NO303892B1

NO303892B1 - Control valve

Info

Publication number: NO303892B1
Application number: NO923398A
Authority: NO
Inventors: Makoto Takashima; Tsunenobu Matsumoto
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1998-09-14
Also published as: NO923398L; NO923398D0

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en reguleringsventil for regulering av strømningshastigheten og fluidumtrykket av et fluid. The present invention relates to a control valve for regulating the flow rate and fluid pressure of a fluid.

En konvensjonell reguleringsventil av denne type, f.eks. som vist på fig. 4, er forsynt med en trykkompensert ventil e av sleidetypen på oppstrømssiden av den innvendige strøm-ningskanal d av et ventilhus c som har et innløp a og et utløp b, idet en variabel åpning f er utformet i den trykk-kompenserte ventil e. På nedstrømssiden av den trykk-kompenserte ventil e er det anordnet en strømningsregulerende strupeventil g. Ved hjelp av fluidumtrykket på oppstrøms-siden av denne strupeventil g blir den trykk-kompenserte ventil e drevet i retningen for stengning av strømnings-kanalen d, mens den trykkompenserte ventil e, ved hjelp av trykket på nedstrømssiden av strupeventilen g og spenningen av en fjær g, drives i retningen for åpning av strømnings-kanalen d. A conventional control valve of this type, e.g. as shown in fig. 4, is provided with a pressure-compensated valve e of the slide type on the upstream side of the internal flow channel d of a valve housing c having an inlet a and an outlet b, a variable opening f being formed in the pressure-compensated valve e. On on the downstream side of the pressure-compensated valve e, a flow-regulating throttle valve g is arranged. With the help of the fluid pressure on the upstream side of this throttle valve g, the pressure-compensated valve e is driven in the direction of closing the flow channel d, while the pressure-compensated valve e, by means of the pressure on the downstream side of the throttle valve g and the tension of a spring g, is driven in the direction of opening the flow channel d.

Derfor øker trykktapet på grunn av strupeventilen g etterhvert som strømningshastigheten øker. Trykket i kammeret hvori fjæren h er montert, blir lavere enn trykket på den andre side av den trykkompenserte ventil e, slik at ventilen e beveges i retningen for stengning av den trykkompenserte ventil e, hvorved strømningshastigheten reguleres. For å endre strømningshastigheten av fluidet som passerer gjennom ventilen, blir åpningsgraden av strupeventilen g for strømningsregulering endret ved å dreie strupeventilen g manuelt fra utsiden, noe som bevirker trykktap. Therefore, the pressure loss due to the throttle valve g increases as the flow rate increases. The pressure in the chamber in which the spring h is mounted becomes lower than the pressure on the other side of the pressure-compensated valve e, so that the valve e is moved in the direction of closing the pressure-compensated valve e, whereby the flow rate is regulated. To change the flow rate of the fluid passing through the valve, the degree of opening of the throttle valve g for flow regulation is changed by manually turning the throttle valve g from the outside, which causes pressure loss.

Den konvensjonelle reguleringsventil, som vist på fig. 4, er beheftet- med følgende problemer. For. å endre strøm-ningshastigheten av den konvensjonelle reguleringsventil må strupeventilen g for strømningsregulering dreies manuelt eller elektrisk. For å gjennomføre fjernstyring av strøm-ningshastigheten, kreves det derfor en komplisert reguler-ingsanordning for fjernstyring. Ved dette system vil altså bare strømningshastigheten ved utløpet b kunne reguleres, mens trykket ved utløpet b ikke kan reguleres. The conventional control valve, as shown in fig. 4, is affected by the following problems. For. to change the flow rate of the conventional control valve, the throttle valve g for flow regulation must be turned manually or electrically. In order to carry out remote control of the flow rate, a complicated regulation device for remote control is therefore required. With this system, only the flow rate at the outlet b can be regulated, while the pressure at the outlet b cannot be regulated.

