DE3800654A1 - Pressure regulating valve - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil mit einem Einlaß und einem Auslaß für das zu regelnde Medium, sowie mit einem geführten Ventilkörper, der mit einer Membrane ver bunden ist, die mit ihrer dem Ventilkörper abgewandten Rückseite eine Druckkammer begrenzt.The invention relates to a pressure control valve with an inlet and an outlet for the medium to be controlled, and with a guided valve body ver with a membrane is bound, with its back facing away from the valve body limited a pressure chamber.
Es sind Druckregelventile bekannt, bei denen mit Hilfe eines Dreh knopfes die Vorspannung einer auf die Membrane einwirkenden Fe der und damit der Ausgangsdruck des Regelventiles variiert wer den kann.Pressure control valves are known in which with the help of a turn button the preload of an Fe acting on the membrane the and thus the outlet pressure of the control valve varies who that can.
Man kennt auch bereits Druckregelventile, die einen Stellmagneten aufweisen, der die Membrane in Abhängigkeit des gewünschten Aus gangsdruckes beaufschlagt. Nachteilig ist hierbei, daß der Elek tromagnet ständig mit Strom versorgt werden muß, wobei auch ver gleichsweise hohe Ströme erforderlich sind. Dadurch erwärmt sich der Magnet und es ist wegen der notwendigen Kühloberfläche eine entsprechend große Dimensionierung erforderlich. Weiterhin ist nachteilig, daß bei Stromausfall eine in vielen Fällen unerwünsch te Ausgangsdruckänderung erfolgt. Pressure control valves, which have a control magnet, are also known have the membrane depending on the desired off gear pressure. The disadvantage here is that the elec tromagnet must be constantly supplied with power, and ver equally high currents are required. This warms up the magnet and it's one because of the necessary cooling surface appropriately large dimensions required. Furthermore is disadvantageous that a power failure in many cases an undesirable te output pressure change takes place.
Es sind auch motorisch verstellbare Druckregelventile be kannt, bei denen das Druck-Einstellrad mittels eines elek trischen Antriebes verstellbar ist. Solche Druckregelventile haben jedoch nur eine sehr geringe Regelgeschwindigkeit und eignen sich daher nicht für Einsätze, wo schnelle Eingangs druckänderungen vorhanden sind, andererseits aber ein sehr konstanter Ausgangsdruck gefordert ist.There are also motor-adjustable pressure control valves knows, where the pressure dial by means of an elec trical drive is adjustable. Such pressure control valves however have only a very low control speed and are therefore not suitable for operations where rapid input pressure changes are present, but on the other hand a very constant outlet pressure is required.
Es sind auch schon Druckregelventile größerer Bauart be kannt, die mit einer rückseitig der Membrane angeordneten Druckkammer arbeiten, an die ein sogenannter Pilotregler als Steuerregler angeschlossen ist. Dieser Pilotregler kann dann seinerseits so wie eines der vorbeschriebenen Druckregelven tile, also hand- oder elektromagnetisch oder motorisch ver stellbar ausgebildet sein. Insgesamt ergibt sich hierbei je doch ein vergleichsweise großer Aufwand. Schließlich kennt man bereits Druckregelventile, die eine Düse aufweisen, aus der ein abgezweigter Teil des zu regelnden Mediums gegen ei ne Prallplatte ausströmt. Die Lageänderung dieser Prall platte wird zum Regeln des Ventil-Ausgangsdruckes herange zogen. Nachteilig ist hierbei, daß durch die Prallplatten düse praktisch ein "Dauerleck" vorhanden ist, wobei ein Ein satz dieses Druckregelventiles in Verbindung mit gefährli chen Medien (Gase od.dgl.) nicht oder nur problematisch durch führbar ist.There are also pressure control valves of a larger type knows that arranged with a rear of the membrane Work pressure chamber, to which a so-called pilot regulator works Control controller is connected. This pilot controller can then in turn like one of the pressure control curves described above tile, i.e. by hand or electromagnetic or motorized ver be adjustable. Overall, this results in each a comparatively large effort. Finally knows one already has pressure regulating valves which have a nozzle which is a branched off part of the medium to be regulated against egg ne baffle plate flows out. The change in location of this impact plate is used to regulate the valve outlet pressure pulled. The disadvantage here is that by the baffle plates nozzle practically a "permanent leak" is present, with an on set of this pressure control valve in connection with dangerous Chen media (gases or the like.) Not or only problematically through is feasible.