DE2157196A1 - Strömungsventil - Google Patents

Description

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NORMALAIR-GARRETT(HOLDINGs) LIMITED, Westland Works, Yeovil, Somerset, England

Strömungsventil

Die Erfindung bezieht sich auf Strömungsventile, und insbesondere pneumatische Ventile«, Insbesondere ist die Erfindung anwendbar auf Reihenventile, d.h. auf Ventile mit einem Ventilkopf, der sich axial in Ausrichtung mit dem Strömungsmitteldurchfluß durch das Ventil bewegte Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkte

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache und wirksame Steuereinrichtung zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Zustandes der Strömung aus einem Ventil sowie eine Anordnung aus Ventil und zugeordneter Steuereinrichtung, die miteinander eine kompakte Anordnung bilden, einzuschlagen

Gemäß der Erfindung ist bei einem Strömungsventil mit einem Ventilkopf, der zur Einstellung der Strömung durch das Ventil verschiebbar ist, eine Steuereinrichtung vorgesehen, die einen auf Differenzialdruck ansprechenden Mechanismus aufweist, der antriebsmäßig dem Ventilkopf zugeordnet ist und der auf das Abweichen von einer gewählten Differenz zwischen einem Bezugsdruck auf dem Druck des ventilgesteuerten Strömungsmediums

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stromabwärts zum Ventilkopf anspricht, damit eine Bewegung des Ventilkopfes in dem Sinne verursacht wird, daß die gewählte Druckdifferenz wiederhergestellt wird, ferner eine Einrichtung, die den Bezugsdruck aus dem ventilgesteuerten Strömungsmittel stromauf in bezug auf den Ventilkopf ein« stellt, wobei diese Einrichtung ein Druckreduzierventil mit einer Bezugsdruckabgabe, ein Anzapfventil, das an die Bezugsdruckabgabe angeschlossen ist, und eine Vorrichtung zur Einstellung des Anzapfventiles in Abhängigkeit von Druckän— derungen des ventilgesteuerten Strömungsmittels stromabwärts in bezug auf den Ventilkopf aufweist_o

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthält die das Anzapf— ventil einstellende Vorrichtung 2^ Strömungsmittelräume, die durch eine Wand voneinander getrennt sind, welche in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen den entsprechenden Strömungs— mitteldrücken in den Räumen beweglich ist, wodurch das Anzapf— ventil verstellt wird, und eine Leitungsanordnung, die Strö— mungspfade unterschiedlichen StrömungswiderStandes gegenüber den entsprechenden Räumen ergibt und jeden dieser Räume mit dem gesteuerten Strömungsmittel stromabwärts in bezug auf den Ventilkopf so verbindet, daß eine Änderung in dem stromabwärts gesteuerten Strömungsmitteldruck eine Druckdifferenz zwischen den Räumen ergibt, deren Größe auf die Geschwindigkeit der gesteuerten Strömungsmitteldruckänderung bezogen ist, wodurch aufgrund der Verstellung des Anzapfventiles eine Änderung des Bezugsdruckes in einem entgegengesetzten Sinne zur Änderung im stromabwärts gesteuerten Strömungsmitteldruck bewirkt wirdo

Die bewegliche Wand kann als Rollmembran oder in anderer Weise, Zo Bo als Kolbenvorrichtung ausgebildet sein, wobei eine bevorzugte Ausführungsform zwei Kolben aufweist, die in getrennten Zylindern beweglich sind, welche die entsprechenden Strömungsmittelräume bilden und entgegengesetzt geschaltet sind, wobei einer der Kolben eine kleinere Wirkfläche als der andere besitzt und eine nachgiebige Vorrichtung in der Weise wirkt, daß

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sie die dem Kolben kleinerer Fläche über den Strömungsmitteldruck im Zylinder aufgegebene Kraft unterstützt und der Strömungsmitteldruck, der darin über den Strömungspfad erhalten wird, einen größeren Strömungswiderstand besitzto

