DE2927402A1

DE2927402A1 - CONTROL VALVE

Info

Publication number: DE2927402A1
Application number: DE19792927402
Authority: DE
Inventors: Norbert Dr Ing Jeschke
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 1979-07-06
Filing date: 1979-07-06
Publication date: 1981-01-08
Also published as: CH649823A5; DE2927402C2; AT381800B; ATA296580A

Abstract

The regulating valve has a valve housing (1) with a valve seat (2) arranged between a valve inlet space (9), which is under the admission pressure, and a valve outlet space (10). The inlet side of the valve seat (2) cooperates with an adjustable measuring diaphragm (11), and its outlet side cooperates with a valve cone (12) actuatable by an adjusting device (8) controlled by differential pressure. A piston-shaped or diaphragm-shaped adjusting member (7, 43), connected to the measuring diaphragm (11) and subjected to the admission pressure, is mounted in the adjusting device (8) in such a way that it adjusts the measuring diaphragm (11) within an admission-pressure range, only counter to the effect of a desired-value spring (6), according to the value of the admission pressure and to the spring force of the desired-value spring (6). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelventil mit in einem The invention relates to a control valve with in one

Ventilgehäuse zwischen einem unter dem Vordruck stehenden Ventileintrittsraum und einem Ventilaustrittsraum angeordneten Ventilsitz, dessen Eintrittsseite mit einer einstellbaren Meßblende und dessen Austrittsseite mit einem, von einem d ifferenzdruckgesteuerten Stellmotor betätigbaren Ventilkegel zusammenarbeitet. Solche Regelventile sind z.B. aus der Deutschen Auslegeschrift 1 548 996 bekannt.Valve housing between a valve inlet chamber under the admission pressure and a valve outlet arranged valve seat, the inlet side with an adjustable orifice plate and its outlet side with a pressure-controlled by a difference pressure Servomotor operable valve cone cooperates. Such control valves are e.g. from the German Auslegeschrift 1 548 996 known.

Ferner ist ein ähnliches Regelventil in der Deutschen Auslegeschrift 2 105 200 beschrieben worden.Furthermore, a similar control valve is in the German Auslegeschrift 2 105 200.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Regelventil derart auszubilden, daß es in sich ein Durchflußregelventil und ein Uberströmventil vereinigt, wobei der Vordruck des Ventils auf einfache Weise geregelt werden kann. Dabei soll die Funktion dieses Gerätes in beiden Fällen entsprechend der jeweils gewi;lnschten bzw. The invention is based on the object of such a control valve to be designed in such a way that there is a flow control valve and an overflow valve combined, wherein the pre-pressure of the valve can be regulated in a simple manner. The function of this device in both cases should correspond to the desired or

erforderlichen Vordruckhbhe selbsttätig eintreten.required pre-pressure level occur automatically.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß in der Stellvorrichtung ein mit der Meßblende verbundenes, kolhen- oder membranfcrmiges, vom Vordruck beaufschlagtes Stellorgan txY2YwS; derart gelagert ist, daß es die Meßblende innerhalb emes bestimmten Vordruckbereiches lediglich entgegen der Wirkung einer Sollwertfeder entsprechend der Vordruekhõhe und der Federkraft der Sollwertfeder einstellt. According to the invention, this object is achieved in that in the actuating device one that is connected to the measuring orifice and is in the shape of a column or membrane and is acted upon by the inlet pressure Actuator txY2YwS; is mounted in such a way that it determines the orifice plate within emes Form area only against the effect of a setpoint spring adjusts according to the Vordruekhõhe and the spring force of the setpoint spring.

