EP0276245A1 - Valve system for ensuring a constant fluid flow - Google Patents

Valve system for ensuring a constant fluid flow

Info

Publication number
EP0276245A1
EP0276245A1 EP19870904486 EP87904486A EP0276245A1 EP 0276245 A1 EP0276245 A1 EP 0276245A1 EP 19870904486 EP19870904486 EP 19870904486 EP 87904486 A EP87904486 A EP 87904486A EP 0276245 A1 EP0276245 A1 EP 0276245A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
differential pressure
section
cross
pressure range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP19870904486
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jakob Rothenberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WILLI, OTHMAR
Original Assignee
Willi Othmar
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Willi Othmar filed Critical Willi Othmar
Publication of EP0276245A1 publication Critical patent/EP0276245A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/01—Control of flow without auxiliary power
    • G05D7/0106—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a flexible member, e.g. bellows, diaphragm, capsule
    • G05D7/012—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a flexible member, e.g. bellows, diaphragm, capsule the sensing element being deformable and acting as a valve

Definitions

  • Valve device for keeping a predetermined flow of fluids constant.
  • Fig. 1,2,3 it is a flow stabilizer, in which the constant or control current consists of two flows, a first with a fixed flow cross-section, the flow increases in proportion to the differential pressure and a second current falling with increasing differential pressure , with the sum of both flows remaining approximately constant starting at approx. 1.5 bar differential pressure and ending at approx. 7 bar.
  • the second stream rises steeply up to the differential pressure of 1.5 bar and then drops to zero at 6.5 bar at 1 to 1.5 bar.
  • the flow cross-section of the second flow is controlled by a soft, elastic, approx.
  • Flow stabilizers from effective pressures of 0.3 bar and above require cylindrical, compressible elastomers, which deform at these pressures and are thus able to reduce the flow cross-section, unless the drop in the complementary current flow should be delayed over a larger effective pressure range as the effective pressure increases or the direct current curve rises less rapidly during the differential pressure range than is normally the case with a fixed bore.
  • the sum of the two currents, the direct current and the complementary current remains constant or more or less the same, or that this sum corresponds to any X constant current, but the constant current must predetermined flow size in liters / minute or m3 / h.
  • the flow cross sections of the two partial flows and their flow rates must therefore be known and predetermined over the entire differential pressure range.
  • the direct current curve must first be defined over the entire differential pressure range, i.e. the differential pressures at the beginning and end of the range, as well as the currents corresponding to these pressures, the direct current flowing at maximum differential pressure having to be equal to the constant current determined in advance. Determining the corresponding flow cross-section is no problem.
  • This same cross-section for the direct flow now also applies to the beginning of the differential pressure range, be it at 0.3, 0.5, 1 or 3 bar etc., the flow rates of which can also be determined without a long calculation.
  • FIGS. 1, 2 and 3 show the nozzle body 1 with the partial circular ring seat surfaces 2 for the elastomer which lies loosely on the seat surfaces. Its flow ribs 4 have the task of channeling the water flow and fixing the elastomer radially and axially.
  • Elastomer 3 and nozzle body 1 are seated in a tube-like housing 10 with counter screw 11 and seal 12. A portion of the direct flow that increases with increasing differential pressure flows through the bore 5 in the direction of the outlet 13. Depending on the level of the direct flow, the diameter and the number of these bores can be increased that the gradations are within a liter / minute even for larger currents.
  • the axial bore 9 through the elastomer serves to increase the direct flow, the increase in the current curve being less steep as the differential pressure increases than with the direct flow with an unchangeable flow cross-section.
  • flow cross sections can also be passed through the nozzle screwing part of the body 11.
  • the elastomer 3 sits with its flat end face on the likewise flat annular or circular section-shaped seat surface 2 of the hollow cylindrical wall of the nozzle 1, which has diametrically symmetrical recesses 7 and 6, which together with the flat end face of the elastomer 3 form the Form triangles or circular sections and serve as a flow cross-section for the complement flow.
  • FIG. 4 shows in a diagram created on the basis of a sample test the course of the two partial flows, the direct flow 13 and the complementary flow 14 and the constant flow 15 within an effective pressure range from 0.5 bar to a maximum of 6 bar.
  • the constant current determined in advance already flows at an effective pressure of 0.5 bar.
  • the constant flow determined in advance at 10 liters / minute is equal to the direct flow at the end of the differential pressure range. This is a rule that is fully valid for all constant currents and in all differential pressure ranges. Without this requirement, the flow cross section of the complementary flow cannot be calculated. This cross-section must be calculated if the result of the flow control and constant flow should result in a predetermined quantity of the current in liters / minute.
  • this constant flow must have a predetermined size and this size must remain constant over the entire differential pressure range, ie its tolerance should be within plus / minus 4%. If tolerances of more than plus / minus 6% can no longer be spoken of as a constant current or as a regulation.
  • a second prerequisite for the calculability of the constant stronies and thus also of the two partial flows with their flow cross sections is the predictability of the flow cross sections, if necessary across the entire differential pressure range; which in turn presupposes that the flow cross-sections have a calculable shape and this also from the beginning of the differential pressure range to the end of it.
  • the size of the differential pressure range must also be determined in advance, ie start at X differential pressure and end at X differential pressure.
  • the size of the differential pressure range depends exclusively on the requirements made by the market. For example, it would be pointless to have a differential pressure range of 8, 10 or even 12 bar if the flow-through holder is used for commercial and household appliances, i.e. for an area where maximum effective pressures of 6 bar but minimum working pressures of 1 bar or below are the rule or for industrial water pump feeds, where it is a matter of eliminating the pressure fluctuations of the pump, for example between 6 and 8 bar, by using a flow stabilizer in the differential pressure range between 5 and 5 bar.
  • a bore 3 in the valve seat 1 with a diameter of 2.8 mm is required, which corresponds to a cross-sectional area of 6.16 mm 2 .
  • a direct flow of 3.3 liters / minute flows through this cross-sectional area.
  • the flow cross-section of the complementary flow has to produce the difference of up to 10 liters / minute, that is 6.7 liters. If 3.3 liters at 0.5 bar a flow cross section require a flow cross section of 6.16 mm, then.
  • the complementary flow requires a flow cross-section of 12.5 mm 2 for its 6.7 liters, plus an addition of 6.5 mm 2 for the significantly higher flow resistance, thus a total of 19 mm 2 . Since the nozzle 1 has two triangular flow cross-sections, 9.5 mm 2 cross-sectional area remain per triangle, this results in a triangle with an obtuse angle with a hypotenuse of 13 mm and a height of 1.45 mm and an obtuse angle of 155 degrees. The complementary stream therefore starts at
  • the power share of the direct current according to field ABFD in the constant current according to field ABFG is significantly higher than the complementary current share according to field ABC and that the flow characteristic of the direct current determines the control characteristic of the complementary flow and that the flow of the complementary flow 14 in same mass according to letter b decreases as the direct current 13 increases according to letter a.
  • the gate parts of this invention are:

