DE919973C

DE919973C - Device to prevent regulators from freezing in gas, steam or liquid lines

Info

Publication number: DE919973C
Application number: DES19276D
Authority: DE
Inventors: Karl Zepfel
Original assignee: Samson Apparatebau AG
Current assignee: Samson Apparatebau AG
Priority date: 1942-11-12
Filing date: 1942-11-12
Publication date: 1954-11-08

Description

Einrichtung zum Verhüten des Einfrierens von Reglern in Gas-, Dampfader Flüssigkeitsleitungen Die Erfindung bezieht sich auf Regler in Gas-, Dampf- oder Flüssigkeitsleitungen, bei denen der Ventilkegel eines in die Leitung geschalteten Ventils mittels eines Impulsorgans in Abhängigkeit von dem Druck gesteuert wird, der an einer bestimmten Stelle in der Leitung herrscht. Als Impulsorgan kann beispielsweise eine Membran, ein Federrohrbalg oder ein ähnlich wirkendes druckempfindliches Glied dienen. Die Stelle der Leitung, deren Druck für die Regelung maßgebend ist, kann, in Strömungsrichtung gesehen, sowohl vor als auch hinter dem Ventil liegen. Der Druck hinter dem Ventil wird beispielsweise dann zur Regelung benutzt werden, wenn die Einrichtung als Druckminderer wirken soll.Device to prevent regulators in gas and steam lines from freezing Liquid lines The invention relates to regulators in gas, steam or Liquid lines in which the valve cone is switched into the line Valve is controlled by means of an impulse device depending on the pressure, which prevails at a certain point in the line. As a pulse organ, for example a membrane, a spring tube bellows or a similarly acting pressure-sensitive member to serve. The point of the line, the pressure of which is decisive for the regulation, can, seen in the direction of flow, lie both in front of and behind the valve. Of the Pressure downstream of the valve is then used for regulation, for example, when the device should act as a pressure reducer.

Bei den bekannten Reglern dieser Art: wirkt auf das Impulsorgan, welches den Ventilkegel steuert, das in der Leitung strömende Medium unmittelbar ein. Die Verbindung zwischen der Leitung und dem Impulsorgan kann dabei entweder durch den hohlen Ventilschaft oder auch durch eine besondere Impuls-Leitung hergestellt sein. Im letzteren Fall ist es möglich, den Druck an einer beliebigen, von dem Ort des Ventils entfernten Stelle der Leitung zur Regelung heranzuziehen. Es zeigt sich nun, daß derartig ausgebildete Regler die Neigung haben, unter bestimmten Betriebsverhältnissen einzufrieren. Ist der Regler mit seinem Impulsorgan beispielsweise im`' Freien oder in einem nicht geheizten Raum angeordnet, so kann die in dem Impulsgehäuse oder in der Impulsleitung befindliche Flüssigkeit in der kalten Jahreszeit gefrieren. Auch wenn es sich nicht un eine Flüssigkeitsleitung handelt; sondern wenn das strömende Medium ein Gas oder Dampf ist, kann das Impulsorgan einfrieren, da sich in ihm leicht Kondenswasser ansammelt. Dient das Ventil zur Regelung des Durchflusses von kalter Sole, so kann das Einfrieren auch schon bei Außentemperaturen, die noch über dem Gefrierpunkt liegen, eintreten. Der Grund für die Neigung zum Einfrieren liegt in jedem Fall darin, däß in dem Gehäuse des Impulsorgans bzw. in der Impulsleitung keinerlei Strömung mehr stattfindet, so daß die dort befindliche Flüssigkeit wesentlich niedrigere Temperaturen annehmen kann, als sie in der Leitung selbst vorhanden sind.With the known regulators of this type: acts on the impulse organ, which the valve cone controls the medium flowing in the line directly. the Connection between the line and the impulse organ can either through the hollow valve stem or by a special impulse line. In the latter case it is possible to print at any, from the location of the Valve remote point of the line to use for control. It appears Well, regulators designed in this way tend to work under certain operating conditions to freeze. Is the controller with its impulse organ in the open or, for example arranged in a non-heated room, it can be in the pulse housing or Liquid in the impulse line will freeze during the cold season. Even if it is not a liquid line; but when the flowing Medium is a gas or steam, can Freeze impulse organ, since condensation easily collects in it. The valve is used to regulate the The flow of cold brine, freezing can occur even at outside temperatures, that are still above freezing point. The reason for the propensity for Freezing is in any case in the fact that in the housing of the pulse element or in the impulse line no more flow takes place, so that there is Liquid can reach significantly lower temperatures than those in the pipe themselves are present.

