DE1299966B

DE1299966B - Control valve with magnetic drive and damping device

Info

Publication number: DE1299966B
Application number: DE1967W0044256
Authority: DE
Inventors: Gibas Christoph; Weisheit Georg
Original assignee: WEISHEIT GEORG
Current assignee: WEISHEIT GEORG
Priority date: 1967-06-28
Filing date: 1967-06-28
Publication date: 1969-07-24

Description

Als Regelventil mit Magnetantrieb sind solche mit aus ein oder mehreren Elektrohubmagneten bestehendem Stellmotor bekannt, der an der Stange des Verschlußstückes des Ventils angreift. Der Hubmagnet besteht aus einer Magnetspule und einem Magnetanker, und der Magnetanker bewegt sich unter dem Einfluß elektromagnetischer Kräfte und/oder gegebenenfalls einer Rückstellfeder auf und nieder, um dabei das Verschlußstück zu bewegen und das Ventil auf- und zuzumachen. Derartige Ventile sind nur für Zweipunktregelungen zu gebrauchen. Um Regelventile des beschriebenen Aufbaus auch für Stetigregelungen einsetzen zu können, ist es erforderlich und bekannt, dem Hubmagneten ein Dämpfungsglied zuzuordnen, das dem Magnetanker eine lang Same Bewegung aufzwingt. Solche Dämpfungsglieder bestehen z. B. aus einer Membran, die als Kolbenmembran wirkt, also einen Kolben ersetzt, und eine mit einer Dämpfungsflüssigkeit, wie öl, gefüllte Dämpfungskammer in zwei Raumteile teilt, wobei eine Stange an die Membran angeschlossen ist, die mit dem Magnetanker und der Stange des Verschlußstückes verbunden ist, während die beiden durch die Membran getrennten Dämpfungskammerhälften durch einen Umströmungskanal verbunden sind, in dem sich eine Drossel befindet.As a control valve with a magnetic drive, those with a servomotor consisting of one or more electric lifting magnets are known, which act on the rod of the closing piece of the valve. The lifting magnet consists of a magnet coil and a magnet armature, and the magnet armature moves up and down under the influence of electromagnetic forces and / or possibly a return spring, in order to move the closure piece and to open and close the valve. Such valves can only be used for two-point control. In order to be able to use control valves of the structure described also for continuous control, it is necessary and known to assign a damping element to the lifting magnet which forces the magnet armature to move for a long time. Such attenuators exist z. B. from a membrane that acts as a piston membrane, so replaces a piston, and divides a damping chamber filled with a damping fluid, such as oil, into two parts, with a rod connected to the membrane, which is connected to the armature and the rod of the locking piece is connected, while the two damping chamber halves separated by the membrane are connected by a flow passage in which there is a throttle.

Da derartige Membranen im allgemeinen nur kleine Stehwege ausführen können, ist für größere Stellwege auch ein Dämpfungsglied bekannt, das aus einem mit einer Dämpfungsflüssigkeit, wie Öl, gefüllten Dämpfungszylinder und darin bewegtem Dämpfungskolben, besteht, dessen Stange mit dem Magnetanker verbunden ist, und wobei die durch den Dämpfungskolben getrennten Dämpfungszylinderkammern in der beschriebenen Weise durch einen Umströmungskanal mit darin angeordneter Drossel verbunden sind.Since membranes of this type generally only have small standing paths can, an attenuator is known for larger travel ranges, which consists of a with a damping fluid, such as oil, filled damping cylinder and moved therein Damping piston, consists, whose rod is connected to the armature, and where the damping cylinder chambers separated by the damping piston in FIG Way are connected by a flow channel with a throttle arranged therein.