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Safety Valves (AREA)

Abstract

Pour maintenir constant le débit d'un fluide dans un conduit, on divise le débit en deux débits partiaux: le plus grand est un courant direct dont l'importance augmente à pression croissante et l'autre est un courant complémentaire diminuant proportionnellement et qui traverse des orifices en forme triangulaire ou de segment de cercle. Ces orifices sont délimités, pour la pression effective, par des évidements (7, 6) et la face frontale plane de l'élastomère (3) compressible et commandé par la pression effective, et ils sont agencés de façon qu'une pression effective de 0,5 bar rétrécisse la section d'écoulement et que la pression effective maximum ferme cette section d'écoulement. La somme des débits partiaux est toujours égale au débit constant.To keep the flow of a fluid in a pipe constant, the flow is divided into two partial flows: the largest is a direct current whose importance increases at increasing pressure and the other is a complementary current decreasing proportionally and which crosses orifices in the shape of a triangle or a segment of a circle. These orifices are delimited, for the effective pressure, by recesses (7, 6) and the flat front face of the compressible elastomer (3) controlled by the effective pressure, and they are arranged so that an effective pressure of 0.5 bar narrows the flow section and the maximum effective pressure closes this flow section. The sum of partial flows is always equal to the constant flow.

Description

Ventilvorrichtung zum Konstanthalten eines vorbestimmten Stromes von Fluiden. Valve device for keeping a predetermined flow of fluids constant.
Als einzige über diesen Gegenstand mir bekannte Veröffentlichung ist die No. 2 507 795, Patentgesuch No. 81 11 837 vom 17.12.1982 durch das Institut National de la Propriété Industriel, Paris.The only publication I know about this subject is No. 2,507,795, patent application no. 81 11 837 from December 17th, 1982 by the Institut National de la Propriété Industriel, Paris.
Nach Beschreibung und Zeichnungen Fig. 1,2,3 handelt es sich um einen Durchflusskonstanthalter, in dem der Konstant- oder Regelstrom aus zwei Strömen besteht, einem ersten mit Festem Durchflussquerschnitt, dessen DurchFluss proportional zum wirkdruck steigt und einem zweiten bei steigendem Wirkdruck Fallenden Strom, wobei die Summe beider Ströme beginnend bei ca. 1,5 bar Wirkdruck und endigend bei ca. 7 bar ungefähr konstant bleibt. Der zweite Strom steigt jedoch bis zum Wirkdruck von 1,5 bar steil an und Fällt dann erst bei 1 bis 1,5 bar auf Null bei 6,5 bar. Gie Regelung des Durchflussquerschnittes des zweiten Stromes erfolgt durch eine weiche, elastische, auf 3 kleinflächigen Abstützungen lose sitzenden ca. 3 mm starken Scheibe, die sich durch den Wirkdruckaufschlag konkav ausbiegt und dadurch den Durchflussquerschnitt, der sich zwischen Umfangskante der Scheibe und dem rohrförmigen Stirnteil der Durchflussöffnung bildet, verringert. Mir ist nicht bekannt, dass ein Gerät nach diesen Unterlagen je auf dem Markt erschienen ist, bezweifle aber, dass ein solcher Gurchflusskonstanthalter auf dem Markt akzeptiert worden wäre. Dünne Scheiben aus Elastomeren, die durch konkave oder konvexe Ausbiegung - je nach Art ihrer Lagerung den Durchflussquerschnitt druckabhängig regeln, sind aus jahrzehntelanger Erfahrung für genauere, kleinere und grössere Durchflüsse und Wirkdrücke ungeeignet. Hinzu kommt, dass die Ausbiegekräfte das Elastomer schnell ermüden und dessen Elastizität verringern. Aus F i gur 3 der vorgenannten V erö f f entl i chung i st z . B . ersi cht l ich, dass für die kleinste Ausbiegung dieser dünnen ca. 15 mm im Durchmesser messenden weichen Scheibe eine WirkdruckKraft von fast 2 Kp erforderlich ist. Unter solchen Bedingungen sind feinste wirkdruckentsprechende Aenderun gen des Durchflussquerschnittes und somit auch des Durchflusses gar nicht möglich. Die auf Seite 4, Z. 24 ff gemachten Vorschläge zur Erreichung grösserer Konstantströme und auch höhererwirkdruckbereiche, nämlich die Anzahl und Auflageflächen der Abstützungen Für die Scheibe zu erhöhen, brächte nur den grossen Nachteil, den Beginn des Konstantstromes in noch höhere Wirkdruckbereiche zu verschieben. Im weiteren ist aus der Beschreibung und den Zeichnungen nicht zu entnehmen, dass es mit seiner zum Patent angemeldeten Durchflussregelarmatur möglich sei, einen im voraus bestimmten Konstantstrom zu erzielen. Auf Seite 4, Z.21 ff heisst es: "A la sortie du regulateur R, le debit du Fluid est egal ä la somme des debuts du Fluide traversant, d'une part, les rainures 7 et, d'autre part, le canal B axial....", das heisst nichts anderes, als das was in die Armatur hineinfliesst auch wieder herauskommt. Wenn aber die Summe der beiden Ströme dem vorbestimmten Konstantstrom entsprechen soll und dieser Konstantstrom z.B. 100 Liter/Minute betragen muss, dann müssen auch die Querschnitte beider Ströme bei einem bestimmten Wirkdruck vorbekannt und bestimmbar, d.h. regelbar sein. Für die Erzielung eines vorbestimmten Konstantstromes bedarf es daher vorerst der Regelung des bestimmenden Oirektstromes und seines Durchflussquerschnittes und erst dann des Komplementärstromes. Ohne Vorausbestimmbarkeit beider Durchflussquerschnitte