Die Erfindung bezweckt, bei Reglern der genannten Art das Einfrieren zu verhüten. Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Impulsorgan nicht mehr mit dem in der Leitung strömenden Medium in unmittelbarer Berührung steht, sondern der Einwirkung des Druckes in einer tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit unterliegt und daß ein besonderes Zwischensteuerglied vorgesehen ist, welches an der für die Regelung maßgebenden Stelle der Leitung mit dem in dieser strömenden Medium in Berührung steht und dessen Druckänderungen in entsprechende Druckschwankungen der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit umsetzt. Als tieftemperaturbeständige Flüssigkeit kann dabei in bekannter Weise z. B. Öl, Toluol od. dgl. verwendet werden.The aim of the invention is to prevent freezing in controllers of the type mentioned. This aim is achieved according to the invention in that the impulse element is no longer in direct contact with the medium flowing in the line, but is subject to the action of pressure in a low-temperature-resistant liquid and that a special intermediate control element is provided which is used for the regulation decisive point of the line is in contact with the medium flowing in it and converts its pressure changes into corresponding pressure fluctuations of the low-temperature-resistant liquid. As a low-temperature-resistant liquid can be used in a known manner, for. B. oil, toluene or the like. Can be used.

Das Zwischensteuerglied kann seinerseits ähnlich -,vie das Impulsorgan durch eine Membran oder einen Federrdhrbalg gebildet werden: Eine Membran wäre dabei so anzuordnen, daß sie auf der einen Seite mit dem Innern der Leitung in Verbindung steht, während sie auf der anderen Seite von einem Gehäuse umgeben ist, das mit der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit angefüllt und mit dem Gehäuse des Impulsorgans verbunden ist. Besonders zweckmäßig ist jedoch die Verwendung eines Federrohrbalges als Zwischensteuerglied. Die feststehende Grundplatte des Federrohrbalges bildet dann vorteilhaft den Abschluß eines ihn umgebenden, mit der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit gefüllten Gehäuses. Die Verbindung des Innenraumes des Federrohrbalges mit der Leitung kann dabei über eine in der Grundplatte angebrachte Öffnung hergestellt sein.The intermediate control element can for its part be similar - like the impulse organ be formed by a membrane or a spring bellows: a membrane would be included to be arranged in such a way that they are in communication on one side with the interior of the pipe stands, while it is surrounded on the other side by a housing that with filled with the low-temperature-resistant liquid and with the housing of the pulse element connected is. However, it is particularly useful to use a spring tube bellows as an intermediate control element. The fixed base plate of the spring tube bellows forms then advantageously the conclusion of a surrounding, with the low temperature resistant Liquid-filled housing. The connection of the interior of the spring tube bellows with the line can be made via an opening made in the base plate be.

Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß das Prinzip der Erfindung nicht nur dann anwendbar ist, wenn es sich darum handelt, ein Ventil in Abhängigkeit von dem Druck an einer bestimmten Stelle der Leitung zu steuern. An Stelle des Druckes kann beispielsweise auch die an einer bestimmten. Stelle der Leitung in dieser herrschende Temperatur die regelnde Größe bilden. In, diesem Fall müßte dann das Zwischensteuerglied sinngemäß so ausgebildet sein, däß es die Temperaturschwankungen des in der Leitung strömenden Mediums in entsprechende Druckänderungen der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit umwandelt.It should be noted at this point that the principle of the invention is not is only applicable when it comes to a valve as a function of to control the pressure at a specific point in the pipe. Instead of pressure can, for example, also work on a specific. Body of leadership in this ruling Make temperature the regulating variable. In this case, the intermediate control element would have to accordingly be designed so that there is the temperature fluctuations in the line flowing medium in corresponding pressure changes of the low temperature resistant Converts liquid.

