DE1289703B

DE1289703B - Pneumatic control valve for regulating small flow rates

Info

Publication number: DE1289703B
Application number: DE1963V0023838
Authority: DE
Inventors: Rentzsch Hans-Peter
Original assignee: Medizintechnik Leipzig VEB
Current assignee: Medizintechnik Leipzig VEB
Priority date: 1963-03-23
Filing date: 1963-03-23
Publication date: 1969-02-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein pneumatisches Regelventil zur Regelung kleiner Durchflußmengen von gasförmigen und flüssigen Medien, dessen Antrieb mittels Wellrohr erfolgt.The invention relates to a pneumatic control valve for regulation small flow rates of gaseous and liquid media, driven by means of Corrugated pipe takes place.

Es sind pneumatische Regelventile bekannt, bei denen der Antrieb über eine Membran, ein Wellrohr oder einen Kolben erfolgt. Die Abdichtung zwischen Ventilspindeln und Ventilgehäuse ist bei dieser Ausführung durch Stopfbüchsen oder Labyrinthdichtungen vorgenommen.There are known pneumatic control valves in which the drive is via a membrane, a corrugated tube or a piston takes place. The seal between valve stems and valve housing is in this version through stuffing boxes or labyrinth seals performed.

Diese Regelventile haben den Nachteil, daß durch die Stopfbüchse, insbesondere bei chemischen Anlagen, eine äußerst störanfällige Stelle vorhanden ist. Während bei dem Handantrieb oder dem Antrieb mittels Elektromotor die Reibungskräfte noch in erträglichen Grenzen bleiben, da die Spindel neben einer Translationsbewegung zusätzlich noch eine Rotationsbewegung ausführt, wachsen die Reibungskräfte bei reiner Translationsbewegung mit steigendem Betriebsdruck sehr stark an. Dazu kommt an der Stopfbüchse noch der Einfluß des durchströmenden Mediums, so daß infolge hoher Temperaturen ein Festbrennen der Packung eintritt.These control valves have the disadvantage that the stuffing box, Especially in chemical plants, there is an extremely fault-prone point is. While with the manual drive or the drive by means of an electric motor, the frictional forces still remain within tolerable limits, since the spindle in addition to a translational movement additionally executes a rotational movement, the frictional forces increase pure translational movement with increasing operating pressure. In addition at the stuffing box still the influence of the medium flowing through, so that as a result The packing will burn at high temperatures.

Ähnliche Nachteile treten bei Verwendung einer Labyrinthdichtung auf. Hinzu kommt noch der Nachteil, daß eine größere Undichtigkeit vorhanden ist und außerdem die Abnutzung der Dichtung in verstärktem Maße auftritt.Similar disadvantages occur when using a labyrinth seal. There is also the disadvantage that there is a greater leakage and in addition, the wear of the seal occurs to an increased extent.

Auf Grund der angeführten Nachteile ist es bei diesen Ventilen mit derartigen Dichtungen nicht möglich, ohne Zusatzeinrichtung (Stellungsregler) proportional zu dem vom Regler kommenden Stelldruck einen zugeordneten Hub einzustellen, da bei einem bestimmten Antriebsdruck plötzlich die vorhandene Haftreibung zwischen Stopfbüchse und Ventilspindel überwunden wird. Die Haftreibung liegt meist über dem zur Einstellung erforderlichen Druck und bewirkt so gemeinsam mit der Massenträgheit der Ventilspindel einen Hub, der über das erforderliche Maß hinausgeht. Der verwendete Stellungsregler reduziert den ausgeführten Hub um einen bestimmten Betrag. Dies hat wiederum den Nachteil zur Folge, daß derartige Ventile nur eine geringe Ansprechempfindlichkeit aufweisen.Due to the listed disadvantages, it is with these valves with Such seals are not possible without additional equipment (positioner) proportional to set an assigned stroke to the signal pressure coming from the regulator, since with a certain drive pressure suddenly the existing static friction between the stuffing box and valve spindle is overcome. The static friction is usually higher than that for adjustment required pressure and thus effects together with the inertia of the valve spindle a stroke that goes beyond what is required. The positioner used reduces the executed stroke by a certain amount. This in turn has the The disadvantage is that such valves only have a low sensitivity exhibit.

