraubeSetpoint screw
4646: Lagereinsatzbearing insert
4848: Kappecap
5050: Pilotventilpilot valve
5252: Ventilbohrungvalve bore
5454: Ventilstiftvalve pin
5656: Druckrohrpressure pipe
5858: Balgbellows
60 60: Dichtungsgehäuseseal housing
6262: Lagergehäusebearing housing
6464: Bohrungdrilling
6666: Querbohrungcross hole
6868: Querbohrungcross hole
6969: Balgverbindungbellows joint
7070: oberes Lagerupper bearing
7272: unteres Lagerlower camp
7474: Balggehäusebellows housing
7676: Lagerringbearing ring
7878: Führungsstangeguide rod
8080: Bohrungdrilling
8282: Schenkelleg
8484: Lagerteilbearing part

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007009822 B3 [0003]
EP 0751448 B1 [0004]

Claims

Volumetric flow controller without auxiliary power for flow control, with a valve housing (4), one arranged on the valve housing (4) valve seat member (8), a cooperating valve cone (18) and with a membrane drive (22) with a membrane (24), via a Valve rod (20) with the valve cone (18) is connected and with two pressure chambers (32, 34), wherein a pressure chamber (23) via a pre-pressure line (36) with the pre-pressure region upstream of the valve seat member (8) and the other pressure chamber (34) is connected via a bore (38) in the valve rod (20) with an existing in the valve seat member (8) Blendendruckraum (13) via a radially extending fluid conduit (56), characterized in that a centrally with the valve cone (18) connected to the valve plug member (14) comprises a central valve bore (52) connected to the bore (38) in the valve stem (20), and a throttle element is provided which communicates with the valve bore (52) e in pilot valve (50) forms.

Volume flow controller after Claim 1 , characterized in that the throttle element has an end tapered valve pin (54).

Volume flow controller after Claim 1 or 2 characterized in that the fluid conduit on the poppet member (14) has a radially extending pressure tube (56) extending from the opposite side valve bore (52) to the inside of the valve seat member (8).

Volume flow controller after Claim 2 , characterized in that the valve cone member is a differential pressure screw (14).

Volume flow controller after Claim 1 to 4 , characterized in that upstream of the valve seat member and downstream of the pre-pressure region has a, in particular adjustable, diaphragm (6) for setpoint adjustment of the volume flow.

Volume flow controller after Claim 5 , characterized in that the throttle element (54) connected to the diaphragm (6) and is adjustable together with the diaphragm (6).

Volume flow controller after Claim 5 , characterized in that the throttle element (54) on the diaphragm (6) relative to the diaphragm (6) is adjustably arranged.

Volumetric flow regulator according to claim one of the preceding claims, characterized in that the throttle element (54) connected to the valve housing (4) and relative to the valve housing (4) is adjustable.

Volume flow regulator according to one of the preceding claims, characterized in that between the valve rod (20) and the valve housing (4) a bellows arrangement for pressure relief of the compressive forces is mounted on the valve cone, on the one hand to the bellows connection (69) of the downstream pressure and on the other hand, the mixing pressure acts and the effective area of the bellows connection corresponds to the effective area of the valve plug.

Volume flow controller after Claim 9 , characterized in that a fluid connection between the space below the bellows (58) and provided with the mixing pressure to be acted upon pressure chamber (34) is provided.