NO821345L

NO821345L - ADJUST VALVE, SPECIAL MIXING AND DOSING VALVE.

Info

Publication number: NO821345L
Application number: NO821345A
Authority: NO
Inventors: Emil Schrems
Original assignee: Waagner Biro Ag
Priority date: 1981-04-27
Filing date: 1982-04-26
Publication date: 1982-10-28
Also published as: AT372166B; DK182682A; ATA187281A; EP0064048A1

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en reguleringsventil, særlig en blande- eller doseringsventil, til styring av konstante gjennomstrømningsmengder ved vekslende væsketrykk, omfattende en fjærbelastet dysenål som er forskyvbart lagret i en venturiaktig dyse, samt en sikkerhetsventil for trykkstøt i rørledninger. The present invention relates to a control valve, in particular a mixing or dosing valve, for controlling constant flow rates at alternating liquid pressure, comprising a spring-loaded nozzle needle which is displaceably stored in a venturi-like nozzle, as well as a safety valve for pressure surges in pipelines.

Det er kjent reguleringsventiler med dysenåler hvor dyse-nålene blir forskjøvet. Disse ventiler har styretekniske og strøm-ningstekniske ulemper, slik at det ikke er mulig med hurtig "regulering til konstant mengde med lite trykktap eller til ut-kopling av sikkerhetsventiler. There are known control valves with nozzle needles where the nozzle needles are displaced. These valves have control engineering and flow engineering disadvantages, so that it is not possible to quickly regulate to a constant quantity with little pressure loss or to disconnect safety valves.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å løse nevnte problemer, og den er kjennetegnet ved at dysenålen er lagret og blir ført i en sylinder i strømningskanalen ved hjelp av et stempel, og at sylinderen er utformet med et hulrom hvori det er anordnet en fjær og hvorfra det løper minst én rørledning til ventilens nedstrømsside. The purpose of the present invention is to solve the aforementioned problems, and it is characterized by the fact that the nozzle needle is stored and is guided in a cylinder in the flow channel by means of a piston, and that the cylinder is designed with a cavity in which a spring is arranged and from which there is at least one pipeline running to the downstream side of the valve.

En utførelsesform av oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegnin-ger , hvor: Fig. 1 viser et aksialt, langsgående snitt ved åpen reguleringsventil. Fig. 2 viser et tverrsnitt av reguleringsventilen etter An embodiment of the invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows an axial, longitudinal section with an open control valve. Fig. 2 shows a cross-section of the control valve after

linjen II-II i fig. 1.the line II-II in fig. 1.

Fig. 3 viser en annen utførelsesform, som trykkreduksjons-ventil. Fig. 1 og 2 viser en reguleringsventil til automatisk styring av gjennomstrømning, som er anordnet i et hus 1 og som i strømningskanalen har en dyse 2, fortrinnsvis et venturirør hvor det i det trangeste parti er anordnet boringer som munner ut i et ringformet kammer. Fra det ringformete kammer mellom huset 1 og dysen 2 løper det en rørledning 4 med en styreventil 5 til en sylinder 6 i huset 1. Sylinderen er festet til huset ved hjelp av holdeplater 7. I sylinderen 6 er et stempel 8 med en dysenål 10 til styring av gjennomstrømningen lagret forskyvbart med liten friksjon. Stempelet 8 er som en del av dysenålen 10 på dens side som vender mot denne, formet som en paraboloid, hvis tverrsnitts-endring er avhengig av fjærkonstanten og væsketrykket med henblikk på mengdekonstans. En føringshylse 11 for dysenålen er ved hjelp av holdeplater 12 forbundet med dysen 2. Dysenålen 10 med stempelet 8 står under spenning av en trekkfjær 9, som med den ene ende er forbundet med stempelet 8 og med den andre ende med sylinderen 6. På sylinderens 6 oppstrømsside befinner det seg en gjen-nomstrømningsåpning 16 som via et hulrom 15 og via rørledningen 4 med styreventilen 5 kommuniserer med dysens 2 ringformete kammer . Driften av reguleringsventilen, som via en flens 13 er innbygget i en rørledning, bestemmes av væsketrykket i området .for dysen 2, som i overensstemmelse med det åpne tverrsnitt be-stemmer gjennomstrømningsmengden. Dette væsketrykk virker utenfra på dysenålen 10. I hulrommet 15 hersker fjærtrykket, som er avhengig av forskyvningen av dysenålen 10, og et oppdemnings-trykk ("Staudruck") som er avhengig av væsketrykket og væskemeng-den som strømmer gjennom rørledningen 4. Fig. 3 shows another embodiment, as a pressure reduction valve. Fig. 1 and 2 show a control valve for automatic control of flow, which is arranged in a housing 1 and which in the flow channel has a nozzle 2, preferably a venturi tube where bores are arranged in the narrowest part which open into an annular chamber. From the annular chamber between the housing 1 and the nozzle 2, a pipeline 4 with a control valve 5 runs to a cylinder 6 in the housing 1. The cylinder is attached to the housing by means of retaining plates 7. In the cylinder 6 is a piston 8 with a nozzle needle 10 to control of the flow stored displaceably with little friction. The piston 8 is, as a part of the nozzle needle 10 on its side facing this, shaped like a paraboloid, whose cross-sectional change is dependent on the spring constant and the liquid pressure for the purpose of quantity constancy. A guide sleeve 11 for the nozzle needle is connected to the nozzle 2 by means of retaining plates 12. The nozzle needle 10 with the piston 8 is under tension by a tension spring 9, which is connected at one end to the piston 8 and at the other end to the cylinder 6. On the cylinder's 6 on the upstream side, there is a through-flow opening 16 which communicates with the annular chamber of the nozzle 2 via a cavity 15 and via the pipeline 4 with the control valve 5. The operation of the control valve, which is built into a pipeline via a flange 13, is determined by the liquid pressure in the area of the nozzle 2, which, in accordance with the open cross-section, determines the flow rate. This liquid pressure acts from the outside on the nozzle needle 10. In the cavity 15, the spring pressure prevails, which depends on the displacement of the nozzle needle 10, and a damming pressure ("Staudruck") which depends on the liquid pressure and the amount of liquid flowing through the pipeline 4.

