DE19733773C2

DE19733773C2 - Pressure flow control valve with two integrated 2-way valves

Info

Publication number: DE19733773C2
Application number: DE19733773A
Authority: DE
Inventors: Alexei Hilinski
Original assignee: HILINSKI CHRISTINE
Current assignee: HILINSKI CHRISTINE
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 2001-05-10
Anticipated expiration: 2017-08-06
Also published as: DE19733773A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Druck-Durchfluss-Regelventil mit zwei integrierten2-Wege- Ventilen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a pressure-flow control valve with two integrated 2-way Valves according to the preamble of claim 1.

Bei einem derartigen Ventil nach der DE 37 22 315 A1 wird bereits vorgeschlagen, den Arbeitsraum des Proportionalmagneten gänzlich vom Druckmedium zu trennen und hierbei den Steuerkolben geschlossen auszubilden. Dennoch ist bei diesem Ven til, das zwar ein proportionales 3/2-Druckregelventil und somit kein Regelventil mit zwei integrierten 2-Wege-Ventilen ist, jedoch auch als reines Auf-Zu-Ventil betrieben werden kann, ein Abschluss des Gehäuses nach oben nicht vorgesehen, so dass auch das Stellglied nicht vollkommen isoliert ist.With such a valve according to DE 37 22 315 A1, it is already proposed that completely separate the working area of the proportional magnet from the pressure medium and to form the control piston closed. Nevertheless, with this Ven til that a proportional 3/2-pressure control valve and therefore no control valve with two integrated 2-way valves, but also operated as a purely open-close valve can be provided, a closure of the housing is not provided, so that also the actuator is not completely isolated.

Aus der DE 36 43 318 C2 ist ein Ventil bekannt, bei dem mit Faltenbälgen versucht wird, den Steuerkolben nach außen abzugrenzen. Ein Abschluss des Ventils nach oben mit einem Durchgriff für das Stellglied ist nicht vorgesehen, stattdessen soll in nenseitig möglichst ein Druck gehalten werden, um durch entsprechende Bemessung einen wirksamen Faltenbalgdurchmesser beizubehalten.From DE 36 43 318 C2 a valve is known in which attempts are made with bellows to delimit the control piston from the outside. A completion of the valve after above with a grip for the actuator is not provided, instead should be in pressure should be kept on the to maintain an effective bellows diameter.

Herkömmliche Regelventile, die mit dynamischen Dichtungen versehen werden, be nötigen meist ohne entsprechende Isolation des Steuerkolbens entsprechende War tungseinheiten wie Filter, um Fremdpartikel aus dem Medium aufzufangen, die sich ansonsten auf die Lebensdauer und Regelcharakteristik des Ventils auswirken. Bei bekannten Umgebungseinflüssen, wie z. B. Verschmutzung, Temperaturschwankung usw. ändert sich entsprechend die Haft- und Gleitreibung eines derartigen Ventils, wodurch Stellglieder mit entsprechend hoher Leistung benötigt werden. Die Trennung des Stellglieds des Mediums mit dynamischer Dichtung macht das Ventil entweder zu träge oder die Konstruktion zu aufwendig und entsprechend kostenintensiv z. B. bei Verwendung einer Rollmembran. Viele industrielle Anwendungen benötigen jedoch preiswerte Regelventile mit sehr kurzer Reaktionszeit, stabilem Regelverhalten, hoher Lebensdauer und Unauffälligkeit gegenüber den aggressiven Medien bzw. Edelgas verträglichkeit (z. B. in der Medizin, in der Lebensmittelindustrie oder in Laboren).Conventional control valves, which are provided with dynamic seals, be usually require appropriate goods without appropriate isolation of the control piston tion units such as filters to collect foreign particles from the medium, which otherwise affect the service life and control characteristics of the valve. At known environmental influences, such as. B. pollution, temperature fluctuation etc. changes the static and sliding friction of such a valve, whereby actuators with a correspondingly high output are required. The separation of the actuator of the medium with dynamic seal either closes the valve sluggish or the construction too expensive and correspondingly expensive z. B. at Use of a roll membrane. However, many industrial applications require inexpensive control valves with a very short response time, stable control behavior, high Lifespan and unobtrusiveness compared to the aggressive media or rare gas compatibility (e.g. in medicine, in the food industry or in laboratories).

