DE2110393C3 - Volume or differential pressure control valve - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Mengen- oder Differenzdruck regelventil mit von einem Stellmotor, insbesondere einer auf Druckimpulse ansprechenden Arbeitsmembran, über eine Ventilstange entgegen der Wirkung einer Ventilfeder verstellbarem Ventilkegel und einem Drosselorgan, welches auf der Eingangsseite des Ventilsitzes dem Ventilkegel gegenüberliegt, wobei der Stellmotor von dem Differenzdruck vor und hinter dem Drosselorgan beaufschlagt wird.The invention relates to a volume or differential pressure control valve with a servomotor, in particular a working diaphragm that responds to pressure impulses, counteracting the action via a valve rod a valve spring adjustable valve cone and a throttle element, which is located on the input side of the Valve seat opposite the valve cone, the servomotor from the differential pressure before and after the Throttle body is acted upon.
Bei einem bekannten Mengenregelventil dieser Art besteht das Drosselorgan aus einem zweiten Ventilkegel, der am freien Ende einer abgedichtet nach außen geführten Drosselventilspindel sitzt, die von Hand hoch- und niedergeschraubt werden kann, um den Drosselkfft' von dem Ventilsitz zu entfernen oder demselben zwecks Verringerung des Drosselquerschnittes zu nähern. Es wurde nun beobachtet, daß sic h bei Verwendung eines solchen Drosselventilkegels hinter demselben im Druckentnahmebereich, vor allem bei stärkerer Annäherung des Drosselventilkegels an den Ventilsitz, ungünstige Strömungsverhältnisse ergeben können, welche die Erzielung einer befriedigenden Regelgenauigkeit verhindern. Auch läßt sich bei der bekannten Anordnung der Drosselquerschnitt nur in gewissen Grenzen und auch nur schwierig mit der gewünschten Genauigkeit einstellen. Der Einbau eines zusätzlichen Ventilkegels als Drosselorgan bedingt im alleemeinen auch eine Sonderfertigung des Ventilge-Der Erfindung fegt die Aufgabe zugrunde, cue Re- «L und EinsteBgenauigkeit eines Mengen- oder rafferenzdruckregelventils der eingangs genannten Art 2SSS2«!3 dabei auch de. Einbau des Drosselorgan auf einfache Weise in beliebige VentilgehauieIn a known flow control valve of this type, the throttle element consists of a second valve cone, which sits at the free end of a throttle valve spindle that is sealed to the outside and is manually operated can be screwed up and down to remove the Drosselkfft 'from the valve seat or to approach the same for the purpose of reducing the throttle cross-section. It has now been observed that sic h when using such a throttle valve cone behind the same in the pressure extraction area, especially with closer proximity of the throttle valve cone to the valve seat, unfavorable flow conditions result which prevent the achievement of a satisfactory control accuracy. Can also be used with the known Arrangement of the throttle cross-section only within certain limits and only with difficulty with the desired one Set accuracy. The installation of an additional valve cone as a throttle device is generally required Also a special production of the valve The invention is based on the task of cue Re- «L and setting accuracy of a quantity or rafferenz pressure regulating valve of the type mentioned at the beginning 2SSS2 «! 3 including de. Installation of the throttle device easily in any valve housing
^Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Drosselorgan in an sich bekannter Weise aus einer Schraubenfeder bestehi, welche mittels einer von der Ventilstange unabhängigen Drosselspmdel von außen her axial zusammendrückbar ist und aus deren hinter ihren Drosselwindungen Hegendem Innenraum der gedrosselte Impulsdruck in die eine Arbeitskammer des Stellmotors abgeleitet wird.^ This object is achieved according to the invention that the throttle member consists in a known manner from a helical spring, which by means of a independent of the valve rod Drosselspmdel is axially compressible from the outside and from the Behind its throttle windings, the interior space is throttled by the impulse pressure in one of the working chambers of the servomotor is derived.
Auf diese Weise wird erreicht, daß hinter der Drosselöffnung des Drosselorgans, nämlich hinter den zwischen den Windungen der Schraubenfeder befindhchen Drosselspalten, innerhalb des Drosselorgans d. h.In this way it is achieved that behind the throttle opening of the throttle member, namely behind the located between the turns of the coil spring Throttle gaps, within the throttle organ d. H.