Die Erfindung umfaßt auch ein Strömungsventil, bei dem die vorerwähnte Steuereinrichtung wirkungsmäßig kombiniert ist_o Es ist erwünscht, daß ein solches Ventil eine verschiebbare Wandung aufweist, die eine Bezugsdruckkammer begrenzt und deren äußere Fläche dem ventilgesteuerten Strömungsmedium stromabwärts in bezug auf den Ventilkopf ausgesetzt ist, daß sie letzteren in der Ventilschlxeßrichtung durch Verschiebung der Wandung in Abhängigkeit von dem ansteigenden stromabwärts gesteuerten Strömungsdruck verschiebt, und umgekehrte

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, das schematisch ein Reihenventil mit einer Steuereinrichtung zur Druckregulierung von einer Leitung zugeführter Luft zeigte

Das Reihenventil 10 nach der Zeichnung weist ein rohrförmiges Gehäuse 11 auf, das koaxial in seinem Inneren ein Ventilgehäuse 12 aufnimmt, welches eine Ventilanordnung 13 trägt, die durch einen über eine Spindel 15 mit einem Kolben 16 befestigten Ventilkopf 14 gebildet wirdo Die Ventilanordnung 13 wird in Stromaufwärtsrichtung (nach links in der Zeichnung) durch eine leichte Feder 17 gegen ein Schließen mit der Ringfläche 18 an dem stromabwärts gelegenen Ende der Einlaßleitung 19 gedrückte Der Ventilkopf 14 ist mit einer Schürze 20 versehen, die über eine ringförmige Abdichtung 21 gleitet, welche über dem Umfang des Ventilgehäuses 12 befestigt ist,' während die Spindel 15 in einem Gleitlager 22 gleitet, das in der Mitte des Ventilgehäuses 12 aufgenommen ist_o Der Kolben 16, der eine Kolbenringdichtung besitzt, gleitet in einer Kammer 24, wodurch die Kammer 24 so unterteilt ist, daß sie eine Bezugsdruckkammer 25 in dem Kolben 16 schafft« Die Wandung der Kammer 24 ist mit Löchern 26 verschon, wodurch die Fläche des Kolbens 16 den stromabwärts

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auftretenden Druck abfühlen kann_o Ein Abfließen von strom« aufwärts in bezug auf den Ventilkopf 14 wird dadurch ver« hindert, daß das Gleitlager 22 mit einer Dichtung 27 versehen isto Damit kein Druckunterschied an dem Ventilkopf 14 auf« tritt, sind ein oder mehrere Löcher 28 ,in ihm vorgesehene Es sind drei äußere Leitungsverbindungen vorgesehen, die erste stellt eine stromaufwärts liegende Verbindung 29, die zweite eine Bezugsdruckkammerverbindung 30 und die dritte eine strom« abwärts gelegene Verbindung 31 darj alle stehen mit der Ventil« steuereinrichtung in Verbindung,, Die erste Verbindung 29 speist Strömungsmittel mit Stromaufwärtsdruck in eine Druckreduzier« vorrichtung 32 ein, die über eine Mündung 33 Strömungsmittel mit einem vorbestimmten Druck in die zweite äußere Verbindung und über deren Verlängerung an ein Anzapfventil 34 führte Das Anzapfventil 34 ist auf einer Spindel zwischen einem größeren Steuerkolben 35 und einem kleineren Steuerkolben 36 in einem abgestuften Zylinder 37 ausgebildete Die dritte Verbindung 31 von dem Reihenventilgehäuse 11 führt einen Stromabwärtsströmungs« druck an die Stirnfläche des größeren Steuerkolbens 35 und über eine verengte Leitung 38 an die Stirnseite des kleineren Steuer« kolbens 36, so daß die wirksamen Drücke auf die Kolben einander entgegenwirken. Der wirksame Druck auf den kleineren Steuer« kolben 36 wird durch eine Feder 39 ergänzte Der Bereich des abgestuften Zylinders 37 um das Anzapfventil 34 ist mit einer Verbindung 40 nach außen versehene