Zusammengefaßt gehört somit zum Stand der Technik ein Regelventil mit Magnetantrieb und einem mit dem Verschlußstück durch eine Stange verbundenen, in einem Dämpfungszylinder mit Flüssigkeitsfüllung beweglichen Kolben in Form eines echten Kolbens oder einer Kolbenmembran, einer gedrosselten Verbindung zwischen den durch den Kolben abgeteilten Dämpfungszylinderkammern im Dämpfungszylinder sowie einer abgedichteten Führung der Stangen mittels Stopfbuchsen, Dichtungsringen od. dgl. durch beide Stirnflächen des Dämpfungszylinders hindurch.In summary, the prior art thus includes a control valve with magnetic drive and one connected to the locking piece by a rod, A piston in the form of a movable piston in a damping cylinder with a liquid filling real piston or a piston diaphragm, a throttled connection between the damping cylinder chambers in the damping cylinder and separated by the piston a sealed guide of the rods by means of stuffing boxes, sealing rings od. Like. Through both end faces of the damping cylinder.

Diese bekannten Ausführungsformen von Regelventilen sind nicht frei von Nachteilen. Es wird nämlich häufig beobachtet, daß bei der Umsteuerung von der Aufbewegung in die Schließbewegung oder umgekehrt das Verschlußstück des Ventils plötzlich springt, so daß die Erfüllung regeltechnischer Funktionen nicht mehr oder zumindest nicht mehr hinreichend genau möglich ist. Soweit es sich um die Ausführungsform mit Kolbenmembran handelt, besteht die Ursache dieses Springens häufig darin, daß die Membran im Zuge der Umsteuerung undefinierte Bewegungen ausführt, was ebenso undefinierte Dämpfungskräfte bewirkt und das Springen verursacht.These known embodiments of control valves are not free of disadvantages. It is often observed that when reversing from the Moving up into the closing movement or, conversely, the closing piece of the valve suddenly jumps, so that the fulfillment of technical control functions no longer or is at least no longer possible with sufficient accuracy. As far as the embodiment acts with a piston diaphragm, the cause of this jumping is often that the membrane performs undefined movements in the course of the reversal, which is also the case causes undefined damping forces and causes jumping.

Es hat sich daher die Auffassung gebildet, daß bei Regelventilen des beschriebenen Aufbaus Kolbenmembranen nicht verwendbar sind, wenn große Anforderungen an die Regelgenauigkeit gestellt werden. Man arbeitet vielmehr mit echten Kolben, die den Dämpfungszylinder in zwei Dämpfungszylinderkammein teilen. Hier besteht allerdings die Gefahr, daß im Laufe des Betriebs Luft in den Dämpfungszylinder eindringt, weil die Stange trotz der Abdichtung mittels Stopfbuchsen, Dichtungsringen od. dgl. in den Stirnwänden des Dämpfungszylinders Dämpfungsflüssigkeit austrägt. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist es bekannt und funktionell auch bewährt, die Anordnung so zu treffen, daß die Stange im Anschluß an ihre Dichtungen in den Stirnflächen von mit der Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Kammern umgeben ist. Das ist jedoch eine verhältnismäßig aufwendige Konstruktion und macht darüber hinaus eine ständige Wartung der Dämpfungseinrichtung und häufiges Nachfüllen von Dämpfungsflüssigkeit erforderlich.It has therefore formed the opinion that in the control valves of the The construction described piston diaphragms cannot be used if high demands are made to the control accuracy. Rather, one works with real pistons, which share the damping cylinder in two damping cylinders. Here is however, there is a risk of air entering the damping cylinder during operation, because the rod despite the sealing by means of glands, sealing rings or the like. discharges damping fluid in the end walls of the damping cylinder. To this one To eliminate the disadvantage, it is known and functionally also proven, the arrangement to meet so that the rod in connection with its seals in the end faces is surrounded by chambers filled with the damping fluid. However, this is one relatively complex construction and also requires constant maintenance the damping device and frequent topping up of damping fluid is required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie ein Regelventil der eingangs beschriebenen Art zu gestalten ist, damit die Dämpfungseinrichtung auch über lange Betriebszeiten vollständig wartungsfrei und funktionssicher, insbesondere ohne jedes Springen, arbeitet. Dabei sollen höchste Anforderungen an die Regelgenauigkeit erfüllt werden können.The invention is based on the object of specifying how a control valve the type described above is to be designed so that the damping device Completely maintenance-free and functionally reliable even over long operating times, in particular without any jumping, works. In doing so, the highest demands on the control accuracy should be can be met.