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Druckregelven til der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das unter Vermei dung der vorgenannten Nachteile einfach und kompakt im Auf bau ist und für eine Vielzahl von Aufgaben praktisch univer sell einsetzbar ist. Dabei soll dieses Druckregelventil so wohl für kleine als auch für große Durchflußmengen gleicher maßen und ohne Zusatzeinrichtungen, wie z.B. Pilotregler und dgl. verwendbar sein. Schließlich soll der Sollwert des Druckregelventiles wahlweise manuell am Druckregelventil selbst oder über eine Steuerleitung einstellbar sein. The object of the present invention is to regulate pressure til of the type mentioned to create that under avoidance The above disadvantages are simple and compact construction is practically univer- sal for a variety of tasks sell can be used. This pressure control valve should be like this probably the same for small as well as for large flow rates dimensions and without additional devices, e.g. Pilot controller and Like. Be usable. Finally, the setpoint of the Pressure control valve optionally manually on the pressure control valve be adjustable yourself or via a control line.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß an die Druckkammer wenigstens zwei Steuer ventile zum Verändern des in der Druckkammer befindlichen Druckpolsters angeschlossen sind und daß an diese Steuerven tile jeweils eine Steuerleitung zum Zu- und Abführen von ei nem Druck-Steuermedium angeschlossen ist.To solve this problem, the invention in particular proposed that at least two tax to the pressure chamber valves for changing the pressure chamber Pressure pads are connected and that to these Steuererven tile one control line each for feeding and discharging egg pressure control medium is connected.
Durch diese beiden Steuerventile kann das die Membrane beauf schlagende Druckpolster verändert und somit der Sollwert z.B. die Durchflußmenge des Ventiles verstellt werden. Es sind hierbei in vorteilhafter Weise nur sehr kurze Betätigungen der Steuerventile erforderlich, so daß dementsprechend auch nur ein geringer Energiebedarf notwendig ist. Zweckmäßigerweise sind dabei die Steuerventile als elektro magnetische Ventile ausgebildet. Insbesondere in Verbindung mit einer Regelelektronik lassen sich solche Ventile auf ein fache Weise ansteuern.The diaphragm can act on these two control valves beating pressure pads changed and thus the setpoint e.g. the flow rate of the valve can be adjusted. There are advantageously only very short operations of the control valves required, so accordingly only a small amount of energy is required. The control valves are expediently as electro magnetic valves. Especially in connection With control electronics, such valves can be opened control in a simple way.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß Steuerventile vorgesehen sind, die ohne Ansteuerung dicht ge schlossen sind. Dadurch ergibt sich der erhebliche Vorteil, daß dieses Druckregelventil bei einmal eingestelltem Soll wert keine Steuerenergie erfordert, sondern jeweils nur in den kurzen Phasen, wo das eine oder das andere Ventil zum Ändern des in der Druckkammer befindlichen Druckpolsters ange steuert wird. Da diese Steuerphasen, wie vorerwähnt, in der Regel nur sehr kurz sind, ist auch der Energiebedarf ent sprechend gering. Somit eignet sich das erfindungsgemäße Druckregelventil insbesondere auch dort, wo nur wenig Ver sorgungsenergie zur Verfügung steht.In a preferred embodiment it is provided that Control valves are provided which are tightly sealed without activation are closed. This gives the significant advantage that this pressure control valve when the target is set once value does not require tax energy, but only in each case short phases where one or the other valve to change of the pressure pad located in the pressure chamber is controlled. Since these tax phases, as mentioned, in are usually very short, the energy requirement is also ent speaking small. Thus, the invention is suitable Pressure control valve especially where there is little Ver care energy is available.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weite ren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand eines Ausführungs beispieles näher erläutert.Additional embodiments of the invention are in the wide other subclaims. The invention is as follows with its essential details based on an execution example explained in more detail.
