DE4125818A1

DE4125818A1 - Pressure regulating valve for gas or liquid flow - has proportional solenoid input having armature that moves to restrict vent output tube from bellows to apply back pressure to control output from working line

Info

Publication number: DE4125818A1
Application number: DE4125818A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Goettling; Rudolf Dipl Ing Moeller; Gerhard Dipl Ing Scharnowski
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1991-07-31
Filing date: 1991-07-31
Publication date: 1993-02-04
Anticipated expiration: 2011-08-01
Also published as: DE4125818C2

Abstract

The pressure regulating valve generates an output that is proportional to the input current to a proportional electromagnetic stage. The output stage consists of a back pressure device in which a plate (6) is moved to increase or decrease the restriction at the inlet to a vent tube (7). The plate forms one arm of a hinged (15) unit which is the armature of the electromagnetic actuator (8). The vent tube area is enclosed by a bellows (9) and supply flow is provided by a nozzle (3) with a branched output (4). As the vent the restriction is increased the bellows back pressure increases to cause to output pressure to change. ADVANTAGE - Low hysterisis, fast response.

Description

Es ist bekannt (DE-C2-32 20 815) eine Druckregelvorrichtung für gasförmige und flüssige Strömungsmittel auf der Basis eines Hauptventils mit einer Membran aufzubauen, wobei unter der Membran eine Istwertmeßkammer und über der Membran die Solldruckkammer angeordnet sind. Durch die mechanische Reibung zwischen dem Kolbenabschnitt des Hauptventils und der Zylinderbohrung, durch Biegespannungen der Membran und der sie auf beiden Membranseiten versteifenden Membranplatten und durch die Hysterese eines einen Ventilkörper verstellenden Proportionalmagneten ergeben sich bleibende Regelabweichungen, die bei bestimmten Anwendungsfällen störend sein können. Die erwähnten Fehler müssen daher durch eine gesonderte elektrische Rückkopplungsschaltung korrigiert werden. Diese Rückkopplungsschaltung erfordert u. a. einen Istwertfühler für den Druckraum, einen Verstärker und einen Vergleicher, um letztendlich ein analoges, korrigiertes Sollwertsignal auf einer Ausgangsleitung zu erhalten, die zum Proportional-Elek tromagneten führt. Eine solche Sollwertkorrektur ist daher im Hinblick auf die elektronische Rückkopplungsschaltung aufwendig.It is known (DE-C2-32 20 815) a pressure control device for gaseous and liquid fluids based on a To build the main valve with a membrane, one under the membrane Actual value measuring chamber and the target pressure chamber arranged above the membrane are. Due to the mechanical friction between the piston section of the Main valve and the cylinder bore, due to bending stresses of the membrane and the membrane plates stiffening them on both sides of the membrane and by the hysteresis of a valve body Proportional magnets result in permanent control deviations that occur at certain applications can be disruptive. The errors mentioned must therefore by a separate electrical feedback circuit Getting corrected. This feedback circuit may require. a. one Actual value sensor for the pressure chamber, an amplifier and one Comparator to ultimately an analog, corrected setpoint signal on an output line that is proportional to the elec tromagnet leads. Such a setpoint correction is therefore in the Complex in terms of the electronic feedback circuit.

Entsprechendes gilt für eine Verwendung eines Düse-Prallplatten-Systems mit einem Proportionalmagneten. Proportionalmagnete sind hysteresebehaftet und außerdem mit einer großen Ankermasse belastet.The same applies to the use of a nozzle-flapper system with a proportional magnet. Are proportional magnets hysterical and also loaded with a large anchor mass.

Es ist außerdem ein Düse-Prallplatte-System mit Tauchspule bekannt. Solche Tauchspulantriebe weisen eine große Magnetmasse auf und erfordern flexible Zuleitungen. A nozzle flapper system with plunger coil is also known. Such moving coil drives have a large magnetic mass and require flexible supply lines.

