DE1178655B

DE1178655B - Control valve

Info

Publication number: DE1178655B
Application number: DED38388A
Authority: DE
Inventors: Knud Aage Hansen; Carl Sorensen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1962-03-17
Filing date: 1962-03-17
Publication date: 1964-09-24
Also published as: GB1025225A

Description

Regelventil Für viele Anwendungszwecke ist die normale Charakteristik eines Regelventils, bei der die Durchflußmenge ungefähr linear vom Hub abhängt, ungeeignet oder entspricht nicht den optimalen Forderungen. Diesen Nachteil versuchte man bisher im wesentlichen durch eine besondere Formgestaltung des Verschlußteils zu überwinden, beispielsweise indem man ihm einen in die Ventilöffnung hineinragenden, den Durchflußquerschnitt verkleinernden Fortsatz gab. Solche Verschlußteile sind schwer herzustellen.Control valve The normal characteristic is for many applications a control valve in which the flow rate depends approximately linearly on the stroke, unsuitable or does not meet the optimal requirements. Tried this disadvantage one hitherto essentially by a special design of the closure part to overcome, for example by giving it a protruding into the valve opening, the flow cross-section reducing extension gave. Such closure parts are difficult to manufacture.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Ventilkonstruktionen liegt darin, daß sie nicht über einen großen Bereich der Durchflußmenge hinweg genau regeln können. Ventile, die eine große Durchflußmenge hindurchlassen, sind für die genaue Einstellung kleiner Durchflußmengen ungeeignet; Ventile, die in diesem Bereich genau regeln, können keine großen Durchflußmengen verarbeiten.Another disadvantage of the known valve designs is that that they cannot precisely regulate the flow rate over a large range. Valves that allow a large flow rate are for precise adjustment unsuitable for small flow rates; Valves that regulate precisely in this area, cannot handle large flow rates.

Ein typisches Beispiel für diese Schwierigkeiten bieten Warmwasser-Sammelheizungen, bei denen zur Aufrechterhaltung einer eingeregelten Raumtemperatur nur eine ganz kleine Wassermenge notwendig ist, z. B. 2,51/h. Kleine Änderungen der Raumtemperatur erfordern eine entsprechend geringe Änderung der Wassermenge. Zum schnellen Aufheizen eines Raumes jedoch, z. B. nach dem Lüften, soll eine wesentlich größere Wassermenge hindurchgeleitet werden, wobei der für die normale Regelung günstige Proportionalitätsfaktor nicht mehr ausreicht. Notgedrungen hat man bisher thermostatisch gesteuerte Heizungsventile verwendet, die für eine große Durchflußmenge berechnet waren und im Bereich kleiner Durchflußmengen ungenau regelten, häufig sogar störende Geräusche verursachten.A typical example of these difficulties is provided by hot water collective heating systems, in those for maintaining a regulated room temperature only one completely small amount of water is necessary, e.g. B. 2.51 / h. Small changes in room temperature require a correspondingly small change in the amount of water. For quick heating of a room, however, e.g. B. after airing, should a much larger amount of water are passed through, the proportionality factor which is favorable for normal regulation is no longer sufficient. Up until now, thermostatically controlled heating valves were an absolute necessity used that were calculated for a large flow rate and smaller in the range Flow rates inaccurately regulated, often even caused annoying noises.

Es ist daher erstrebenswert, ein Regelventil mit zwei Regelbereichen verschiedener Charakteristik anzugeben, nämlich einen auf eine kleine Durchflußmenge abgestimmten Kennlinienteil.It is therefore desirable to have a control valve with two control ranges different characteristics, namely one on a small flow rate coordinated part of the characteristic curve.

Zur Lösung dieses Problems wird erfindungsgemäß von einem Regelventil mit einem vom Druck des zu regelnden Druckmittels betätigbaren Antriebsmittel ausgegangen, auf dessen Rückseite das zu regelnde Druckmittel durch entsprechend bemessene Bohrungen gelangt, z. B. einer Membran, für ein Hauptventil und einem die Druckverhältnisse am Antriebsmittel beeinflussenden, dem Hauptventil parallel geschalteten kontinuierlich verstellbaren Hilfsventil, insbesondere thermostatisch gesteuertes Heizungsventil.According to the invention, a control valve is used to solve this problem based on a drive means that can be actuated by the pressure of the pressure medium to be regulated, the pressure medium to be regulated through appropriately sized bores on the rear side arrives, e.g. B. a membrane for a main valve and the pressure conditions on the drive means influencing, the main valve connected in parallel continuously adjustable auxiliary valve, in particular thermostatically controlled heating valve.

