DE3819114A1

DE3819114A1 - Actuating device for an adjustable valve spindle

Info

Publication number: DE3819114A1
Application number: DE3819114A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Chr Dr Buck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-06-04
Filing date: 1988-06-04
Publication date: 1989-12-14

Abstract

An actuating device for an adjustable valve spindle is used to control a fluid flowing through a control valve. For this purpose, the actuating device has a pressure plate which is designed as a wall section that can be moved within a pressure vessel. On one side, it is acted upon by a reference pressure produced in the pressure vessel and, on the other side, by a spring and by an adjustable pressure. Arranged between the pressure plate and the control valve is a sealing device which seals off the pressure plate from the fluid in the control valve. The sealing device surrounds the valve spindle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsvorrich tung für eine verstellbare Ventilspindel nach dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an actuating device device for an adjustable valve spindle upwards Concept of claim 1.

Derartige Betätigungsvorrichtungen werden häufig in Ver bindung mit Regelventilen eingesetzt, die u.a. für die Flüssigkeitseinspritzung in einen Kältemittelverdampfer eingesetzt werden können. In der DE-PS 27 49 250 ist ein Regelventil gezeigt, bei dem der Referenzdruck durch Be heizen eines Druckbehälters erzeugt wird. Der Druckbe hälter ist mit einem Arbeitsmedium gefüllt, das aus einer einen temperaturabhängigen Druck ausübenden Dampfphase besteht. Über einen elektrischen Temperaturfühler wird die Temperatur, d.h. praktisch der Druck im Druckbehäl ter, an die Steuereinheit zurückgemeldet. Hierbei ist es zu keinem Zeitpunkt möglich, eine Information darüber zu erhalten, wie weit das Regelventil geöffnet ist. Demgemäß ist es beispielsweise auch nicht bekannt, wann, d.h. bei welcher Temperatur bzw. bei welchem Druck, das Regelventil zu öffnen beginnt. Such actuators are often used in Ver connection with control valves used, among other things for the Liquid injection into a refrigerant evaporator can be used. In DE-PS 27 49 250 is a Control valve shown, in which the reference pressure by Be heating a pressure vessel is generated. The Druckbe container is filled with a working medium that consists of a a vapor phase that is dependent on temperature consists. Via an electrical temperature sensor the temperature, i.e. practically the pressure in the pressure vessel ter, reported back to the control unit. Here it is at no time possible to provide information about it get how far the control valve is open. Accordingly for example, it is also not known when, i.e. at what temperature or pressure, the control valve begins to open.

Bei einem in der US-PS 46 89 968 gezeigten Regelventil wird die Temperatur des aus dem Regelventil austreten den, expandierten Kältemittels erfaßt, an die Steuerein heit weitergeleitet und dazu verwendet, den Druck zu er mitteln, der auf die Membran einwirkt. So ist es mög lich, den Druck im Druckbehälter zu bestimmen, bei dem das Regelventil gerade zu öffnen beginnt. Genauere Be stimmungen des Öffnungsgrads des Regelventils sind nicht möglich.In a control valve shown in US-PS 46 89 968 the temperature of the control valve will exit the expanded refrigerant, to the tax authorities forwarded and used to print it means that acts on the membrane. So it is possible Lich to determine the pressure in the pressure vessel at which the control valve is just beginning to open. Be more precise The degree of opening of the control valve is not correct possible.

Ein mit einer bekannten Betätigungsvorrichtung versehenes Regelventil, das u.a. auch für die Regelung des Ver dampfungsdrucks in Kälteanlagen eingesetzt werden kann, ist in der DE-PS 27 49 249 gezeigt. Hierbei wird der Re ferenzdruck durch Beheizen eines Druckbehälters erzeugt, der mit einem zweiphasigen, einen temperaturabhängigen Druck ausübenden Arbeitsmedium gefüllt ist. Durch einen elektrischen Temperaturfühler wird die Temperatur und damit der Druck im Druckbehälter an die Steuereinheit zurück gemeldet. Auch hierbei ist es nicht möglich, eine Infor mation darüber zu erhalten, wie weit das Regelventil ge schlossen ist. So ist z.B. auch nicht bekannt, bei wel chem Druck bzw. bei welcher Temperatur das Regelventil zu schließen beginnt.
A control valve provided with a known actuating device, which can also be used for controlling the evaporation pressure in refrigeration systems, is shown in DE-PS 27 49 249. Here, the reference pressure is generated by heating a pressure vessel which is filled with a two-phase working medium which exerts a temperature-dependent pressure. The temperature and thus the pressure in the pressure vessel is reported back to the control unit by an electrical temperature sensor. Here, too, it is not possible to obtain information about how far the control valve is closed. For example, it is also not known at what pressure or at what temperature the control valve begins to close.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungs vorrichtung für eine verstellbare Ventilspindel eines Regel ventils zu schaffen, bei der durch Fernbedienung der Öff nungsgrad des Regelventils definiert eingestellt werden kann, und zwar exakt entsprechend der Vorgabe des Reglers.The invention has for its object an actuation device for an adjustable valve stem of a rule to create valve, by remote control of the public efficiency of the control valve can be set can, exactly according to the specification of the controller.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Die zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dienenden Mittel und Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved with the features of characterizing part of claim 1 solved. The for advantageous embodiment of the invention serving means and features are the subject of the subclaims.