Andere Druckregeleinrichtungen basieren auch auf motorbetriebenen Druckregelventilen. Die Regelung der Motoren ist jedoch zu langsam. Entsprechende Regelschaltungen sind außerdem aufwendig und teuer.Other pressure regulators are also based on motorized ones Pressure control valves. The regulation of the motors is too slow. Corresponding control circuits are also complex and expensive.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Druckregelventil mit hoher Dynamik und geringer Masse zu schaffen bei geringer Hysterese des Elektromagneten und gleichzeitig bei erheblicher Kostenreduzierung für die Herstellung.The invention specified in claim 1 is based on the problem Pressure control valve with high dynamics and low mass to create low hysteresis of the electromagnet and at the same time considerable Manufacturing cost reduction.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Druckregelventil ein kleines Bauvolumen erhält, eine hohe Genauigkeit bei hoher Dynamik aufweist und eine kostengünstige Herstellung möglich wird. Hierbei können auch geradlinige Magnetantriebe eingesetzt werden.The advantages achieved with the invention are in particular that the pressure control valve receives a small construction volume, a high one Has accuracy with high dynamics and an inexpensive Manufacturing becomes possible. Straight lines can also be used Magnetic drives are used.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Prallplatte und der Dauermagnet an gegenüberliegenden Hebelarmen befestigt sind und die Hebelarme um eine gemeinsame Mittelachse schwenkbar sind. Die Vorteile dieser Merkmale sind Ausgleich von Massenkräften und eine höhere Antriebskraft.According to further features of the invention it is proposed that the Baffle plate and the permanent magnet on opposite lever arms are attached and the lever arms around a common central axis are pivotable. The advantages of these features are balancing of Mass forces and a higher driving force.

Eine andere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß zentrisch zur Mittelachse mehrere Hebelarme mit Magnetantrieben vorgesehen sind, denen jeweils eine ortsfeste Elektromagnetspule zugeordnet ist. Hiermit können hohe Beschleunigungskräfte, d. h. kurze Ansprechzeiten erzielt werden.Another improvement of the invention is that centered on Several lever arms with magnetic drives are provided in the center axis, which are each assigned a fixed electromagnetic coil. Herewith high acceleration forces, i. H. short response times achieved will.

Weitere Merkmale ergeben sich dadurch, daß der Prallplatte anstelle des Wellrohrs der Druckraum mit einem offenen Sitzdurchmesser gleicher Größe wie des Wellrohrs gegenüberliegend zugeordnet ist. Dadurch wird eine noch einfachere und kostengünstigere Lösung für entsprechende Anwendungsfälle erreicht.Further features result from the fact that the baffle plate instead of the Corrugated tube the pressure chamber with an open seat diameter of the same Size as the corrugated tube is assigned opposite. This will an even simpler and less expensive solution for such Use cases reached.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Vorderansicht auf das geschnitten dargestellte Düse-Prallplatte-System mit Magnetantrieb, Fig. 1 is a front view of the cut illustrated nozzle-baffle plate system with magnetic drive,

Fig. 2 eine Ansicht wie Fig. 1 mit 2fachem Magnetantrieb und Fig. 2 is a view like FIG. 1 with a double magnetic drive and

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform des Düse-Prallplatte-Systems. Fig. 3 shows an alternative embodiment of the nozzle-baffle system.

Das Druckregelsystem verwendet ein Düse-Prallplatte-System 1, das im wesentlichen aus dem Düsenkörper 2 mit einer Düse 3, einer Arbeitsleitung 4 und einer Entlüftungsleitung 5 besteht. Der aus der Arbeitsleitung 4 ausgesteuerte Druck ist proportional dem Eingangsstrom an der Düse 3. Hierbei wird das an der Entlüftungsleitung 5 ausströmende pneumatische Medium durch eine Prallplatte 6 gesteuert, die sich gegen die Mündung eines an die Entlüftungsleitung 5 angeschlossenen Rohres 7 anlegt oder abhebt, je nachdem wie ein Magnetantrieb 8 betätigt wird. Das Rohr 7 ist mittels eines Wellrohrs 9 gem. Fig. 1 umgeben, in dem ein Druckraum 17 gebildet ist.The pressure control system uses a nozzle-baffle plate system 1 , which essentially consists of the nozzle body 2 with a nozzle 3 , a working line 4 and a ventilation line 5 . The pressure output from the working line 4 is proportional to the input current at the nozzle 3 . In this case, the pneumatic medium flowing out of the vent line 5 is controlled by a baffle plate 6 , which bears against the mouth of a pipe 7 connected to the vent line 5 , depending on how a magnetic drive 8 is actuated. The tube 7 is by means of a corrugated tube 9 . Fig. 1 surrounded in which a pressure chamber 17 is formed.