Dadurch wird erreicht, daß das Gerät innerhalb des vorbestimmten Bereiches des Vordruckes als ÜberstrUmventil arbeitet, um den Vordruck möglichst konstant zu halten, wahrend es oberhalb dieses Vordruckbereiches als Durchrlußregler wirkt. This ensures that the device is within the predetermined Area of the admission pressure works as an overflow diverter valve to reduce the admission pressure as much as possible to keep constant, while it acts as a flow regulator above this admission pressure range works.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführ'ungsform der Erfindung ist die Hubbewegung des Stellorgans durch einen in der Stellvorrichtung angeordneten Anschlag begrenzbar. Wesentlich ist hierbei, daß der Anschlag, welcher vorzugsweise verstelLbar sein kann, mit dem Stellorgan der Stellvorrichtung nicht fest verbunden ist, sondern demselben oder einem entsprechenden Teil der Baugruppe Stellorgan-Meßblende frei gegenüberliegt, damit der Übergang von der einen zur anderen Funktion des Regelventils nicht behindert wird. Bei genügend hohem Vordruck liegt dann das Stellorgan an dem Anschlag an, so daß das Gerät die Funktion des Durchflußreglers ausübt. Bei niedrigerem Vordruck dagegen bewegt sich das Stellorgan bzw. die Meßblende von dem Anschlag weg, so daß die Funktion als UberstrUmer eintritt mit der Wirkung, den Vordruck konstant zu halten. According to a particularly advantageous embodiment of the invention is the stroke movement of the actuator by a arranged in the actuator Limitable stop. It is essential here that the stop, which is preferably Can be adjustable, not firmly connected to the actuator of the adjusting device is, but the same or a corresponding part of the actuator-measuring orifice assembly freely opposite, so that the transition from one to the other function of the control valve is not hindered. If the pre-pressure is high enough, the actuator is on the Stop so that the device performs the function of the flow regulator. At lower On the other hand, the pre-pressure moves the actuator or the orifice plate from away from the stop, so that the function as an overflow occurs with the effect to keep the pre-pressure constant.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Regelventils zu entnehmen. Further features of the invention are evident from the description below a control valve designed according to the invention can be found.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform des Regelventils beispielswseise veranschaulicht. In the drawing, the invention is in one embodiment of the control valve illustrated for example.

Fig. 1 zeigt das Regelventil in einem senkrechten Axialschnitt, Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab den mittleren Teil des Regelventils nach Fig. 1 in einem entsprechenden, Jedoch halbiert dargestellten Axlalschnitt, und Fig. 3 zeigt ebenfalls in vergrößertem maßstab den obersten Teil des Regelventils nach Fig. 1 in einem entsprechenden, Jedoch halber dargestellten Axialschnitt. Fig. 1 shows the control valve in a vertical axial section, Fig. 2 shows the central part of the control valve according to FIG. 1 on an enlarged scale in a corresponding axial section, but shown halved, and FIG. 3 also shows the uppermost part of the control valve on an enlarged scale Fig. 1 in a corresponding, but half shown axial section.

Das als Beispiel gezeigte Regelventil hat ein Ventilgehäuse 1 üblicher Bauart mit einem einzigen Ventilsitz 2, dessen DurchRlu3Uffnung 3 bei geöffnetem Ventil den Ventileintrittsraum 9 mit dem Ventilaustrittsraum 10 verbindet. Die Durchströmungsrichtung ist in Fig. 1 durch Pfeile angezeigt. The control valve shown as an example has a valve housing 1 more usual Design with a single valve seat 2, the passage 3 of which when the valve is open The valve connects the valve inlet space 9 to the valve outlet space 10. The direction of flow is indicated in Fig. 1 by arrows.

Mit dem Eintrittsrand des Ventilsitzes 2 wirkt eine verstellbare Meßblende 11 zusammen, während auf der dieser gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzes 2 ein Ventilkegel 12 mit dem AustrIttsrand des Ventilsitzes 2 zusammenarbeitet. An adjustable one acts with the inlet edge of the valve seat 2 Orifice plate 11 together, while on the opposite side of the valve seat 2, a valve cone 12 cooperates with the outlet edge of the valve seat 2.

