DE1169232B

DE1169232B - Device for the gradual expansion of a work medium under high pressure

Info

Publication number: DE1169232B
Application number: DEZ8720A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Carl Herbert Zikesch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-05-05
Filing date: 1961-05-05
Publication date: 1964-04-30

Description

Einrichtung zur stufenweisen Entspannung eines unter hohem Druck stehenden Arbeitsmittels Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur stufenweisen Entspannung eines unter hohem Druck stehenden Arbeitsmittels mit einem durch den Betriebsdruck geschlossenen gehaltenen Schaltventil und einer vorgeschalteten Drosselstrecke. Diese Einrichtung hat den Zweck, nach öffnen des als Auf-Zu-Ventil ausgebildeten Schaltventils den größten Teil des Druckes abzubauen, um einen Strahlenverschleiß des Verschlußstücks zu vermeiden. Ein solches Ventil dient insbesondere zur Abführung einer Mindestwassermenge für Hochdruckpumpen, wobei auf der Hochdruckseite Drücke bis zu 500 atü liegen, die bis auf etwa 10 atü reduziert werden müssen.Device for the gradual relaxation of a person under high pressure Working equipment The invention relates to a device for stepwise Relaxation of a work medium under high pressure with a through the Operating pressure closed held switching valve and an upstream throttle section. The purpose of this device is to open the open-close valve Switching valve to reduce most of the pressure to prevent jet wear to avoid the closure piece. Such a valve is used in particular for discharge a minimum amount of water for high pressure pumps, with pressures on the high pressure side up to 500 atü, which must be reduced to about 10 atü.

Bei einer bekannten Ausführungsform erfolgt die Betätigung des Schaltventils durch Hebel, was bei den Kräften, die auf dem Verschlußstück liegen, auf Schwierigkeiten stößt.In a known embodiment, the switching valve is actuated by lever, which is difficult with the forces acting on the locking piece bumps.

Um die aufgezeigte Schwierigkeit zu beheben, schlägt die Erfindung die Lösung desselben technischen Problems auf hydraulischem Wege vor.In order to remedy the problem pointed out, the invention proposes the solution of the same technical problem by hydraulic means.

Es ist eine hydraulische Schiebervorsteuerung für einen Hochdruckbetrieb mit einer Regelung auf der Auslaßseite bekannt, wobei der Druck in der Vorsteuerung wesentlich kleiner sein soll als der Druck in der Hauptsteuerung. Das wird dadurch erreicht, daß die Drucksenkung in der Vorsteuerung mittels einer Reihenschaltung zweier Drosselstellen erfolgt, von denen die eine Drosselstelle fest ist und die andere sich entsprechend der Relativbewegung des Vorsteuerkolbens bewegt. Eine solche Ausführung ist nicht für hohe Drücke wie beim Erfindungsgegenstand geeignet, da solche Drücke für den Betrieb von Servomotoren nicht verwendet werden können.It is a hydraulic valve pilot control for high pressure operation known with a control on the outlet side, the pressure in the pilot control should be much smaller than the pressure in the main control. That will be the result achieves that the pressure reduction in the pilot control by means of a series connection two throttle points takes place, of which one throttle point is fixed and the other moves according to the relative movement of the pilot piston. Such Execution is not suitable for high pressures as in the subject matter of the invention, there such pressures cannot be used for the operation of servomotors.

Es ist auch bekannt, ein steuerndes Medium auf einen Kolben wirken zu lassen. Die Bewegung dieses Kolbens hat eine Bewegung eines Verschlußstückes zur Folge. Beide Seiten des Kolbens werden von steuernden Medien unter Zwischenschaltung einer Drosselstrecke beaufschlagt. Diese Ausführung ist für einen anderen technischen Zweck gedacht, nämlich für eine Regelung und hat eine andere Schaltung der Drosselstelle, während der Erfindungsgegenstand für eine Regelung nicht geeignet ist.It is also known that a controlling medium can act on a piston allow. The movement of this piston has a movement of a closure piece result. Both sides of the piston are interposed by controlling media acted upon by a throttle section. This version is for another technical one Purpose intended, namely for a regulation and has a different circuit of the throttle point, while the subject matter of the invention is not suitable for regulation.