Es sind ferner pneumatische Regelventile bekannt, bei denen die Abdichtung durch ein Metallfederrohr ersetzt wird. Das Federrohr ist mit seinem oberen Ende an der Ventilnadel und seinem unteren Ende an dem Ventilgehäuse befestigt. Bei diesen Ventilen kann die Rückwirkung auf die obere Stirnfläche des Federrohres bei erhöhtem Druck im Ventilgehäuse auf Grund größerer Öffnung vernachlässigt werden, da die auftretende Kraft infolge der sehr kleinen Stirnfläche gering ist.There are also known pneumatic control valves in which the seal is replaced by a metal spring tube. The spring tube is with its upper end attached to the valve needle and its lower end to the valve housing. With these Valves can have an effect on the upper end face of the spring tube at increased Pressure in the valve housing due to the larger opening can be neglected, since the occurring force is small due to the very small frontal area.

Derartige Ventile haben aber den Nachteil, daß sie wegen ihrer sich ergebenden großen Abmessungen für viele Regelungen, bei denen es auf kleine und handliche Bauteile und die Regelung kleinerer Durchsätze bei größter Empfindlichkeit des Stellgliedes für Schwankungen des Stelldruekes ankommt, ungeeignet sind.Such valves have the disadvantage that they because of their resulting in large dimensions for many schemes where there is a need for small and Handy components and the regulation of smaller throughputs with the greatest sensitivity of the actuator for fluctuations in the setting pressure are unsuitable.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der bekannten Ausführungen zu vermeiden und ein Regelventil zu schaffen, welches bei kleinsten Abmessungen möglichst störunanfällig ist und zu jedem erforderlichen Stehdruck innerhalb der vorgesehenen Grenzen einen genau proportionalen Hub ausführt, wobei, da es sich um ein Ventil zur Regelung kleiner Durchflußmengen handelt, eine besonders große Ansprechempfindlichkeit des Gerätes auf kleinste Änderungen des Stelldruckes erreicht werden -soll. Dabei soll vermieden werden, daß die Stellung der Ventilspindel nach ausgeführtem Hub durch die Erhöhung bzw. Erniedrigung des Druckes im Ventilgehäuse beeinflußt wird.The invention has set itself the task of addressing the disadvantages of the known Avoid designs and create a control valve that works with the smallest Dimensions is as insusceptible as possible and to any required standing pressure within of the intended limits executes an exactly proportional stroke, since it is is a valve for regulating small flow rates, a particularly large one Sensitivity of the device to the smallest changes in the signal pressure achieved shall be. It should be avoided that the position of the valve spindle after executed stroke by increasing or decreasing the pressure in the valve housing being affected.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Abdichtung der Medien gegen die Außenatmosphäre ein zentrisch zur Ventilspindel angeordnetes Wellrohr dient und daß zur Druckkompensation ein weiteres Wellrohr koaxial in dem für den Antrieb erforderlichen Wellrohr angeordnet ist.According to the invention the object is achieved in that for sealing the media against the outside atmosphere is arranged centrally to the valve spindle Corrugated pipe is used and that another corrugated pipe coaxially in the pressure compensation Corrugated pipe required for the drive is arranged.

Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet eine absolute Dichtigkeit und schließt eine Abnutzung durch gegeneinanderbewegte Teile aus. Auch bei höheren Temperaturen des strömenden Mediums wird das Festklemmen der Ventilspindel infolge Temperaturerhöhung gegenüber den bewegten Teilen vermieden. In dem der Abdichtung dienenden Wehrohr baut sich infolge des Strömungswiderstandes im Ventilgehäuse und dem nachfolgenden System ein Druck auf, der eine störende Kraft auf die Stirnseite des Wehrohres und damit auf die Ventilspindel erzeugt. Das gemäß der Erfindung zur Druckkompensation angeordnete Wehrohr hebt diesen Druck auf.The solution according to the invention ensures absolute tightness and prevents wear from parts moving against one another. Even at higher ones Temperatures of the flowing medium will cause the valve spindle to stick Avoided temperature increase compared to the moving parts. In that of the waterproofing serving weir builds up due to the flow resistance in the valve housing and the following system exerts a pressure that exerts a disruptive force on the face of the weir pipe and thus generated on the valve spindle. According to the invention for The weir tube arranged for pressure compensation removes this pressure.

Die Erfindung soll an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention is based on an embodiment shown in the drawing are explained in more detail.