Infolge des dichten Abschlusses des die Verstellung der Ventilspindel bewirkenden, beaufschlagbaren Teils, d.h. der verlagerbaren Druckplatte, von dem das Regelventil durch strömenden Fluid ist es möglich, daß z.B. der Zustand des gerade öffnenden, bzw. schließenden Regelventils schnell und exakt eingestellt werden kann, ohne daß das Regelventil zu weit geöffnet bzw. geschlossen würde. Das Regelventil kann voll ständig geöffnet bzw. geschlossen werden, ohne daß der Druck des Arbeitsmediums im Druckbehälter mehr als not wendig erhöht werden müßte. Dies hat besondere Bedeutung für den Abkühlvorgang. Jede Zwischeneinstellung des Regel ventils kann schnell und genau erreicht werden. Durch die Verwendung eines Balgs kann ein sehr großer Hub, d.h. eine große Einstellgenauigkeit erreicht werden.As a result of the tight closure of the adjustment of the Actuating part causing valve stem, i.e. the relocatable pressure plate, from which the control valve through flowing fluid it is possible that e.g. the state of just opening or closing control valve quickly and can be set exactly without the control valve being too far would be opened or closed. The control valve can be full are constantly opened or closed without the Pressure of the working medium in the pressure vessel more than necessary would have to be agile. This is particularly important for the cooling process. Any intermediate setting of the rule valve can be reached quickly and accurately. Through the Using a bellows can have a very large stroke, i.e. a great setting accuracy can be achieved.

Vorteilhafterweise werden die thermodynamischen Eigen schaften des Arbeitsmediums derart ausgewählt, daß seine Temperatur bei einem einen Gleichgewichtszustand hervor rufenden Druck höher liegt als die Temperatur des zu re gelnden bzw. zu steuernden Fluids im Regelventil und/oder die Umgebungstemperatur.The thermodynamic properties are advantageous of the working medium selected such that its Temperature in a state of equilibrium calling pressure is higher than the temperature of the re applicable or to be controlled fluids in the control valve and / or the ambient temperature.

Mit Hilfe einer elektrischen Heizvorrichtung wird das Ar beitsmedium im Druckbehälter erwärmt. Hierdurch steigt die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums, d.h. der Druck im Flüssigkeits-Dampf-Gemisch. Der elektrische Temperatur fühler ist so plaziert, daß die von ihm an den Regler ge meldete Temperatur zu jedem Zeitpunkt möglichst weit gehend gleich der genannten Verdampfungstemperatur ist. Der Regler kann durch kurzzeitiges, wiederholtes Einschal ten der Heizvorrichtung die Verdampfungstemperatur im Druckbehälter, d.h. die Position der Ventilspindel, auf einem vorgegebenen, konstanten Wert halten.With the help of an electric heater, the Ar beits Medium heated in the pressure vessel. This increases the Evaporation temperature of the working medium, i.e. the pressure in the liquid-vapor mixture. The electrical temperature sensor is placed in such a way that it connects to the controller reported temperature as far as possible at all times is equal to the mentioned evaporation temperature. The controller can be switched on briefly, repeatedly the heating device the evaporation temperature in Pressure vessel, i.e. the position of the valve stem maintain a predetermined, constant value.

Falls die von den verschiedenen Meßstellen an einem Kälte kreis an den Regler gemeldeten Sensorsignale signalisieren, daß das Regelventil weiter geöffnet bzw. weiter geschlos sen werden soll, wird durch verstärktes Heizen die Ver dampfungstemperatur des Arbeitsmediums, d.h. der Referenz druck im Druckbehälter angehoben.If the of the various measuring points on a cold signal sensor signals reported to the controller, that the control valve is opened or closed further should be, the Ver vaporization temperature of the working medium, i.e. the reference pressure in the pressure vessel raised.

Falls das Regelventil weiter zu schließen bzw. weiter zu öffnen ist, wird durch Abkühlen des Druckbehälters die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums, d.h. der Referenzdruck im Druckbehälter gesenkt.If the control valve continues to close or continue to close is open, the pressure tank cools down Evaporation temperature of the working medium, i.e. the Reference pressure in the pressure vessel reduced.

