JPH10222230A - 流量調整方法及び流量調整弁 - Google Patents

流量調整方法及び流量調整弁

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JPH10222230A
JPH10222230A JP2318798A JP2318798A JPH10222230A JP H10222230 A JPH10222230 A JP H10222230A JP 2318798 A JP2318798 A JP 2318798A JP 2318798 A JP2318798 A JP 2318798A JP H10222230 A JPH10222230 A JP H10222230A
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JP
Japan
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flow
valve
piston
duct
control piston
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JP2318798A
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English (en)
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Adalbert Schark
シャルク アダルベルト
Stumpf Juergen
ストゥンプ ユルゲン
Matthes Joachim
マッテス ヨアキム
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.)
Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG
Original Assignee
Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/363Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction with electrical or electro-mechanical indication
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00Control of flow
    • G05D7/06Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い流量範囲にわたり、高い精度で流量を調
整できる方法、及び弁を提供する。 【解決手段】 相互に離間する2個のピストン案内部
1、2と、このピストン案内部内で流体密に摺動できる
管状制御ピストン7とを設ける。フローダクト27の流
入側に配置されたシール素子5に対し、フローダクトの
縦軸線Xの方向に管状制御ピストン7を移動し得るよう
にして、シール素子5と管状ピストン7との間に弁の流
体流通路を形成する。フローダクトの流入側と流出側と
に差圧センサ36を連結する。流量Qを設定するための
アクチュエータ8の調整値Yを決定するため、ダクト2
7の流入側と流出側との圧力差△pと、瞬間調整値Yと
を弁の特性曲線図Q=f(Y,△p)と比較し、対応し
てアクチュエータ8を作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフローダクトと閉止
構成部分との間に形成される流量横断面積を連続的に調
整するため、アクチュエータに一部を連結されたフロー
ダクトと、閉止構成部分とを有する弁を使用し、指定す
る流量を設定するためアクチュエータのための調整値を
基準値との比較によって決定し、対応して調整器により
アクチュエータを作動させることにより特に水、及び水
のような媒体である流体の流れを調整する方法に関する
ものである。また本発明は本発明方法を実施するのに適
する流量調整弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】既知の設計の流量調整器は流量計、調整
器、及びアクチュエータ弁構成部分を具える。これ等の
構成部分は配管システム内に相互に別々に配置される。
希望する流量を設定するため、調整器によって弁のアク
チュエータを作動させる。差圧法による流量測定のため
の既知の方法は、例えばオリフィス板を取り付けて、フ
ローダクトの流量横断面積を狭くして行っている。この
オリフィス板の上流に生ずる圧力はオリフィス板の下流