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auf einfache Art und Weise und mit wenigen Bauteilen ein Druck-Durchfluss- Regelventil zu schaffen, das mit einem beliebigen Stellglied betätigt werden kann.Starting from this prior art, the invention is based on the object in a simple way and with few components, a pressure flow To create control valve that can be operated with any actuator.

Diese Aufgabe wird durch ein Druck-Durchluss-Regelventil mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This task is accomplished by a pressure flow control valve with the characteristics of Claim 1 solved.

Das Gehäuse ist mittels eines Flansches verschlossen, durch den das Stellglied vom Druckmedium isoliert betätigt werden kann. Zudem wird ein Faltenbalg so angeordnet, dass das Stellglied vom Druckmedium isoliert ist. Damit ist das Ventil nach oben ver schlossen und auch über den Dichtungsbereich zwischen Steuerkolben und zugehöri ge Gehäusewandung kann Druckmedium in Richtung Stellglied strömen. Damit ergibt sich tatsächlich eine vollkommene Isolation, wobei dennoch der zwischen Flansch, Faltenbalg und Steuerkolben gebildete Innenraum druckentlastet sein kann.The housing is closed by a flange through which the actuator from Print medium can be operated in isolation. In addition, a bellows is arranged so that the actuator is isolated from the pressure medium. The valve is now ver up closed and also over the sealing area between the control piston and associated The housing wall can flow pressure medium towards the actuator. So that results there is actually complete insulation, but the one between the flange, Bellows and control piston formed interior can be relieved of pressure.

Die Anordnung des von einer Seite her betätigbaren Steuerkolbens erlaubt die Fal tenbälge zweckentsprechend so einzusetzen, dass sie sowohl gestaucht als auch ge dehnt werden können. Damit sind die Faltenbälge weniger anfällig gegenüber Druc kunterschieden von innen nach außen, aber auch das Ventil selbst kann kürzer und unauffälliger gebaut werden als bei bekannten Ventilen. Durch die Entwicklung eines druckausgeglichenen Systems lassen sich hohe Drücke mit kleiner Leistung steuern. Das Ventil bietet außerdem die Möglichkeit, verschiedene Medien miteinander zu kombinieren, so kann z. B. mit einer pneumatischen Steuergröße ein hydraulisches Medium geregelt werden. Ebenso kann man gasförmige und flüssige Medien unab hängig vom Eingangsdruck auf der Ausgangsseite mit einer sehr hohen Genauigkeit ausregeln. Beim Anlegen eines konstanten Drucks am Steueranschluss besteht unter anderem die Möglichkeit der Durchflussregelung. Gleichzeitig ist das Ventil sehr ein fach und kostengünstig herzustellen, da es nur aus wenigen Einzelteilen besteht.The arrangement of the control piston, which can be actuated from one side, allows the fal Use the bellows appropriately so that they are both compressed and compressed can be stretched. This makes the bellows less susceptible to pressure Differences from the inside out, but the valve itself can be shorter and shorter be built more inconspicuously than with known valves. By developing a pressure-balanced system, high pressures can be controlled with low output. The valve also offers the possibility of different media to each other combine, z. B. with a pneumatic control variable, a hydraulic Medium are regulated. Gaseous and liquid media can also be used independently depending on the inlet pressure on the outlet side with a very high accuracy fix. When applying a constant pressure to the control connection there is under the possibility of flow control. At the same time, the valve is very on easy and inexpensive to manufacture because it consists of only a few individual parts.

Bei einer Ausgestaltung nach den Ansprüchen 2 und 3 kann ohne Zwischenschaltung weiterer Elemente der Steuerkolben zugleich die Dichtfläche für eines der Ventile bil den. Die beiden Ringdichtflächen sind räumlich voneinander getrennt, so dass die An sammlung von Schmutzpartikeln unter den Ringschneiden vermieden wird, was beim wechselseitigen Betätigen der beiden Ventile in bekannten Ausführungsformen zu einem Abdichtungsverlust führt.In an embodiment according to claims 2 and 3, can be used without an intermediary Other elements of the control piston bil the sealing surface for one of the valves the. The two ring sealing surfaces are spatially separated from each other, so that the An Collection of dirt particles under the ring edges is avoided, which is the case with mutual actuation of the two valves in known embodiments leads to a loss of sealing.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der einzigen Figur dargestellten Druck-Durchfluss-Regelventils näher erläutert, das dort geschnitten im Aufbau darge stellt ist.The invention is illustrated below with reference to one in the single figure Pressure-flow control valve explained in more detail, cut there Darge represents is.