Der Ventilkegel 12,welcher gemäß dem Ausrührungsbeispiel druckentlastet ist, wird von einem Membranstellmotor 13 betätigt, in welchem eine Arbeitsmembran 25 zwlschen einer Plusdruckkammer 26 und einer Minusdruckkammer 27 eingespannt ist. Die Plusdruckkammer 26 ist durch eine Impuls leitung 14 mit dem Ventileintrittsraum 9 verbunden, so daß die Arbeitsmembran 25 von dort aus mit dem Vordruck beaurschlagt wird. In der Minusdruckkammer 27 ist eine gegebenenfalls auch einstellbare Feder 15 angeordnet, welche auf einen die Arbeitsmembran 25 versteifenden Membranteller 28 wirkt. Ferner wird die Arbeitsmembran 25 von der Minusdruckkammer 27 aus mit dem hinter dem Ventilsitz 2 am Ventilkegel 12 herrschenden Minderdruck beaufschlagt. The valve cone 12, which relieves pressure according to the embodiment is, is operated by a diaphragm servomotor 13 in which a working diaphragm 25 is clamped between a plus pressure chamber 26 and a minus pressure chamber 27. The positive pressure chamber 26 is through a pulse line 14 to the valve inlet chamber 9 connected so that the working diaphragm 25 is acted upon from there with the pre-pressure will. In the negative pressure chamber 27 there is an optionally adjustable spring 15 arranged which on a stiffening membrane 25 Diaphragm plate 28 acts. Furthermore, the working diaphragm 25 is from the negative pressure chamber 27 off with the reduced pressure prevailing behind the valve seat 2 on the valve cone 12 applied.

Dieser Minderdruck gelangt durch eine hohle, mit einer Längsbohrung 22 versehene Ventilkegelstange 29 und Querbohrungen 30, 31 in der Ventilstange 29 bzw. in einer Führung 16 derselben in die Minusdruckkammer 27, wie in Fig. 2 gezeigt ist.This reduced pressure passes through a hollow, with a longitudinal bore 22 provided valve plug stem 29 and cross bores 30, 31 in the valve stem 29 or in a guide 16 of the same into the negative pressure chamber 27, as shown in FIG is.

Die Ventilkegelstange 29 ist einerseits mit dem Ventilkegel 12 und andererseits durch eine Verlängerung 29 mit dem Membranteller 28 der Arbeitsmembran 25 verbunden. Sie erstreckt sich durch ein Zwischengehäuse 32, welches mit dem Ventilgehäuse 1 dureh Flanschschrauben 33 und mit dem Gehäuse des Membranstellmotors 13 durch eine Uberwurfmutter 34 dicht schließend verbunden ist. The valve plug stem 29 is on the one hand with the valve plug 12 and on the other hand by an extension 29 with the diaphragm plate 28 of the working diaphragm 25 connected. It extends through an intermediate housing 32 which is connected to the valve housing 1 through flange screws 33 and with the housing of the diaphragm servomotor 13 a union nut 34 is tightly connected.

Mit der Ventilkegelstange 29 ist beispielsweise der Balgboden 35 eines Entlastungsbalges 36 dicht verbunden, dessen Offnungsrand 37 zwischen den Flanschen der Gehäuse 1 und 32 dicht eingespannt ist. Darüber ist ein konischer Halter 38 für eine Gleitführung 39 der Ventilkegelstange 29 am Ventilgehäuse 1 befestigt In der Wandung des konischen Halters 38 befindet sich mindestens eine Durchbrechung oder Bohrung 40, durch die der hinter dem Ventilkegel 12 herrschende Druck in das Innere des Entlastungsbalges 36 eindringen und auf den Balgboden 35 wirken kann. Das Ventil kann natürlich auch mit einer beliebigen anderen Druckentlastung oder ohne eine solche ausgebildet sein. The bellows base 35 is, for example, connected to the valve plug stem 29 a relief bellows 36 tightly connected, the opening edge 37 between the Flanges of the housing 1 and 32 is tightly clamped. Above is a conical Holder 38 for a sliding guide 39 of the valve plug stem 29 attached to the valve housing 1 There is at least one opening in the wall of the conical holder 38 or bore 40 through which the pressure behind the valve cone 12 enters the The interior of the relief bellows 36 can penetrate and act on the bellows base 35. The valve can of course also with any other pressure relief or be designed without such.