Die Erfindung betrifft ein Regelventil mit Magnetantrieb und einer mit dem Verschlußstück des Ventils durch eine Stange verbundenen, in einem Dämpfungszylinder mit Dämpfungsflüssigkeitsfüllung beweglichen Dämpfungskolbenanordnung, wobei zwischen den Dämpfungszylinderräumen eine gedrosselte Verbindung besteht.The invention relates to a control valve with a magnetic drive and a connected to the closing piece of the valve by a rod, in a damping cylinder with damping fluid filling movable damping piston assembly, wherein between there is a throttled connection to the damping cylinder chambers.

Die Erfindung besteht darin, daß der Dämpfungszylinderraum durch einen Zwischenboden in zwei Dämpfungszylinderkammern geteilt ist und diese nach außen hin von je einer elastisch verformbaren Kolbenmembran einer als Doppel-Membrankolben ausgeführten Dämpfungskolbenanordnung abgeschlossen sind und daß die Dämpfungsflüssigkeit unter einem von den elastischen Kolbenmembranen aufgenommenen Überdruck in dem Dämpfungszylinderraum gehalten ist. Dazu kann die Dämpfungsflüssigkeit bei Anordnung eines geeigneten Rückschlagventils in den Dämpfungszylinderraum eingefüllt werden, was selbstverständlich vollkommen luftfrei geschehen muß.The invention consists in that the damping cylinder space by a The intermediate floor is divided into two damping cylinder chambers and these to the outside towards each of an elastically deformable piston diaphragm, one as a double diaphragm piston executed damping piston assembly are completed and that the damping fluid under an overpressure taken up by the elastic piston diaphragms in the damping cylinder space is held. For this purpose, the damping fluid can be used if a suitable Check valve are filled into the damping cylinder space, which of course must happen completely free of air.

Eine weitere Möglichkeit, den Überdruck herzustellen, besteht darin, daß die Halterung der oberen Kolbenmembran nach dem Füllen des Dämpfungszylinderraumes mit Dämpfungsflüssigkeit entsprechend eingestellt wird. Der Überdruck soll regelmäßig etwa 0,2 bis 0,5 atü betragen, er kann jedoch auch höher sein.Another way to create the overpressure is to that the holder of the upper piston diaphragm after filling the damping cylinder space is adjusted accordingly with damping fluid. The overpressure should be regular be about 0.2 to 0.5 atmospheres, but it can also be higher.

Die Gestaltung der Kolbenmembran selbst ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig. Im allgemeinen wird man mit Kolbentellern arbeiten, zwischen denen die Membran einerseits eingespannt ist, während der äußere Rand der Membran am Dämpfungszylinder festgelegt ist. Besondes geeignet sind im Rahmen der Erfindung sogenannte Rollmembranen, jedoch sind auch Topfmanschetten möglich.The design of the piston diaphragm itself is within the scope of the invention basically any. In general, you will work with piston plates, between which the membrane is clamped on the one hand, while the outer edge of the membrane is fixed on the damping cylinder. Particularly suitable are within the scope of the invention so-called rolling diaphragms, but cup seals are also possible.