Gegenüber dem Bekannten kennzeichnet sich die Erfindung durch die Kombination der folgenden an sich bekannten Maßnahmen: a) Betätigung des Verschlußstücks des Schaltventils durch den Kolben eines Servomotors; b) vervielfachte Kolbenquerschnittfläche des Servomotors gegenüber dem Querschnitt des Verschlusstücks des Schaltventils; c) Betätigung des Kolbens des Servomotors in öffnungsrichtung durch das Arbeitsmittel über ein fremdgesteuertes Hilfsventil; d) Anordnung des den Servomotor steuernden Hilfsventils zwischen der Drosselstrecke und dem Kolben. Eine solche Einrichtung ist in der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch im Längsschnitt dargestellt.Compared to the known, the invention is characterized by Combination of the following measures known per se: a) actuation of the closure piece the switching valve by the piston of a servo motor; b) multiplied piston cross-sectional area of the servomotor opposite the cross section of the closure piece of the switching valve; c) actuation of the piston of the servomotor in the opening direction by the working medium via an externally controlled auxiliary valve; d) Arrangement of the servomotor controlling Auxiliary valve between the throttle section and the piston. Such a facility is in the drawing in an exemplary embodiment schematically in longitudinal section shown.

Das Arbeitsmittel tritt bei 1 in eine Drosselstrecke 2 ein, die einem Schaltventil 3 vorgeschaltet ist. Das Ende 4 der Drosselstrecke 2 ist über ein fremdgesteuertes Hilfsventil 5 mit dem Druckraum 6 eines Servomotors 11 verbunden. Die Steuerurig des Hilfsventils 5 kann auf hydraulischem, pneumatischem oder elektrischem Wege erfolgen. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Steuerung des Hilfsventils 5 unter Vermittlung einer Membran 7. Erhält die Membran 7 aus der Steuerleitung 8 einen Impuls, so öffnet das Hilfsventils, wodurch das Arbeitsmittel aus dem Ende der Drosselstrecke 2 aus der Leitung 9 über das Hilfsventil 5 und die Leitung 10 in den Druckraum 6 strömen kann, um den Servomotor 11 mit dem Arbeitsmittel zu beaufschlagen und das Schaltventil 3 zu betätigen. Der Servomotor 11 hat gegenüber dem des Schaltventils 3 eine vervielfachte Querschnittsfläche.At 1, the working fluid enters a throttle section 2, which is connected upstream of a switching valve 3. The end 4 of the throttle section 2 is connected to the pressure chamber 6 of a servomotor 11 via an externally controlled auxiliary valve 5. The auxiliary valve 5 can be controlled hydraulically, pneumatically or electrically. In the embodiment shown in the drawing, the control of the auxiliary valve 5 takes place through the intermediary of a membrane 7. If the membrane 7 receives a pulse from the control line 8, the auxiliary valve opens, whereby the working fluid from the end of the throttle section 2 from the line 9 via the Auxiliary valve 5 and the line 10 can flow into the pressure chamber 6 in order to act on the servomotor 11 with the working medium and to actuate the switching valve 3. The servomotor 11 has a multiplied cross-sectional area compared to that of the switching valve 3.

Die einzelnen aufeinanderfolgenden Drosselkörper 15 der Drosselstrecke 2 sind zu einem Stück vereinigt und in dem Gehäuse 14 leicht ein- und ausziehbar angeordnet. Wenn beispielsweise die einzelnen Drosselquerschnitte der stufenförmigen Drosselung zu klein oder zu groß sind, so ist es ohne weiteres möglich, das einzige, die gesamte Drosselstrecke bildende Stück durch ein anderes zu ersetzen. Ebenfalls ist es möglich, bei Verschleiß einer Drosselstrecke das einzige Stück in kürzester Zeit bei irgendeinem Betriebsstillstand gegen ein anderes auszuwechseln.The individual successive throttle bodies 15 of the throttle section 2 are combined into one piece and can easily be pulled in and out in the housing 14 arranged. For example, if the individual throttle cross-sections of the step-shaped Throttling are too small or too large, it is easily possible that only one, to replace the entire throttle section with another piece. Likewise it is possible to remove the only piece in the shortest possible time if a throttle section is worn Time to swap for another in the event of any operational downtime.