Das Druck-Durchfluss-Regelventil weist zwei integrierte 2-Wege-Ventile für pneumati sche und hydraulische Medien auf. Ein am Ventil in der Figur von oben angreifendes Stellglied 16 betätigt das Ventil durch einen Steueranschluss 6. Das Ventil selbst ist in einem Gehäuse 2 mit Primäranschluss 7, Sekundäranschluss 5 und Entlüftungsan schluss 8 angeordnet. Ein Schaltventil 18 dient zur Schaltung der Verbindung zwi schen Primäranschluss 7 und Sekundäranschluss 5. Zwischen Primäranschluss 7 und Sekundäranschluss 5 ist ein Entlüftungsventil 17 zur Entlüftung über den Entlüftungs anschluss 8 angeordnet.The pressure-flow control valve has two integrated 2-way valves for pneumatic and hydraulic media. An actuator 16 acting on the valve in the figure from above actuates the valve through a control connection 6 . The valve itself is arranged in a housing 2 with primary connection 7 , secondary connection 5 and ventilation connection 8 . A switching valve 18 is used to switch the connection between primary connection 7 and secondary connection 5 . Between the primary port 7 and the secondary port 5 , a vent valve 17 for venting through the vent port 8 is arranged.

Ein erster Faltenbalg 3 ist einenends mit dem Gehäuse 2 und andernends mit einem oberen Steuerkolben 4 des Entlüftungsventils 17 verbunden. Der Faltenbalg 3 ist einenends zur Verbindung mit dem Gehäuse an einem mit dem Gehäuse fest verbun denen Flansch 1 angeschlossen. Durch diesen Flansch 1 kann das Stellglied 16 den oberen Steuerkolben 4 betätigen. Das Stellglied 16 ist damit vom Druckmedium voll kommen isoliert. Ein weiterer Faltenbalg 11 ist mit einem über den oberen Steuerkol ben 4 betätigbaren unteren Steuerkolben 10 für das Schaltventil verbunden, der an dernends mit einem dem Flansch 1 gegenüberliegenden weiteren Flansch 12 fest verbunden ist, der in der Figur das Gehäuse des Ventils nach unten verschließt. Obe rer und unterer Steuerkolben sind an einer Laufbuchse 15 geführt, die am weiteren Flansch 12 befestigt ist.A first bellows 3 is connected at one end to the housing 2 and at the other end to an upper control piston 4 of the vent valve 17 . The bellows 3 is connected at one end for connection to the housing on a fixed to the housing with which flange 1 is connected. The actuator 16 can actuate the upper control piston 4 through this flange 1 . The actuator 16 is thus fully isolated from the pressure medium. A further bellows 11 is connected to a lower control piston 10 , which can be actuated via the upper control piston 4, for the switching valve, which is firmly connected at the end to a flange 1 opposite another flange 12 , which in the figure closes the valve housing downwards. Upper and lower control pistons are guided on a liner 15 which is attached to the further flange 12 .

Der obere Steuerkolben 4 bildet zugleich die Dichtfläche des Entlüftungsventils 17 in Verbindung mit dem unteren Steuerkolben 10 aus, ohne dass weitere Zwischenele mente erforderlich sind. Zudem besitzt der untere Steuerkolben 10 an voneinander in Längsrichtung beabstandeten Stellen nicht nur die Dichtfläche für das Entlüftungsven til mit dem oberen Steuerkolben 4, sondern dichtet mit dem Gehäuse 2 über das Ele ment 9 das Schaltventil ebenfalls unmittelbar ab.The upper control piston 4 also forms the sealing surface of the vent valve 17 in connection with the lower control piston 10 , without further Zwischenele elements are required. In addition, the lower control piston 10 at spaced locations in the longitudinal direction not only has the sealing surface for the Entlüungsven valve with the upper control piston 4 , but also seals with the housing 2 via the element 9, the switching valve also directly.