Vorteilhafterweise liegt die Temperatur des Arbeitsme diums zumindest 20 K über der des zu regelnden Fluids und zumindest 10 K über der Umgebungstemperatur. Außer dem ist die Konstruktion des Druckbehälters so gewählt, daß seine Masse möglichst gering ist. Die Masse des in den Druckbehälter eingefüllten Arbeitsmediums ist so bemessen, daß sie möglichst klein ist, daß aber trotz dem zu jedem Zeitpunkt ein zweiphasiges Gemisch im Druck behälter vorliegt. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine vergleichsweise große Masse Arbeitsmedium in den Druckbe hälter einzufüllen.The temperature of the working temperature is advantageously medium at least 20 K above that of the fluid to be controlled and at least 10 K above the ambient temperature. Except the design of the pressure vessel is chosen so that its mass is as small as possible. The mass of the in the working medium filled in the pressure vessel is so dimension that it is as small as possible, but in spite of a two-phase mixture at all times in the print container is present. Basically, it is also possible to get one comparatively large mass of working medium in the Druckbe fill in the container.

Die Heizeinrichtung ist vorteilhafterweise als möglichst großflächige Widerstandsheizung auf der Mantelfläche des Druckbehälters angebracht. Die elektrische Isolierung des Widerstandsdrahtes, der Heizfolie oder des Mantel-Heiz elementes ist möglichst dünnwandig ausgebildet. Zur Ver besserung des Wärmeübergangs vom Widerstandsdraht zum Druckbehälter wird Wärmeleitpaste verwendet.The heating device is advantageously as possible large resistance heating on the outer surface of the Pressure vessel attached. The electrical insulation of the Resistance wire, heating foil or jacket heating element is as thin-walled as possible. Ver Improvement of the heat transfer from the resistance wire to the Pressure vessel, thermal paste is used.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungs formen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in the following with the help of execution shapes explained with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 ein mit einer erfindungsgemäßen Betätigungs vorrichtung versehenes Expansionsventil; Figure 1 is provided with an actuating device according to the invention expansion valve.

Fig. 2 ein mit einer erfindungsgemäßen Betätigungs vorrichtung versehenes Regelventil; Fig. 2 is a device with an inventive actuating provided control valve;

Fig. 3-5 unterschiedliche Ausführungsformen einer Ringdichtung der erfindungsgemäßen Betä tigungsvorrichtung und Fig. 3-5 different embodiments of a ring seal of the actuating device according to the invention and

Fig. 6 das Expansionsventil gemäß Fig. 1 mit einem zusätzlichen Kühlbehälter. Fig. 6, the expansion valve of FIG. 1 with an additional cooling tank.

Ein in Fig. 1 gezeigtes Regelventil 2 wird sehr häufig als Expansionsventil in Kälteanlagen eingesetzt. Es weist einen Einlaßkanal 18, durch den das zu expandierende Fluid in das Regelventil 2 eintritt, und einen Auslaßkanal 19 auf, durch den das Fluid das Regelventil 2 verläßt. Auf der Innenwand eines Ventilgehäuses 12 sitzt eine zylindrische Ventilhülse 20, die an der dem Einlaßkanal 18 entsprechenden Stelle unterbrochen ist und in der auf ihrer dem Auslaßkanal 19 gegenüberliegenden Stirnwand als eine Sitzbuchse 17 aus gebildet ist. An ihrer auslaßkanalfernen Stirnseite ist die zylindrische Ventilhülse 20 durch eine radial vorstehende Deckplatte 21 geschlossen. Die Deckplatte 21 ruht auf der Oberwand des Ventilgehäuses 12. Als Steuerglied für die Öffnungsfläche der Sitzbuchse 17 dient der als kegeliges Ende der Ventilspindel 1 ausgebildete Drosselkörper 22, der auf der auslaßkanalseitigen Seite der Sitzbuchse 17 angeordnet ist und sich in Richtung auf die Ventilspindel 1 verjüngt. Eine Verschiebung dieses Drosselkörpers 22 durch die Sitz buchse 17 hindurch ist aufgrund der Abmessungen der Sitzbuchse 17 und des Drosselkörpers 22 verhindert. Eine Verschiebung des Drosselkörpers 22 von der Sitzbuchse 17 weg, d.h. in Richtung auf den Auslaßkanal 19, vergrößert den freien Querschnitt der Sitzbuchse 17 allmählich, bis dieser, wenn nur noch ein zylindrischer Abschnitt der Ventilspindel 1 in der Sitzbuchse 17 angeordnet ist, sein Maximum erreicht.A control valve 2 shown in Fig. 1 is very often used as an expansion valve in refrigeration systems. It has an inlet channel 18 through which the fluid to be expanded enters the control valve 2 and an outlet channel 19 through which the fluid leaves the control valve 2 . On the inner wall of a valve housing 12 sits a cylindrical valve sleeve 20 which is interrupted at the point corresponding to the inlet channel 18 and is formed as a seat bushing 17 on its end wall opposite the outlet channel 19 . On its end face remote from the outlet duct, the cylindrical valve sleeve 20 is closed by a radially projecting cover plate 21 . The cover plate 21 rests on the top wall of the valve housing 12 . The control element for the opening surface of the seat bushing 17 is the throttle body 22 , which is designed as a conical end of the valve spindle 1 and is arranged on the outlet-channel side of the seat bushing 17 and tapers in the direction of the valve spindle 1 . A displacement of this throttle body 22 through the seat bushing 17 is prevented due to the dimensions of the seat bushing 17 and the throttle body 22 . A displacement of the throttle body 22 away from the seat bushing 17 , ie in the direction of the outlet duct 19 , gradually increases the free cross section of the seat bushing 17 until it reaches its maximum when only a cylindrical section of the valve spindle 1 is arranged in the seat bushing 17 .