Eine Ventilspindel 1 ist in einem Ventilgehäuse 2 und einer Führungskappe 10 geführt. Die Befestigung der Ventilspindel 1 erfolgt in einem Führungsring 3 mittels Gewinde. Von diesem Führungsring 3 erfolgt die Kraftübertragung. Zentrisch um die Ventilspindel 1 sind ein Wehrohr 4 zum Antrieb und koaxial in diesem ein Wellrohr 5 zur Druckkompensation sowie unterhalb ein Wellrohr 6 zur Abdichtung der Medien gegenüber der Außenatmosphäre angeordnet. Die erforderliche Gegenkraft, die bei erhöhtem Druck proportional anwächst, wird von einer Feder 7 erzeugt. Diese ist zentrisch um das Wellrohr 6 angebracht. Die Federspannung kann in den entsprechenden Grenzen durch zwei als Kontermuttern angeordnete Rundmuttern 8 variiert werden. Die Rundmuttern 8 dienen gleichzeitig zur Einstellung des Proportionalbereiches.A valve spindle 1 is guided in a valve housing 2 and a guide cap 10. The valve spindle 1 is fastened in a guide ring 3 by means of a thread. The power transmission takes place from this guide ring 3. Centered around the valve spindle 1 are a weir 4 for the drive and coaxially in this a corrugated pipe 5 for pressure compensation and below a corrugated pipe 6 for sealing the media from the outside atmosphere. The required counterforce, which increases proportionally with increased pressure, is generated by a spring 7. This is attached centrally around the corrugated pipe 6. The spring tension can be varied within the corresponding limits by means of two round nuts 8 arranged as lock nuts. The round nuts 8 also serve to set the proportional range.

Eine Verdrehung der Ventilspindel 1 in dem Führungsring 3 wird durch eine geschlitzte Befestigungsmutter 9 vermieden. Die Führungskappe 10 kann durch Lösen von drei Befestigungsschrauben abgehoben werden. Die Wellrohre 4 und 5 sind an einem in einer Deckplatte 11 befindlichen Haltering 12 durch Lötverbindung befestigt. Ebenfalls an dem Haltering 12 ist ein Druckstutzen 13 angebracht. Die Deckplatte 11 und die Grundplatte 14 werden von drei Abstandbolzen 15 zusammengehalten. In der Grundplatte 14 ist das Ventilgehäuse 2 befestigt. Die Abstandbolzen 15 dienen gleichzeitig zur Befestigung von Füßen 16. Die Verbindungen zwischen Weltrohr 6 und Ventilgehäuse 2 sowie dem Führungsring 3 mit den Weltrohren 4, 5 und 6 erfolgen durch Löten.Rotation of the valve spindle 1 in the guide ring 3 is prevented by a slotted fastening nut 9. The guide cap 10 can be lifted off by loosening three fastening screws. The corrugated pipes 4 and 5 are attached to a retaining ring 12 located in a cover plate 11 by a soldered connection. A pressure port 13 is also attached to the retaining ring 12. The cover plate 11 and the base plate 14 are held together by three spacer bolts 15 . The valve housing 2 is fastened in the base plate 14. The spacer bolts 15 also serve to fasten feet 16. The connections between the universal tube 6 and valve housing 2 and the guide ring 3 with the universal tubes 4, 5 and 6 are made by soldering.

Eine Verschiebung des Sollwertes kann auf zwei Arten erfolgen, und zwar einmal durch Lösen der mit einem Schlitz versehenen Mutter 9 und Abwärts-bzw. Aufwärtsschrauben der Ventilnadel 1, wonach die Mutter 9 wieder festgeschraubt werden muß, und zum anderen mit Hilfe der Rundmuttern 8, deren Verdrehen eine Veränderung der Vorspannung der Feder 7 zur Folge hat.The setpoint can be shifted in two ways, one by loosening the nut 9, which is provided with a slot, and downwards or downwards. Screwing up the valve needle 1, after which the nut 9 must be screwed tight again, and on the other hand with the help of the round nuts 8, the rotation of which changes the preload of the spring 7 as a result.