Følgelig er formålet med foreliggende oppfinnelse å løse de ovenfor beskrevne problemer. Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en reguleringsventil som kan regulere strømningshastigheten og trykket i ventilhuset ved å betjene en strupeventil som er forbundet med åpningen i ventilhuset via et fjernstyringsrør. Consequently, the purpose of the present invention is to solve the problems described above. One purpose of the invention is to provide a control valve which can regulate the flow rate and the pressure in the valve housing by operating a throttle valve which is connected to the opening in the valve housing via a remote control tube.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en reguleringsventil omfattende en trykkompensert ventil av sleidetypen på oppstrømssiden av den innvendige strømningskanal i et ventilhus med et innløp og et utløp, i hvilket det er utformet en variabel åpning, og en strømningsregulerende strupeventil som er anordnet på nedstrømssiden av strøm-ningskanalen,karakterisert vedat den strømningsreguler-ende strupeventil ved hjelp av en f jaer tvinges fra én ende i retningen for lukning av strømningskanalen, at et kammer for fjæren av den strømningsregulerende strupeventil er forbundet med utløpet, at et kammer ved den andre ende av den strømningsregulerende strupeventil er forbundet med innløpet ved hjelp av kanaler via en variabel struper og er åpent mot utsiden av ventilelementet, og at en trykkreguleringsanordning er forbundet med åpningen slik at graden av åpning av den strømningsregulerende strupeventil kan endres ved å åpne den variable struper til passende åpningsgrad og å endre innstillingstrykket av trykkregule-ringsanordningen. This is achieved according to the invention by a control valve comprising a pressure-compensated valve of the slide type on the upstream side of the internal flow channel in a valve housing with an inlet and an outlet, in which a variable opening is designed, and a flow-regulating throttle valve which is arranged on the downstream side of the flow- the flow channel, characterized in that the flow-regulating throttle valve is forced by a spring from one end in the direction of closing the flow channel, that a chamber for the spring of the flow-regulating throttle valve is connected to the outlet, that a chamber at the other end of the flow-regulating throttle valve is connected to the inlet by means of channels via a variable throttle and is open to the outside of the valve element, and that a pressure regulating device is connected to the opening so that the degree of opening of the flow regulating throttle valve can be changed by opening the variable throttle to the appropriate degree of opening and to change the setting pressure one of the pressure regulating device.

Den ovennevnte trykkreguleringsanordning kan omfatte en trykkinnstillingsventil og en ytre variabel strupeventil, slik at åpningsgraden av den strømningsregulerende strupeventil kan endres ved å åpne den variable struper, lukke den ytre variable strupeventil og endre innstillingstrykket av trykkinnstillingsventilen som er anordnet utenfor ventilhuset. The above-mentioned pressure regulating device may comprise a pressure setting valve and an external variable throttle valve, so that the degree of opening of the flow regulating throttle valve can be changed by opening the variable throttle, closing the external variable throttle valve and changing the setting pressure of the pressure setting valve which is arranged outside the valve housing.

Oppfinnelsen skal beskrives næmere under henvisning til de vedføyede tegninger. The invention shall be described in more detail with reference to the attached drawings.

På de vedføyede tegninger viser On the attached drawings show

fig. 1 et snitt av en første utførelse av reguleringsventilen ifølge oppfinnelsen, fig. 1 a section of a first embodiment of the control valve according to the invention,

fig. 2 et snitt av en andre utførelse av reguleringsventilen ifølge oppfinnelsen, fig. 2 a section of a second embodiment of the control valve according to the invention,

fig. 3 et koblings skjema som viser et eksempel på et system hvor det er benyttet en reguleringsventil ifølge oppfinnelsen, og fig. 3 a connection diagram showing an example of a system where a control valve according to the invention is used, and

fig. 4 et snitt av en konvensjonell reguleringsventil. fig. 4 a section of a conventional control valve.