Likevekten mellom kreftene er for det første avhengig av trykket som innstiller seg i hulrommet 15 via gjennomstrømnings-åpninger 16 og rørledningen 4, og for det andre av dysenålen som ligger i strømningen og spenningen i trekkfjæren 9. Gjennom-strømningsåpningen 16 har omtrent samme tverrsnitt som rørled-ningen 4. Ved hjelp av styreventilen 5 kan trykket i hulrommet 15 i sylinderen 6 innstilles,,hvorved mengdekonstansen kan forandres. Gjennom dysen 2 strømmer det en bestemt væskemengde ifølge pilen 14. Dersom væsketrykket i huset 1 forandres, forandres i samme grad også trykket som virker på dysenålen 10, mens forand-ringen av de tilhørende indre krefter i sylinderen 6 ikke foregår med samme innbyrdes størrelse. Denne forskjell skyldes de for-skjellige tverrsnittstørrelser som de enkelte trykk utøves mot. Av forskjellen i kraftendring følger automatisk at for å oppnå The equilibrium between the forces depends, firstly, on the pressure that sets up in the cavity 15 via flow-through openings 16 and the pipeline 4, and secondly, on the nozzle needle located in the flow and the tension in the tension spring 9. The flow-through opening 16 has approximately the same cross-section as the pipeline 4. With the help of the control valve 5, the pressure in the cavity 15 in the cylinder 6 can be adjusted, whereby the quantity constancy can be changed. Through the nozzle 2 flows a certain quantity of liquid according to the arrow 14. If the liquid pressure in the housing 1 changes, the pressure acting on the nozzle needle 10 also changes to the same extent, while the change of the associated internal forces in the cylinder 6 does not take place with the same mutual magnitude. This difference is due to the different cross-sectional sizes against which the individual pressures are applied. From the difference in power change it automatically follows that to achieve

en ny likevektstilstand må også fjærkraften forandres, nemliga new state of equilibrium must also change the spring force, namely

ved forandring av fjærens strekning. Dette betinger en forskyvning av dysenålens 10 stempel 8 i aksial retning, noe som bevirker forandring av ringtverrsnittet i dysen 2, slik at den avstrøm-mende væskemengde tross forandring av trykket blir værende konstant . by changing the length of the spring. This requires a displacement of the piston 8 of the nozzle needle 10 in the axial direction, which causes a change in the ring cross-section in the nozzle 2, so that the amount of liquid flowing out remains constant despite the change in pressure.