Die Arbeitsweise des Regelventils geht wie folgt vor sich: Wird von dem Regler ein bestimmter Stelldruck auf das Regelventil gegeben, so gelangt dieser durch den Druckstutzen 13 in das Weltrohr 4. Dieser Druck erzeugt an den Stirnseiten des Weltrohres 4 eine Kraft, die gegen die Kraft der Feder 7 wirkt. Ist zwischen diesen beiden Kräften Gleichgewicht erreicht, so ist der zugeordnete Hub der Ventilnadel proportional der Stelldruckänderung, d. h., ein ganz bestimmtes zeitliches Gas- oder Flüssigkeitsvolumen strömt durch das Ventilgehäuse 2. Dieser Mengenstrom, der beispielsweise die Aufgabe hat, in einem dem Ventil nachgeschalteten Gerät eine Bewegung auszulösen, ein bestimmtes Volumen zu füllen usw., erzeugt in dem nachgeschalteten Gerät einen Strömungswiderstand, der sich je nach der Durchflußmenge ändert.The control valve works as follows: Is from If the controller is given a certain signal pressure on the control valve, this is applied through the pressure port 13 into the world pipe 4. This pressure is generated at the end faces of the world tube 4 a force which acts against the force of the spring 7. Is between When these two forces reach equilibrium, the associated stroke is the valve needle proportional to the change in signal pressure, d. i.e., a very specific temporal gas or volume of liquid flows through the valve housing 2. This mass flow, the for example, has the task of a device downstream of the valve To trigger movement, to fill a certain volume, etc., generated in the downstream Device has a flow resistance that changes depending on the flow rate.

Nimmt man an, daß das Ventil geöffnet wird, so steigt demzufolge der Druck in dem Ventilgehäuse 2 an. Dieser pflanzt sich zunächst in das Weltrohr 6 fort und würde bei geschlossener Stirnseite des Weltrohres eine Kraft auf diese erzeugen, welche die Öffnung des Ventils noch verstärkt und so einen proportional zum Stelldruck einstellbaren Hub unmöglich macht. Zur Fortpflanzung des Druckes aus dem Weltrohr 6 in das Weltrohr 5 sind in dem Führungsring 3 Bohrungen vorhanden, so daß durch die Fortpflanzung des Druckes eine Druckkompensation bewirkt wird, wodurch die Druckerhöhung im System durch vergrößerte Ventilöffnung ohne Einfluß auf die Hubänderung ist. Das gleiche gilt analog für eine Schließung des Regelventils.Assuming that the valve is opened, the consequent increases Pressure in the valve housing 2. This is initially planted in the world tube 6 away and if the end face of the world tube was closed, it would exert a force on it generate, which increases the opening of the valve and so a proportional makes an adjustable stroke for the signal pressure impossible. To propagate the pressure from the world pipe 6 into the world pipe 5 there are 3 holes in the guide ring, so that a pressure compensation is effected by the propagation of the pressure, whereby the pressure increase in the system due to the enlarged valve opening has no influence is on the change in stroke. The same applies analogously to a closure of the control valve.

Bei dem erfindungsgemäßen Regelventil wird durch die Wellrohrabdichtung eine absolute Dichtigkeit erreicht, während bei der Verstellung nur äußerst geringe Reibungswiderstände auftreten und eine große Ansprechernpfindlichkeit bei geringsten Stelldruckveränderungen vorhanden ist. Es liegt außerdem eine Unabhängigkeit des Ventilhubes vom Arbeitsdruck im Ventilgehäuse infolge der Druckkompensation vor. Durch die Anordnung der Weltrohre wird eine kleine, gedrungene Bauweise und eine weitgehende Betriebssicherheit durch einfache, dem Verschleiß nicht unterworfene Bauelemente erreicht.In the control valve according to the invention, the corrugated pipe seal an absolute tightness is achieved, while the adjustment is extremely low Frictional resistances occur and a high response sensitivity with the slightest Signal pressure changes are present. There is also an independence of the Valve stroke from the working pressure in the valve housing as a result of the pressure compensation. The arrangement of the world tubes creates a small, compact design and a extensive operational safety through simple, non-wear Components achieved.

Claims

Claims: 1. Pneumatic control valve relieved of pressure by means of a universal pipe for fine control of small flow rates of gaseous and liquid media, which is driven by a universal pipe and which has at least one universal pipe to seal the media against the outside air, characterized in that a bores (17) for pressure compensation provided, firmly connected to a valve spindle (1), a corrugated sealing tube (6) and a pressure compensation corrugated tube (5) and movable in the direction of movement of the valve spindle (1) is provided guide ring (3).

2. Pneumatic control valve according to claim 1, characterized in that the Valve spindle (1) preferably via the guide ring with an internal thread (3) is connected to the world pipe (4).

3. Pneumatic control valve according to claim 1 and 2, characterized in that the valve needle (1) with a threaded intermediate piece located in the thread of the guide ring (3) is available..