bei einem bestimmten Wirkdruck lässt sich auch kein im voraus bestimmter Konstantstrom erzielen. Dass die Zeichnung No. 3 in keiner Weise der Beschreibung entspricht, geht auch daraus hervor, dass z.B. der Durchflussquerschnitt der minimal 3 Nuten 7 gemäss Figur 1 und 2 die Grosse von ungefähr 40 mm2 ergibt, was einem Durchfluss von ca. 6-7 Liter/Min. bei 1 bar gleichkommt. Auf der Figur 3 erreicht der Direktstrom bei 1 bar die Grosse d = 1,5. Diese zum Patent angemeldete Vorrichtung zum Konstanthalten des Durchflusses von Fluiden hat den Zweck, ein Gerät auf den Markt zu bringen, das in einem grossen Durchflussbereich ab 0,2 Liter/Minute bis 400 m3/h und ab Wirkdrücken von 0,3 bar äusserst geringe DurchflussToleranzen gewährleistet.According to the description and drawings Fig. 1,2,3 it is a flow stabilizer, in which the constant or control current consists of two flows, a first with a fixed flow cross-section, the flow increases in proportion to the differential pressure and a second current falling with increasing differential pressure , with the sum of both flows remaining approximately constant starting at approx. 1.5 bar differential pressure and ending at approx. 7 bar. However, the second stream rises steeply up to the differential pressure of 1.5 bar and then drops to zero at 6.5 bar at 1 to 1.5 bar. The flow cross-section of the second flow is controlled by a soft, elastic, approx. 3 mm thick disc, loosely seated on 3 small-area supports, which bends concavely due to the differential pressure and thereby the flow cross-section, which is between the peripheral edge of the disc and the tubular front part of the Flow opening forms, reduced. I am not aware that a device according to these documents has ever appeared on the market, but I doubt that such a flow stabilizer would have been accepted on the market. Thin discs made of elastomers, which regulate the flow cross-section depending on the type of storage due to concave or convex deflection, are unsuitable for more precise, smaller and larger flows and effective pressures based on decades of experience. In addition, the bending forces quickly tire the elastomer and reduce its elasticity. From Fig. 3 of the above-mentioned publication is z. B. I find that the smallest deflection of this thin, soft disc measuring approx. 15 mm in diameter requires an effective pressure force of almost 2 Kp. Under such conditions, the finest pressure changes are necessary due to the flow cross-section and therefore not the flow. The suggestions made on page 4, line 24 ff to achieve larger constant flows and also higher effective pressure ranges, namely increasing the number and contact surfaces of the supports for the disc, would only have the major disadvantage of shifting the start of the constant flow into even higher differential pressure ranges. Furthermore, it cannot be inferred from the description and the drawings that it is possible to achieve a predetermined constant current with his patented flow control valve. On page 4, lines 21 ff it says: "A la sortie du regulateur R, le debit du Fluid est egal a la somme des debuts du Fluide traversant, d'une part, les rainures 7 et, d'autre part, le canal B axial .... "means nothing else than what flows into the valve comes out again. If, however, the sum of the two flows is to correspond to the predetermined constant flow and this constant flow has to be, for example, 100 liters / minute, then the cross sections of both flows must also be known and determinable, ie controllable, at a certain differential pressure. To achieve a predetermined constant current, it is therefore first necessary to regulate the determining direct current and its flow cross-section and only then the complementary current. Without predeterminability of both flow cross-sections at a specific differential pressure, no predetermined constant current can be achieved. That the drawing No. 3 in no way corresponds to the description, it also follows that, for example, the flow cross section of the minimally 3 grooves 7 according to FIGS. 1 and 2 gives the size of approximately 40 mm 2, which corresponds to a flow of approx. 6-7 liters / min. at 1 bar. In FIG. 3, the direct flow at 1 bar reaches the size d = 1.5. This patent-pending device for keeping the flow of fluids constant has the purpose of bringing a device onto the market that is extremely low in a large flow range from 0.2 liters / minute to 400 m3 / h and effective pressures of 0.3 bar Flow tolerances guaranteed.