Die einzige Figur zeigt:The only figure shows:
Ein Druckregelventil in Längsschnittdarstellung.A pressure control valve in longitudinal section.
Ein in der Figur gezeigtes Druckregelventil 1 weist in seinem Unterteil das eigentliche Regelventil mit einem Eingang 2 und einem Ausgang 3 für das zu regelnde Medium auf. Das hier dar gestellte Regelventil arbeitet mit einem Doppelmembransystem, zu dem die Membranen 4 u. 4 a gehören. Die obere Membrane 4 begrenzt eine Druckkammer 5 und schließt diese dicht ab.A pressure control valve 1 shown in the figure has in its lower part the actual control valve with an inlet 2 and an outlet 3 for the medium to be regulated. The control valve presented here works with a double membrane system, to which the membranes 4 u. 4 a belong. The upper membrane 4 delimits a pressure chamber 5 and seals it tightly.
Der zum Ventil gehörende Ventilkörper 6 ist über einen Ven tilkörperstößel 7 mit dem Membransystem 4, 4 a verbunden. In Schließrichtung wird der Ventilkörper 6 durch eine Feder 8 beaufschlagt, die im Ausführungsbeispiel unterseitig des Ven tilkörpers 6 angreift und hier als Druckfeder ausgebildet ist.The valve body associated with the valve 6 is connected via a Ven tilkörperstößel 7 with the membrane system 4, 4 a . In the closing direction of the valve body is acted upon by a spring 8 6 which engages the underside of the Ven tilkörpers 6 in the embodiment, and is formed here as a compression spring.
Ist in der Druckkammer 5 kein Druckpolster aufgebaut, so wird der Ventilkörper 6 in dichtender Schließstellung an den zuge hörigen Ventilsitz 9 angedrückt. Das Ventil ist dann ge schlossen.If no pressure cushion is built up in the pressure chamber 5 , the valve body 6 is pressed against the associated valve seat 9 in the sealing closed position. The valve is then closed.
Die Druckübertragung von dem Ventilkörperstößel 7 auf die obere Membrane 4 erfolgt über ein Entlüftungsventil 9 und ei nen die beiden Membranen 4, 4 a gegenseitig abstützenden Zwi schenring 10. Das Entlüftungsventil 9 dient in Verbindung mit der Entlüftungsöffnung 11 zum Entlüften bei geschlossenem Ventil und ausgangsseitig anstehendem Druck.The pressure transmission from the valve body tappet 7 to the upper diaphragm 4 takes place via a vent valve 9 and egg nen the two diaphragms 4 , 4 a mutually supporting inter mediate ring 10th The vent valve 9 is used in conjunction with the vent opening 11 for venting when the valve is closed and the pressure present on the outlet side.
