DE2134066A1

DE2134066A1 - ELECTRICALLY ADJUSTABLE PRESSURE VALVE

Info

Publication number: DE2134066A1
Application number: DE19712134066
Authority: DE
Inventors: Helmut Weinzierl
Original assignee: SERVO TECHNIK GmbH
Current assignee: SERVO TECHNIK GmbH
Priority date: 1971-07-08
Filing date: 1971-07-08
Publication date: 1973-01-18

Description

HANS TRAPPENBERG ■ PATENTINGENIEUR · KARLSRUHEHANS TRAPPENBERG ■ PATENT ENGINEER · KARLSRUHE

6. Juli 1971 WG 703/704July 6, 1971 WG 703/704

Firma We^f^igjx^ Hydraulik KG., 7501 Reichenbach,Company We ^ f ^ igjx ^ Hydraulik KG., 7501 Reichenbach,

Birkelweg 4Birkelweg 4

Elektrisch einstellbares ÜberdruckventilElectrically adjustable pressure relief valve

Überdruckventile werden in aller Hegel nur einmal manuell I auf einen Sollwert eingestellt, der dem zulässigen Druck einer zu schützenden Anlage entspricht. Ist dieser Druck jedoch von anderen Gegebenheiten, beispielsweise vom Produktionsablauf abhängig, ist also der maximal zulässige obere Druck stets diesem Produktionsablauf anzupassen, werden im allgemeinen elektrisch steuerbare Druck-Regelventile eingesetzt. Derartige Druck-Regelventile entsprechen jedoch nicht den Anforderungen die an ein Überdruckventil zu stellen sind, da sie beim Ansprechen nicht voll öffnen sondern nur den, den maximalen zulässigen Drück übersteigenden Druck ablassen. Durch die Trägheit dieser Systeme bedingt kann sich dadurch doch ein Druck aufbauen, der wesentlich den Maximaldruck übersteigt. | Außerdem sind derartige Druck-Regelventile verhältnismäßig teuer.Overpressure valves are generally only set once manually to a setpoint value that corresponds to the permissible pressure corresponds to a system to be protected. However, if this pressure is due to other circumstances, for example the production process dependent, so the maximum permissible upper pressure must always be adapted to this production process, are generally electrically controllable pressure regulating valves are used. However, such pressure regulating valves do not meet the requirements which are to be placed on a pressure relief valve, as they do not open fully when responding, but only the, the maximum Relieve the pressure exceeding the permissible pressure. Due to the inertia of these systems, a Build up pressure that significantly exceeds the maximum pressure. | In addition, such pressure regulating valves are relatively expensive.

Es wird daher ein Überdruckventil gefordert, das nicht wie die bekannten Überdruckventile lediglich manuell einzustellen ist, sondern dessen Ansprechgrenze duroh elektrische Mittel eingestellt werden kann das aber trotzdem beim Ansprechen voll öffnet und diese Offenstellung auch bis zum sicheren Abblasen einea gefährlichen Überdrucks beibehält.A pressure relief valve is therefore required which, unlike the known pressure relief valves, can only be set manually. but whose response limit can be set duroh electrical means but still fully when responding opens and maintains this open position until a dangerous overpressure is safely blown off.