の圧力より一層高い。流量はこの上流と下流との圧力差
によって決定される。圧力差と流量との間には二次関数
の関係がある。
【0003】流体が流れる管システム内の流量を決定す
ることは今日でもなお問題がある。広く使用することも
でき、同時に経済的でもある方法が無い。用途に特別に
適合するようにした種々の解決策によって広範囲の要求
を多少とも満足させているに過ぎない。しかし、特に広
範囲の測定は設備の複雑性、エネルギーの損失、及び精
度の要求の間に実体的な対立を生じている。
【0004】国際出願の国際公開第94/27069号には、流
量調整弁としても使用される締切り弁を開示しており、
この弁はリフト駆動装置によって、閉止構成部分の開放
位置と閉止位置との間の流量開口を設定することができ
る。この目的のため、この弁に移動測定トランスミッタ
を設け、これにより調整回路内の制御ユニットに閉止構
成部分の瞬間位置を伝え、測定された値を基準値に比較
し、リフト駆動装置を適切に調整する。しかし、実際
上、このような流量調整弁を具体化することは不可能で
ある。これは希望する流量の精密で、再現性ある調整の
ためには非常に膨大な量のデータを入手可能にし、記憶
しなければならないからである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は広い流
量範囲にわたり、高い精度で、再現性あるように流量を
設定することができる頭書に記載した形式の流量調整方
法、及びこの方法を実施するのに適する流量調整弁を得
るにある。また本発明の目的は1個のハウジング内に完
全に収容し得る流量調整弁を得るにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め本発明流量調整方法は前記流量を決定するため、前記
フローダクトの流入側と流出側との間に生ずる圧力差と
瞬間調整値とを前記弁の特性曲線図Q=f(Y,△p)
と比較することを特徴とする。ここに、△pは圧力差を
表し、Yはアクチュエータの調整値を表し、Qは流量を
表す。
【0007】
【発明の実施の形態】弁の特性曲線をマイクロコンピュ
ータに記憶するのが好適である。流量調整弁に関して
は、フローダクトの流入側と流出側とに作動可能に連結
された差圧センサを設けることによって本発明の目的が
達成される。好適な実施例では、相互に離間する2個の
ピストン案内部を設け、これ等ピストン案内部内で流体
密に摺動するよう取り付けられた管状制御ピストンを設
け、フローダクトの導入側に配置された閉止構成部分に
対しフローダクトの縦軸線の方向に移動し得るよう管状
制御ピストンを構成し、この管状制御ピストンと閉止構
成部分とによって開放位置が変化する弁を形成する。
【0008】制御ピストンが連続的に移動できるよう、
この制御ピストンを作動可能にステッピングモータに連
結し、制御ピストンの瞬間位置を決定するため、制御ピ
ストンを作動可能に移動ピックアップに連結するのが好
適である。制御ピストンの位置を制御するため、弁の特
性曲線図Q=f(Y,△p)を記憶したマイクロコンピ
ュータを設ける。差圧センサ、測定及び制御素子及びマ
イクロコンピュータを1個のハウジング内に配置するの
が好適である。
【0009】上述の本発明流量調整弁は厳密に再現性が
あり、単純で、しかも十分に不変の特性曲線図を有し、
移動調整制御摺動体を具え、基本的に比例制御弁であ
る。この流量調整弁は特性曲線図Q=f(Y,△p)を
記録し、それを統合マイクロコンピュータに記憶すると
いう着想に基づくものである。ここに、△pは圧力差を
表し、Yは制御ピストンの移動距離を表し、Qは流量を
表す。
【0010】この弁の作動位置は非常に動的な差圧セン
サによって決定される。この差圧センサは弁の流入側と
流出側とに作動可能に接続されており、摺動体の移動信
号、即ち特性曲線図の単調性を使用して、現在の流量値
を決定する(センサの機能)。同時に、圧力差△pとピ
ストンの位置Yとが記憶された特性曲線図からの対応す
る値に一致するよう、圧力差によって制御される一層高
いレベルの調整回路で、摺動体の位置を調整するように
意図する。従って、この弁の残りの自由度は「可変オリ
フィス板」として使用される。
【0011】このようにして決定される流量信号を実際
のセンサ機能のため、及び安全信号として使用すること
ができる。例えば、技術システムの場合、この安全信号
を他のセンサのデータと比較し、相違がある場合には、
明瞭な安全再作用を開始する。本発明流量調整弁は異状
が検出された時、エネルギーの流れに作用する作用素子
として使用することもできる。これはセンサは構造上、