Die Ventilspindel 1 ragt durch eine in der Deckplatte 21 ausgebildete Bohrung 23 durch die Deckplatte 21 in einen durch die Deckplatte 21 und einen Balg 24 gebildeten Hohl raum 25. Die Deckplatte 21 und eine in der Bohrung 23 die Ventilspindel 1 umgebende Ringdichtung 13 bilden eine Dichtungsvorrichtung 6, durch die der innerhalb des Balgs 24 ausgebildete Hohlraum 25 gegen den Innenraum der Ven tilhülse 20 abgeschlossen ist, d.h. das das Regelventil 2 durchströmende Fluid kann nicht in den Hohlraum 25 gelangen. Der Druck p Null innerhalb des Hohlraums 25 ist somit völlig unabhängig vom Druck des zu regelnden Fluids unterhalb der Dichtungsvorrichtung 6. Der Druck p Null kann der Atmosphären druck, ein Unterdruck oder ein Überdruck sein. Zwischen der Ringdichtung 13 und der Ventilspindel 1 darf nur eine geringe Reibung herrschen; die Ringdichtung 13 darf nicht an die Ventilspindel 1 ankleben oder haften; es darf bei einer Ver stellung der Ventilspindel 1 nicht zu einem sog. Stick-slip- Anlauf kommen; die Ringdichtung 13 muß eine hohe Lebensdauer aufweisen und darf nur eine geringe Leckage zulassen. Um diese Voraussetzungen zu erfüllen, weist die Ringdichtung 13 einen dynamisch wirkenden Gleitring 14 und ein statisch wirkendes Vorspannelement 15 auf, wie in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt. Der Gleitring 14 besteht aus einem Werkstoff mit besonders guten Gleiteigenschaften, z.B. reinem Teflon oder einem PTFE-Verbundwerkstoff. Das Vorspannelement 15 be steht aus einem Werkstoff, der besonders dazu geeignet ist, auch bereits ohne Druckbeaufschlagung durch das abzudichtende Fluid den Gleitring 14 mit einem hohen Anpreßdruck gegen die Ventilspindel 1 anzudrücken. Das Vorspannelement 15 kann wie in Fig. 3 und 4 dargestellt aus einem elastischen Werkstoff, wie z.B. einem Elastomer bestehen oder aber, wie in Fig. 5 gezeigt, als metallische Feder ausgeführt sein. Es können auch O-Ringe oder modifizierte O-Ringe mit einer geeigneten Oberflächenbehandlung oder -beschichtung verwendet werden.The valve stem 1 protrudes through a hole 23 formed in the cover plate 21 through the cover plate 21 into a cavity 25 formed by the cover plate 21 and a bellows 24th The cover plate 21 and a in the bore 23 surrounding the valve stem 1 ring seal 13 form a sealing device 6 through which the cavity 25 formed within the bellows 24 against the interior of the Ven tilhülse 20 is closed, ie the fluid flowing through the control valve 2 can not in enter the cavity 25 . The pressure p zero within the cavity 25 is thus completely independent of the pressure of the fluid to be regulated below the sealing device 6 . The pressure p zero can be the atmospheric pressure, a negative pressure or an excess pressure. Between the ring seal 13 and the valve spindle 1 there must be only a slight friction; the ring seal 13 must not stick or adhere to the valve spindle 1 ; it must not come to a so-called stick-slip start when adjusting the valve spindle 1 ; the ring seal 13 must have a long service life and only allow a small leakage. In order to meet these requirements, the ring seal 13 has a dynamically acting slide ring 14 and a statically acting prestressing element 15 , as shown in FIGS. 3, 4 and 5. The slide ring 14 consists of a material with particularly good sliding properties, for example pure Teflon or a PTFE composite material. The biasing member 15 be made of a material that is particularly suitable to press the slide ring 14 with a high contact pressure against the valve spindle 1 even without pressurization by the fluid to be sealed. As shown in FIGS. 3 and 4, the prestressing element 15 can consist of an elastic material, such as an elastomer, or, as shown in FIG. 5, can be designed as a metallic spring. O-rings or modified O-rings with a suitable surface treatment or coating can also be used.