In dem Entlastungsbalg 36 ist zwischen der Gleitführung 39 und dem Balgboden 35 eine Feder 41 eingespannt, die den Ventilkegel 12 in seine Öffnungsstellung zu ziehen sucht. In the relief bellows 36 is between the sliding guide 39 and the Bellows bottom 35 a spring 41 clamped, which the valve cone 12 in its open position seeks to pull.

Die Meßblende 11 ist mittels einer Stellvorrichtung 8 einstellbar, die in einem auf das Ventilgehäuse 1 aufgesetzten Stellgehäuse 42 untergebracht ist. In dem Stellgehäuse 42 befindet sich ein Stellantrieb, welcher gemäß dem Ausführungsbeispiel aus einer Stellmembran 7 besteht, deren UmCangsrand zwischen den Verbindungsflanschen til der Gehäuse lund 42 eingespannt ist. Die Stellmembran 7 ist durch- einen Membranteller 43 versteift, der durch eine Stellstange 23 mit der Meßblende 11 fest verbunden ist. The measuring orifice 11 is adjustable by means of an adjusting device 8, which are housed in an adjusting housing 42 placed on the valve housing 1 is. In the actuating housing 42 there is an actuating drive which, according to the exemplary embodiment consists of an operating diaphragm 7, the circumference of which between the connecting flanges til the housing lund 42 is clamped. The operating diaphragm 7 is through a diaphragm plate 43 stiffened that by means of an adjusting rod 23 with the measuring orifice 11 is firmly connected.

Die Meßmembran 7 wird von der Ventilseite her mit dem im Ventileintrittsraum 9 herrschenden Vordruck beaufschlagt, der durch mindestens eine Durchbrechung oder Bohrung 21 eines konischen Führungshalters 20 in den Raum 44 unterhalb der Stellmembran 7 gelangt. Auf der dem Raum 44 gegenüberliegenden Seite der Stellmembran 7 wirkt auf den Membranteller 43 eine einstellbare Sollwertfeder 6, die sich mit ihrem anderen Ende gegen einen Federteller 5 abstützt. Mit Hilfe des Federtellers 5 kann die Federkraft der Sollwertfeder 6 eingestellt werden. Zu diesem Zweck ist der gegen Drehung gesicherte Federteller 5 auf das Außengewinde 45 einer Spindel 4 aufgeschraubt, die im Kopfteil des Stellgehäuses 42 drehbar gelagert und mittels eines Vierkants 46 von außen her verdrehbar ist. Die Meßblende 11 kann auf dlese Weise entsprechend dem Gleichgewicht aus der Druckkraft und der Federkraft von der Stellmembran 7 bewegt werden. The measuring membrane 7 is from the valve side with that in the valve inlet chamber 9 prevailing pre-pressure applied, which by at least one opening or Bore 21 of a conical guide holder 20 in the space 44 below the operating diaphragm 7 arrives. The operating diaphragm 7 acts on the side opposite the space 44 on the diaphragm plate 43 an adjustable setpoint spring 6, which is with its other The end is supported against a spring plate 5. With the help of the spring plate 5, the spring force the setpoint spring 6 can be adjusted. For this purpose the one is secured against rotation Spring plate 5 screwed onto the external thread 45 of a spindle 4 in the head part of the control housing 42 rotatably mounted and by means of a square 46 from the outside is rotatable. The orifice plate 11 can be adjusted in a manner corresponding to the equilibrium are moved from the pressure force and the spring force of the control diaphragm 7.