En første utførelse av reguleringsventilen ifølge oppfinnelsen vil bli beskrevet i detalj under henvisning til fig. 1. Reguleringsventilen er forsynt med en trykkompensert reguleringsventil 3 av sleidetypen på oppstrømssiden av den innvendige strømningskanal av et ventilhus 1, som har et innløp 2 og et utløp 5, mens en variabel åpning 3' er utformet i den trykkompenserte reguleringsventil 3. På nedstrømssiden av strømningskanalen er det anordnet en strømningsregulerende strupeventil 4 for å danne et strupeventilparti 4'. A first embodiment of the control valve according to the invention will be described in detail with reference to fig. 1. The control valve is provided with a pressure-compensated slide-type control valve 3 on the upstream side of the internal flow channel of a valve body 1, which has an inlet 2 and an outlet 5, while a variable opening 3' is formed in the pressure-compensated control valve 3. On the downstream side of in the flow channel, a flow-regulating throttle valve 4 is arranged to form a throttle valve section 4'.

Den trykkompenserte reguleringsventil 3 tvinges i retningen for normalt å åpne strømningskanalen ved hjelp av en trykkompensert reguleringsfjær 6 som er montert i et kammer 14 med stor diameter av den trykkompenserte ventil. I kammeret 14 med stor diameter av den trykkompenserte ventil, er det anordnet et stopporgan 19 for å begrense den trykkompenserte reguleringsventils 3 slag. På siden av kammeret 14 med stor diameter av den trykkompenserte reguleringsventil 3 er det dannet et strømningskanalkammer 8' med stor diameter som kommuniserer med innløpet 2 via en kanal 8, og på den side som ligger motsatt kammeret 14 med stor diameter, er det utformet et kammer 10 med liten diameter. Kammeret 10 med liten diameter er forbundet med den variable åpning 3' via en kanal 9 i den trykkompenserte reguleringsventil 3. Det trykkompenserte reguleringsven-tilparti 3 er forbundet med det strømningsregulerende strupeventilparti 4 via en strømningskanal 11, og kammeret 14 med stor diameter av den trykkompenserte ventil er forbundet med utløpet 5 via en kanal 13. The pressure-compensated control valve 3 is forced in the direction to normally open the flow channel by means of a pressure-compensated control spring 6 which is mounted in a chamber 14 with a large diameter of the pressure-compensated valve. In the large-diameter chamber 14 of the pressure-compensated valve, a stop device 19 is arranged to limit the stroke of the pressure-compensated control valve 3. On the side of the large-diameter chamber 14 of the pressure-compensated control valve 3, a large-diameter flow channel chamber 8' is formed which communicates with the inlet 2 via a channel 8, and on the side opposite the large-diameter chamber 14, a small diameter chamber 10. The small-diameter chamber 10 is connected to the variable opening 3' via a channel 9 in the pressure-compensated control valve 3. The pressure-compensated control valve part 3 is connected to the flow-regulating throttle valve part 4 via a flow channel 11, and the large-diameter chamber 14 of the pressure-compensated valve is connected to the outlet 5 via a channel 13.

Den strømingsregulerende ventilen 4 tvinges i retningen for normalt å stenge strømningskanalen ved hjelp av en trykk-kompensert strupeventils fjær 7, som er montert i et fjærkammer 12' av en strømningsregulerende ventil. Fjærkammeret 12' av den strømningsregulerende strupeventilen 4 er forbundet med utløpet 5 via en sentral kanal 12 som er plassert i strupeventilen 4. I fjærkammeret 12 er det anordnet et stopporgan 18 for å begrense den strømnings-regulerende ventils 4 slag. Et kammer 20, som er anbragt på siden som ligger motsatt fjærkammeret 12' av den strøm-ningsregulerende strupeventil 4, er forbundet med innløpet 2 ved kanaler 15, 17 via en variabel struper 16, og er også åpen mot utsiden av ventilhuset 1 via en kanal 21. Til denne åpning er det via et ytre f jernstyringsrør 21' koblet en trykkinnstillingsventil 22, en ytre variabel strupeventil 23 og en trykkmåler 24. Trykkinnstillingsventilen 22 og den ytre variable strupeventil 23 er forbundet med hver sin respektive tank 25, 26. The flow regulating valve 4 is forced in the direction to normally close the flow channel by means of a pressure-compensated throttle valve spring 7, which is mounted in a spring chamber 12' of a flow regulating valve. The spring chamber 12' of the flow-regulating throttle valve 4 is connected to the outlet 5 via a central channel 12 which is located in the throttle valve 4. In the spring chamber 12, a stop device 18 is arranged to limit the flow-regulating valve's 4 strokes. A chamber 20, which is placed on the side opposite the spring chamber 12' of the flow-regulating throttle valve 4, is connected to the inlet 2 by channels 15, 17 via a variable throttle 16, and is also open to the outside of the valve housing 1 via a channel 21. A pressure setting valve 22, an external variable throttling valve 23 and a pressure gauge 24 are connected to this opening via an external control pipe 21'. The pressure setting valve 22 and the external variable throttling valve 23 are each connected to their respective tanks 25, 26.