Erfindungsgemäß sind nun an die Druckkammer 5 Steuerventile 12, 13 angeschlossen, über die ein Druckpolster innerhalb der Druckkammer 5 aufgebaut bzw. verändert werden kann. Im Aus führungsbeispiel sind die Steuerventile 12, 13 als elektro magnetische Ventile mit Erregerspulen 14 ausgebildet, wobei die Steuerventilkörper 15 durch Rückstellfedern 16 in Schließ stellung - wie dargestellt - gehalten sind, wenn keine An steuerung erfolgt. ln dieser Betriebslage ist die Druckkammer 5 somit dicht abgeschlossen. Das in der Druckkammer 5 befind liche Druckpolster bestimmt dabei die Arbeitsstellung des Ven tilkörpers 6, welcher sich je nach Druckdifferenz zwischen Eingang 2 und Ausgang 3 einerseits und der Größe des Druckes innerhalb der Druckkammer 5 in einer entsprechenden Öffnungs lage einstellt. Da ohne Betätigung der Steuerventile 12, 13 das Druckpolster in der Druckkammer 5 unverändert bleibt, be stimmt allein die Druckdifferenz zwischen dem Eingang 2 und dem Ausgang 3 das Regelspiel des Ventilkörpers 6 und damit die gewünschte Regelung des ausgangsseitigen Druckes. Soll nun dieser Ausgangsdruck verändert werden, so kann dies durch Erhöhung oder Reduzierung des in der Druckkammer 5 befindli chen Druckes erfolgen. Um dies zu bewerkstelligen, ist bei spielsweise das Steuerventil 12 mit seinem Steuerventilein gang 17 an eine Überdruckquelle angeschlossen, während der Steuerventilausgang 18 des anderen Steuerventiles 13 als Ent lüftung dient. Soll also beispielsweise der am Ausgang 3 an stehende Druck erhöht werden, so wird das Steuerventil 12 kurz geöffnet und somit das Druckpolster in der Druckkammer 5 erhöht. Andererseits kann zur Druckreduzierung das Druckpol ster in der Druckkammer 5 über das Steuerventil 13 abgebaut werden.According to the invention, control valves 12 , 13 are now connected to the pressure chamber 5 , via which a pressure cushion within the pressure chamber 5 can be built up or changed. In the exemplary embodiment, the control valves 12 , 13 are designed as electromagnetic valves with excitation coils 14 , the control valve body 15 being held in the closed position by return springs 16 , as shown, when there is no control. In this operating position, the pressure chamber 5 is thus sealed off. The Liche pressure pad located in the pressure chamber 5 determines the working position of the valve body 6 , which, depending on the pressure difference between the inlet 2 and outlet 3, on the one hand and the size of the pressure within the pressure chamber 5 in a corresponding opening position. Since the pressure pad in the pressure chamber 5 remains unchanged without actuation of the control valves 12 , 13 , only the pressure difference between the inlet 2 and the outlet 3 determines the control clearance of the valve body 6 and thus the desired regulation of the outlet-side pressure. If this output pressure is now to be changed, this can be done by increasing or reducing the pressure in the pressure chamber 5 . To accomplish this, the control valve 12 is connected with its control valve input 17 to a positive pressure source, for example, while the control valve outlet 18 of the other control valve 13 serves as ventilation. If, for example, the pressure at the outlet 3 is to be increased, the control valve 12 is opened briefly and the pressure cushion in the pressure chamber 5 is thus increased. On the other hand, the Druckpol ster can be reduced in the pressure chamber 5 via the control valve 13 to reduce the pressure.
Die beiden Steuerventile 12, 13 sind an einen elektronischen Regler 19 angeschlossen, der einen Sollwertgeber 20 sowie ei nen mit einem Istwertgeber 21 verbundenen Anschluß aufweist. Der Sollwertgeber ist hier durch ein Potentiometer angedeu tet und den Istwertgeber 21 bildet eine Drucksonde. Durch diese Anordnung ist ein zusätzlicher Regelkreis gebildet, welcher mit der vorhandenen, mechanischen Regelung überla gernd zusammenarbeitet. Dadurch kann der ausgangsseitige Druck sehr konstant gehalten werden. The two control valves 12 , 13 are connected to an electronic controller 19 , which has a setpoint generator 20 and egg NEN connected to an actual value transmitter 21 connection. The setpoint generator is indicated by a potentiometer and the actual value generator 21 forms a pressure probe. With this arrangement, an additional control loop is formed, which works with the existing mechanical control system. As a result, the pressure on the outlet side can be kept very constant.