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Ein derartiges elektrisch, einsteilbares Überdruckventil wird in erfindungsgemäßer Weise gebildet durch einen Elektromagneten dessen längsverschiebbarer Anker fest mit einem auf einem Ventilsitz aufgepressten Ventilkegel verbunden ist. Die den Ventilkegel auf dem Ventilsitz wirkenden Presskräfte können hierbei Federkräfte oder auch. Magnetkräfte, hervorgerufen durch Dauermagnete, sein. Durch Einstellen des den Elektromagneten durchfliessenden Stromes stellt sich ein elektromagnetisches Feld ein, das versucht den Anker in den Elektromagneten hineinzuziehen, ein Feld also, das- der Kraft die den Ventilkegel auf den Ventilsitz aufpresst entgegenwirkt. Überschreitet die von. außen, vom abgesprerrten Medium , auf den Ventilkegel einwirkende Kraft diese einstellbare Aufpresskraft, so wird der Ventilkegel von dem Ventilsitz abgehoben und, da nun der Anker weiter in die Spule des Elektromagneten hineingezogen wird und dadurch die elektromagnetische Kraft sprunghaft ansteigt, das Ventil vollkommen bis zum Endanschlag geöffnet. Es genügt also die Initial-Abhebekraft durch den auf den Ventilkegel einwirkenden Überdruck um zusammen mit den nun stark ansteigenden elektromagnetischen Kräften den Ventilkegel bzw. den Anker bis zum Endanschlag zu führen. Hierbei ergibt sich noch der Vorteil, daß das Ventil in dieser offenen Stellung solange verbleibt, bis entweder der Strom ganz ausgeschaltet oder doch bis auf einen Mindestwert der eine elektromagnetische Kraft hervorruft die geringfügig unter der Rückstellkraft der Aufpresskraft des Ventilkegels liegt, reduziert wird.Such an electrically adjustable pressure relief valve is formed in the manner according to the invention by an electromagnet whose longitudinally displaceable armature fixed with one on one Valve seat is connected to pressed valve cone. The pressing forces acting on the valve cone on the valve seat can here spring forces or also. Magnetic forces caused by Permanent magnets. By adjusting the current flowing through the electromagnet, an electromagnetic one is produced Field that tries to pull the armature into the electromagnet, a field that counteracts the force that presses the valve cone onto the valve seat. Exceeds that of. outside, from the blocked medium, acting on the valve cone By force of this adjustable press-on force, the valve cone is lifted from the valve seat and, since the armature is now further is drawn into the coil of the electromagnet and thereby the electromagnetic force increases by leaps and bounds, the valve fully open to the end stop. The initial lifting force from the force acting on the valve cone is sufficient Overpressure, together with the now strongly increasing electromagnetic forces, move the valve cone or armature up to To guide end stop. This has the advantage that the valve remains in this open position as long as until either the current is completely switched off or at least down to a minimum value that causes an electromagnetic force which is slightly below the restoring force of the pressing force of the valve cone, is reduced.

Damit sind aber auch sämtliche Bedingungen die an ein solches Überdruckventil zu stellen sind erfüllt, da das Ventil hinsichtlich seines Ansprechdruckes stufenlos elektrisch einstellbar ist, da es im Ansprechfalle vollkommen öffnet und da es erst dann wieder schliesst, wenn der Druck auf ungefährliche Werte abgesunken ist bzw. von anderer Stelle der Befehl zum Schliessen durch Wegnahme der Spannung des Elektromagneten gegeben ist.However, this also means that all the conditions that must be placed on such a pressure relief valve are met, since the valve with regard to its response pressure is continuously electrically adjustable, since it opens completely in the event of a response and only then closes again when the pressure has dropped to harmless values or the command to close from another point is given by removing the voltage of the electromagnet.

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Selbstverständlich kann ein nach der Erfindung aufgebautes Ventil auch als Regelventil dann eingesetzt werden, wenn die Au^presskraft die sprunghaft ansteigende elektromagnetische Kraft im Gleichgewicht hält. Dies ist beispielsweise beim Einsatz einer Druckfeder zum Aufpressen des Ventilkegels auf den Ventilsitz durchaus möglich, indem die Federrate dem zu erwartenden Kraft/Weg-Verlauf des Elektromagneten angepasst wird. Es ergibt sich dann mit steigender magnetischer Durchflutung des Elektromagneten proportional ein zunehmender Durchfluß durch das Ventil, und damit eine Umkehrung des üblichen , Druck-Regelventiles das bei Abschwächung des elektromagnetischen^ " Feldes eine Erhöhung des Durchflusses bewirkt.Of course, a valve constructed according to the invention can also be used as a control valve when the Pressing force is the abruptly increasing electromagnetic force Keeping strength in balance. This is, for example, when using a compression spring to press open the valve cone the valve seat is entirely possible by adapting the spring rate to the expected force / travel curve of the electromagnet will. As the magnetic flow through the electromagnet increases, there is a proportional increase in flow through the valve, and thus a reversal of the usual pressure control valve that occurs when the electromagnetic ^ " Field causes an increase in the flow.

Eine sehr elegante und kompakt aufzubauende Lösung eines in erfindungsgemäßer Weise funktionierenden elektrisch einstellbaren Überdruckventils ergibt sich durch einen Elektromagneten mit hohlzylindrischem nassem Arbeitsraum mit einem einerseits eingefügten als elektrisches Joch dienenden Ventilkörper mit zentrischem Ventilsitz für einen fest mit dem andererseits eingefügten dauermagnetischen, längs in dem Arbeitsraum verschiebbaren Anker verbundenen Ventilkegel.A very elegant and compact solution to an electrically adjustable one that functions in the manner according to the invention Pressure relief valve results from an electromagnet with a hollow cylindrical wet working space with one on the one hand inserted valve body serving as an electrical yoke with a central valve seat for one fixed to the other inserted permanent magnetic, longitudinally displaceable armature connected valve cone.