Nå vil en andre utførelse av reguleringsventilen ifølge oppfinnelsen bli beskrevet. Now a second embodiment of the control valve according to the invention will be described.

Fig. 2 viser en andre utførelse hvor en kanal 27 er anordnet i ventilhuset 1 istedenfor den sentrale kanal 12 i den strømningsregulerende strupeventil 4 vist på fig. 1. Kanalen 27 i ventilhuset 1, vist på fig. 2, tjener, på samme måte som den sentrale kanal 12 i den strømningsregu-lerende strupeventil 4 på fig. 1, som kanal for å forbinde fjærkammeret 12' med utløpet 5. Fig. 2 shows a second embodiment where a channel 27 is arranged in the valve housing 1 instead of the central channel 12 in the flow regulating throttle valve 4 shown in fig. 1. The channel 27 in the valve housing 1, shown in fig. 2, serves in the same way as the central channel 12 in the flow-regulating throttle valve 4 in fig. 1, as a channel to connect the spring chamber 12' with the outlet 5.

Fig. 3 viser et eksempel på et system for bruk av reguleringsventilen som ble beskrevet som den første og den andre utførelse. Fig. 3 shows an example of a system for using the control valve which was described as the first and the second embodiment.

På fig. 3 strømmer arbeidsfluidet som leveres fra hudraul-pumper 31, 32 inn i en reguleringsventil V via et innløp 2 og strømmer ut fra reguleringsventilen V via et utløp 5. På dette tidspunkt reguleres strømningshastigheten av reguleringsventilen og innstillingstrykket og tilføres en hydraulmotor 34. In fig. 3, the working fluid delivered from hydraulic pumps 31, 32 flows into a control valve V via an inlet 2 and flows out of the control valve V via an outlet 5. At this time, the flow rate is regulated by the control valve and the setting pressure and supplied to a hydraulic motor 34.

Hydraulmotoren 34 driver en sentrifugalpumpe, vinsj, trommel eller annen last. Henvisningstallene 35, 36 betegner tanker. The hydraulic motor 34 drives a centrifugal pump, winch, drum or other load. The reference numbers 35, 36 denote tanks.

Trykket Pd ved utløpet 5 uttrykkes som The pressure Pd at outlet 5 is expressed as

hvor A er tverrsnittsarealet av den strømningsregulerende strupeventil 4, Ps er reguleringstrykket av trykkreguleringsventilen 22, og f er fjærkraften av strupeventilens fjær 7. Fordi f << A • Ps, er where A is the cross-sectional area of the flow regulating throttle valve 4, Ps is the control pressure of the pressure control valve 22, and f is the spring force of the throttle valve spring 7. Because f << A • Ps, is

Funksjonene av reguleringsventilen ifølge oppfinnelsen vil bli beskrevet nedenfor ved oppdeling i to funksjoner: Strømningsreguleringsfunksjonen og trykkreguleringsfunksj onen. The functions of the control valve according to the invention will be described below by dividing into two functions: the flow control function and the pressure control function.