Auf der Oberfläche einer zentralen Verstärkung der Deck platte 21 stützt sich ein Ende einer Feder 5 ab, die als zylindrische Schraubendruckfeder ausgebildet ist und die mit ihrem anderen Ende an einer fest mit der Ventilspin del 1 verbundenen Stützplatte 26 anliegt. Demgemäß wird die Ventilspindel 1 durch die Feder 5 in eine die Sitzbuchse 17 schließende Stellung vorgespannt. Die Vorspannkraft der Feder 5 bestimmt neben einigen anderen Kräften die statische Überhitzung. Die Öffnungsüberhitzung ergibt sich aus der Federrate der Feder 5, der Federrate des Balges 24 und dem Druck p(t) eines in noch zu beschreibender Weise von außen auf den Balg 24 einwirkenden Arbeitsmediums 7. Um den Öffnungsgrad des Regelventils 2 hinreichend genau bestimmen zu können, muß diese statische Überhitzung hin reichend groß sein, z.B. größer/gleich 20 K.On the surface of a central reinforcement of the cover plate 21 , one end of a spring 5 is supported , which is designed as a cylindrical helical compression spring and which rests with its other end on a support plate 26 which is firmly connected to the valve spindle 1 . Accordingly, the valve stem 1 is biased by the spring 5 in a position closing the seat bushing 17 . The biasing force of the spring 5 determines the static overheating in addition to some other forces. The opening overheating results from the spring rate of the spring 5 , the spring rate of the bellows 24 and the pressure p (t) of a working medium 7 acting on the bellows 24 from the outside in a manner to be described. In order to be able to determine the degree of opening of the control valve 2 with sufficient accuracy, this static superheating must be sufficiently large, for example greater than / equal to 20 K.

An ihrem oberhalb der Deckplatte 21 angeordneten Ende ist die Ventilspindel 1 mit der deckplattenfernen, als steife, verla gerbare Druckplatte 3 ausgebildeten Stirnwand des Balgs 24 verbunden. Demgemäß wirken auf die untere Seite der Druck platte 3 der innerhalb des Hohlraums 25 herrschende Druck p Null und, über die Stützplatte 26 und die Spindel 1, die Kraft der Feder 5 ein. Der wirksame Querschnitt AB des Balgs 25 muß so gewählt werden, daß auch bei schließendem Regelventil 2 die auf die Ventilspindel 1 im Bereich der Sitz buchse 17 und im Bereich der Ringdichtung 13 einwirkenden Kräfte, nämlichAt its end arranged above the cover plate 21 , the valve spindle 1 is connected to the cover plate remote, as a rigid, verla gerbare pressure plate 3 formed end wall of the bellows 24 . Accordingly, act on the lower side of the pressure plate 3 of the prevailing pressure within the cavity 25 p zero and, via the support plate 26 and the spindle 1 , the force of the spring 5 . The effective cross section AB of the bellows 25 must be selected so that even when the control valve 2 closes, the forces acting on the valve spindle 1 in the region of the seat bushing 17 and in the region of the ring seal 13 , namely

AD × (p Einlaß-p Auslaß)
mit:
AD = wirksame Querschnittsfläche des Drosselkörpers 22;
p Einlaß = Fluiddruck auf der Einlaßseite der Sitzbuchse 17;
p Auslaß = Fluiddruck auf der Auslaßseite der Sitzbuchse 17; und AD × (p inlet- p outlet)
With:
AD = effective cross-sectional area of the throttle body 22 ;
p inlet = fluid pressure on the inlet side of the seat bushing 17 ;
p outlet = fluid pressure on the outlet side of the seat bushing 17 ; and

ASP × (p Einlaß-p Null) ASP × (p inlet- p zero)

mit:
ASP = Querschnittsfläche der Ventilspindel 1 im Bereich der Ringdichtung 13 der Dichtungsvorrichtung 6;
p Null = Druck im Hohlraum 25,
keinen entscheidenden Einfluß auf die Bestimmung des Öffnungs- bzw. des Schließgrades des Regelventils 2 haben, d. h. der Betrag vonWith:
ASP = cross-sectional area of the valve spindle 1 in the area of the ring seal 13 of the sealing device 6 ;
p zero = pressure in cavity 25 ,
have no decisive influence on the determination of the degree of opening or closing of the control valve 2 , ie the amount of

ASP × (p Einlaß-p Null)-AD × (p Einlaß-p Auslaß) ASP × (p inlet- p zero) - AD × (p inlet- p outlet)

soll viel kleiner als AB × p (t) sein.should be much smaller than AB × p (t) .