Durch die einstückige Ausbildung der Drosselstrecke ist die Voraussetzung gegeben, daß die Zulaufseite 1 und die Ablaufseite 12 und 13 gegeneinander sowie gleichzeitig gegen die Außenluft abgedichtet sind. Das Ende 4 der Drosselstrecke ist als Laterne 16 ausgebildet. Zwischen den das selbstdichtende Laternenende 4 umgebenden Packungen 17 und 18 ist eine Laterne 19 eingesetzt. Hierbei ist die Drosselstrecke unter Einspannung der Packungen 17, 18 gegen einen in das Gehäuse 14 eingreifenden Sprengring 22 durch eine Spannvorrichtung 23, 26, 27 eingespannt und nach außen herausziehbar angeordnet.Due to the one-piece design of the throttle section, the prerequisite is that the inlet side 1 and the outlet side 12 and 13 are sealed against each other and at the same time against the outside air. The end 4 of the throttle section is designed as a lantern 16. A lantern 19 is inserted between the packs 17 and 18 surrounding the self-sealing lantern end 4. Here, the throttle section is clamped with the packs 17, 18 clamped against a snap ring 22 engaging in the housing 14 by a clamping device 23, 26, 27 and is arranged so that it can be pulled outwards.

Sobald der Betriebsfall eintritt, daß beispielsweise Mindestmengenwasser einer Speisepumpe abgeführt werden soll und dabei von dem Anfangsdruck auf den geringen Enddruck reduziert werden muß, tritt folgendes ein: Das Hilfsventil 5 wird von einem aufgesetzten Servomotor entweder durch Preßluft oder Ölkolben oder elektrisch gesteuert. Der verhältnismäßig kleine Querschnitt des Ventils 5 läßt niedrige Spindelkräfte dieses Ventils zu, so daß beispielsweise eine normale Preßluftmembrane zum Öffnen dieses Ventils Verwendung finden kann. Im geschlossenen Zustand liegt auf der Membran 7 ein bestimmter Druck, der in dem jeweiligen Betrieb üblich ist, z. B. 1 bis 1,5 atü. Diese Kraft genügt, um das Hilfsventil 5 geschlossen zu halten. Soll nun das Wasser abgeführt werden, so erfolgt eine Impulsgabe, die die Preßluft über der Membran 7 absteuert und das Hilfsventil 5 langsam öffnen läßt. Beim Öffnen des Hilfsventils baut sich in der Leitung 10 und im Druckraum 6 über dem Servomotor 11 langsam ein Druck auf. Sobald dieser Druck z. B. den fünften Teil des Betriebsdruckes erreicht hat, öffnet das Schaltventil 3. Inzwischen hat das Hilfsventil s ganz aufgemacht. Es würde sich nun bei vollkommen geöffnetem Schaltventil 3 und vollkommen geöffnetem Hilfsventil 5 der Druckausgleich von der Hochdruckseite 1 über das Hilfsventil 5 bis zum Druckraum 6 über dem Servomotor 11 aufbauen auf den eigentlichen hohen Betriebsdruck. Das ist aber unzulässig. Deshalb wurde die Steuerleitung 12 hinter der festen Drosselstrecke 2 angeschlossen.As soon as the operating situation occurs that, for example, minimum amount of water from a feed pump is to be discharged and must be reduced from the initial pressure to the low final pressure, the following occurs: The auxiliary valve 5 is controlled by an attached servomotor either by compressed air or oil pistons or electrically. The relatively small cross section of the valve 5 allows low spindle forces of this valve, so that, for example, a normal compressed air membrane can be used to open this valve. In the closed state there is a certain pressure on the membrane 7, which is usual in the respective company, e.g. B. 1 to 1.5 atm. This force is sufficient to keep the auxiliary valve 5 closed. If the water is now to be removed, a pulse is emitted which switches off the compressed air over the membrane 7 and allows the auxiliary valve 5 to open slowly. When the auxiliary valve is opened, pressure slowly builds up in the line 10 and in the pressure chamber 6 above the servomotor 11. As soon as this pressure z. B. has reached the fifth part of the operating pressure, the switching valve 3 opens. In the meantime, the auxiliary valve s has opened completely. With the switching valve 3 fully open and the auxiliary valve 5 fully open, the pressure equalization from the high pressure side 1 via the auxiliary valve 5 to the pressure chamber 6 above the servomotor 11 would build up to the actual high operating pressure. But that is inadmissible. The control line 12 was therefore connected behind the fixed throttle section 2.