Strømningsreguleringsfunksj onen: The flow regulation function:

Etterhvert som strømningshastigheten øker, øker strømnings-hastigheten av fluidet som strømmer gjennom strupeventilpartiet 4', og således øker trykktapet. Dvs. trykket i en strømningskanal 11 blir høyere enn trykket ved utløpet 5. Strømningskanalen 11 er forbundet med et kammer 10 med liten diameter at den trykkompenserte reguleringsventil 3, og utløpet 5 er forbundet med et kammer 14 med stor diameter via en kanal 13. Derfor blir trykket i kammeret 10 med liten diameter høyere enn trykket i kammeret 14 med stor diameter. As the flow rate increases, the flow rate of the fluid flowing through the throttle valve portion 4' increases, and thus the pressure loss increases. That is the pressure in a flow channel 11 becomes higher than the pressure at the outlet 5. The flow channel 11 is connected to a chamber 10 with a small diameter that the pressure-compensated control valve 3, and the outlet 5 is connected to a chamber 14 with a large diameter via a channel 13. Therefore, the pressure in the chamber 10 with a small diameter higher than the pressure in the chamber 14 with a large diameter.

På dette tidspunkt, når trykket i kammeret 10 med liten diameter blir høyere enn kraften, på grunn av arealdif-feransen mellom to kamre av den trykkompenserte reguleringsventil, beveger den trykkompenserte reguleringsventil 3 seg mot venstre på fig. 1, slik at den variable åpning 3' avtar og strømningshastigheten reduseres. At this time, when the pressure in the small-diameter chamber 10 becomes higher than the force, due to the area difference between two chambers of the pressure-compensated control valve, the pressure-compensated control valve 3 moves to the left in Fig. 1, so that the variable opening 3' decreases and the flow rate is reduced.

Når således strømningshastigheten overskrider den fastlagte verdi, blir den variable åpning 3' beveget i retning for stengning av strømningskanalen på grunn av trykktapet i strupeventilpartiet 4', som automatisk strupes og reduserer strømningshastigheten. Thus, when the flow rate exceeds the determined value, the variable opening 3' is moved in the direction of closing the flow channel due to the pressure loss in the throttle valve part 4', which is automatically throttled and reduces the flow rate.

Trykkreguleringsfunksj on: Pressure regulation function:

Trykkreguleringsfunksjonen gjennomføres bare ved hjelp av den strømningsregulerende strupeventil 4. Kraften av strupeventilfjæren 7 på venstre side av den strømnings-regulerende strupeventil 4 anses å være neglisjerbart liten. Trykket ved utløpet 5 tilføres et fjærkammer 12' via den sentrale kanal 12, og trykket i fjernstyringsrøret 21 tilføres kammeret 20 ved den annen ende. Det trykkmot-tagende areal av fjærkammeret 12' av den strømningsregu-lerende strupeventil 4 er lik arealet av kammeret 2 0 ved den annen ende. The pressure regulation function is only carried out by means of the flow-regulating throttle valve 4. The force of the throttle valve spring 7 on the left side of the flow-regulating throttle valve 4 is considered to be negligibly small. The pressure at the outlet 5 is supplied to a spring chamber 12' via the central channel 12, and the pressure in the remote control tube 21 is supplied to the chamber 20 at the other end. The pressure-receiving area of the spring chamber 12' of the flow-regulating throttle valve 4 is equal to the area of the chamber 20 at the other end.

Da således trykkene i fjernstyringsrøret 21' , en kanal 21 og kammeret 20 ved den annen ende er like, vil trykket i kammeret 2 0 ved den annen ende være lik trykket i fjærkammeret 12', slik at den strømningsregulerende strupeventil As the pressures in the remote control tube 21', a channel 21 and the chamber 20 at the other end are thus equal, the pressure in the chamber 20 at the other end will be equal to the pressure in the spring chamber 12', so that the flow regulating throttle valve

4 ikke vil bevege seg og bibeholder sin stilling. 4 does not want to move and maintains its position.

