DE1106137B

DE1106137B - Pressure reducing valve

Info

Publication number: DE1106137B
Application number: DEK30569A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Scholz
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1956-12-14
Filing date: 1956-12-14
Publication date: 1961-05-04

Description

Druckminderventil Die bekannten Druckminderventile für gasförmige oder flüssige Stoffe weisen einen Verschluß auf, bestehend aus einem Ventilsitz und einem Verschlußstück, von denen ein Teil fest im Gehäuse angeordnet ist, während der andere Teile beweglich ist und über ein Stellglied mit dem zur Einstellung des Hinterdruckes (Arbeitsdruckes) dienenden Regelglied verbunden ist. Der Hinterdruck übt auf das Regelglied eine Kraft aus, die einer an ihm wirkenden, willkürlich aufgebrachten und üblicherweise durch eine Feder hervorgerufenen Gegenkraft das Gleichgewicht hält. Dieses Gleichgewicht wird indessen dadurch zusätzlich beeinflußt, daß der Vordruck auf den beweglichen Teil des Verschlusses eine Kraft ausübt, die je nach der Bauart des Druckminderers im öffnenden oder schließenden Sinn wirkt und damit den Hinterdruck entweder anhebt oder absenkt.Pressure reducing valve The well-known pressure reducing valves for gaseous or liquid substances have a closure consisting of a valve seat and a closure piece, a part of which is fixedly arranged in the housing, during the other parts are movable and via an actuator to adjust the Is connected downstream pressure (working pressure) serving control element. The back pressure exerts a force on the regulating member that an arbitrarily applied force acting on it and the counterforce, usually created by a spring, is the equilibrium holds. This equilibrium is, however, additionally influenced by the fact that the Pre-pressure exerts a force on the moving part of the breech that varies according to the design of the pressure reducer acts in the opening or closing sense and thus the downstream pressure either increases or decreases.

Eine derartige Beeinflussung des Hinterdruckes durch die schwankende Höhe des Vordruckes ist unerwünscht. Selbst wenn in besonderen Fällen eine Abhängigkeit des Hinterdruckes von der Höhe des Vordruckes gefordert sein sollte, werden Richtung und Größe des Vordruckeinflusses kaum je im gewünschten Sinne liegen.Such an influence on the downstream pressure by the fluctuating The size of the form is undesirable. Even if in special cases a dependency of the downstream pressure should be required by the level of the pre-pressure, direction and size of the pre-pressure influence are hardly ever in the desired sense.

Es sind daher bereits Einrichtungen vorgeschlagen worden, die den Einfluß des Vordruckes ausgleichen sollen. So ist beispielsweise ein Vordruckausgleichkolben bekannt, der in dem vor dem Verschluß liegenden Hochdruckraum beweglich und abdichtend geführt und mit dem beweglichen Teil des Verschlusses kraft-oder formschlüssig verbunden ist. Dabei ist jedoch nachteilig, daß ein Kolben, besonders wenn er so leichtgängig sein soll, wie es bei einem empfindlichen Regelorgan notwendig ist, leicht Undichtigkeiten aufweist und so einen Austritt des unter dem hohen Vordruck stehenden Mediums zur Folge hat. Dies ist in vielen Fällen unerwünscht bzw. oft sogar unzulässig, vor allein wenn es sich um wertvolle Medien, wie etwa Edelgase, oder um brennbare oder gar giftige Substanzen handelt. Auch die Abführung der Leckmengen in den Hinterdruckraum ist nicht immer angängig, da die Undichtigkeit des Druckausgleichkolbens sich als Undichtigkeit des@Druckminderventils als solchen auswirken würde. Ebenso läßt sich der Ausweg, den Druckausgleichkolben durch eine zwar stets dichte Membran zu ersetzen, in den meisten Fällen nicht verwirklichen, da Querschnitt und Hub des Verschlusses eine verhältnismäßig kleine Membran mit ungewöhnlich großem Hub verlangen würden, die noch dazu unter dem meist hohen Vordruck steht. Man ist deshalb auch schon in der Weise vorgegangen, daß man den Vordruck in eine Druckkammer mit einem elastisch nachgiebigen Teil leitet, gegen den sich das üblicherweise am Gehäuse festliegende Ende der Belastungsfeder des Regelgliedes abstützt. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß eine zusätzliche Hochdruckleitung erforderlich ist, die von der Hauptleitung abzweigt und wegen der gegebenen Lage der Druckkammer außerhalb des Druckminderventils geführt werden muß.There have therefore already been proposed devices that the To compensate for the influence of the form. For example, there is a pressure compensation piston known, which is movable and sealing in the high pressure chamber located in front of the closure guided and connected to the movable part of the lock in a non-positive or positive manner is. However, it is disadvantageous that a piston, especially if it runs so smoothly should be, as it is necessary with a sensitive control organ, easy leaks has and so an exit of the medium standing under the high pre-pressure Consequence. In many cases, this is undesirable or even inadmissible only when it comes to valuable media, such as noble gases, or flammable or it is even a matter of poisonous substances. Also the discharge of the leakage into the back pressure chamber is not always accessible, as the leakage of the pressure compensation piston turns out to be Leakage of the @ pressure reducing valve as such. Likewise can the way out of replacing the pressure compensation piston with a membrane that is always tight, in most cases not possible because of the cross-section and stroke of the lock would require a relatively small membrane with an unusually large stroke, which is also under the mostly high pre-pressure. That's why you're already in proceeded the way that one the form in a pressure chamber with an elastic yielding part conducts, against which the usually fixed on the housing Supports the end of the loading spring of the control element. This facility has the disadvantage that an additional high pressure line is required from the main line branches off and because of the given position of the pressure chamber outside of the pressure reducing valve must be performed.