Strichliniert ist angedeutet, daß der Steuerventileingang 17 für das Steuerventil 12 zur Druckerhöhung innerhalb der Druck kammer 5 auch an den Druckeingang 2 des Regelventiles ange schlossen sein kann. Dies würde den Gesamtaufwand reduzieren. Wie in der Figur erkennbar, sind die Steuerventile 12, 13 und auch der elektronische Regler 19 innerhalb des Ventilgehäuses 22 untergebracht, wodurch das gesamte Druckregelventil 1 kom pakt und nach außenhin dicht abgeschlossen aufgebaut ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß für den elektronischen Regler 19 und die Steuerventile 12, 13 eine Stromversorgung gegebenenfalls ebenfalls innerhalb des Ventilgehäuses 22 mit untergebracht ist. Dies ist möglich, da nur ein sehr geringer Stromverbrauch vorhanden ist. Anstatt einer Batterie als Stromversorgung können auch Stromerzeuger, z.B. Solarzellen oder aber ein gegebenenfalls von dem zu regelndem Medium an getriebener Stromgenerator od.dgl. vorgesehen sein. Damit ist ein Einsatz des erfindungsgemäßen Druckregelventiles auch dort möglich, wo eine äußere Stromversorgung nicht vorhanden ist.Dashed lines indicate that the control valve inlet 17 for the control valve 12 for increasing the pressure within the pressure chamber 5 can also be connected to the pressure inlet 2 of the control valve. This would reduce the overall effort. As can be seen in the figure, the control valves 12 , 13 and also the electronic controller 19 are accommodated within the valve housing 22 , as a result of which the entire pressure regulating valve 1 is compact and is sealed off from the outside. Furthermore, there is the possibility that a power supply for the electronic controller 19 and the control valves 12 , 13 may also be accommodated within the valve housing 22 . This is possible because there is very little power consumption. Instead of a battery as a power supply, it is also possible to use power generators, for example solar cells, or a power generator or the like which may be driven by the medium to be regulated. be provided. This means that the pressure control valve according to the invention can also be used where there is no external power supply.
Der Istwertgeber 21 ist im Ausführungsbeispiel innerhalb des Ventilgehäuses 22 angeordnet. Da auch der elektronische Reg ler 19 und die Steuerventile 12 und 13 mit im Ventilgehäuse 22 untergebracht sind, ergibt sich nicht nur eine kompakte Bauform des Druckregelventiles insgesamt sondern auch wegen der gut geschützten Unterbringung dieser Teile die Möglich keit des Einsatzes des Druckregelventiles unter rauhen Umge bungsbedingungen.In the exemplary embodiment, the actual value transmitter 21 is arranged inside the valve housing 22 . Since the electronic regulator 19 and the control valves 12 and 13 are also housed in the valve housing 22 , this not only results in a compact design of the pressure control valve as a whole, but also because of the well-protected accommodation of these parts, the possibility of using the pressure control valve under harsh environmental conditions .
Bevorzugt ist vorgesehen , daß die Steuerventile 12, 13 in nicht angesteuertem Zustand geschlossen sind, so wie dies im Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Für besondere Anwendungs fälle können diese Steuerventile 12, 13 jedoch auch beide oder nur eines davon so ausgebildet sein, daß sie in nicht angesteuertem Zustand offen sind. It is preferably provided that the control valves 12 , 13 are closed in the non-activated state, as shown in the exemplary embodiment. For special applications, these control valves 12 , 13, however, both or only one of them can be designed so that they are open in the uncontrolled state.
Die Ausführungsform wie dargestellt, mit Steuerventilen 12, 13, die nicht angesteuert geschlossen sind, hat den Vorteil, daß auch bei Stromausfall der gerade vorhandene Betriebszustand beibehalten bleibt.The embodiment as shown, with control valves 12 , 13 , which are not activated closed, has the advantage that the current operating state is maintained even in the event of a power failure.
Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in be liebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the claims and the drawing features shown can be both individually and in be any combination with each other be essential to the invention.
Claims (10)
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