Im einzelnen läßt sich das erfindungsgemäße Regelventil auf verschiedene Weise weiter ausbilden. Soweit es sich um Regelventile handelt, die starken Temperaturschwankungen (z. B. zwischen Sommer und Winter oder Tag und Nacht) ausgesetzt sind, empfiehlt es sich, an den Dämpfungszylinderraum einen Druckspeicher oder Puffer derart anzuschließen, daß unabhängig von den Temperaturschwankungen und den dadurch bedingten Wärmedehnungen der Überdruck der Dämpfungsflüssigkeit im Dämpfungszylinderraum stets aufrechterhalten werden kann.In detail, the control valve according to the invention can be used in various ways Way to train further. As far as control valves are concerned, the strong temperature fluctuations (e.g. between summer and winter or day and night) is recommended it is necessary to connect a pressure accumulator or buffer to the damping cylinder chamber in such a way that that regardless of the temperature fluctuations and the resulting thermal expansion the overpressure of the damping fluid in the Damping cylinder space can always be sustained.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen Regelventil die Kolbenmembranen infolge des Überdruckes durch eben den Überdruck bestimmte, definierte Bewegungen ausführen, wenn die Stange über den Magnetantrieb verstellt wird. Das wiederum hat definierte Dämpfungskräfte zur Folge, ohne daß nachteiliges Springen oder andere Unregelmäßigkeiten auftreten. Im Ergebnis läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Regelventil extreme Regelgenauigkeit erreichen. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß die erfindungsgemäß zum Abschluß der Dämpfungszylinderkammern nach außen vorgesehenen, elastisch verformbaren Kolbenmembranen eine absolute Abdichtung zulassen, so daß keinerlei Wartung der Dämpfungseinrichtun:g erforderlich ist, und zwar auch nicht bei extrem langen Betriebszeiten. Eben infolge der Anordnung der Kolbenmembranen als äußerer Abschluß der Dämpfungszylinderkammern wird gleichzeitig erreicht, daß die Stange keinerlei Dämpfungsflüssigkeit austrägt.The advantages achieved by the invention are mainly in it see that in the control valve according to the invention, the piston diaphragms as a result of Overpressure through precisely the overpressure to execute defined movements, when the rod is adjusted via the magnetic drive. That in turn has defined Damping forces result, without detrimental jumping or other irregularities appear. As a result, extreme control accuracy can be achieved with the control valve according to the invention reach. Of particular advantage is the fact that the invention for Completion of the damping cylinder chambers provided to the outside, elastically deformable Piston diaphragms allow an absolute seal, so that no maintenance of the Damping device: g is required, even with extremely long operating times. Precisely because of the arrangement of the piston diaphragms as the external closure of the damping cylinder chambers it is achieved at the same time that the rod does not discharge any damping fluid.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt F i g. 1 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Regelventil, F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gegenstand nach F i g. 1.In the following the invention is illustrated by means of only one exemplary embodiment Illustrative drawing explained in more detail; it shows F i g. 1 in schematic Illustration of a control valve according to the invention, FIG. 2 shows an enlarged section from the subject of FIG. 1.