Wenn im Betrieb das Reihenventil eine Strömung mit einem ge« wünschten Stromabwärtsdruck abgibt, wirkt dieser Druck auf die Kolben 35 und 36, wodurch aufgrund des Flächenunterschiedes der Kolben und des Einflusses der Feder 17 das Anzapfventil 34 im geringen Maße geöffnet gehalten wird, so daß eine kleine Menge des Strömungsmittels entweichen kann, das von der Druckreduzie« rungsvorrichtung 32 in die Bezugsdruckkammer 25 mit einem Druck eingespeist wird, der die Kolbenanordnung 16 etwa in einer Stellung hält, die den Stromabwärtsdruck erzeugte Steigt der Druck stromabwärts an, wirkt er auf die Steuerkolben 35,36 und verursacht ein weiteres Öffnen des Anzapfventiles, wodurch mehr Strömungsmittel abgezapft wird und somit der Druck in der

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BezugSdruckkanuner 25 reduziert wird, wobei eine Bewegung der Kolbenanordnung in die Schließstellung erfolgt, so daß der Druck stromabwärts auf den gewünschten Druck fällt«. Mit diesem Fallen des Druckes stromabwärts tritt eine umgekehrte Wirkung ein, damit der gewünschte Druck wieder aufgebaut wirdo Eine sehr niedrige Änderungsgeschwindigkeit des Druckes stromabwärts ist in seinem Einfluß auf die beiden Steuerkolben 35, 36 etwa gleich, weil die Begrenzung der Leitung 38 keinen Drosseleffekt auf die Strömung durch sie hindurch ausübt; bei einer plötzlichen und stärkeren Änderung des Druckes stromabwärts ist der unmittelbare Einfluß auf die Steuerkolben 35, 36 ungleich, weil die Begrenzung der Leitung 38 die Strömung in den kleineren Steuerkolben 36 oder aus diesem heraus drosselt und damit eine Egalisierung des Druckes, der auf die beiden Steuerkolben 35,36 wirkt, eine gewisse Zeitdauer benötigte Eine plötzliche Ungleichheit der Drücke, die die Steuerkolben 35, 36 beaufschlagen, bewirkt ein maximales Ansprechen, das unmittelbar erzielt wird und dann allmählich abgeschwächt wird, wenn die Drücke sich egalisieren, und zwar aufgrund des Strömungsmittels, das durch die Begrenzung der Leitung 38 strömt. Diese Bedingung kann im Extremfall bewirken, daß die Ventilanordnung 13 über die Stellung hinausgeht, bei der sie im Gleichgewicht wäre, um die Änderung des Druckes stromabwärts zu korrigieren; aufgrund der sich verringernden Differenz im Einfluß auf die Steuerkolben 35,36 wird dieser Wirkung jedoch im zunehmenden Maße entgegengewirkt, und die Ventilanordnung kehrt durch diese Gleichgewichtsstellung in die Lage zurück, bei der sie einen gewünschten Strömungszustand (d_eh_o Druck) ohne wesentliche Pendelung aufrecht erhält«

Die Erfindung ist nicht auf das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt; beispielsweise können die Steuerkolben der Steuereinrichtung durch Membrane ersetzt werden, der Ventilkopf des Reihenventiles kann so angeordnet sein, daß er schließt, indem er sich eng in die Bohrung der Einlaßleitung ausdehnt, die Löcher in der Wandung der Kolbenkammer in dem Reihenventil können in verschiedenartigen Stellungen, Mustern oder Größen vorgesehen. sein, oder die Kolbenkammer kann mit offenem Ende ausgebildet

sein, uswo

Claims (1)