der Schraubenfeder, ein verhältnismäßig großes VoIu men vorhanden ist. in welchem eine Beruhigung der Strömung und ein Ausgleich stattfindet, bevor der ,n die zugehörige Membrankammer einzuleitende Impuls druck hinter dem Drosselorgan abgenommen wird Bei dem bekannten Mengenregelventil ist dies nicht der Fall weil der Raum oder das Volumen hinter dem Drosselspah und der Regelstelle, d. h. der Abnahme stelle des Impulsdruckes, m klein ist. um die fur eine gute Mengenmessung erforderliche Rückführung vonthe coil spring, a relatively large volume is available. in which a calming of the flow and an equalization takes place before the, n the associated diaphragm chamber to be introduced impulse pressure behind the throttle body is removed Decrease point of the pulse pressure, m is small. around the return of
kinetischer Energie in statische Energie zu erzielt Auf diesen Umstand wird das schlechte Regelverhalten des bekannten Mengenregelventils zurückgeführt.kinetic energy in static energy to be achieved On this circumstance the bad control behavior becomes of the known flow control valve.
Es war nicht ohne weiteres naheliegend, bei einem Mengen- oder Differenzdruckregelventil mit Stell-It wasn't immediately obvious with one Volume or differential pressure control valve with control
motorbetätigung als Drosselorgan eine Schraubenfeder vorzusehen, weil dies zunächst viel umständlicher erscheinen mußte. Zuvor mußte nämlich erkannt werden, welche besonderen Bedingungen bei einem solchen Regelventil zu erfüllen sind, um eine gute Regel-motor actuation as a throttle device a helical spring to be provided because this had to appear much more cumbersome at first. It had to be recognized beforehand which special conditions have to be met with such a control valve in order to achieve good control
funktion und große Regelgenauigkeit zu erzielen. Auch aus an sich bekannten Ventilanordnungen konnte der Erfindungsgedanke nicht entnommen werden, denn bei diesen war lediglich der normale und übliche Ventilkegel durch eine Schraubenfeder ersetzt worden, wiefunction and high control accuracy. The could also from valve arrangements known per se The idea of the invention cannot be removed, because with these there was only the normal and customary valve cone been replaced by a coil spring, like
dies z. B. bei dem aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 873 389 bekannten Membranventil der Fall ist. Dort ist nämlich der eigentliche, von der Arbeitsmembran betätigte Ventilkegel als Schraubenfeder ausgebildet,this z. B. is the case with the membrane valve known from German utility model 1,873,389. there the actual valve cone actuated by the working diaphragm is designed as a helical spring,
. während beim Anmeldungsgegenstand der Ventilkegel so ganz normal als Kegel oder Teller beibehalten ist, aber zusätzlich auf der dem Ventilkegel gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzes ein Drosselorgan in Form einer Schraubenfeder angeordnet ist.. while in the subject of the application, the valve cone is retained as a cone or plate, but in addition, on the side of the valve seat opposite the valve cone, a throttle element in the form of a Helical spring is arranged.
Nebenbei hat die Anordnung einer Schraubenfeder.As an aside, the arrangement has a coil spring.
welche eine zylindrische oder vorzugsweise eine kegelige Form haben kann, als einstellbares Drosselorgan für ein Mengen oder Differenzdruckregelventil noch zusätzliche Vorteile. Die Schraubenfeder kann ohne weiteres in ein normales Ventilgehäuse aus der Serienfertigung eingebaut werden, wo sie keinen zusätzlichen Platz beansprucht Durch eine geeignete Formgebung, insbesondere als Kegelfeder, läßt sich dieses Drosselorgan dem Strömungsbild im Ventil in sehr günstiger Weise anpassen.which can have a cylindrical or preferably a conical shape, as an adjustable throttle member additional advantages for a volume or differential pressure control valve. The coil spring can be used without another can be installed in a normal valve housing from series production, where there is no additional Requires space By means of a suitable shape, in particular as a conical spring, this throttle element can be adapt to the flow pattern in the valve in a very favorable manner.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung an Hand der
Zeichnung ersichtlich.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausfüh-Further advantageous embodiments of the invention can be seen from the following description with reference to the drawing.