Durchflusskonstanthalter ab Wirkdrücken von 0,3 bar bedingen zylindrische, zusammendrückbare Elastomere, die bereits bei diesen Drücken sich verFormen und dadurch den Durchflussquerschnitt zu verringern vermögen, es sei denn, dass der Abfall des Komplementärstrom-Durchflusses bei ansteigendem Wirkdruck über einen grösseren Wirkdruckbereich verzögert werden soll oder der Direktstromverlauf während des Wirkdruckbereiches weniger rasch ansteigt als dies bei einer Festen Bohrung normalerweise der Fall ist. Um einen vorbestimmten Konstantstrom bei schwankenden Wirkdrücken zu erzielen, genügt es nicht, dass die Summe der beiden Ströme, des Girektstromes und des Komplementärstromes, konstant oder mehr oder weniger gleichbleibt, oder dass diese Summe einem X-beliebigen Konstantstrom entspricht, sondern der Konstantstrom muss der im voraus bestimmten Stromgrösse in Liter/Minute oder m3/h gleichsein. Ueber den ganzen Wirkdruckbereich müssen deshalb die Durchflussquerschnitte der beiden Teilströme und ihre Qurchflüsse bekannt und vorausbestimmber sein. Mit andern Worten muss zuerst der Direktstromverlauf über den ganzen Wirkdruckbereich festgelegt sein, d.h. die Wirkdrücke am Anfang und am Ende des Bereiches, sowie die diesen Drücken entsprechenden Ströme, wobei der bei maximalem Wirkdruck fliessende Direktstrom dem im voraus bestimmten Konstantstrom gleich sein muss. Hiefür den entsprechenden Durchflussquerschnitt zu bestimmen ist kein Problem. Dieser gleiche Querschnitt für den Direktstrom gilt nun auch für den Beginn des Wirkdruckbereiches, sei dies nun bei 0,3, 0,5, 1 oder 3 bar usw., deren Durchflüsse ebenfalls ohne lange Berechnung feststellbar sind. Aufgrund der jetzt bekannten Daten ist die bei Beginn des Wirkdruckbereiches zum Direktstrαm hinzu zu steuernde Menge des Komplementärstromes und seines Durchflussquerschnittes gegeben. Jetzt geht es nur noch darum, den Verlauf des Kompiementarstromes demjenigen des Direktstromes über den Wirkdruckbereich hinweg derart anzupassen, dass am Ende des Wirkdruckbereiches der Komplementärstrom Null ist, was durch den Einsatz der hiefür geeigneten und vorgesehenen Elastomere verschiedenster Härtegrade und die Form und Grosse der mit diesen den Durchflussquerschnitt bildenden, Flächenmässig vorausbestimmbaren Ausnehmungen erfolgt. Für Fälle, wo ein im Verhältnis zum Konstantstrom noch höherer Anteil des Direktstromes nötig ist, ist es sinnvoll, den Direktstrom über den Wirkdruckbereich hinweg zusätzlich oder nur durch eine achsiale Bohrung im Elastomer zu Führen, so dass der Verlauf des Direktstromes abgeflacht und der Anteil des Komplementärstromes verringert sowie der Konstantstrom samt seiner Durchfluss-Toleranz erhöht werden können. Die dem Verlauf der verschiedensten Komplementärströme über den Wirkdruckbereich hinweg angepassten Elastomere sind bei Druckeinwirkung nicht ausbiegbar, sondern nur zusammendrückbar und zwar derart, dass sich deren ebenen und nicht aufliegenden, freien Bodenflachen wirkdrucksensibilisiert in die dreieck- oder kreisabschnittförmigen Ausnehmungen hineinschieben und so nur deren Querschnittsflache, nicht aber deren geometrische Form verändern. Alle zum Einsatz kommenden Elastomere weisen über einen erheblichen Beanspruchungsbereich hinweg eine lineare Kompressionscharakteristik auf, wo hingegen die Abhängigkeit der Ausbiegung von den Druckkräften bei Elastomerscheiben nicht linear verläuft und daher schwer und bei konkaver Ausbiegung überhaupt nicht zu berechnen ist.Flow stabilizers from effective pressures of 0.3 bar and above require cylindrical, compressible elastomers, which deform at these pressures and are thus able to reduce the flow cross-section, unless the drop in the complementary current flow should be delayed over a larger effective pressure range as the effective pressure increases or the direct current curve rises less rapidly during the differential pressure range than is normally the case with a fixed bore. In order to achieve a predetermined constant current with fluctuating effective pressures, it is not sufficient that the sum of the two currents, the direct current and the complementary current, remains constant or more or less the same, or that this sum corresponds to any X constant current, but the constant current must predetermined flow size in liters / minute or m3 / h. The flow cross sections of the two partial flows and their flow rates must therefore be known and predetermined over the entire differential pressure range. In other words, the direct current curve must first be defined over the entire differential pressure range, i.e. the differential pressures at the beginning and end of the range, as well as the currents corresponding to these pressures, the direct current flowing at maximum differential pressure having to be equal to the constant current determined in advance. Determining the corresponding flow cross-section is no problem. This same cross-section for the direct flow now also applies to the beginning of the differential pressure range, be it at 0.3, 0.5, 1 or 3 bar etc., the flow rates of which can also be determined without a long calculation. On the basis of the data now known, the amount of the complementary flow and its flow cross-section to be added to the direct flow at the beginning of the differential pressure range is given. Now it is only a question of adapting the course of the complementary flow to that of the direct flow across the differential pressure range in such a way that the complementary flow is zero at the end of the differential pressure range, which is due to the use of suitable and provided elastomers of various degrees of hardness and the shape and size of the these recesses forming the flow cross-section and predeterminable in terms of area take place. For cases where an even higher proportion of the direct current in relation to the constant current is necessary, it is advisable to guide the direct current over the differential pressure range additionally or only through an axial bore in the elastomer, so that the course of the direct current is