Der Balg 24 ist insgesamt in einem auf der Oberfläche der Deckplatte 21 angeordneten Druckbehälter 4 aufgenommen. Der Druckbehälter 4 ist geschlossen und mit einem Arbeits medium 7 gefüllt, welches auf die Außenfläche des Balges 24 einwirkt und demgemäß den Balg 24 an der Druckplatte 3 mit der dem wirksamen Querschnitt AB entsprechenden Kraft AB×p(t) belastet. Durch Erhöhung der Temperatur T des Arbeitsmediums 7 kann diese Kraft erhöht werden. Die se Kraft wirkt auf die obere Seite der Druckplatte 3 und entgegengesetzt zur Kraft der Feder 5 und zum Druck p Null. Somit kann ab einer bestimmten Temperatur die Ventilspindel 1 gegen die beiden letztgenannten Kräfte bewegt werden. Das Arbeitsmedium 7 ist eine leicht verdampfende Flüssigkeit, beispielsweise Fluorkohlenwasserstoff und/oder Fluorkohlenstoff und/oder Alkohol. Arbeitsmedium 7 und Druckbehälter 4 sollten jeweils Massen haben, bei denen gewährleistet ist, daß das Arbeitsmedium 7 bei jeder Arbeitstemperatur zweiphasig ist. Zwischen dem Druckbehälter 4 und dem Ventilgehäuse 12 des Regelventils 2 sitzt eine Wärmeleitbrücke 11, die in der Deckplatte 21 ihre Fortsetzung findet; der Druckbehälter 4 ist derart beschaffen, daß auch eine gute Wärmeableitung in die Umgebung möglich ist. Der Temperaturunterschied zwischen dem Arbeitsmedium 7 und dem zu regelnden Fluid sollte zumindest 20 K, der zwischen dem Arbeitsmedium 7 und der Umgebung zumindest 10 K betragen.The bellows 24 is received in total in a pressure vessel 4 arranged on the surface of the cover plate 21 . The pressure vessel 4 is closed and filled with a working medium 7 , which acts on the outer surface of the bellows 24 and accordingly loads the bellows 24 on the pressure plate 3 with the force AB × p (t) corresponding to the effective cross section AB . This force can be increased by increasing the temperature T of the working medium 7 . The se force acts on the upper side of the pressure plate 3 and opposite to the force of the spring 5 and the pressure p zero. Thus, from a certain temperature, the valve spindle 1 can be moved against the latter two forces. The working medium 7 is a readily evaporating liquid, for example fluorocarbon and / or fluorocarbon and / or alcohol. Working medium 7 and pressure vessel 4 should each have masses which ensure that the working medium 7 is two-phase at any working temperature. Between the pressure vessel 4 and the valve housing 12 of the control valve 2 sits a heat conducting bridge 11 , which is continued in the cover plate 21 ; the pressure vessel 4 is such that good heat dissipation into the environment is also possible. The temperature difference between the working medium 7 and the fluid to be controlled should be at least 20 K, and that between the working medium 7 and the environment should be at least 10 K.

Die Aufheizung des Druckbehälters 4 bzw. des Arbeitsme diums 7 erfolgt durch eine Heizvorrichtung 8, die bei die ser Ausführungsform auf der Außenoberfläche des Druckbehälters 4 installiert ist. Sie ist bei der gezeigten Ausführungsform als Widerstandsdraht ausgestaltet. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs sind zwischen dem Widerstandsdraht und der Außenseite des Druckbehälters 4 eine möglichst dünne elek trische Isolation und Wärmeleitpaste vorgesehen.The heating of the pressure vessel 4 or the Arbeitsme medium 7 is carried out by a heating device 8 , which is installed in the water embodiment on the outer surface of the pressure vessel 4 . In the embodiment shown, it is designed as a resistance wire. To improve the heat transfer between the resistance wire and the outside of the pressure vessel 4 as thin as possible electrical insulation and thermal paste are provided.

Zur Messung der Verdampfungstemperatur im Druckbehälter 4 ist bei dieser Ausführungsform ein Temperaturfühler 10 auf der Oberwand 16 des Druckbehälters 4 angeordnet. Er besteht aus einem Platin-Meßwiderstand (z.B. PT 100, PT 500, PT 1000). Der Temperaturfühler 10 ist derart positioniert, daß er zu jeder Zeit eine möglichst korrekte Verdampfungstemperatur angibt, beispielsweise im Zentralabschnitt der Oberwand 16.To measure the evaporation temperature in the pressure vessel 4 in this embodiment, a temperature sensor 10 is arranged on the upper wall 16 of the pressure vessel. 4 It consists of a platinum measuring resistor (e.g. PT 100, PT 500, PT 1000). The temperature sensor 10 is positioned such that it indicates the most correct possible evaporation temperature at all times, for example in the central section of the upper wall 16 .

Die Heizvorrichtung 8 und der Temperaturfühler 10 sind an einen Regler 9 angeschlossen, der den Betrieb der Heiz vorrichtung 8 entsprechend einzugebender Parameter, ent sprechend der vom Temperaturfühler 10 gemessenen Temperatur und anderer eingelesener Meßdaten regelt.The heating device 8 and the temperature sensor 10 are connected to a controller 9 , which controls the operation of the heating device 8 according to parameters to be entered, accordingly the temperature measured by the temperature sensor 10 and other read-in measurement data.

In Fig. 2 ist ein Regelventil dargestellt, das mit der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung ausgestattet ist und zur Regelung des Verdampfungsdrucks von Kälteanlagen eingesetzt wird. Es unterscheidet sich konstruktiv von dem in Fig. 1 dargestellten Regelventil 2 lediglich durch die Ausbildung des Drosselkörpers 27 der sich als ein in Richtung auf das freie Ende der Ventilspindel sich verjün gender, spitzer Kegelkörper darstellt. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten Ventil ist dieses im stromlosen Zustand voll geöffnet.In FIG. 2, a control valve is shown which is equipped with the inventive operating device and is used to control the evaporation pressure of refrigeration systems. It differs constructively from the control valve 2 shown in FIG. 1 only by the design of the throttle body 27 which is a tapered conical body tapering in the direction of the free end of the valve spindle. In contrast to the valve shown in FIG. 1, it is fully open when de-energized.