Unter Verwendung eines solchen Regelventils kann man das der Erfindung zugrunde liegende Problem dadurch lösen, daß das Hilfsventil in an sich bekannter Weise seinen Sitz auf dem Antriebsmittel des Hauptventils hat und ebenso wie die zur Rückseite desselben führenden Bohrungen so bemessen und gestaltet ist, daß sich das Hauptventil erst in einer Zwischenstellung des Hilfsventils öffnet und dann am Verschlußteil des Hilfsventils abstützt.Using such a control valve one can do that of the invention solve the underlying problem in that the auxiliary valve is known per se Way has its seat on the drive means of the main valve and just like the to the rear of the same leading holes is dimensioned and designed so that the main valve only opens in an intermediate position of the auxiliary valve and then supported on the closure part of the auxiliary valve.

Während des ersten Teils der Hubbewegung des Hilfsventils wird eine kleine, vom Hub abhängige Flüssigkeitsmenge durchgelassen, ohne daß der Betätigungsdruck des Antriebsmittels erreicht wird. Daher wirkt das Hilfsventil als ganz normales Ventil mit kleiner Durchflußöffnung. Sobald das Hilfsventil eine bestimmte Hubstellung .erreicht hat, steigt der Differenzdruck am Antriebsmittel derart an, daß sich das Hauptventil öffnet. Alsdann stützt sich das Hauptventil am Hilfsventil ab; es ergibt sich eine kraftschlüssige Kupplung zwischen den beiden Ventilen, so daß nunmehr das Hauptventil mit seiner großen Durchflußöffnung in direkter Abhängigkeit von der kontinuierlichen Hubbewegung des Hilfsventils gesteuert wird. Es gibt zwar schon Magnetventile mit einem recht ähnlichen Aufbau, bei denen das Hilfsventil in der einen Stellung eine Düse in einer Membran verschließt und diese in der anderen Stellen offenhält. Im ersten Fall baut sich im Raum oberhalb der Membran durch die Löcher hindurch ein Druck gleich dem Eintrittsdruck des Ventils auf, der die Membran geschlossen hält. Im zweiten Fall wird der Druck über die Düsenöffnung abgebaut, so daß die Membran nunmehr öffnet. Diese Ventile können jedoch nur intermittierend öffnen und schließen, eignen sich daher nicht für die kontinuierliche Regelung.During the first part of the lifting movement of the auxiliary valve, a small amount of fluid, depending on the stroke, is allowed to pass without the actuation pressure of the drive means is achieved. Therefore, the auxiliary valve acts as a completely normal one Valve with a small flow opening. As soon as the auxiliary valve has a certain stroke position . Has reached, the differential pressure at the drive means increases in such a way that the Main valve opens. The main valve is then supported on the auxiliary valve; it results a positive coupling between the two valves, so that now the main valve with its large flow opening in direct dependence on the continuous stroke movement of the auxiliary valve is controlled. It There are already solenoid valves with a very similar structure in which the auxiliary valve in one position a nozzle in a membrane closes and this in the other Keeps positions open. In the first case builds up in the space above the membrane through the Holes through a pressure equal to the inlet pressure of the valve, which the diaphragm keeps closed. In the second case, the pressure is reduced via the nozzle opening, so that the membrane now opens. However, these valves can only be used intermittently opening and closing are therefore not suitable for continuous control.

Es ist ferner bekannt, zwei direkt gesteuerte Magnetventile, von denen das eine einen kleinen Durchflußquerschnitt und das andere einen großen Durchflußquerschnitt steuert, parallel zueinander zu verwenden. Man kann also mit dem einen Ventil eine kleine Flüssigkeitsmenge und mit dem anderen Ventil eine größere Flüssigkeitsmenge regeln. Diese Regelung geschieht jedoch wiederum intermittierend und ferner mit Hilfe von zwei voneinander unabhängigen Ventilen.It is also known two directly controlled solenoid valves, one of which one has a small flow area and the other a large flow area controls to use in parallel with each other. So you can do one with one valve small amount of liquid and with the other valve a larger amount of liquid rules. However, this regulation happens again intermittently and furthermore with With the help of two independent valves.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt F i g. 1 in einem Diagramm die Durchflußmenge in Abhängigkeit vom Hub bei einem erfindungsgemäßen Ventil und F i g. 2 in einem Längsschnitt ein Ventil gemäß der Erfindung.Further features of the invention emerge from the subclaims. The invention is illustrated using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing described. It shows F i g. 1 in a diagram the flow rate as a function of from the stroke in a valve according to the invention and FIG. 2 in a longitudinal section Valve according to the invention.