Das in den Figuren dargestellte Regelventil 1 besitzt einen Magnetantrieb 2 und eine mit dem Verschlußstück 3 des Ventils durch eine Stange 4 verbundene, in einem Dämpfungszylinder 5 mit Dämpfungsflüssigkeitsfüllung 6 bewegliche Dämpfungskolbenanordnung 7, B. Zwischen den Dämpfungszylinderräumen 5 a, 5 b besteht eine gedrosselte Verbindung 9, im Ausführungsbeispiel mit einer von außen einstellbaren Drossel 10. Der Dämpfungszylinder 5 ist durch einen Zwischenboden 11 in die beiden Dämpfungszylinderräume oder -kammern 5 a, 5 b geteilt. In dem Zwischenboden 11 befindet sich auch die gedrosselte Verbindung 9. Die beiden Dämpfungszylinderkammern 5 a, 5 b sind nach außen hin und je einer elastisch verformbaren Kolbenmembran 7 bzw. 8 der als Doppel-Membrankolben ausgeführten Dämpfungskolbenanordnung 7, 8 abgeschlossen. Die Dämpfungsflüssigkeit 6 steht unter einem von den elastischen Kolbenmembranen 7, 8 aufgenommenen überdruck. Infolge dieses Überdruckes nehmen die Kolbenmembranen 7, 8 die in der Figur gezeichnete, insbesondere in F i g. 2 deutliche Stellung ein und erfahren sie definierte Bewegungen, wenn die Stange verstellt wird. Das hat wohldefinierte Dämpfungskräfte mit den schon angegebenen Vorteilen zur Folge. Der Überdruck soll etwa 0,2 bis 0,5 atü betragen, kann aber auch beachtlich höher sein.The control valve 1 shown in the figures has a magnetic drive 2 and a damping piston arrangement 7, B which is connected to the closure piece 3 of the valve by a rod 4 and movable in a damping cylinder 5 with damping fluid filling 6. There is a throttled connection between the damping cylinder spaces 5 a, 5 b 9, in the exemplary embodiment with an externally adjustable throttle 10. The damping cylinder 5 is divided by an intermediate floor 11 into the two damping cylinder spaces or chambers 5 a, 5 b . The throttled connection 9 is also located in the intermediate floor 11. The two damping cylinder chambers 5 a, 5 b are closed to the outside and each have an elastically deformable piston diaphragm 7 and 8 of the double diaphragm piston arrangement 7, 8. The damping fluid 6 is under an overpressure absorbed by the elastic piston diaphragms 7, 8. As a result of this overpressure, the piston diaphragms 7, 8 take the position shown in the figure, in particular in FIG. 2 a clear position and experience defined movements when the bar is adjusted. This results in well-defined damping forces with the advantages already mentioned. The overpressure should be about 0.2 to 0.5 atmospheres, but it can also be considerably higher.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Kolbenmembranen 7, 8 Rollmembranen, die zwischen je zwei Kolbentellern 12 bzw. 13 gehalten sind, während der äußere Rand in der Zylinderwandung des Dämpfungszylinders 5 absolut dicht eingespannt ist. Selbstverständlich kann man auch mit Topfmanschetten arbeiten.In the exemplary embodiment and according to a preferred embodiment of the invention are the piston diaphragms 7, 8 rolling diaphragms, each between two piston plates 12 and 13 are held, while the outer edge in the cylinder wall of the damping cylinder 5 is clamped absolutely tight. Of course you can also use pot seals work.

In F i g. 2 ist angedeutet worden, daß der Dämpfungszylinder 5 an einen Druckspeicher 14 oder Puffer angeschlossen sein kann, der sicherstellt, daß der erwähnte überdruck auch aufrechterhalten wird, wenn das Ventil erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist und dadurch die Dämpfun:gsflüssigkeit 6, aber auch der Dämpfungszylinder 5 Volumenänderungen erfährt.In Fig. 2 has been indicated that the damping cylinder 5 on a pressure accumulator 14 or buffer can be connected, which ensures that the above-mentioned overpressure is maintained even if the valve has significant temperature fluctuations is exposed and thereby the damping liquid 6, but also the damping cylinder 5 experiences volume changes.

Claims

Claims: 1. Control valve with magnetic drive and one with the closing piece of the valve connected by a rod, movable in a damping cylinder with damping fluid filling damping piston arrangement, wherein there is a throttled connection between the damping cylinder spaces, characterized in that the damping cylinder (5) by a The intermediate base (11) is divided into two damping cylinder chambers (5 a, 5 b) and these are closed to the outside by an elastically deformable piston diaphragm (7 or 8). 6) is held under an overpressure taken up by the elastic piston diaphragms (7, 8) in the damping cylinder (5).

2. Control valve according to claim 1, characterized in that the overpressure is about 0.2 to 0.5 atm amounts to.

3. Control valve according to claims 1 and 2, characterized in that the piston diaphragms (7 or 8) are designed as rolling diaphragms between the piston plates (12 or 13) on the one hand and the wall of the damping cylinder (5) are clamped.

4. Control valve according to claims 1 to 3, characterized in that the damping cylinder (5) is connected to a pressure accumulator (14) or buffer.