Es ist ferner bei Absperrvorrichtungen ganz allgemein bekannt, das Verschlußstück und den Ventilsitz verschiebbar auszubilden, wie aus der französischen Patentschrift 802 047 hervorgeht.It is also very generally known in shut-off devices that Form the closure piece and the valve seat slidably, as from the French Patent 802 047 is apparent.

Außerdem ist es bei Druckminderern bekannt, einen Ventilsitz zweiteilig auszubilden, wobei ein Teil in üblicher Weise fest, der andere zum Zwecke der Druckflußregelung entsprechend dem eingestellten Druck beweglich angeordnet ist. Wesentlich bei dieser Ausführung ist, daß sich das bewegliche Teilstück des Ventilsitzes nicht unter der Einwirkung des Vordruckes von selbst verschiebt, sondern nur mittels eines Handrades von außen in eine bestimmte Lage gebracht werden kann, in der es bis zur erneuten Verstellung ortsfest verbleibt. Diese Einrichtung weist daher die gleichen Nachteile wie die anderen bekannten Druckminderer auf.It is also known for pressure reducers to have a valve seat in two parts form, with one part fixed in the usual way, the other for the purpose of pressure flow control is arranged movably according to the set pressure. Essential in this Execution is that the movable part of the valve seat is not under the The effect of the form shifts by itself, but only by means of a handwheel can be brought into a certain position from the outside, in which it is up to the renewed Adjustment remains stationary. This device therefore has the same disadvantages like the other known pressure reducers.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch in einfacher und zuverlässiger Weise vermieden, daß der nicht vom Regelglied bewegte Teil .des Verschlusses zusätzlich im Gehäuse unter der Wirkung des Vordruckes selbsttätig verschiebbar angeordnet wird. In der Regel wird der Ventilsitz im Gehäuse verschiebbar ausgebildet. Vorzugsweise erfolgt dies dadurch, daß der verschiebbare Ventilsitz an einer elastisch nachgiebigen Wand einer vom Vordruck beaufschlagten Kammer befestigt wird, wobei diese Wand zweckmäßig durch eine Membran gebildet wird. In den Fällen, in denen als Regelglied ebenfalls eine Membran dient, wird ein besonders günstiges Ergebnis dann erzielt, wenn der wirksame Durchmesser von Ventilsitz und den beiden Membranen sowie die Spannung der Belastungsfedern der Membranen so aufeinander abgestimmt werden, daß der Einfluß des Vordruckes auf die Höhe des Hinterdruckes voll ausgeglichen wird. Selbstverständlich steht nichts im Wege, die Abstimmung der genannten Teile aufeinander auch so zu wählen, daß je nach den im einzelnen gewünschten Verhältnissen wahlweise eine -l)er- oder L'nterkompensierung eintritt.According to the invention, these disadvantages are thereby made simpler and more reliable Way avoided that the part not moved by the control member .des closure in addition arranged automatically displaceable in the housing under the action of the form will. As a rule, the valve seat is designed to be displaceable in the housing. Preferably this takes place in that the displaceable valve seat on an elastically yielding one Wall of a chamber acted upon by the pre-pressure is attached, this wall being expedient is formed by a membrane. In those cases where as a rule element a membrane is also used, a particularly favorable result is achieved if the effective diameter of the valve seat and the two diaphragms as well as the Tension of the loading springs of the membranes are coordinated so that the influence of the pre-pressure on the level of the downstream pressure is fully compensated. Of course, nothing stands in the way of the coordination of the parts mentioned also to be chosen in such a way that, depending on the conditions desired in each individual case, optional a -l) er or L'nterkompensation occurs.

Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung an Hand von zwei in schematischer Darstellung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen, und zwar zeigt Abb. 1 einen Schnitt durch ein hebelloses Druckminderventil mit in schließendem Sinn auf das Verschlußstück einwirkendem Vordruck und Abb.2 einen Schnitt durch ein Druckminderventil mit an einem Hebel sitzendem Verschlußstück, wobei der Vordruck auf das Verschlußstück in abhebendem Sinn einwirkt.The drawing illustrates the subject matter of the invention by hand of two exemplary embodiments shown in a schematic representation, and although Fig. 1 shows a section through a leverless pressure reducing valve with a closing valve Meaning of the pre-pressure acting on the closure piece and Fig. 2 a section through a pressure reducing valve with a closure piece seated on a lever, the form acts on the closure piece in a lifting sense.

Bei dem in Abb. 1 dargestellten Druckminderer ist im Ventilgehäuse 1 der aus Ventilsitz 2 und Verschlußstück 3 gebildete Verschluß angeordnet, wobei das Verschlußstück 3 im Ventilsitz 2 geführt ist. Das Verschlußstück 3 ist in üblicher Weise über einen Stift 5 mit der Membran 6 verbunden, die unter der Wirkung der Einstellfeder 7 steht.The pressure reducer shown in Fig. 1 is in the valve housing 1 arranged the closure formed from valve seat 2 and closure piece 3, wherein the closure piece 3 is guided in the valve seat 2. The closure piece 3 is in the usual Way connected via a pin 5 to the membrane 6, which is under the action of Setting spring 7 is at a standstill.

Der erfindungsgemäß verschiebbar im Ventilgehäuse 1 angeordnete Ventilsitz 2 ist an einer Membran 8 befestigt, die mittels des Schraubkörpers 9 im Gehäuse 1 gehalten ist. Zwischen Schraubkörper 9 und Membran 8 ist eine Feder 10 vorgesehen. Gehäuse 1, Ventilsitz 2 und :Membran 8 bilden die Kammer 11, die unter dem Druck des durch den Anschlußstutzen 12 eintretenden ':Mediums (Vordruck) steht, wobei durch die Feder 10 der Gleichgewichtszustand geschaffen wird.The valve seat which is arranged displaceably in the valve housing 1 according to the invention 2 is attached to a membrane 8, which by means of the screw 9 in the housing 1 is held. A spring 10 is provided between screw body 9 and membrane 8. Housing 1, valve seat 2 and: membrane 8 form the chamber 11, which is under pressure of the entering through the connection piece 12 ': medium (pre-pressure) is, where the state of equilibrium is created by the spring 10.

Die übrigen Teile des Druckminderventils entsprechen den bekannten Bauarten. Das auf den Hinterdruck entspannte Medium wird durch den Stutzen 13 aus dem Gehäuse 1 abgeführt.The other parts of the pressure reducing valve correspond to the known ones Types. The medium, which has been expanded to the back pressure, is discharged through the connector 13 the housing 1 discharged.