Das Impulsorgan, welches den Ventilkegel steuert und zweckmäßig mit diesem fest gekuppelt ist; kann, wie. schon erwähnt, als Membran oder als Federrohrbalg ausgebildet sein. Um den Sollwert der Regelung bzw. die Regelempfindlichkeit einzustellen, wird zweckmäßig eine Feder mit einstellbarer V orspannung benutzt, die eine zusätzliche Kraft auf das Impulsorgan ausübt. Dient als Impulsorgan ein Federrohrbalg, so kann man die genannte Feder in Form einer Schraubenfeder in dem Innenraum des Federrohrbalges zwischen seinem Deckel und der feststehenden Grundplatte anbringen, wobei die Einstellung der Federvorspannung zweckmäßig von außen her mittels einer durch die Grundplatte geführten Stellschraube erfolgt.The impulse organ that controls the valve cone and expediently with it this is firmly coupled; can how. already mentioned, as a membrane or as a spring tube bellows be trained. To set the control setpoint or the control sensitivity, It is advisable to use a spring with adjustable bias voltage, which is an additional Exerts force on the impulse organ. If a spring tube bellows serves as the impulse organ, then it can one said spring in the form of a helical spring in the interior of the spring tube bellows place between its cover and the fixed base plate, making the setting the spring preload expediently from the outside by means of a through the base plate guided adjusting screw takes place.

Es ist ratsam, für den Ventilkegel eine Druckentlastung vorzusehen. Hierzu kann ebenfalls. ein besonderer Federrohrbalg dienen, an dessen Deckel der Ventilschaft befestigt ist und dessen Innenraum mit dem Eintritts- oder Austrittsraum des Ventilgehäuses in Verbindung steht. Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn der zur Entlastung des Ventilkegels dienende Federrohrbalg mit dem Impulsorgan in einem gemeinsamen Gehäuse so angeordnet ist, daß er ebenfalls mit seiner Außenfläche unter der Einwirkung der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit steht. Ob der Innenraum des zur Entlastung dienenden Federrohrbalges mit dem Eintritts- oder dem Austrittsraum des Ventilgehäuses zu verbinden ist; richtet sich in diesem Fall unter anderem danach, ob der Druck vor oder hinter dem Ventil als Regelgröße benutzt wird.It is advisable to provide a pressure relief for the valve cone. This can also be done. serve a special spring tube bellows, on the cover of the Valve stem is attached and its interior with the entry or exit space of the valve housing is in communication. A particularly simple construction results when the spring tube bellows serving to relieve the valve cone with the impulse organ is arranged in a common housing so that it is also with its outer surface is under the influence of the cryogenic liquid. Whether the interior the spring tube bellows with the inlet or outlet chamber, which is used for relief of the valve housing is to be connected; in this case depends, among other things, on whether the pressure upstream or downstream of the valve is used as a controlled variable.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt die Zeichnung einen Schnitt durch die Leitung, das Ventilgehäuse, das Impulsorgan und das Zwischensteuerglied. Mit i ist eine Leitung bezeichnet, der über das Ventil :2 in Richtung des Pfeiles 3 Gas, Dampf oder Flüssigkeit zuströmt. Die Menge des in: der Zeiteinheit der Leitung i zuströmenden Mediums und damit der rechts von dem Ventil 2 herrschende Druck hängt von der Stellung des. Ventilkegels bzw. des Ventiltellers 6 ab, der sich in völlig geschlossenem Zustand des Ventils auf den Ventilsitz 7 auflegt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely the drawing shows a section through the line, the valve housing, the impulse organ and the intermediate control element. A line is denoted by i, which flows in via the valve: 2 in the direction of the arrow 3 gas, vapor or liquid. The amount of the medium flowing in: the time unit of the line i and thus the The pressure prevailing to the right of valve 2 depends on the position of the valve cone or the valve disk 6, which is in the completely closed state of the valve rests on the valve seat 7.

Als Impulsorgan für die Steuerung des Ventilkegels 6 dient ein Federrohrbalg, bestehend aus, dem vorzugsweise metallischen Federrohr 13, welches nach oben hin durch einen Deckel 1q. abgeschlossen ist. Mit dem Deckel rd. ist das untere Ende des Ventilschaftes 8 fest verbunden. Der untere Rand des Federrohres 13 ist auf einer Grundplatte 15 befestigt, welche gleichzeitig als Abschlußdeekel für das Impulsgehäuse io. dient.A spring tube bellows, consisting of the preferably metallic spring tube 13, which is upwardly supported by a cover 1q, serves as the impulse element for controlling the valve cone 6. is completed. The lower end of the valve stem 8 is firmly connected to the cover. The lower edge of the spring tube 13 is attached to a base plate 15, which at the same time serves as a final cover for the pulse housing io. serves.