flattened and the proportion of the Complementary current can be reduced and the constant current including its flow tolerance can be increased. The elastomers, which are adapted to the course of the most diverse complementary currents across the differential pressure range, cannot be deflected under the action of pressure, but can only be compressed, in such a way that their flat and non-lying, free floor surfaces push into the triangular or circular section-shaped recesses, and thus only their cross-sectional area, but not change their geometric shape. All elastomers used have a linear compression characteristic over a considerable stress range, whereas the dependence of the deflection on the compressive forces in the case of elastomer washers is not linear and is therefore difficult and cannot be calculated at all with concave deflection.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings.
Die Figuren 1,2 und 3 zeigen den Düsenkörper 1 mit den Teilkreisringsitzflächen 2 für das Elastomers , das lose auf den Sitzflächen aufliegt. Seine Strömungsrippen 4 haben die Aufgabe, den Wasserdurchlauf zu kanalisieren und das Elastomer radial und achsial zu fixieren. Elastomer 3 und Düsenkörper 1 sitzen in einem rohrähnlichen Gehäuse 10 mit Gegenverschraubung 11 und Dichtung 12 Ein mit steigendem Wirkdruck zunehmender Teil des Direktstromes fliesst durch die Bohrung 5 in Richtung Ausfluss 13. Je nach Höhe des Direktstromes kann der Durchmesser und die Anzahl dieser Bohrungen so erhöht werden, dass die Abstufungen auch für grössere Ströme innerhalb eines Liters/Minute liegen. Die achsiale Bohrung 9 durch das Elastomer dient einer Erhöhung des Direktstromes, wobei der Anstieg der Stromkurve bei höherwerdendem Wirkdruck weniger steil vor sich geht, als beim Direktstrom mit nicht veränderbarem Durchflussquerschnitt. Anstelle der Direktbohrungen 5 durch die Düse mit den für den üirektstrom erforderlichen und vorausbestimmten Querschnitten können solche Durchflussquerschnitte auch durch den Düsen verschraubungsteil des Körpers 11 geführt werden. Gemäss den Figuren 1 und 2 sitzt das Elastomer 3 mit seiner ebenen Stirnfläche auf der gleichfalls ebenen kreisring-, oder kreisabschnittförmigen Sitzfläche 2 der hohlzylinderförmigen Wandung der Düse 1, welche diametralsymmetrische Ausnehmungen 7 und 6 aufweist, die zusammen mit der ebenen Stirnfläche des Elastomers 3 die Form von Dreiecken oder Kreisabschnitten bilden und als Durchflussquerschnitt für den Komplementstrom dienen. Je nach Härte und Elastizität des Elastomers legt sich dieses bei niedrigstem Wirkdruck vorerst lose auf der Sitzfläche 2 auf, um sich dann bei steigendem Wirkdruck sukzessive und ausserst drucksensitiv mit seiner freien Sitzfläche in die offenen Ausnehmungsraume 7 und 6 hineinzudrücken und deren Querschnittsflächen entsprechend dem erforderlichen Verlauf des Komplementärstromes zu verringern. Bei dieser Durchflussquerschnitts-Verringerung, die am Ende des Wirk druckbereiches geschlossen ist, bleibt die Dreiecks- oder Kreisabschnittform bis zum Schluss des Wirkdruckbereiche erhalten. Die Ausnehmungen 7 und S könnten auch im Elasto mer vorgesehen werden. Siehe Figur 3, Ziffer 8. Nur bestünde für diese Art der Ausnehmung keine Möglichkeit der Durchflussquerschnittsflächenberechnung. Figur 4 zeigt in einem aufgrund eines Mustertestes erstellten Diagramm den Verlauf der zwei Teilströme, de Direktstromes 13 und des Komplementärstromes 14 sowie des Konstantstromes 15 innerhalb eines Wirkdruckbereiches von 0,5 bar bis maximal 6 bar. Der im voraus bestimmten Konstantstrom Fliesst also bereits bei einem Wirkdruck von 0,5 bar. Der mit 10 Liter/Minute im voraus bestimmte Konstantstrom ist am Ende des Wirkdruckbereiches gleich dem Oirektstrom. Dies ist eine Regel, die für alle Konstantströme und in allen Wirkdruckbereichen volle Gültigkeit hat. Ohne diese Voraussetzung lässt sich der Jurchflussquerschnitt des Komplementärstromes nicht berechnen. Dieser Querschnitt muss berechnet werden, wenn als Ergebnis der Durchflussregelung und Durchflusskonstanthaltung eine im voraus ganz bestimmte Grosse des Stromes in Liter/Minute resultieren soll. Es genügt demnach nicht, dass die Summe der beiden Ströme konstant bleibt oder dem Konstantström entsprechen. Nein, dieser Konstantström muss eine im voraus Festgesetzte Grosse haben uno diese Grosse muss über den ganzen Wirkdruckbereich hinweg konstant bleiben, d.h. ihre Toleranz sollte innerhalb plus/minus 4 % liegen. Sei Toleranzen von über plus/minus 6 % kann nicht mehr von einem Konstantstrom und auch nicht mehr von einer Regelung gesprochen werden. Eine zweite Voraussetzung Für die Berechenbarkeit des Konstantstronies und damit auch der beiden Teilströme mit ihren Durchflussquerschnitten ist die Berechenbarkeit der Durchflussquerschnitte, wenn nötig über den ganzen Wirkdruckbereich hinweg; was wiederum voraussetzt, dass die Durchflussquerschnitte eine berechenbar Form haben und dies ebenfalls ab Beginn des Wirkdruckbereiches bis zu dessen Ende. Es muss also auch die Grosse des Wirkdruckbereiches im voraus bestimmt sein, d.h. Beginn bei X Wirkdruck und Ende bei X Wirkdruck. Je kleiner der Wirkdruckbereich, desto genauer die Konstanthaltung des Durchflusses und desto enger seine Toleranz. Die Grosse des Wirkdruckbereiches richtet