Bei dieser Ausführung kann auf eine Feder verzichtet werden, da die dauermagnetischen Kräfte des Ankers diese Aufgabe übernehmen. Selbstverständlich ergibt sich das gleiche Ergebnis wenn statt des Ankers der Ventilkörper oder auch beide Bautäle dauermagnetisch ausgeführt werden. Zum Einstellen des Ansprechdrucks wird auf jeden lall eine solche elektromagnetische Kraft erzeugt, daß die dauermagnetische Aufpresskraft geschwächt wird und, im Ansprechfalle, durch das Trennen der beiden Bauteile nahezu ganz aufgehoben wird.With this design, a spring can be dispensed with, since the permanent magnetic forces of the armature take on this task. Of course, the same result is obtained if, instead of the armature, the valve body or both structural channels are permanently magnetic are executed. To set the response pressure, such an electromagnetic force is generated in each case, that the permanent magnetic pressing force is weakened and, in the event of a response, almost by separating the two components is completely canceled.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt und zwar zeigen:Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing shown schematically, namely show:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform mit außenliegendem Ventilsitz Fig. 2 eine Ausführung mit im Arbeitsraum liegenden Ventilsitz.1 shows a first embodiment with an external valve seat; FIG. 2 shows an embodiment with a valve seat located in the working space.

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In den Arbeitsraum 1 eines Elektromagenten 2 ist einseitig ein Weicheisenstück 3 eingefügt. (Fig.1). Andererseits befindet sich in dem Arbeitsraum ein Anker 4 mit einer zentrisch eingefügten, als Ventilkegel dienenden Kugel 6 die durch eine jenseits in den Anker eingefügte Feder 5 gegen einen Ventilsitz 7 gepresst wird. Oberhalb des Elektromagneten 2 sind die elektrischen Anschlüsse 8 aufgesetzt.A piece of soft iron 3 is inserted on one side into the work space 1 of an electric agent 2. (Fig.1). On the other hand is located In the working space there is an armature 4 with a centrally inserted ball 6 serving as a valve cone, which passes through a ball on the other side Spring 5 inserted in the armature against a valve seat 7 is pressed. The electrical connections 8 are placed above the electromagnet 2.

Wird der Elektromagnet 2 unter Spannung gesetzt, so wirkt auf den Anker 4 eine Kraft die versucht ihn gegen die Federkraft (5) in den Arbeitsraum 1 des Elektromagneten hineinzuziehen. Die die Kugel 6 auf den Ventilsitz pressende Kraft ist also durch die elektromagnetische Kraft des Elektromagneten 2 einstellbar. Übersteigt der Druck des über die Zuleitung 9 herangeführten Mediums diese Kraft, so wird die Kugel- 6 von dem Ventilsitz 7 abgehoben und. gleichzeitig der Anker 4 näher an das Weicheisenstück 3 herangeführt. Dadurch wird der magnetische Widerstand, der durch den Luftspalt zwischen dem Weicheisenstück 3 und dem Anker 4 gebildet ist, bedeutend verringert, so daß die magnetischen Kräfte sehr stark ansteigen. Dadurch bewegt sich der Anker 4 weiter zu dem Weicheisenstück 3 hin, solange, bis die Stirnflächen des Weicheisenstücks 3 und des Ankers 4 aneinander anliegen. Damit ist das Ventil vollkommen geöffnet, das Medium kann also über die Zuleitung 9 und einen Teil des Arbeitsraumes aus der Ableitung 10 entweichen. TJm den Ruhezustand des Überdruckventils wieder herzustellen, wird zweckmäßigerweise die Spannung des Elektromagneten ganz abgeschaltet, sodaß nunmehr die Kraft der Feder 5 den Anker wieder in die gezeichnete Lage führt.If the electromagnet 2 is energized, a force acts on the armature 4 that tries to counter the spring force (5) to be pulled into the working space 1 of the electromagnet. The force pressing the ball 6 onto the valve seat is therefore adjustable by the electromagnetic force of the electromagnet 2. If the pressure of the medium supplied via the supply line 9 exceeds this force, the ball 6 is removed from the valve seat 7 picked up and. at the same time the armature 4 is brought closer to the piece of soft iron 3. This makes the magnetic Resistance, which is formed by the air gap between the soft iron piece 3 and the armature 4, is significantly reduced, so that the magnetic forces increase very strongly. As a result, the armature 4 moves further towards the piece of soft iron 3, until the end faces of the soft iron piece 3 and the armature 4 rest against one another. With that the valve is perfect opened, so the medium can escape from the discharge line 10 via the supply line 9 and part of the working space. TJm the To restore the idle state of the pressure relief valve, the voltage of the electromagnet is expediently completely switched off, so that now the force of the spring 5 leads the armature back into the position shown.