Das in Fig. 6 gezeigte Regelventil 2, welches dem als Ex pansionsventil in Kälteanlagen eingesetzten, in Fig. 1 ge zeigten Regelventil 2 entspricht, ist mit einem den Druck behälter 4 vollständig umgebenden Kühlbehälter 30 versehen. Der Kühlbehälter 30 ist über eine Leitung 31 an den Ein laßkanal 18 und über eine Leitung 33 an den Auslaßkanal 19 des Regelventils 2 angeschlossen. Diese Leitungen 31, 33 können extern installiert oder vollständig in das Regelven til 2 integriert sein. Das zu regelnde bzw. zu expandierende Medium ist beispielsweise Fluorkohlenwasserstoff oder Ammoniak.The control valve 2 corresponds in Fig. Control valve 2 shown 6, which showed the pansionsventil used as Ex in refrigeration systems, ge in Fig. 1, is provided with a pressure container 4 completely surrounding cooling container 30. The cooling container 30 is connected via a line 31 to the inlet channel 18 and via a line 33 to the outlet channel 19 of the control valve 2 . These lines 31 , 33 can be installed externally or fully integrated into the Regelven valve 2 . The medium to be regulated or expanded is, for example, fluorocarbon or ammonia.

Der Kühlbehälter 30 kann den Druckbehälter 4 auch nur teil weise umgeben. In der Leitung 31 ist ein Ventil, beispiels weise ein Magnetventil 32 angeordnet. Mittels des Magnet ventils 32 wird eine vorgegebene kleine Menge z.B. flüssiger Fluorkohlenwasserstoff in den Kühlbehälter 30 eingespritzt; aufgrund der hohen Temperatur innerhalb des Druckbehälters 4 verdampft dieser Fluorkohlenwasserstoff, wodurch der an gestrebte Kühleffekt erzielt wird. Durch diese Verdampfung steigt der Druck im Kühlbehälter 30 an, so daß ein Abbla sen des Dampfes durch ein in der Leitung 33 vorgesehenes Ventil 34 in den Auslaßkanal 19 des Regelventils 2 möglich ist. Das Ventil 34 kann beispielsweise als bei einem vorge gebenen Druck öffnendes Überdruckventil ausgebildet sein. Statt des Ventils 34 kann aber auch ein einen vorgegebenen Strömungswiderstand bietendes Kapillarrohr in die Leitung 33 eingebaut sein.The cooling container 30 can only partially surround the pressure container 4 . In the line 31 , a valve, for example, a solenoid valve 32 is arranged. By means of the solenoid valve 32 , a predetermined small amount, for example liquid fluorocarbon, is injected into the cooling container 30 ; due to the high temperature inside the pressure vessel 4 , this fluorocarbon evaporates, as a result of which the desired cooling effect is achieved. As a result of this evaporation, the pressure in the cooling container 30 rises, so that a discharge of the steam is possible through a valve 34 provided in the line 33 into the outlet channel 19 of the control valve 2 . The valve 34 can be designed, for example, as a pressure relief valve opening at a predetermined pressure. Instead of the valve 34 , however, a capillary tube offering a predetermined flow resistance can also be installed in the line 33 .

Die Erfindung ist auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt, sondern ganz all gemein als Stellglied in einem Regelkreis verwendbar, so bevorzugt zur Durchflußregelung von Berieselungsan lagen usw.The invention is based on that described and illustrated Embodiment not limited, but all commonly used as an actuator in a control loop, so preferred for flow control of sprinkler systems locations etc.

Claims

1. Actuating device for an adjustable valve spindle ( 1 ), by the adjustment of which a regulating valve ( 2 ) flowing fluid is regulated, with a displaceable pressure plate ( 3 ) for adjusting the Ven tilspindel ( 1 ), the displaceable pressure plate ( 3 ) is formed as a movable in a pressure vessel (4) wall section and on one side by a container in the pressure reference pressure produced (4) and is acted upon on the other side by a spring (5), characterized in that a sealing device (6) between the cavity ( 25 ) adjoining the pressure plate ( 3 ) and the control valve ( 2 ) surrounds the valve spindle ( 1 ) such that the cavity ( 25 ) is sealed against the fluid present in the control valve, and that the displaceable pressure plate ( 3 ) on the side acted upon by the spring ( 5 ) is additionally acted upon by an adjustable pressure ( p zero).

2. Actuating device according to claim 1, characterized in that the sealing device ( 6 ) fixed and the valve spindle ( 1 ) is displaceable for their adjustment in the sealing device ( 6 ).

3. Actuating device according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure vessel ( 4 ) is closed and filled with a working medium ( 7 ) which generates a temperature-dependent pressure.