sich ausschliesslich nach den vom Markt gestellten Anforderungen. So wäre es z.B. sinnlos, einen Wirkdruckbereich von 8, 10 oder sogar 12 bar zu fordern, wenn der Durchfluss- Konatnthalter für gewerbliche und Haushaltgeräte eingesetzt wird, also für ein Gebiet, wo maximale Wirkdrücke von 6 bar, aber minimale Wi rkdrücke von 1 bar oder noch darunter die Regel sind oder für industrielle Wasserpumpenspeisungen, wo es darum geht, die Druckschwankungen der Pumpe z.B. zwischen 6 bis 8 bar durch den Einsatz eines Durchflusskonstanthalters im Wirkdruckbereich zwischen 5 bis 5 bar zu eliminieren.FIGS. 1, 2 and 3 show the nozzle body 1 with the partial circular ring seat surfaces 2 for the elastomer which lies loosely on the seat surfaces. Its flow ribs 4 have the task of channeling the water flow and fixing the elastomer radially and axially. Elastomer 3 and nozzle body 1 are seated in a tube-like housing 10 with counter screw 11 and seal 12. A portion of the direct flow that increases with increasing differential pressure flows through the bore 5 in the direction of the outlet 13. Depending on the level of the direct flow, the diameter and the number of these bores can be increased that the gradations are within a liter / minute even for larger currents. The axial bore 9 through the elastomer serves to increase the direct flow, the increase in the current curve being less steep as the differential pressure increases than with the direct flow with an unchangeable flow cross-section. Instead of the direct bores 5 through the nozzle with the cross sections required and predetermined for the direct current, such flow cross sections can also be passed through the nozzle screwing part of the body 11. According to FIGS. 1 and 2, the elastomer 3 sits with its flat end face on the likewise flat annular or circular section-shaped seat surface 2 of the hollow cylindrical wall of the nozzle 1, which has diametrically symmetrical recesses 7 and 6, which together with the flat end face of the elastomer 3 form the Form triangles or circular sections and serve as a flow cross-section for the complement flow. Depending on the hardness and elasticity of the elastomer, it initially loosely rests on the seat surface 2 at the lowest effective pressure, in order to then gradually and extremely pressure-sensitively press its free seat surface into the open recess spaces 7 and 6 and its cross-sectional areas in accordance with the required profile to reduce the complementary current. With this reduction in flow cross section, which is closed at the end of the effective pressure range, the triangular or circular section shape is retained until the end of the effective pressure range. The recesses 7 and S could also be provided in the Elasto mer. See Figure 3, point 8. Only for this type of recess there would be no possibility of calculating the flow cross-sectional area. FIG. 4 shows in a diagram created on the basis of a sample test the course of the two partial flows, the direct flow 13 and the complementary flow 14 and the constant flow 15 within an effective pressure range from 0.5 bar to a maximum of 6 bar. The constant current determined in advance already flows at an effective pressure of 0.5 bar. The constant flow determined in advance at 10 liters / minute is equal to the direct flow at the end of the differential pressure range. This is a rule that is fully valid for all constant currents and in all differential pressure ranges. Without this requirement, the flow cross section of the complementary flow cannot be calculated. This cross-section must be calculated if the result of the flow control and constant flow should result in a predetermined quantity of the current in liters / minute. It is therefore not sufficient for the sum of the two flows to remain constant or to correspond to the constant flow. No, this constant flow must have a predetermined size and this size must remain constant over the entire differential pressure range, ie its tolerance should be within plus / minus 4%. If tolerances of more than plus / minus 6% can no longer be spoken of as a constant current or as a regulation. A second prerequisite for the calculability of the constant stronies and thus also of the two partial flows with their flow cross sections is the predictability of the flow cross sections, if necessary across the entire differential pressure range; which in turn presupposes that the flow cross-sections have a calculable shape and this also from the beginning of the differential pressure range to the end of it. The size of the differential pressure range must also be determined in advance, ie start at X differential pressure and end at X differential pressure. The smaller the differential pressure range, the more precisely the flow is kept constant and the tighter its tolerance. The size of the differential pressure range depends exclusively on the requirements made by the market. For example, it would be pointless to have a differential pressure range of 8, 10 or even 12 bar if the flow-through holder is used for commercial and household appliances, i.e. for an area where maximum effective pressures of 6 bar but minimum working pressures of 1 bar or below are the rule or for industrial water pump feeds, where it is a matter of eliminating the pressure fluctuations of the pump, for example between 6 and 8 bar, by using a flow stabilizer in the differential pressure range between 5 and 5 bar.