Es ergibt sich damit ein sehr einfach und kostengünstig aufgebautes Ventil, das nur aus wenigen Einzelteilen besteht und dennoch zuverlässig und mit hoher Lebensdau er dicht hält. Die Hubausnutzung der Faltenbälge 3, 11 kann durch feste Verbindung mit dem Gehäuse in positive als auch in negative Richtung erfolgen. Durch die Fal tenbälge ist das Stellglied 16 vom Druckmedium vollkommen isoliert. Dadurch ist das Ventil sehr verschleißarm, da keine Gleit- bzw. Führungsteile mit dem Medium selbst in Berührung kommen. Bei pneumatischer Ansteuerung kann das Ventil als Durch flussverstärker verwendet werden, da das Steuervolumen am Steueranschluss 6 ge ring ist und das Durchflussvolumen um ein vielfaches größer sein kann.This results in a very simple and inexpensive valve, which consists of only a few individual parts and yet remains reliable and has a long service life. The bellows 3 , 11 can be used for the stroke by a fixed connection to the housing in both positive and negative directions. By the Fal tenbälge the actuator 16 is completely isolated from the pressure medium. As a result, the valve is very low-wear since no sliding or guiding parts come into contact with the medium itself. With pneumatic control, the valve can be used as a flow amplifier, since the control volume at the control connection 6 is low and the flow volume can be many times larger.

Dadurch dass der obere Steuerkolben 4 des Entlüftungsventils 17 über einen Falten balg 3 mit dem oberen Flansch 1 und der untere Steuerkolben 10 des Schaltventils 18 über den Faltenbalg 11 mit dem unteren Flansch 12 fest verbunden ist, und die wirk samen Durchmesser der Faltenbälge 3 und 11 gleich Null sind, entsteht keine Kraf tentwicklung, die von der Regelkraft überwunden werden muss. Dadurch genügt eine kleine Regelleistung, was zur Reduzierung des Energieaufwands beiträgt. Durch die Reduzierung des wirksamen Durchmessers der Faltenbälge 3 und 11 entwickeln sich keine gegeneinander wirkenden Kräfte, so dass sehr kurze Schaltzeiten erreichbar sind. Beim Anlegen eines gewünschten Drucks am Steueranschluss 6 entwickelt sich eine Druckkraft Fd auf den oberen Steuerkolben 4 gegenüber der Feder 14. Dadurch schließt sich das Entlüftungsventil und bewegt bei weiterem Einwirken der Druckkraft den unteren Steuerkolben nach unten, wodurch sich der Durchflussquerschnitt am Schaltventil 16 ändert und das Durchflussvolumen regelbar wird.Characterized in that the upper control piston 4 of the vent valve 17 is connected via a bellows 3 with the upper flange 1 and the lower control piston 10 of the switching valve 18 via the bellows 11 with the lower flange 12 , and the effective diameter of the bellows 3 and 11th are zero, there is no development of force that must be overcome by the control force. As a result, a small control power is sufficient, which contributes to the reduction of energy consumption. By reducing the effective diameter of the bellows 3 and 11 , no opposing forces develop, so that very short switching times can be achieved. When a desired pressure is applied to the control connection 6 , a pressure force Fd develops on the upper control piston 4 with respect to the spring 14 . As a result, the vent valve closes and moves the lower control piston downward when the pressure force acts further, as a result of which the flow cross section at the switching valve 16 changes and the flow volume can be regulated.

Claims

1. Pressure-flow control valve with two integrated 2-way valves for pneumatic and hydraulic media

- an actuator ( 16 ) which actuates the valve through a control connection ( 6 ),
- a housing ( 2 ) with primary connection ( 7 ), secondary connection ( 5 ) and vent connection ( 8 ),
- A switching valve ( 18 ) for switching the connection between the primary connection ( 7 ) and secondary connection ( 5 ),
- a vent valve ( 17 ) arranged between the primary connection ( 7 ) and the secondary connection ( 5 ) for venting via the vent connection ( 8 ),
- A first bellows ( 3 ) which is connected at one end to the housing ( 2 ) and at the other end with an upper control piston ( 4 ) of the vent valve ( 17 ),

characterized in that the housing ( 2 ) is closed by means of a flange ( 1 ) fixedly connected to the housing, through which the actuator ( 16 ) actuates the upper control piston ( 4 ), and in that the actuator ( 16 ) is completely isolated from the pressure medium and that a further bellows ( 11 ) with a lower control piston ( 10 ) which can be actuated via the upper control piston ( 4 ) and with a further flange ( 12 ) opposite the flange ( 1 ) is firmly connected.

2. Control valve according to claim 1, characterized in that the upper control piston ben ( 4 ) at the same time forms the sealing surface of the vent valve ( 17 ) in connection with the lower control piston ( 10 ).

3. Control valve according to one of claims 1 or 2, characterized in that the lower control piston ( 10 ) at spaced locations in the longitudinal direction with the upper control piston ( 4 ) and the housing ( 2 ) the sealing surfaces of the vent valve ( 17 ) and Switching valve ( 18 ) forms.