In dem Impulsgehäuse io befindet sich außerdem noch ein zur Entlastung. des Ventilkegels 6 von dem Druck in dem Eintrittsraum q. des Ventilgehäuses 2 dienender Federrährbalg, der aus dem Federrohr i i und dem Deckel 12 besteht. Die Grundplatte dieses Federrohrbalges schließt das Impulsgehäuse nach oben hin ab und ist zweckmäßig zwischen den beiden Flanschen befestigt, mit welchen das Ventilgehäuse 2 und das Impulsgehäuse i o aneinandergeschraubt sind. Der Deckel i2 des zur Druckentlastung dienenden Federrohrbalges ist ebenfalls mit den Deckel 1d. des als Impulsorgan dienenden Federrohrbalges fest verbunden. Der Innenraum des Federrohres i i steht über eine Öffnung in der Grundplatte 9 in unmittelbarer Verbindung mit dem Eintrittsraum 4 des Ventilgehäuses 2. Im Innern des Federrohrbalges 13, 14 ist eine Schraubenfeder 16 angeordnet, welche bestimmt ist, das Federrohr 13 zu streeken. Ihre Vorspannung kann von außen her zwecks Einstellung des Regelsollwertes mittels einer Stellschraube 17 verändert werden.In the impulse housing io there is also another one for relief. of the valve cone 6 from the pressure in the inlet space q. of the valve housing 2 serving Federrährbalg, which consists of the spring tube i i and the cover 12. The base plate this spring tube bellows closes the pulse housing at the top and is useful attached between the two flanges with which the valve housing 2 and the Impulse housing i o are screwed together. The lid i2 of the pressure relief serving spring tube bellows is also with the cover 1d. that which serves as an impulse organ Spring tube bellows firmly connected. The interior of the spring tube i i is about a Opening in the base plate 9 in the immediate vicinity Connection with the Entry chamber 4 of the valve housing 2. Inside the spring tube bellows 13, 14 is a Coil spring 16 arranged, which is intended to stretch the spring tube 13. Your preload can be applied from the outside for the purpose of setting the control setpoint by means of an adjusting screw 17 can be changed.

Das Impulsgehäuse io steht über die Impulsleitung 5 mit dem Gehäuse ig des Zwischensteuergliedes in Verbindung. Als Zwischensteuerglied dient ein Federrohrbalg, bestehend aus dem Federrohr 21, das durch den Deckel 22 abgeschlossen und an einer feststehenden Grundplatte 20 befestigt ist. Das Gehäuse ig ist mit Hilfe von Flanschen an ein kurzes Rohrstück 23 angeschraubt; welches an derjenigen Stelle der Leitung, deren Druck für die Regelung maßgebend sein soll, in die Leitung mündet. Zwischen die beiden nicht näher bezeichneten Flansche ist die Grundplatte 2o des Federrohrbalges 21, 22 gelegt. Über eine Öffnung 25 in der Grundplatte 20 steht der Innenraum des Federrohrbalges mit der Leitung in Verbindung. Der Federrohrbalg 21, 22 ist also mit dem in der Leitung befindlichen. Medium angefüllt, während der Zwischenraum zwischen seiner Außenfläche und dem Gehäuse ig ebenso wie der freie Raum des Impulsgehäuses io und der Impulsleitung 5 mit: tieftemperaturbeständiger Flüssigkeit angefüllt ist.The pulse housing io is connected to the housing via the pulse line 5 ig of the intermediate control element in connection. A spring tube bellows serves as the intermediate control element, consisting of the spring tube 21, which is completed by the cover 22 and attached to a fixed base plate 20 is attached. The housing is ig with the help of flanges screwed to a short piece of pipe 23; which at that point of the line, whose pressure should be decisive for the regulation, flows into the line. Between the two flanges, not designated in detail, is the base plate 2o of the spring tube bellows 21, 22 laid. The interior of the is located via an opening 25 in the base plate 20 Spring tube bellows in connection with the line. The spring tube bellows 21, 22 is therefore with the one on the line. Medium filled while the gap between its outer surface and the housing ig as well as the free space of the pulse housing io and the impulse line 5 filled with: low-temperature-resistant liquid is.