抵抗アクチュエータ素子であるため、このことが可能な
のである。
【0012】本発明流量調整弁はプラスチック製の配管
システムに使用して好適であり、特に浸食的で腐食性の
ある流体媒体に使用して適しており、この流量調整弁は
ハウジング、流動素子、閉止構成部分、ピストン、及び
連結構成部分のような流体媒体に接触する構成部分を例
えばポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリブテン、ポ
リエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド、又は
ポリテトラフルオロエチレンのようなプラスチックで作
る。添付図面を参照し、好適な実施例につき本発明を一
層詳細に説明する。
【0013】
【実施例】図1に示す流量調整弁は相互にボルト締めさ
れた2個のピストン案内部1、2を有する。ボルト25
を介して流入構成部分3をピストン案内部1に連結す
る。ピストン案内部1と流入構成部分3との間に流れ分
割器4を挿入し、シール素子5を流れ分割器4に螺着し
て設け、このねじ連結によってこの流量計内の中心にシ
ール素子5を取り付ける。中間に配置されたOリング2
6によって、ピストン案内部1と流入構成部分3との間
の連結部を外側に対しシールする。
【0014】流入構成部分3は連結構成部分を有するよ
うに、流入側に設計されており、この連結構成部分は、
配管(図示せず)に連結するためのユニオンナット14
と挿入部材15とを具える。ピストン案内部1、2に挿
入された管状制御ピストン7はフローダクト27の一部
を形成しており、このフローダクトの流れの方向はこの
管の縦軸線Xによって画成される。ピストン案内部1、
2内で摺動するように、この制御ピストン7は案内され
る。ポリテトラフルオロエチレン製の支持リング16を
ピストン案内部1、2内に挿入し、ピストンの焼付きを
防止する。制御ピストン7をピストン案内部1、2との
間の流体密のシール作用は、その間に配置されたOリン
グ17によって行う。更に、制御ピストン7は、起こり
得る汚染に対し掃拭素子18によって保護される。
【0015】制御ピストン7をステッピングモータ8に
よって位置させるが、ナット9でロックすることによっ
て走行スピンドル30を取り付けることにより、2個の
ピストン案内部1、2間にこのステッピングモータ8を
取り付ける。ステッピングモータ8からの動力を制御ピ
ストン7に伝えるため、ステッピングモータ8に連結さ
れる摺動体13を設け、ボルト11と補強リング6とに
よって、制御ピストン7から突出するフランジ部31と
摺動体13とをボルト締めする。摺動体13自身もボル
ト10によってステッピングモータ8に取り付けられて
いる。
【0016】ボルト24によってピストン案内部2に配
置されたベース板23にリミットスイッチ22を取り付
け、ステッピングモータ8に取り付けられた止め12に
このリミットスイッチ22を相互に作用させる。ピスト
ンのリフトY、従ってピストンの位置の瞬間位置合わせ
に役立つ移動ピックアップ19をボルト21によってベ
ース板29に取り付ける。このベース板29自身はボル
ト20によってピストン案内部2に取り付けられてい
る。移動ピックアップ19と相互に作用する押棒32を
2個のナット28による締め付けにより摺動体13に恒
久的に連結する。
【0017】密閉構成部分として作用するシール素子5
は管状制御ピストン7と共に弁を形成しており、この弁
は可変の開放位置を有すると共に、フローダクト27内
にピストンの位置に応じて流路断面積が可変の制限部3
3を有する。この制限部33は制御ピストン7の前端と
隣接するシール素子5との間に形成されている。フロー
ダクト27の流入側、及び流出側に、差圧センサ36を
連結するための連結点34、35を設ける。内部に特性
曲線線図を記憶した統合マイクロコンピュータは図面に
示していない。
【0018】関数Q=f(Y)がリフトYの5〜95%
の流量範囲内で実際上直線になるようにシール素子5の
外側輪郭Aを最適にする。図2は弁の種々の開放位置、
及び/又は制御ピストン7の種々の位置についての多数
の特性曲線を示す。その特性曲線は「数1」のように表
される。個々の曲線は広い範囲にわたって直線であり、
従って可変オリフィス板を有する弁に相当する。これ等
の特性曲線はマイクロコンピュータに記憶され、制御ピ
ストン7の最適位置を特定するのに役立つ。
【0019】
【数1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明流量調整弁の線図的縦断面図である。
【図2】本発明流量調整弁の種々の弁開放位置について