Der Membranteller 47 bzw. das obere, z.B. mit eincrr Mutter versehene Ende der Stellstange 27 kann sich bei einem hohen Vordruck gegen das untere, freie Anschlagende 47 einer verstellbaren, gegebenenfalls rohrfõrmigen Anschlagstange 48 anlegen. Die Anschlagstange 48 ist zwecks Verstellmöglichkeit mit einem Außengewlnde 49 versehen, welches in ein entsprechendes Innengewinde der Spindel 4 oder des Vierkantkopfes 46 derselben eingeschraubt ist. Zur Betätigung der Verstellung ist das obere, von außen zugängliche Ende der Anschlagstange 48 mit einem Vierkant 50 versehen. Die aus dem Stellgehäuse 42 herausragenden Enden der Spindel 4 und der Anschlagstange 48 mit den Vierkanten 46 bzw. 50 können durch eine auf das SteIlgehäuse 42 aufschraubbare und plombierbare Haube 51 abgedeckt werden. The diaphragm plate 47 or the upper one, e.g. provided with a nut The end of the control rod 27 can be at against a high form the lower, free stop end 47 of an adjustable, possibly tubular Position stop rod 48. The stop rod 48 is for the purpose of adjustment provided with an external thread 49, which in a corresponding internal thread of the Spindle 4 or the square head 46 is screwed in the same. For actuation the adjustment is the upper, externally accessible end of the stop rod 48 provided with a square 50. The ends protruding from the adjusting housing 42 the spindle 4 and the stop rod 48 with the squares 46 and 50 can through a cover 51, which can be screwed onto the control housing 42 and sealed, is covered will.

Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung veranschaulichten Regelventils ist folgende: Wenn im Ventileintrittsraum 9 ein ein bestimmtes Maß übersteigender Vordruck herrscht, so legt sich die Meßblende 11 über die Stellstange 23 an den Anschlag 47 der Anschlagstange 48 an. Mit Hilfe des Ventilkegels 12 wird dann der Differenzdruck und damit der Durchfluß des durch das Ventil strömenden Mediums geregelt. Das Regelventil arbeitet in diesem Falle also als Durchflußregler. Der Differenzdruck wird über die Impulsleitung tS 14 bzw. über die Längsbohrung 22 der Ventilkegelstange 29 und die Querbohrungen 30, 31 mit der von den Federn 41 und 15 ausgeübten Kraft verglichen. Dabei wirz der Ventilkegel 12 so eingestellt, daß an der Meßblende 11 ein bestimmter Differenzdruck aufrecht erhalten bleibt. Für eine bestimmte Stellung der Meßblende 11 ist der Differenzdruck ein Maß für den Durchfluß, der in diesem Falle daher ebenfalls konstant bleibt. Der an der Meßblende 11 infolge des Differenzdruckes angreifenden Kraft wirkt eine Kraut entgegen, die der Differenz zwischen der auf die Stellmembran 7 wirkenden Druckkraft und der Federkraft der Feder 6 entspricht. Für die Sollwerteinstellung kann analog zur Stellvorrichtung 8 eine Einrichtung zum Verstellen der Feder 15 vorgesehen werden. The operation of the above and in the drawing illustrated control valve is the following: If in the valve inlet chamber 9 a If there is a certain amount of excess pre-pressure, the measuring orifice 11 lies over the control rod 23 to the stop 47 of the stop rod 48. With the help of the valve cone 12 is then the differential pressure and thus the flow rate of the flowing through the valve Medium regulated. That The control valve works in this case as a flow regulator. The differential pressure is measured via the impulse line tS 14 or via the longitudinal bore 22 of the valve plug stem 29 and the transverse bores 30, 31 with the force exerted by springs 41 and 15 compared. In doing so, the valve cone is turned 12 set so that a certain differential pressure is maintained at the measuring orifice 11 preserved. For a certain position of the measuring orifice 11 is the differential pressure a measure of the flow rate, which in this case also remains constant. The acting on the orifice plate 11 as a result of the differential pressure acts a Herb counteracts the difference between that acting on the operating diaphragm 7 Pressure force and the spring force of the spring 6 corresponds. For setting the setpoint analogous to the adjusting device 8, a device for adjusting the spring 15 can be used are provided.