Wenn das Schaltventil 3 jetzt geöffnet hat, tritt ein Fluß von 1 über 2 und 13 und 3 ein, und die Drosselwirkung der stufenweisen Drosseleinsätze 2 tritt in Tätigkeit und baut den Druck auf das fließende Medium ab. Infolgedessen erhält die Steuerleitung 12, das Hilfsventil 5 und der Druckraum 6 über dem Servomotor 11 den bereits abgebauten Druck. Gleichzeitig aber baut sich auch der Druck vor dem Verschlußstück des Schaltventils 3 ab, so daß ein noch niedrigerer Druck genügt, um das Schaltventil 3 durch den Servomotor 11 offenzuhalten. Durch diese Funktion ist gewährleistet, daß weder die Stopfbüchsen des Hilfsventils 5 noch die Dichtung des Servomotors 11 unter unzulässig hohem Druck stehen.If the switching valve 3 has now opened, a flow of 1 occurs via 2 and 13 and 3, and the throttling effect of the gradual throttle inserts 2 comes into action and reduces the pressure on the flowing medium. As a result, the control line 12, the auxiliary valve 5 and the pressure chamber 6 above the servomotor 11 receive the pressure that has already been reduced. At the same time, however, the pressure in front of the closure piece of the switching valve 3 also decreases, so that an even lower pressure is sufficient to keep the switching valve 3 open by the servomotor 11. This function ensures that neither the stuffing boxes of the auxiliary valve 5 nor the seal of the servo motor 11 are under unacceptably high pressure.

Soll nun das Schaltventi13 wieder schließen, so wird durch Impulsgabe Preßluft oder dergleichen Steuermittel auf die Membran 7 gesetzt, welche das Hilfsventil s schließt. Durch das geschlossene Hilfsventil 5 wird der Zulaufdruck von 12 abgeschlossen und durch Undichtigkeit des Kolben 11 oder durch eine Drosselabführung, die mit Pfeil aus dem Druckraum 6 nach außen mündet. sinkt der Druck im Druckraum 6 auf Null ab, und die vorgesehene Feder wie auch der Druck unter dem Verschlußstück des Schaltventils 3 schließen dieses wieder. Das Schaltventil 3 wird nunmehr mit dem vollen Anfangsdruck belastet und kann dadurch fest auf seinen Sitz gepreßt werden und schließt dabei dicht.If the switching valve 13 is now to close again, a pulse is given Compressed air or the like control means placed on the membrane 7, which the auxiliary valve s closes. The inlet pressure of 12 is closed by the closed auxiliary valve 5 and by leakage of the piston 11 or by a throttle discharge, which with Arrow from the pressure chamber 6 opens outwards. the pressure in the pressure chamber 6 drops Zero off, and the provided spring as well as the pressure under the locking piece of the Switching valve 3 close this again. The switching valve 3 is now with the loaded at full initial pressure and can thus be pressed firmly onto its seat and closes tightly.

Claims

Claim: Device for the gradual expansion of a working medium under high pressure with a switching valve kept closed by the operating pressure and an upstream fixed throttle section, characterized by the combination of the following known measures: a) actuation of the closure piece of the switching valve by the piston of a servo motor; b) increased piston cross-sectional area of the servomotor compared to the cross-section of the closure piece of the switching valve; c) actuation of the piston of the servomotor in the opening direction by the working medium via an externally controlled auxiliary valve; d) Arrangement of the auxiliary valve controlling the servomotor between the throttle section and the piston. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 166 914, 349 305, 802 298; 830 142; German Auslegeschriften Nos. 1066 828, 1068 965; German utility model No. 1784 530; Swiss Patent No. 211709; U.S. Patent Nos. 1915,867, 2,309,848, 2,393,280, 2,40016l., 2,805,038.