Wenn nun in der Leitung i Druckänderungen auftreten, so bewegt sich der Deckel 22 des als Zwischensteuerglied dienenden Federrohrbalges auf und nieder. Dadurch wird aber der Druck in der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit 24 entsprechend erniedrigt oder erhöht, und diese Druckschwankungen rufen eine Streckung bzw. Verkürzung des Federrohres 13 und damit ein Heben und Senken des Ventilkegels 6 hervor. Nimmt beispielsweise der Druck in der Leitung i zu, so steigt auch der Druck der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit. Dieser Druck wirkt sowohl auf die freie Stirnfläche des zur Entlastung des Ventilkegels dienenden Federrohrbalges i 1, 12 als auch auf die freie Fläche des Deckels 14 des Impulsorgans ein. Da letztere aber infolge des Unterschiedes in den Durchmessern der Federrohre i i und 13 die größere ist, wird durch die Druckzunahme in der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit 24 das Federrohr 13 zusammengedrückt, das Federrohr ii dagegen gestreckt werden. Der freie Durchtrittsquerschnitt durch das Ventil wird kleiner, und der Druck in der Leitung i hinter dem Ventil 2 wird wieder auf den vorgeschriebenen Punkt erniedrigt. Das Umgekehrte tritt ein, wenn der Druck in der Leitung i auf der rechten Seite des Ventils 2 zu niedrig werden sollte.If now pressure changes occur in line i, it moves the cover 22 of the tubular bellows serving as an intermediate control member up and down. As a result, however, the pressure in the low-temperature-resistant liquid 24 is corresponding decreased or increased, and these pressure fluctuations call a stretching or shortening of the spring tube 13 and thus a raising and lowering of the valve cone 6. Takes For example, if the pressure in line i increases, then the pressure of the low-temperature resistant also increases Liquid. This pressure acts both on the free face of the for relief of the valve cone serving spring tube bellows i 1, 12 as well as on the free surface of the cover 14 of the pulse organ. But there the latter as a result of the difference in the diameters of the spring tubes i i and 13 is the larger, is due to the pressure increase the spring tube 13 is compressed in the low-temperature-resistant liquid 24, the spring tube ii, however, are stretched. The free passage cross-section through the valve becomes smaller, and the pressure in line i behind valve 2 becomes again lowered to the prescribed point. The reverse occurs when the pressure in line i on the right-hand side of valve 2 will be too low should.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device to prevent regulators from freezing in gas, steam or liquid lines, where the valve cone is inserted into the Line switched valve by means of a membrane, spring tube bellows or similar trained impulse organ depending on the at a certain point of the Line in this prevailing pressure, temperature or the like. Is controlled, thereby characterized in that the impulse member (13, 14) under the action of the pressure in a low-temperature-resistant liquid (24) and a special intermediate control element (21, 22) is provided, which at the relevant point for the regulation of Line (i) is in contact with the medium flowing in it and its pressure changes, Temperature fluctuations or the like in corresponding pressure fluctuations of the low-temperature resistant Liquid (24) converts.

2. Device according to claim i, characterized in that that the intermediate control member consists of a spring tube bellows (21, 22) whose stationary Base plate (2o) the conclusion of a spring tube bellows (21, 22) surrounding, with the low-temperature-resistant liquid (24) filled housing (i9) forms and a Has opening (25) through which the interior of the spring tube bellows (21,22) with the Line (i) is in communication.

3. Device according to claim i, characterized in that that the outer wall of a spring tube bellows serving to relieve the pressure on the valve cone (6) (11, 12), on the cover (12) of which the valve stem (8) is attached, and its interior with the inlet space (4) or the outlet space (5) of the valve housing (2) in connection is also under the pressure of the cryogenic liquid.

4. Device according to claim 3, characterized in that the pressure relief of the valve cone (6) serving spring tube bellows (i i, 12) with the pressure-sensitive Pulse element (13, 14) is arranged in a common housing (to).

Facility according to claim 4 with a spring tube bellows (13, 14) as the impulse organ, characterized in that that the two different diameters having spring tubes (ii and 13) on opposing end plates (g or 15) of the pulse housing (io) attached and connected to one another with their lids (12 and 14).

6. Establishment according to claim i or one of the following, characterized in that between the base plate (15) and cover (14) of the tubular spring bellows (13; 14) serving as an impulse organ Spring (16) is arranged, the bias of the outside, z. B. by means of an adjusting screw (17), is adjustable.