1. Patentansprü ehe

   ( 1ο) Strömungsventil mit einem Ventilkopf, der zur Einstellung der Strömung durch das Ventil verschiebbar ist, und mit einer Steuereinrichtung, gekennzeichnet durch eine auf Druckunterschiede ansprechende Einrichtung, die antriebs— mäßig mit dem Ventilkopf (14) verbunden ist und auf die Abweichung von einer gewählten Differenz zwischen einem Bezugsdruck und dem Druck des ventilgesteuerten Strömungs— mittels stromabwärts in bezug auf den Ventilkopf anspricht, derart, daß eine Bewegung des Ventilkopfes in einem solchen Sinne erfolgt, daß der gewählte Druckunterschied wieder hergestellt wird, und durch eine Anordnung zur Bereitsstel— lung des Bezugsdruckes von dem ventilgesteuerten Strömungsmittel stromaufwärts in bezug auf den Ventilkopf, welche Anordnung ein Druckreduzierventil (.32) mit einer Bezugsdruck— abgabe, ein Anzapfventil (34), das mit der Bezugsdruckabgabe verbunden ist, und eine Vorrichtung (35, 36) zur Einstellung des Anzapfventiles in Abhängigkeit von Änderungen im Druck des ventilgesteuerten Strömungsmittels stromabwärts in bezug auf den Ventilkopf aufweisto

   2ο Strömungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Anzapfventil einstellende Vorrichtung (35, 36) zwei Strömungsmittelräume aufweist, die durch eine Wand voneinander getrennt sind, welche in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen den entsprechenden Strömungsmitteldrücken in den Räumen beweglich sind, wodurch das Anzapfventil eingestellt wird, und eine Leitungsanordnung (29, 30, 31), die Strömungspfade unterschiedlichen Strömungswiderstandes gegenüber den entsprechenden Räumen ergibt und jeden mit dem gesteuerten Strömungsmittel stromabwärts in bezug auf den Ventilkopf in solcher Weise verbinden kann, daß eine Änderung in dem stromabwärts gesteuerten Strömungsdruck einen Druckunterschied zwischen den Räumen ergibt, dessen Größe auf die

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   Geschwindigkeit der gesteuerten Strömungsdruckänderung bezogen ist und wobei durch Einstellung des Anzapfventiles eine Änderung des Bezugsdruckes in dem Sinne erzielt wird, der entgegengesetzt der Änderung in dem stromabwärts gesteuerten Strömungsdruck ist«,

   3ο Strömungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wandung eine Rollmembrananordnung darstellt.

   4. Strömungsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wandung eine Kolbenanordnung (35,36) darstellt.

   5ο Strömungsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wandung ein ©aar Kolben (35, 36) bildet, die in unabhängigen Zylindern verschiebbar sind, welche die entsprechenden Strömungsmittelräume festlegen und entgegengesetzt zueinander angeschlossen sind, wobei der eine Kolben (36) eine kleinere Wirkfläche als der andere Kolben (35) aufweist, und eine nachgiebige Vorrichtung (39) bewirkt, daß die Kraft, die dem Kolben (36) kleinerer Fläche über den Strömungsmitteldruck in dem Zylinder aufgegeben wird, unterstützt wird, wobei der Strömungsmitteldruck über dem Strömungspfad mit größerem Strömungswiderstand erhalten wird.

   Strömungsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine die Kolben (35,36) verbindende Spindel aufweist und einen Ventilkopf aufnimmt, der mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, so daß das Anzapfventil (34) gebildet wird.

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   7ο Strömungsventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine verschiebbare Wandung (16) vorgesehen ist, die eine Bezugsdruck— kammer (25) aufweist und dessen äußere Stirnseite dem
   ventilgesteuerten Strömungsmedium stromabwärts in
   bezug auf den Ventilkopf (14) ausgesetzt ist, daß die
   Wandung (16) antriebsmäßig mit dem Ventilkopf (14) verbunden ist, damit letzterer in Ventilschließrichtung
   durch Verschiebung der Wandung in Abhängigkeit von dem
   ansteigenden, stromabwärts gesteuerten Strömungsdruck, ■ und umgekehrt verschoben wird»

   8ο Strömungsventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkopf (14) ein druckabgeglichenes, in
   axialer Richtung verschiebbares Bauteil ist, das von
   einem inneren Ventilgehäuse (12) aufgenommen wird,
   welches eine Bezugsdruckkammer (25) einschließt_o

   9ο Strömungsventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkopf (14) einen Abschluß (14) für einen
   ringförmigen gesteuerten Strömungsmittelkanal darstellte

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