Zurück zur Figur 4s Für diesen Direktstrom von 10 Liter pro Minute am Ende des Wirkdruckbereiches bei 6 bar ist eine Bohrung 3 im Ventilsitz 1 mit einem Durchmesser von 2,8 mm erforderlich, was einer Querschnittsfläche von 6,16 mm2 entspricht. Bei einem Wi rkdruck von 0,5 bar fliesst durch diese Querschnittsfläche ein Direktstrom von 3,3 liter/Minute. Die Differenz bis zu 10 Liter/Minute, das sind 6,7 Liter, hat der Durchflussquerschnitt des Komplementärstromes zu erbringen. Wenn 3,3 Liter bei 0,5 bar einen Durchflussquerschnitt einen Durchflussquerschnitt von 6,16 mm benötigen, dann. benötigt der Komplementärstrom für seine 6,7 Liter einen Durσhflussquerschnitt von 12,5 mm2, plus einen Zuschlag von 6,5 mm2 für den wesentlich höheren Durchflusswiderstand, total also 19 mm2. Da die Düse 1 über zwei dreieckförmige Durchflussquerscbnitte verfügt, bleiben pro Dreieck noch 9,5 mm2 Querscbnittsflache, dies ergibt ein ätumpfwinkliges Dreieck mit einer Hypothenuse von 13 mm und einer Höhe von 1,45 mm sowie einem stumpfen Winkel von 155 Grad. Der Start des Komplementärstromes erfolgt also beiBack to FIG. 4s For this direct flow of 10 liters per minute at the end of the differential pressure range at 6 bar, a bore 3 in the valve seat 1 with a diameter of 2.8 mm is required, which corresponds to a cross-sectional area of 6.16 mm 2 . At a working pressure of 0.5 bar, a direct flow of 3.3 liters / minute flows through this cross-sectional area. The flow cross-section of the complementary flow has to produce the difference of up to 10 liters / minute, that is 6.7 liters. If 3.3 liters at 0.5 bar a flow cross section require a flow cross section of 6.16 mm, then. the complementary flow requires a flow cross-section of 12.5 mm 2 for its 6.7 liters, plus an addition of 6.5 mm 2 for the significantly higher flow resistance, thus a total of 19 mm 2 . Since the nozzle 1 has two triangular flow cross-sections, 9.5 mm 2 cross-sectional area remain per triangle, this results in a triangle with an obtuse angle with a hypotenuse of 13 mm and a height of 1.45 mm and an obtuse angle of 155 degrees. The complementary stream therefore starts at
0,5 bar mit einem auf zwei Durchflüsse gleichmässig verteilten Gesamtquerschnitt von 19 mm2. Die weitere über den Wirkdruckbereich hinweg erforderliche Anpassung des Komplementärstromes bis zum Werte Null bei 6 bar ergibt sich zwangsläufig durch den Einsatz deshiefiir bestimmten Elastomers. 0.5 bar with a total cross-section of 19 mm 2 evenly distributed over two flows. The further adjustment of the complementary flow to the value zero at 6 bar, which is necessary across the differential pressure range, inevitably results from the use of the specific elastomer.
Aus Figur 4 ist zu erkennen, dass der Leistungsanteil des Direktstromes gemäss Feld A-B-F-D am Konstantstrom gemäss Feld A-B-F-G wesentlich höher ist, als der Kbrnplementärstroinanteil gemäss Feld A-B-C und dass die Durchflusscharakteristik des Direktstromes die Regelcharakteristik des Komplemetärstromes bestimmt und dass sich der Durchfluss des Komplementärstromes 14 im gleichen Masse gemäss Buchstabe b verringert, wie sich der Direktstrom 13 gemäss Buchstabe a erhöht. Die Torteile dieser Erfindung liegen darin:It can be seen from FIG. 4 that the power share of the direct current according to field ABFD in the constant current according to field ABFG is significantly higher than the complementary current share according to field ABC and that the flow characteristic of the direct current determines the control characteristic of the complementary flow and that the flow of the complementary flow 14 in same mass according to letter b decreases as the direct current 13 increases according to letter a. The gate parts of this invention are:
Zum ersten Mal eine genaue Berechnungsmöglichkeit des durch ein Elastomer wirkdruckabhängig gesteuerten Durchflussquerschnittes und damit eine wirkliche und vorausbestimmbare Regelung des Konstantstrom.es über den ganzenVirkdruckbereich.For the first time, an accurate calculation option for the flow cross-section controlled by an elastomer, and thus an actual and predictable control of the constant current over the entire area of the circulating pressure.
Es kann praktisch jede Grosse eines bestimmten Konstantstromes ab 0,2 Liter/Minute bis zu einigen Hundert m3/h hergestellt werden, und zwar innerhalb einer Toleranz von plus/minus rnaximal 4%.Virtually any size of a certain constant flow from 0.2 liters / minute up to a few hundred m 3 / h can be produced, within a tolerance of plus / minus a maximum of 4%.
Erstmalig ist auch ein Konstantstrom im niederen Wirkdruckbereich ab 0,5 bar bis 6 bar bei einer Toleranz von plus/minus maximal 4%.It is also the first time that a constant current in the low differential pressure range from 0.5 bar to 6 bar with a tolerance of plus / minus a maximum of 4%.
Neu ist auch, dass die Konstantstromleistung pro Anschluss- Nennweite gegenüber bisherigen ähnlichen Systemen ganz entscheidend höher liegt. Another new feature is that the constant current output per connection nominal size is significantly higher than previous similar systems.