の特性曲線の線図である。
【符号の説明】
1、2 ピストン案内部 3 流入構成部分 4 流れ分割器 5 シール素子 6 補強リング 7 管状制御ピストン、制御ピストン 8 ステッピングモータ 9、28 ナット 10、11、20、21、24、25 ボルト 12 止め 13 摺動体 14 ユニオンナット 15 挿入部材 16 支持リング 17、26 Oリング 18 掃拭素子 19 移動ピックアップ 22 リミットスイッチ 23、29 ベース板 27 フローダクト 30 走行スピンドル 31 フランジ部 32 押棒 33 制限部 34、35 連結点 36 差圧センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン ストゥンプ ドイツ連邦共和国 79771 ガイリンゲン ヘレンシュトラーセ 21 (72)発明者 ヨアキム マッテス ドイツ連邦共和国 78532 ツットリンゲ ン ガルゲンヴェク 10

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フローダクト(27)と閉止構成部分
    (5)との間に形成される流量横断面積を連続的に調整
    するため、アクチュエータ(8)に一部(7)を連結さ
    れたフローダクト(27)と、閉止構成部分(5)とを
    有する弁を使用し、指定する流量(Q)を設定するため
    前記アクチュエータ(8)のための調整値(Y)を基準
    値との比較によって決定し、対応して調整器により前記
    アクチュエータ(8)を作動させることにより特に水、
    及び水のような媒体である流体の流れを調整する方法に
    おいて、前記流量(Q)を決定するため、前記フローダ
    クト(27)の流入側と流出側との間に生ずる圧力差
    (△p)と瞬間調整値(Y)とを前記弁の特性曲線図Q
    =f(Y,△p)と比較することを特徴とする流量調整
    方法。
  2. 【請求項2】 前記弁の特性曲線図をマイクロコンピュ
    ータに記憶する請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記フローダクト(27)内に配置され
    た閉止構成部分(5)を設け、前記フローダクトと前記
    閉止構成部分との間に形成された流量横断面積を連続的
    に調整可能に構成し、前記フローダクトの流入側と流出
    側とに作動可能に連結された差圧センサ(36)を設け
    たことを特徴とする請求項1、又は2に記載の方法を実
    施する流量調整弁。
  4. 【請求項4】 相互に離間する2個のピストン案内部
    (1、2)を設け、これ等ピストン案内部内で流体密に
    摺動するよう取り付けられた管状制御ピストン(7)を
    設け、前記フローダクトの導入側に配置された閉止構成
    部分(5)に対し前記フローダクトの縦軸線(X)の方
    向に移動し得るよう前記管状制御ピストン(7)を構成
    し、この管状制御ピストンと前記閉止構成部分とによっ
    て開放位置が変化する弁を形成した請求項3に記載の流
    量調整弁。
  5. 【請求項5】 前記制御ピストン(7)が連続的に移動
    できるよう、この制御ピストンを作動可能にステッピン
    グモータ(8)に連結した請求項4に記載の流量調整
    弁。
  6. 【請求項6】 前記制御ピストンの瞬間位置を決定する
    ため、前記制御ピストン(7)を作動可能に移動ピック
    アップ(19)に連結した請求項3〜5のいずれか1項
    に記載の流量調整弁。
  7. 【請求項7】 前記制御ピストンの位置を制御するた
    め、前記弁の特性曲線図Q=f(Y,△p)を記憶した
    マイクロコンピュータを設けた請求項3〜6のいずれか
    1項に記載の流量調整弁。
  8. 【請求項8】 前記差圧センサ(36)、前記測定及び
    制御素子(7、8、9)及び前記マイクロコンピュータ
    を1個のハウジング内に配置した請求項3〜7のいずれ
    か1項に記載の流量調整弁。
JP2318798A 1997-02-06 1998-02-04 流量調整方法及び流量調整弁 Pending JPH10222230A (ja)

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CH25797 1997-02-06
CH19970257/97 1997-02-06

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