Die Arbeitsweise des Druckminderers ist folgende: Der in der Kammer 11 wirkende Vordruck drückt die Feder 10 in einem Maß zusammen, das durch die Größe der Membran 8 und die elastische Kennlinie der Feder 10 bedingt ist. Je höher der Vordruck ist, um so mehr wird die Feder 10 zusammengedrückt und um so weiter wird der Ventilsitz 2 aus seiner Ruhelage verschoben. Im gleichen Maß verschieben sich aber zusammen mit dem Ventilsitz 2 auch - infolge der Wirkung der Feder 4 und des Vordruckes - das Verschlußstück 3, Stift 5 und Membran 6, wobei die Einstellfeder 7 zusammengedrückt wird. Diese Feder 7 arbeitet damit in einer verkürzten Lage. Sie wird um so weiter zusammengedrückt, je größer unter dem Einfluß des Vordruckes die Ventilsitzverschiebung ist. Weitere Zusammendrückung bedeutet bekanntlich Zunahme der Federkraft, und Zunahme der Federkraft bedeutet eine Erhöhung des der Federkraft das Gleichgewicht haltenden Hinterdruckes. Steigender Vordruck bewirkt also eine Erhöhung des Hinterdruckes.The mode of operation of the pressure reducer is as follows: The one in the chamber 11 acting form compresses the spring 10 to a degree that is determined by the size the membrane 8 and the elastic characteristic of the spring 10 is caused. The higher the Pre-pressure is, the more the spring 10 is compressed and so on the valve seat 2 moved from its rest position. Shift to the same extent but together with the valve seat 2 also - due to the action of the spring 4 and the Form - the locking piece 3, pin 5 and diaphragm 6, the adjusting spring 7 is compressed. This spring 7 thus works in a shortened position. It is the more compressed, the greater it is under the influence of the form is the valve seat displacement. As is well known, further compression means increase the spring force, and an increase in the spring force means an increase in the spring force the equilibrium back pressure. Increasing pre-pressure therefore causes a Increase in the back pressure.

Während Druckminderv entile mit fester Anordnung des Ventilsitzes und im schließenden Sinne auf das Verschlußstück einwirkenden Vordruck die Tendenz haben, den Hinterdruck mit steigendem Vordruck zu senken (weil durch steigenden Vordruck das Verschlußstück immer fester auf seinen Sitz gepreßt wird), hat die erfindungsgemäße Ausbildung mit verschiebbarem Ventilsitz eine entgegengesetzte Tendenz zur Folge. Durch Wahl einer steiferen oder weicheren Feder 10 hat man es dabei in der Hand, die Ventilsitzverschiebung bei gegebenen Druckbedingungen größer öder kleiner festzulegen. Macht man die Verschiebung so groß, daß die Druckzunahme des Hinterdruckes infolge der Ventilsitzverschiebung gleich der Druckabnahme - hervorgerufen durch Wirkung des Vordruckes auf das Verschlußstück - ist, so wird durch die Anordnung gemäß der Erfindung ein völliger Ausgleich des Vordruckeinflusses erzielt.During pressure reducing valves with a fixed arrangement of the valve seat and, in the closing sense, the pre-pressure acting on the closure piece is the tendency have to reduce the outlet pressure with increasing inlet pressure (because by increasing Form the locking piece is pressed more and more firmly on its seat), has the Training according to the invention with a displaceable valve seat an opposite one Tendency to result. By choosing a stiffer or softer spring 10 you have it in the hand, the valve seat displacement is greater under given pressure conditions or to set it smaller. If the shift is made so great that the pressure increases the back pressure due to the valve seat displacement equal to the pressure decrease - caused by the action of the pre-pressure on the closure piece - is, so is by the arrangement according to the invention, a complete compensation of the form-pressure influence is achieved.

Wird die Feder 10 über das angegebene Maß hinaus noch weicher gemacht, so kann durch die hierbei auftretende noch größere Ventilsitzverschiebung und damit Zusammendrücken der Einstellfeder 7 sogar eine Überkompensierung des Vordruckeinflusses erreicht werden. Man erhält auf diese Weise ein Druckminderventil, dessen Hinterdrücke bei steigenden Vordrücken ansteigen, statt abzufallen.If the spring 10 is made even softer beyond the specified dimension, so can occur due to the even greater valve seat displacement and thus Compression of the setting spring 7 even overcompensates for the influence of the admission pressure can be achieved. In this way, a pressure reducing valve and its back pressure are obtained increase with increasing admission pressures instead of decreasing.