Das über die Elektromagnetspule 10 umgesetzte mechanische Ausgangssignal des Magnetantriebs 8 (Eingangsstufe) wird somit in ein verstärktes pneumatisches Signal umgesetzt.The mechanical output signal of the magnetic drive 8 (input stage) converted via the electromagnetic coil 10 is thus converted into an amplified pneumatic signal.

Der Magnetantrieb 8 besteht aus einer ortsfesten Elektromagnetspule 10 und einem relativ zu dieser bewegbaren Dauermagneten 11. Der Dauermagnet 11 ist aus sehr dünnen Dauermagnetplatten 11a und 11b gebildet. Die Dauermagnetplatten 11a und 11b können auf einem linear bewegten Halter angeordnet sein oder auf einem Flügel 12 wie in Fig. 1 gezeichnet ist.The magnetic drive 8 consists of a stationary electromagnetic coil 10 and a permanent magnet 11 which is movable relative to the latter. The permanent magnet 11 is formed from very thin permanent magnet plates 11 a and 11 b. The permanent magnet plates 11 a and 11 b can be arranged on a linearly moved holder or on a wing 12 as shown in FIG. 1.

Der Flügel 12 bildet zwei Hebelarme 13 und 14, die um eine gemeinsame ortsfeste Mittelachse 15 schwenkbar sind. Dieses Prinzip der Hebelarme 11a, 11b kann noch weitergebildet werden. Dahingehend sind zentrisch zur Mittelachse 15 (Fig. 2) mehrere Hebelarme 13 an einer Nabe 16 mit der Mittelachse 15 befestigt. Auch die Magnetantriebe 8 sind entsprechend der Anzahl der Hebelarme 13 vorhanden. Die Elektromagnetspulen 10 sind entsprechend geschaltet.The wing 12 forms two lever arms 13 and 14 which are pivotable about a common fixed central axis 15 . This principle of the lever arms 11 a, 11 b can be further developed. In this respect, a plurality of lever arms 13 are fastened to a hub 16 with the central axis 15 centrally to the central axis 15 ( FIG. 2). The magnetic drives 8 are also present in accordance with the number of lever arms 13 . The electromagnetic coils 10 are switched accordingly.

Eine alternative Ausführungsform gern. Fig. 3 sieht anstelle des Wellrohrs 9 den nach oben offenen Druckraum 17 mit einem oben offenen Sitzdurchmesser 18 gleicher Größe wie das Wellrohr 9 vor.An alternative embodiment like. Fig. 3 provides the upwardly open pressure chamber 17 of the same with an upwardly open seat diameter 18 size as the corrugated tube 9 instead of the corrugated tube 9.

Claims

1. Pressure control valve in which the modulated pressure is proportional to the input current using a nozzle-baffle plate system with an electromagnet, characterized in that the baffle plate ( 6 ) is connected to a magnetic drive ( 8 ) which has a fixed electromagnetic coil ( 10 ). and has a permanent magnet ( 11 ) which is in force equilibrium with the working pressure in a pressure chamber ( 17 ) of the nozzle-baffle plate system ( 1 ).

2. Pressure control valve according to claim 1, characterized in that the baffle plate ( 6 ) and the permanent magnet ( 11 ) are attached to opposite lever arms ( 13 , 14 ) and the lever arms ( 13 , 14 ) are pivotable about a common central axis ( 15 ).

3. Pressure control valve according to claims 1 and 2, characterized in that a plurality of lever arms ( 13 ) with magnetic drives ( 8 ) are provided centrally to the central axis ( 15 ), each of which is assigned a fixed electromagnetic coil ( 10 ).

4. Pressure control valve according to one or more of claims 1-3, characterized in that the baffle plate ( 6 ) instead of the corrugated tube ( 9 ) of the pressure chamber ( 17 ) with an open seat diameter ( 18 ) of the same size as the corrugated tube ( 9 ) opposite is.