Claims

PATENTANSPRUECHE PATENT CLAIMS
1. Ventilanordnung zum Konstanthalten eines vαrbestimmten Stromes von Fluiden in Strömungsmittelleitungen, in welchen das Fluid in zwei Teilströme aufgeteilt ist und ein erster, mit ständig offener Durchflussöffnung und bei steigendem Wirkdruck anwachsender Teilstrom, nachfolgend als Direktstrom bezeichnet, grösser ist als der zweite, in gleichem Masse abfallende Teilstrom, nachfolgend als Kαmplementärstrom bezeichnet, wobei dieser einen Querschnitt durchströmt, der durch ein vom Wirkdruck abhängiges elastomeres Drosselstück geregelt wird und die Summe beider Ströme konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass das zylinderförmige, zusammendrückbare Elastomer [3] mit seiner ebenen Stirnfläche auf der gleichfalls ebenen kreisring- oder kreisabschnittförmigen Sitzfläche [2] eines Hohlzylinders aufliegt, wobei diese Sitzfläche Ausnehmungen [7, 6] aufweist, welche zusammen mit der Stirnfläche des Elastomers [3] über den ganzen Wirkdruckbereich dreieck- oder kreisabschnittförmige, radial durchströmte Durchflussquerschnitte ergeben, wobei die Eigenschaften des Elastomers [3] und die mit ihm zusammen den Durchflussquerschnitt bildenden Ausnehmungen [7, 6] derart bemessen sind, dass bereits bei einem Wirkdruck von 0,5 bar der vorbestimmte Durchflussquerschnitt verringert und bei einem im voraus bestimmten maximalen Wirkdruck am Ende des Wirkdruckbereiches geschlossen ist und die Summe der zwei Teilströme dem vorbestimmten Konstantstrom entspricht.1.Valve arrangement for maintaining a constant flow of fluids in fluid lines, in which the fluid is divided into two partial flows and a first partial flow, which increases continuously with the flow opening and increases with the differential pressure, hereinafter referred to as direct flow, is larger than the second, in the same Mass-falling partial flow, hereinafter referred to as the complementary flow, which flows through a cross section which is regulated by an elastomeric throttle piece which is dependent on the differential pressure and the sum of the two flows remains constant, characterized in that the cylindrical, compressible elastomer [3] has its flat end face on the likewise flat annular or circular section-shaped seat surface [2] of a hollow cylinder rests, this seat surface having recesses [7, 6] which, together with the end face of the elastomer [3], form triangular or circular sections over the entire effective pressure range T-shaped, radially flow-through flow cross-sections result, the properties of the elastomer [3] and the recesses [7, 6] forming the flow cross-section with it being dimensioned such that the predetermined flow cross-section is reduced even at an effective pressure of 0.5 bar and at one predetermined maximum differential pressure is closed at the end of the differential pressure range and the sum of the two partial flows corresponds to the predetermined constant current.
2. Ventilanordnung nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass durch die Festlegung eines nach oben und unten begrenzten Wirkdruckbereiches und des darin Fliessenden, vorbestimmten Konstantstromes sich der Querschnitt des Komplementärstromes bei Beginn des Wirkdruckbereiches aus der Grosse des bei maximalem Wirkdruck am Ende des Wirkdruckbereiches Fliessenden Direktstrαmes - der dem im voraus bestimmten Kαnstantstrom entspricht - und seines Durchflussquerschnittes errechnet. 2. Valve arrangement according to claim 1, characterized in that by defining an upward and downward limited effective pressure range and the predetermined constant current flowing therein, the cross section of the complementary flow at the beginning of the differential pressure range is the size of the direct flow flowing at maximum effective pressure at the end of the differential pressure range. which corresponds to the constant current determined in advance - and calculates its flow cross-section.
3. Ventilanordnung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussquerschnitt für den Direktstrom mindestens teilweise durch eine Bohrung [9] im elastischen Drosselkörper [3] gebildet ist, so dass auch der Durchflussquerschnitt für den Direktstrom sich mit dem Wirkdruck ändert.3. Valve arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the flow cross section for the direct flow is at least partially formed by a bore [9] in the elastic throttle body [3], so that the flow cross section for the direct flow changes with the differential pressure.
4. Ventilanordnung nach Patentanspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussquerschnitte für den Direktstrom und den Komplementärstrom derart ausgelegt sind, dass der vorbestimmte Konstantstrom sich nur in einem Teil des Wirkdruckbereiches einstellt. 4. Valve arrangement according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the flow cross-sections for the direct flow and the complementary flow are designed such that the predetermined constant current occurs only in part of the differential pressure range.
EP19870904486 1986-07-25 1987-07-22 Valve system for ensuring a constant fluid flow Ceased EP0276245A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH298986A CH672850A5 (en) 1986-07-25 1986-07-25
CH2989/86 1986-07-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0276245A1 true EP0276245A1 (en) 1988-08-03

Family

ID=4246159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19870904486 Ceased EP0276245A1 (en) 1986-07-25 1987-07-22 Valve system for ensuring a constant fluid flow

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0276245A1 (en)
CH (1) CH672850A5 (en)
WO (1) WO1988001073A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10059386A1 (en) * 2000-11-30 2002-06-13 Aixtron Ag Method and device for the metered delivery of small liquid volume flows
EP1321156A1 (en) 2001-12-19 2003-06-25 WEX, Roland Valve ensuring a substantially constant fluid flow

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2444677A (en) * 1946-12-14 1948-07-06 Dole Valve Co Flow control device
DE1049176B (en) * 1956-06-11 1959-01-22 Hays Mfg Company Automatic device for regulating the flow rate
US2989086A (en) * 1958-02-27 1961-06-20 Dole Valve Co Solid flow control valve
FR2507795B1 (en) * 1981-06-16 1985-07-05 Thomson Brandt FLUID FLOW REGULATOR AND WASHING MACHINE PROVIDED WITH SUCH A REGULATOR

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO8801073A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CH672850A5 (en) 1989-12-29
WO1988001073A1 (en) 1988-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0241880B1 (en) Pilot valve with pressure relieving pin and main valve controlling the connection between inlet and outlet
DE19932596C2 (en) flow regulator
EP0122378B1 (en) Valve for hydraulic systems
DE2050749C3 (en) Aerator for water supply taps
DE112005002956T5 (en) Flow regulator valve
DE2060751C3 (en) Liquid flow regulator
DE1550611A1 (en) Flow control valve
EP1516237A1 (en) Flow rate regulator
EP0936522A1 (en) Flow regulator
DE2343831A1 (en) SHUT-OFF AND REGULATING VALVE
EP0276245A1 (en) Valve system for ensuring a constant fluid flow
DE2305687A1 (en) PRESSURE REGULATING DEVICE
DE19743740C2 (en) Multi-stage flow regulator based on the elastomer ring deformation principle
DE60219485T2 (en) APPLICATION FOR DYNAMIC RIVER CONTROL
DE2655966A1 (en) HYDRAULIC CONTROL DEVICE WITH ONE CONTROL PUMP
DE1548932B2 (en) Flow rate regulator
EP0636529B1 (en) Flow control valve for pumps of power-assisted steering
DE2615895A1 (en) Thermostatically controlled flow regulating valve - has throttle cap adjustable against valve plate seat projecting housing for preadjustment of flow
DE630127C (en) Device for noise dampening and for regulating the maximum flow rate from nozzles in water supply systems
EP1431640A1 (en) Valve arrangement with an electric motor controlled pilot valve
DE3873465T3 (en) Valve specifically for automatic dispenser for independent breathing apparatus.
DE2003346A1 (en) Flow control valve
DE2439287A1 (en) Adjustable liquid mixture control device - has deformable ring seal and conical section bush of variable height
DE8123302U1 (en) Control valve
DE3332255A1 (en) Feed valve

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB

17P Request for examination filed

Effective date: 19881003

17Q First examination report despatched

Effective date: 19910104

DIN1 Information on inventor provided before grant (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: WILLI, OTHMAR

RTI1 Title (correction)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 19921112