Bei dem Druckminderventil nach Abb.2 wird die Bewegung der Membran 6 auf das Verschlußstück 3 über den Stift 5 sowie die Stange 15 hebelartig übertragen, wobei der Vordruck das Verschlußstück 3 von seinem Sitz abzuheben bestrebt ist. Derartige Druckminderventile liefern bekanntlich bei steigenden Vordrücken Hinterdrücke mit ansteigender Tendenz.In the case of the pressure reducing valve according to Fig. 2, the movement of the diaphragm 6 transferred like a lever to the locking piece 3 via the pin 5 and the rod 15, wherein the form tends to lift the closure piece 3 from its seat. It is known that such pressure reducing valves supply back pressures with increasing inlet pressures with an increasing tendency.

Auch in diesem Fall ist der Ventilsitz 2 verschiebbar im Gehäuse 1 angeordnet, und zwar durch seine Befestigung an der Membran 8, die ihrerseits über den Schraubenkörper 9 im Gehäuse 1 eingespannt ist und so die Druckkammer 11 bildet. Die zwischen Schraubkörper 9 und Membran 8 angeordnete Feder 10 hält auch hier der auf die Membran 8 wirkenden Kraft des Vordruckes das Gleichgewicht.In this case too, the valve seat 2 is displaceable in the housing 1 arranged by its attachment to the membrane 8, which in turn over the screw body 9 is clamped in the housing 1 and thus forms the pressure chamber 11. The spring 10 arranged between the screw body 9 and the membrane 8 also holds the here acting on the membrane 8 force of the form the equilibrium.

Die Erfindung läßt sich sinngemäß in der verschiedensten Weise verwirklichen und ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann der Verschluß eine andere Ausbildung aufweisen, ebenso wie an Stelle einer Membran auch ein Kolben od. dgl. als Regelglied verwendet werden kann. Auch kann für die auf das Regelglied wirkende Gegenkraft außer der üblichen Feder der Druck eines Gaspolsters oder eine Gewichtsbelastung gewählt werden, wie überhaupt Größe, Ausbildung und Wirkungsweise des Druckminderers sich nach den jeweiligen Erfordernissen des Einzelfalles richten, sofern nur an Stelle der bisher üblichen Anordnung mit nur einem beweglichen Verschlußstück beide in gegenseitiger Ein-, Wirkung stehende Verschlußteile beweglich im Gehäuse gelagert sind.The invention can be implemented in a wide variety of ways and is not limited to the exemplary embodiments shown. So can he Closure have a different design, as well as in place of a membrane a piston or the like can be used as a control element. Also can for that on the counterforce acting on the regulating element, in addition to the usual spring, is the pressure of a gas cushion or a weight load can be chosen, such as size, training and general The mode of action of the pressure reducer depends on the respective requirements of the individual case direct, provided that only in place of the previously usual arrangement with only one movable Closure piece, both of the closure parts standing in mutual action, movable are stored in the housing.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Pressure reducing valve for gaseous or liquid Substances with a closure, consisting of a valve seat and a closure piece, of which one part is movable against the other and of which the movable part Via an actuator directly or indirectly with the one for setting the downstream pressure serving control element is connected, characterized in that the not from the control element moving part of the lock (2, 3) also in the housing (1) under the effect of the form is arranged to be automatically displaceable.

2. Pressure reducing valve after Claim 1, characterized in that the valve seat (2) is additionally displaceable Part is.

3. Pressure reducing valve according to claims 1 and 2, characterized in that that the sliding Valve seat (2) with an elastically yielding one Wall (8) is connected to a chamber (11) acted upon by the pre-pressure.

4. Pressure reducing valve according to claim 3, characterized in that the elastically flexible wall The chamber (11) acted upon by the pre-pressure is used by a membrane (8).

5. Pressure reducing valve according to claims 1 to 4 with a membrane as the control element, characterized in that that the effective diameter of the valve seat (2) and the two membranes (6, 8) as well as the tension of the loading springs (7, 10) of the two diaphragms so on one another are coordinated so that the influence of the form on the level of the back pressure is fully is balanced or, if necessary, over or undercompensated. Considered References: French Patent No. 802 047. Earlier contemplated Patents: German Patent No. 1046 973.