Hvis trykket i kammeret 20 ved den annen ende endres ved hjelp av trykkreguleringsventilen 22 inntil trykket i kammeret 20 ved den annen ende blir høyere enn trykket i fjærkammeret 12', vil den strømningsregulerende strupeventil 4 bevege seg mot venstre, hvorved åpningsgraden av strupeventilpartiet 4' øker samtidig som strømningshastig-heten til utløpet 5 øker. Som et resultat øker trykket ved utløpet 5. If the pressure in the chamber 20 at the other end is changed by means of the pressure regulating valve 22 until the pressure in the chamber 20 at the other end becomes higher than the pressure in the spring chamber 12', the flow regulating throttle valve 4 will move to the left, whereby the degree of opening of the throttle valve section 4' increases at the same time as the flow rate to the outlet 5 increases. As a result, the pressure at the outlet increases 5.

Da trykket ved utløpet 5 er lik trykket i fjærkammeret 12' , øker trykket i fjærkammeret 12' med økende trykk ved utløpet 5. Trykket i fjærkammeret 12' blir lik trykket i kammeret 2 0 ved den annen ende på grunn av en automatisk reguleringsvirkning. Derfor blir trykket i kammeret 20 ved den annen ende lik trykket ved utløpet 5. As the pressure at the outlet 5 is equal to the pressure in the spring chamber 12', the pressure in the spring chamber 12' increases with increasing pressure at the outlet 5. The pressure in the spring chamber 12' becomes equal to the pressure in the chamber 20 at the other end due to an automatic regulation effect. Therefore, the pressure in the chamber 20 at the other end becomes equal to the pressure at the outlet 5.

I virkeligheten, ifølge oppfinnelsen, vil trykket ved utløpet 5 kunne være en konstant verdi når trykket i kammeret 2 0 ved den annen ende er fastlagt til en bestemt verdi. In reality, according to the invention, the pressure at the outlet 5 could be a constant value when the pressure in the chamber 20 at the other end is fixed at a certain value.

Således vil trykket og strømningshastigheten i ventilele-huset 1 kunne reguleres ved fjernstyring ved å endre det fastsatte trykk i trykkreguleringsventilen 22, som er anbragt utenfor ventilhuset 1, via det ytre fjern-styringsrør 21' . Thus, the pressure and flow rate in the valve housing 1 can be regulated by remote control by changing the set pressure in the pressure regulation valve 22, which is placed outside the valve housing 1, via the outer remote control pipe 21'.

Claims

1. Control valve comprising a pressure-compensated valve (3) of the slide type on the upstream side of the internal flow channel (11) in a valve housing (1) with an inlet (2) and an outlet (5), in which a variable opening (3') is arranged ), and a flow-regulating throttle valve (4) arranged on the downstream side of the flow channel, characterized in that the flow-regulating throttle valve (4) is forced by means of a spring (7) from one end in the direction of closing the flow channel (11), that a chamber (12 ') for the spring (7) of the flow-regulating throttle valve (4) is connected to the outlet (5), that a chamber (20) at the other end of the flow-regulating throttle valve (4) is connected to the inlet (2) by channels (15) , 17) via a variable throttle (16) and is open to an external opening (21) in the valve housing (1), and that a pressure setting device (22) is connected to this opening (21), so that the degree of opening of the flow regulating Throttle valve (4) can be changed by opening it variab le throttles (16) to a suitable degree of opening and to change the pressure setting device (22) setting pressure.

2. Control valve according to claim 1, characterized in that a pressure setting valve (22) and an external variable throttle valve (23) are connected to said external opening (21), so that the degree of opening of the flow-regulating throttle valve (4) can be changed by opening it variable throttles (16), close the external variable throttle valve (25) and change the setting pressure by the pressure setting valve (22) which is arranged outside the valve housing.

3. Control valve according to claim 1 or 2, characterized in that the chamber (12') for the spring (7) of the flow-regulating throttle valve (4) is connected to the outlet (5) via a central channel (12) which is arranged in the throttle valve (4) .

4. Control valve according to claim 1 or 2, characterized in that the spring chamber (12') of the flow-regulating throttle valve (4) is connected to the outlet (5) via a channel (27) which is arranged in the valve housing (1).