4. Actuating device according to claim 3, characterized in that the working medium ( 7 ) is a liquid-steam mixture.

5. Actuating device according to claim 3 or 4, characterized in that the working medium ( 7 ) by a heating device ( 8 ), which is supplied by a controller ( 9 ) with electrical energy, can be heated and that the temperature of the working medium ( 7 ) is detected by an electrical temperature sensor ( 10 ) which forwards a corresponding signal to the controller ( 9 ), or that the position of the pressure plate ( 3 ) is detected by a sensor and a signal is forwarded to the controller.

6. Actuating device according to one of claims 3-5, characterized in that the temperature of the working medium ( 7 ) at a state of equilibrium of the valve spindle ( 1 ) causing pressure is greater than the temperature of the fluid to be controlled and / or the ambient temperature.

7. Actuating device according to claim 5 or 6, characterized in that the controller ( 9 ) characterizing the fluid flow signals are read, on the basis of which it determines the position of the valve spindle ( 1 ) to be set.

8. Actuating device according to one of claims 4-7, characterized in that the temperature of the liquid ity-steam mixture at least 20 K larger than that Temperature of the fluid is.

9. Actuator according to claim 8, characterized ge indicates that the temperature of the liquid vapor Mixtures at least 10 K larger than the surrounding area temperature is.

10. Actuating device according to one of claims 3-9, characterized in that the pressure vessel ( 4 ) is connected by a metallic heat-conducting bridge ( 11 ) and an additional cover plate ( 21 ) to the valve housing ( 12 ) of the control valve ( 2 ).

11. Actuating device according to one of claims 2-10, characterized in that the sealing device ( 6 ) has one or more the valve stem ( 1 ) surrounding ring seals ( 13 ) which coaxially from a dynamically acting slide ring ( 14 ) and a statically acting Preload element ( 15 ), the slide ring ( 14 ) for sealing on the spindle ( 1 ) made of a material with particularly good sliding properties and the preload element ( 15 ) made of a material suitable for pressing on the slide ring ( 14 ) on the valve spindle are manufactured.

12. Actuating device according to one of claims 5-11, characterized in that the heating device ( 8 ) is formed by a resistance wire, a heating foil, a jacket heating conductor or an induction heater.

13. Actuating device according to claim 12, characterized in that the heating device ( 8 ) sits on the outer surface of the pressure vessel ( 4 ).

14. Actuating device according to claim 12, characterized in that the heating device ( 8 ) is in the pressure vessel ( 4 ).

15. Actuating device according to one of claims 5-14, characterized in that the temperature sensor ( 10 ) is a measuring resistor, a thermocouple or a semiconductor sensor.

16. Actuating device according to one of claims 5-14, characterized in that the temperature sensor ( 10 ) on the upper wall ( 16 ) of the pressure vessel ( 4 ) sits.

17. Actuating device according to one of claims 5-14, characterized in that the temperature sensor ( 10 ) is in the pressure vessel ( 4 ).

18. Actuating device according to one of claims 5-14, characterized in that the temperature sensor ( 10 ) is arranged on a part of the lateral surface which is free of the heating device ( 8 ).

19. Actuating device according to one of claims 1-18, characterized in that the adjustable pressure ( p zero), which preferably remains constant over time, the cross-sectional area of the valve spindle ( 1 ) in the region of the sealing device ( 6 ) and the effective cross-sectional area of the Dros selkörpers ( 22 ) or ( 27 ), which is responsible for the force acting on the throttle body, caused by the pressure difference in the valve, are dimensioned so that in the area of the ring seal ( 13 ) to the valve spindle ( 1 ) and the forces acting on the throttle body ( 22 ) or ( 27 ) almost cancel each other and the remaining residual forces are much smaller than the other forces acting on the pressure plate ( 3 ).

20. Actuating device according to one of claims 1-19, characterized in that the pressure vessel ( 4 ) can be cooled by means of a Peltier element.

21. Procedure for adjusting the valve stem one a fluid flow regulating control valve in which the Ven tilspindel by pressurizing a relocatable Pressure plate is adjusted, the pressure plate on a Page by a reference generated in a pressure vessel pressure and loaded on the other side by a spring is characterized in that the fluid is directed so that it regulates without pressure contact with the pressure plate flows through til, and that the other side of the pressure plate is pressurized by an adjustable pressure.

22. Use of the actuator according to one of the preceding claims 1-20 as an actuating device in one Control loop.

23. Use of the actuator according to one of the preceding claims 1-20 as an actuator for a Pilot valve, the displaceable pressure plate ver adjustable valve stem of the pilot valve for a difference pressure-controlled main valve actuated.

24. Actuating device according to one of claims 1-20, characterized in that the pressure container ( 4 ) is at least partially surrounded by a cooling container ( 30 ) via a line ( 31 ), in which a valve ( 32 ) sits, to the Inlet channel ( 18 ) and via a line ( 33 ) in which a valve ( 34 ) is seated, to the outlet channel ( 19 ) of the control valve ( 2 ) is connected.