In the drawing, the invention is in one embodiment
rungsform beispielsweise veranschaulicht Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Differenzdruck- oder Mengenregelventil in einem vertikalen LängsschnittFor example, the only one The figure of the drawing shows a differential pressure or quantity control valve in a vertical longitudinal section
Das als Membranventil ausgeführte Regelventil besteht aus einem Ventilgehäuse 1, welches durch Säulen S 2 mit einem Membrangehäuse J verbunden ist Der Eingangsraum 4 des Ventilgehäuses 1 ist von dem Ausfangsraum 5 desselben durch eine Zwischenwand 6 getrennt, in der die Ventildurchgangsöffnung 7 des Ventil sitzes 8 angeordnet ist. Mit dem Ventilsitz 8 arbeitet ein kl dem Ausgangsraum 5 vorgesehener Einsitzventilkegel 9 zusammen, der am freien Ende einer Ventilstange 10 befestigt ist Die Ventilstange 10 ist mittels eines Metallfederrohres 11 abgedichtet, welches einerseits an einem Bund 12 der Ventilstange 10 und andererseits an dem durchbohrten Boden einer die Ventilstange 10 umgebenden Hülse 13 dicht befestigt istThe control valve designed as a diaphragm valve consists of a valve housing 1, which is supported by columns S 2 is connected to a membrane housing J. The inlet space 4 of the valve housing 1 is from the catchment space 5 of the same separated by an intermediate wall 6 in which the valve passage opening 7 of the valve seat 8 is arranged. With the valve seat 8 works kl the outlet space 5 provided single-seat valve cone 9 together, the one at the free end of a valve rod 10 is attached The valve rod 10 is sealed by means of a metal spring tube 11, which on the one hand on a collar 12 of the valve rod 10 and on the other hand attached tightly to the perforated bottom of a sleeve 13 surrounding the valve rod 10 is
Zwischen der Hülse 13 und den Säulen 2 ist eine Ventilfeder 14 angeordnet, die sich einerseits an dem Ventilgehäuseboden 15 und andererseits auf einem Federteller 16 absiützt, der auf einem Bund 17 der Ventilstange 10 ruht. Der Bund 17 kann auf der Ventilstange 10 längsverschiebbar oder verschraubbar sein, um die Spannung der Ventilfeder 14 einstellen zu können. Between the sleeve 13 and the columns 2, a valve spring 14 is arranged, which is on the one hand on the Valve housing bottom 15 and on the other hand on a spring plate 16 absietzt on a collar 17 of the Valve rod 10 rests. The collar 17 can be longitudinally displaceable or screwable on the valve rod 10, in order to be able to adjust the tension of the valve spring 14.
Die Ventilfeder 14 ist bestrebt, den Ventilkegel 9 in seine Öffnungsstellung zu ziehen. Der Federkraft wirkt eine in dem Membrangehäuse 3 eingespannte Membran 18 entgegen, an deren Membranteller 19 das unte re Ende der Ventilst.inge 10 befestigt ist. Die durch die Membran 18 abgeschlossene untere Kammer 20 des Membrangehäuses 3 ist durch eine Impulsleitung 21 mit einer in den Eingangsraum 4 des Ventilgehäuses 1 führenden Öffnung 22 verbunden. Die obere Kammer 23 des Membrangehäuses }, in welche die Ventilstange 10 durch eine Dichtung 24 druckdicht, aber verschiebbar eingeführt ist, steht durch eine Impulsleitung 25 mit einer Öffnung 26 in Verbindung, welche in den Raum zwischen der Schraubenfeder 27 und dem Ventilkegel 9 mündet. Auf diese Weise wird die Membran 18 mit dem Membranteller 19 von dem Differenzdruck vor und hinter der Schraubenfeder 27 beaufschlagt.The valve spring 14 tries to pull the valve cone 9 into its open position. The spring force acts against a clamped in the membrane housing 3 membrane 18, on the membrane plate 19 of which below right end of the Ventilst.inge 10 is attached. The through the Diaphragm 18 closed lower chamber 20 of the diaphragm housing 3 is connected by an impulse line 21 an opening 22 leading into the inlet chamber 4 of the valve housing 1. The upper chamber 23 of the membrane housing}, in which the valve rod 10 is pressure-tight, but displaceable, by a seal 24 is inserted, is through an impulse line 25 with an opening 26 in communication, which in the room opens between the helical spring 27 and the valve cone 9. In this way, the membrane 18 is with the The differential pressure in front of and behind the helical spring 27 acts on the diaphragm plate 19.
An Stelle der äußeren Impulsleitung 25 kann gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführi-ngsform der Erfindung der genannte Raum mit der Kammer 23 des Membrangehäuses 3 durch eine Längsbohrung der Ventilstange 10 verbunden sein.Instead of the outer impulse line 25, according to a particularly advantageous embodiment of the invention said space with the chamber 23 of the diaphragm housing 3 through a longitudinal bore of the Valve rod 10 be connected.