Wenn der Vordruck im Ventileintrittsraum 9 unter einen bestimmten Sollwert abfällt, der durch die verstellbare Feder 6 der Stellvorrichtung 8 vorgegeben werden kann, dann drosselt die mit dem Ventilsitz 2 zusammenarbeitende Meßblende 11 den Durchfluß so, daß der gewünschte Vordruck wieder hergestellt wird. Dabei wird aber auch gleichzeitig der Differenzdruck geregelt. Das Regelventil arbeitet in diesem Falle als Überstrmventil, wobei auch der Differenzdruck an Meßblende 11 und Ventilsitz 2 konstant gehalten wird. Der Differenzdruck ist dann jedoch nur noch in Verbindung mit der Stellung der Meßblende 11, d.h. bei Kenntnis der freien Fläche, ein Maß für den Durchfluß. If the form in the valve inlet chamber 9 is below a certain The setpoint value, which is predetermined by the adjustable spring 6 of the adjusting device 8, drops can be, then throttles the cooperating with the valve seat 2 orifice 11 adjust the flow rate so that the required pre-pressure is restored. Included but will also at the same time the differential pressure is regulated. The control valve in this case works as an overflow valve, whereby the differential pressure is also applied to the measuring orifice 11 and valve seat 2 is kept constant. However, the differential pressure is then only still in connection with the position of the measuring orifice 11, i.e. knowing the free Area, a measure of the flow.

Läßt man gemäß einer Variante der Erfindung den Anschlag (47, 48) ganz weg, dann hält das Regelventil in den Arbeitsgrenzen den Vordruck und den Difrerenzdruck an der Meßblende 11, d.h. auch die Geschwindigkeit (nicht den Massenstrom) im Ringspalt zwischen der MeßlX-3dexli blende 11 und dem Ventilsitz 2, (nicht jedoch im Ventilsitz 2), konstant. If, according to a variant of the invention, the stop (47, 48) completely gone, then the control valve keeps the inlet pressure and the differential pressure within the working limits at the measuring orifice 11, i.e. also the speed (not the mass flow) in the annular gap between the MeßlX-3dexli orifice 11 and the valve seat 2, (but not in the valve seat 2), constant.

Im übrigen beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene und in der Zeichnung veranschaulichte Austührungsform des Regelventils, sondern sie umfaßt auch alle sonstigen Varianten im Rahmen des wesentlichen Erfindungsgedankens. In addition, the invention is not limited to the above Embodiment of the control valve described and illustrated in the drawing, but it also includes all other variants within the scope of the essential inventive concept.

Claims

Control valve P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Control valve with in one Valve housing between a valve inlet chamber under the admission pressure and a valve outlet chamber arranged valve seat, the inlet side with a adjustable measuring orifice and its outlet side with one, controlled by a reference pressure Servomotor operable valve cone cooperates, characterized in that in the adjusting device (8) a piston or piston connected to the measuring diaphragm (11) Diaphragm-shaped, 3-shaped actuator to which the inlet pressure is applied (e.g. 7, 43) like that is stored that it the orifice plate (11) within a certain pre-pressure range only against the action of a set point spring (6) corresponding to the initial pressure level and adjusts the spring force of the set point spring (6).

2. Control valve according to claim 1, characterized in that the lifting movement of the actuator (7, 43) by a stop arranged in the actuator (8) is limited.

3. Control valve according to claim 1 and 2, characterized in that the stop is adjustable.

4. Control valve according to claim 1 and 2 or 3, characterized in that that the stop consists of a stop rod (48) whose stop end (47) a counter stop surface of the actuator (7, 43) is freely opposite.

5s control valve according to claims 1 to 4, characterized in that the stop rod (48) out of the housing (42) of the adjusting device (8) to the outside is carried out and mounted screwable by means of a thread (49).

6. Control valve according to claim 1 to 5, characterized in that the stop rod (48) by means of its external thread (49) in the internal thread of one of externally rotatable spindle (4) can be screwed, which is used to adjust a spring plate (5) the set point spring (6) is used.