Eine weitere · Ausführungsmöglichkeit zeigt Fig. 2. Hier ist wiederum im Arbeitsraum 1 eines Elektromagneten 2 ein Anker 14 vorgesehen der ebenfalls wieder zentrisch eine als Ventilkegel vorgesehene Kugel 6 trägt. Dieser Anker 14 ist jedoch dauermagnetisch ausgeführt, sodaß er sich selbsttätig gegen einen, als elektromagnetisches Joch dienenden Ventilkörper 11 zieht.Another possible embodiment is shown in FIG. 2. Here, there is again an armature 14 in the working space 1 of an electromagnet 2 provided which again centrally carries a ball 6 provided as a valve cone. However, this armature 14 is permanently magnetic executed so that it automatically pulls itself against a valve body 11 serving as an electromagnetic yoke.

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Dieser Ventilkörper 11 weist wiederum eine Zuleitung 9 sowie Ableitungen 10 und auch einen Yentilsits 7 auf. Abgeschlossen wird der Elektromagnet durch einen aus nicht-ferromagnetischem Material bestehenden ^Deckel 13. Aufgebaut auf den Elektromagneten 2 sind wiederum elektrische Kontakte 8.This valve body 11 in turn has a supply line 9 and discharge lines 10 and also a Yentilsits 7. Closed the electromagnet is made by a non-ferromagnetic Material existing ^ cover 13. Built on the electromagnet 2 are again electrical contacts 8.

Im.Ruhezustand ist die Kugel 6 durch die dauermagnetischen Kräfte des Ankers 14 auf dem Ventilsitz 7 aufgepresst. Bei Anlegen einer Spannung an den Elektromagneten so, daß sich ein der Polarität des dauermagnetischen Ankers 14 entgegengerichtetes Feld ergibt, wird diese Aufpresskraft gemindert. Wird durch Überdruck in der Zuleitung 9 die Kugel 6 von dem Ventilsitz 7 abgehoben, wird diese Aufpresskraft noch weiter vermindert, so daß der Anker 14 ganz an den Endanschlag bei dem Deckel 13 geführt wird. In dieser Stellung bleibt er wiederum so lange, bis entweder das elektromagnetische Feld ganz ausgeschaltet oder doch so weit vermindert wird, daß die dauermagnetischen Kräfte überwiegen, der Anker also wieder zum Ventilkörper 11 hingezogen wird. Damit ist auch hier wiederum der (gezeichnete) Ruhezustand hergestellt.In the state of rest, the ball 6 is permanently magnetic Forces of the armature 14 pressed onto the valve seat 7. When a voltage is applied to the electromagnet so that a the polarity of the permanent magnet armature 14 results in the opposite field, this pressing force is reduced. Will go through Overpressure in the supply line 9 lifts the ball 6 from the valve seat 7, this pressing force is reduced even further, so that the armature 14 fully rests against the end stop on the cover 13 to be led. It remains in this position until either the electromagnetic field is completely switched off or but is reduced so much that the permanent magnetic forces predominate, so the armature is drawn back to the valve body 11. So here again the (drawn) Rest state established.

Claims

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Claims

f 1./electrically adjustable pressure relief valve, marked

by an electromagnet (2) whose longitudinally displaceable Armature (4, 14) is firmly connected to a valve cone (valve closing body) pressed onto a valve seat (7).

2. Pressure relief valve according to claim 1,
characterized,

that the valve cone is pressed onto the valve seat (7) by a spring force (5) acting on the armature (4).

3. Pressure relief valve according to claim 1,
characterized,

that the spring force is proportional to the electromagnetic force increasing over the path.

4. Pressure relief valve according to one of claims 1 or 2, characterized in that

that the valve cone by acting on the armature (14) permanent magnetic forces on the valve seat (7) is pressed.

5. Pressure relief valve according to one or more of the preceding claims,

marked

by an electromagnet (2) with a hollow cylindrical working space (1), with one inserted on the one hand as an electrical one Yoke serving valve body (11) with central valve seat (7) for a permanent magnet inserted on the other hand, valve cone connected longitudinally in the working space (1) displaceable armature (14).

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