Das Drosselorgan besteht gemäß dem Ausführungsbeispiel aus einer kegeligen bzw. kegelsiumpfförmigen Schraubenfeder 27. die in de:n Eingan^sraum 4 des Ventilgehäuses t zwischen der Gehäusetrennwand 6 bzw. dem Ventilsitz 8 und einem Gehäusedeckel 28 angeordnet ist Das untere, weitere Ende der kegeligen Schraubenfeder 27 ist in eine zur Ventilsitzöffnung 7 konzentrische Vertiefung 29 der Gehäusetrennwancl 6 eingesetzt wodurch die Schraubenfeder in ihrer I .age im Ventilgehäuse gut fixiert und zentriert wird Das obere, engere Ende der Schraubenfeder 27 wird von einem Federteller 30 abgestüi/i. der eine verliehe Lagerpfanne 31 aufweist. In diese Lagerpfanne greift das untere Ende 32 einer Gewindespindel 33 ein, die in einer zentralen Gewindebohrung des Gehäuscdc ► eis 28 verschraubbar ist Die Gewindespindel 33 ist ιΐυκη eine Stopfbüchse 34 nach außen gefühn und mittels einer Schraube 35 fest mit einem Zeiger to verbunden. der gegebenenfalls gleich als Handgriff /um Drehen der Gewindespindel 33 ausgebildet sein kann An einer am Gehäusedeckel 28 vorgesehenen Skala k.mn der Zeiger 36 auf den gewünschten Drosselwen eingestellt werden.According to the exemplary embodiment, the throttle element consists of a conical or conical shape Coil spring 27. which is in the entrance area 4 of the Valve housing t between the housing partition 6 or the valve seat 8 and a housing cover 28 arranged The lower, further end of the conical helical spring 27 is in a valve seat opening 7 concentric recess 29 of the housing separation wall 6 used whereby the coil spring in its I .age is well fixed and centered in the valve housing. The upper, narrower end of the coil spring 27 is of a spring plate 30 supported. the one awarded Has bearing pan 31. In this bearing socket, the lower end 32 of a threaded spindle 33 engages, which in a central threaded hole in the housing ► eis 28 can be screwed. The threaded spindle 33 is ιΐυκη a stuffing box 34 guided to the outside and firmly connected to a pointer to by means of a screw 35. which can optionally be designed as a handle / to rotate the threaded spindle 33 on the housing cover 28 provided scale k.mn the Pointer 36 set to the desired throttle valve will.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist ohne weiteres verständlich. Das /u regelnde Medium strömt aus dein t-.iiigangsrjiim 4 des Ventilgehäuses I durch die /wischen den Windungen der Schraubenfeder 27 vorhandenen Rin^spalten hindurch in das Innere der Schraubenfeder 27, wobei die Strömung entsprechend der Spaltweite gedrosselt wird. Aus dtr Schraubenfeder 27 gelangt das Medium in den Ventildurchgang 7 und, wenn und so weit der Ventilkegel 9 vom Ventilsitz 8 entfernt ist. in den Ausgangs raum 5 des Ventilgehäuses. Infolge der Drosselwirkung der Schraubenfeder 27 ist der Druck hinter der Schraubenfeder geringer .ils der Druck vor der Schraubenfeder, d. h. im Eingangsraum 4. Diese Drücke werden durch die Impulsleitungen 25 und 21 in die Kammern 23 bzw. 20 des Membrangehäuses 3 übertragen. Der auf die Membran 18 und den Membranteller 19 wirkende Differenzdruck steuert dann über die Ventilstange 10 die Einstellung des Ventilkegels 9 gegenüber dem Ventilsitz 8. Durch tieferes Einschrauben der Gewindespindel 33 wird die Schraubenfeder 27 mehr zusammengedrückt, wodurch sich die .Schraubenwindungen einander nähern und sich schließlich beruh ren. Dementsprechend verringert sich der Gesamt durchtrittsquerschnitt der Schraubenfeder, und entsprechend dieser Drosselung verändert sich die Stellung des Ventilkegels 9.The operation of the above-described The device is readily understandable. The / u regulating Medium flows out of your t-.iiigangsrjiim 4 des Valve housing I through the / between the turns of the coil spring 27 existing Rin ^ split through into the interior of the helical spring 27, the flow being throttled according to the gap width. From the helical spring 27, the medium passes into the valve passage 7 and, if and so far, the valve cone 9 is removed from the valve seat 8. in the output space 5 of the valve housing. As a result of the throttling effect of the helical spring 27, the pressure is behind the Coil spring lower because of the pressure in front of the coil spring, d. H. in the entrance room 4. These pressures are transmitted through the impulse lines 25 and 21 into the chambers 23 and 20 of the diaphragm housing 3, respectively. The differential pressure acting on the diaphragm 18 and the diaphragm plate 19 then controls via the Valve rod 10 the setting of the valve cone 9 in relation to the valve seat 8. By screwing in deeper the threaded spindle 33, the coil spring 27 is compressed more, whereby the .Schraubwindungen approach each other and finally calm down. The total is reduced accordingly passage cross-section of the helical spring, and the position changes in accordance with this throttling of the valve cone 9.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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