Wesentlich für die Funktion des erfindungsgemäßen Ventils ist die in F i g. 1 veranschaulichte Charakteristik. Die Durchflußmenge D nimmt über den ersten Abschnitt des Hubes h des Hilfsventils allmählich ungefähr längs der Geraden I zu. Von einem bestimmten Punkt an, in dem das Hauptventil öffnet, nimmt die Durchflußmenge D längs der sehr viel steileren Geraden II in Abhängigkeit vom Hub h zu. Man kann daher sowohl im Bereich eines kleineren als auch im Bereich eines größeren Flüssigkeitsbedarfs einwandfrei regeln.Essential for the function of the valve according to the invention is in Fig. 1 characteristic illustrated. The flow rate D increases over the first section of the stroke h of the auxiliary valve gradually approximately along the straight line I to. From a certain point on when the main valve opens, the flow rate increases D along the much steeper straight line II as a function of the stroke h. One can therefore both in the area of a smaller and in the area of a larger fluid requirement regulate properly.

Bei dem Ausführungsbeispiel in F i g. 2 besitzt das Gehäuse 1 einen Eintrittsstutzen 2, einen Austrittsstutzen 3 und einen Deckelstutzen 4. Der Hauptventilsitz 5 trennt den Eintrittsraum 6 vom Austrittsraum 7. Ein im Deckelstutzen 4 gehaltener Deckel 8 klemmt die Membran 9 fest, die das Hauptverschlußstück 10 trägt und einen Ausgleichsraum 11 zwischen sich und dem Deckel 8 begrenzt. Dieser Ausgleichsraum steht über Bohrungen 12 in der Membran 9 mit dem Eintrittsraum 6 und über die zentrische Öffnung 13 mit dem Austrittsraum 7 in Verbindung.In the embodiment in FIG. 2, the housing 1 has a Inlet nozzle 2, an outlet nozzle 3 and a cover nozzle 4. The main valve seat 5 separates the inlet space 6 from the outlet space 7 Lid 8 clamps the membrane 9, which carries the main closure piece 10 and one Compensating space 11 is limited between itself and the cover 8. This compensation space stands over bores 12 in the membrane 9 with the inlet space 6 and over the central Opening 13 with the outlet space 7 in connection.

Auf dem Deckel ist ein thermostatisches Betätigungselement 14 befestigt, dessen Balgdose 15 mit dem Verschlußteil16 verbunden ist. Über das Kapillarrohr 17 wird das thermostatische Betätigungsmittel in den Raum 18 eingeleitet. Das untere Ende des Verschlußteils 16 hat einen Kegel 19 mit einem Kegelwinkel von weniger als 60° ausgebildet. Das obere Ende der zentrischen Öffnung 13 in der'Membran dient als Hilfsventilsitz 20. Die Teile 16 und 19 bilden zusammen ein Hilfsventil.A thermostatic actuating element 14 , the bellows box 15 of which is connected to the closure part 16, is attached to the cover. The thermostatic actuation means is introduced into the space 18 via the capillary tube 17. The lower end of the closure part 16 has a cone 19 with a cone angle of less than 60 °. The upper end of the central opening 13 in the membrane serves as an auxiliary valve seat 20. The parts 16 and 19 together form an auxiliary valve.

Der in der Zeichnung veranschaulichte Betriebszustand entspricht etwa einem Punkt a auf dem Kurvenast II der F i g. 1. Das Hauptventil 10 ist etwas geöffnet. Die Öffnungsbewegung ist durch den Anschlag der Membran 9 am Verschlußteil 16 begrenzt. Es sei angenommen daß mit Hilfe des veranschaulichten Ventils die Temperatur eines an eine Warmwasser-Heizung angeschlossenen Raumes geregelt werden soll. Wenn nun infolge der Wärmezufuhr die Temperatur im Raum steigt, wird die Balgdose 15 und damit der Verschlußteil 16 niedergedrückt, bis schließlich das Hauptventil vollständig geschlossen ist. Sinkt die Temperatur im Raum nun etwas, so wird der Verschlußteil16 wieder etwas angehoben, beispielsweise bis zum Punkt b auf dem Kurvenast I der F i g. 1. Dieser Bewegung folgt aber die Membran 9 mit dem Hauptventil 10 nicht, weil der Druck im Eintrittsraum 6 sich über die Löcher 12 in der Membran in den Ausgleichsraum 11 fortgepflanzt hat. Da die Membran auf ihrer Oberseite über einen größeren Bereich dem Druck ausgesetzt ist als an ihrer Unterseite, bleibt sie in ihrer untersten Lage. Die in diesem Augenblick das Ventil durchströmende Menge wird allein durch das Hilfsventil 16, 19, 20 bestimmt, die in Form einer Aufrechterhaltungsmenge beispielsweise den Wert von 2,5 1/h haben kann. Die Membran bleibt so lange in ihrer unteren Stellung, als sich der Druck im Ausgleichsraum 11 nicht wesentlich über die Öffnung 13 abzubauen vermag, d. h. solange die über diese Öffnung 13 abströmende Menge kleiner ist als die ohne wesentliche Drosselverluste über die Löcher 12 hinzutretende Menge. Fällt die Temperatur noch weiter ab, wird also der Verschlußteil 16 noch etwas höher gehoben, so tritt der Zustand ein, daß eine so große Menge den Raum 11 durchströmt, daß die Drosselverluste an den Löchern 12 einen Druckabfall hervorrufen, der den Druck im Ausgleichsraum 11 so stark absinken läßt, daß die vom Eintrittsraum 6 her wirkende Kraft überwiegt und die Membran 9 dementsprechend das Hauptventil 10 öffnet, bis es sich am Hilfsventil 16, 19 abstützt, worauf es seinen Hub beendet, bis das Hilfsventil 16, 19 weiter angehoben wird, welchem Hub das Hauptventil 10 folgt.The operating state illustrated in the drawing corresponds approximately to a point a on curve branch II in FIG. 1. The main valve 10 is slightly open. The opening movement is limited by the stop of the membrane 9 on the closure part 16. It is assumed that the temperature of a room connected to a hot water heater is to be regulated with the aid of the valve illustrated. If the temperature in the room rises as a result of the supply of heat, the bellows box 15 and thus the closure part 16 are pressed down until finally the main valve is completely closed. If the temperature in the room now drops somewhat, the closure part 16 is raised again somewhat, for example up to point b on the branch I of the curve in FIG. 1. This movement, however, is not followed by the membrane 9 with the main valve 10 because the pressure in the inlet chamber 6 has propagated through the holes 12 in the membrane into the compensation chamber 11. Since the membrane is exposed to pressure over a larger area on its upper side than on its lower side, it remains in its lowest position. The amount flowing through the valve at this moment is determined solely by the auxiliary valve 16, 19, 20, which, in the form of a maintenance amount, can have a value of 2.5 l / h, for example. The membrane remains in its lower position as long as the pressure in the equalization chamber 11 cannot be reduced significantly via the opening 13, ie as long as the amount flowing out through this opening 13 is smaller than the amount flowing through the holes 12 without significant throttling losses. If the temperature drops even further, i.e. if the closure part 16 is raised a little higher, the situation occurs that such a large amount flows through the space 11 that the throttling losses at the holes 12 cause a pressure drop that increases the pressure in the equalization space 11 can drop so much that the force acting from the inlet space 6 predominates and the membrane 9 accordingly opens the main valve 10 until it is supported on the auxiliary valve 16, 19 , whereupon it ends its stroke until the auxiliary valve 16, 19 is raised further, which stroke the main valve 10 follows.

Claims

Claims: 1. Control valve with a drive means that can be actuated by the pressure of the pressure medium to be controlled. B. a membrane, for a main valve and a pressure conditions at the drive means influencing, the main valve connected in parallel, continuously adjustable auxiliary valve, in particular thermostatically controlled heating valve, characterized in that the auxiliary valve (16, 19) in a known manner its seat ( 13) has on the drive means (9) of the main valve (10) and, like the bores (12) leading to the rear thereof, is dimensioned and designed in such a way that the main valve (10) is only in an intermediate position of the auxiliary valve (16, 19) opens and then supported on the closure part (19) of the auxiliary valve.

2. Control valve according to claim 1, characterized in that the size of the bores (12) in the drive means (9) is dimensioned so that the pressure drop required for the movement of the drive means occurs at the bores when the auxiliary valve (16, 19) is 75% to 1001 / o, preferably 90%, open.

3. Control valve according to claim 1 or 2, characterized in that the auxiliary valve (16) has a cone (19) a cone angle smaller than 60 '=', preferably from 30 to 45 °. Into consideration Drawn publications: German Auslegeschriften No. 1077 496, 1085 000, 1086 097; German patent application B 14753 XII / 47 g (published September 10, 1953); French Patent No. 712,380; British Patent No. 653,747; U.S. Patent No. 2,562,315.