Ved lukket styreventil 5 hersker i sylinderkammeret det høyeste overtrykk foran, og reguleringsventilen går i stengestilling. Når styreventilen 5 er helt åpen utøves hele det i dysens 2 trangeste parti herskende, sterkt reduserte trykk i hulrommet 15 via boringene 3 og ledningen 4, og reguleringsventilen oppnår sin største åpningsgrad idet trekkfjæren trekker dysenålen 10 tilbake og dysens ringtverrsnitt frigis helt. When control valve 5 is closed, the highest excess pressure prevails in the cylinder chamber at the front, and the control valve goes into the closed position. When the control valve 5 is fully open, all of the prevailing, greatly reduced pressure in the narrowest part of the nozzle 2 is exerted in the cavity 15 via the bores 3 and the line 4, and the control valve achieves its largest degree of opening as the tension spring pulls the nozzle needle 10 back and the annular cross-section of the nozzle is completely released.

Reguleringsventilen ifølge oppfinnelsen har imidlertidHowever, the control valve according to the invention has

også en egenskap som rørbruddsikring respektivt overtrykksikring. Dersom væsketrykket som reguleringsventilen er dimensjonert for overskrides, kan likevektsbetingelsen mellom kreftene innbyrdes ikke lenger oppfylles, og reguleringsventilen stenger derved som følge av det meget høye væsketrykk. Denne situasjon vil inn-.treffe når differansetrykket f.eks. ved brudd i rørledningen under reguleringsventilen stiger over det dimensjonerte mål. also a feature such as pipe burst protection or overpressure protection. If the fluid pressure for which the control valve is designed is exceeded, the equilibrium condition between the forces can no longer be met, and the control valve thereby closes as a result of the very high fluid pressure. This situation will occur when the differential pressure e.g. in the event of a break in the pipeline below the control valve rises above the dimensioned measure.

Ut fra dette forhold lar reguleringsventilens egenskap som rør-bruddsikring seg utlede. Based on this ratio, the control valve's properties as pipe rupture protection can be deduced.

For spesiell tilpasning av reguleringsventilen til oppgaven som en sikring av etterkoplete rørstrenger er det i fig. 3 vist en konstruksjonsvariant hvor gjennomstrømningsåpningen 16 er stengt og trekkfjæren er erstattet med en trykkfjær. For special adaptation of the control valve to the task as a fuse for downstream pipe strings, it is shown in fig. 3 shows a construction variant where the flow opening 16 is closed and the tension spring is replaced by a compression spring.

For sikring av etterkoplete rørstrenger anvendes det ifølge kjent teknikk ekstra anordninger, f.eks. overtrykksventiler eller strupeventiler, som ved anvendelse av anordningen ifølge oppfinnelsen kan utelates. Trykkstøt oppstår f.eks. når pumper faller ut. Derved løper det foran overtrykkstøtet et undertrykkstøt som er farlig for rørledningene. Således kan strømningstrykket i en trykkvannsledning med 9 bar ved pumpestillstand som følge av det elektriske nett er falt ut på grunn av den strømmende væskes treghet falle til under atmosfærestrykk i løpet av brøk-delen av et sekund og deretter øke til 15 bar. Også ved tilkop-ling av pumper opptrer det trykkstøt. According to known technology, additional devices are used to secure downstream pipe strings, e.g. overpressure valves or throttle valves, which can be omitted when using the device according to the invention. Pressure surges occur e.g. when pumps fail. Thereby, a negative pressure shock runs ahead of the overpressure shock, which is dangerous for the pipelines. Thus, the flow pressure in a pressurized water line of 9 bar when the pump is stopped, as a result of the electrical network having dropped out due to the inertia of the flowing liquid, can fall to below atmospheric pressure within a fraction of a second and then increase to 15 bar. Pressure surges also occur when pumps are connected.

Forklaringene til fig. 1 gjelder, bortsett fra at for å utføre sikringsoppgaven er styreventilen 5 stengt. Dersom sik- ringen reagerer, stenges reguleringsventilen av seg selv og kan ikke mer åpne seg av seg selv. Rommet mellom sylinderen 6 og stempelet 8 er via en rørledning 4 forbundet med det trangeste parti i dysen 2 på slik måte at når ventilen 5 er stengt trenger væsketrykket som utøves mot stengelegemet gjennom spalter mellom stempelet 8 og sylinderen 6 inn i innerrommet og øker anpresnings-trykket. Dersom styreventilen 5 åpnes, reduseres væsketrykket på undersiden av stempelet 8 ved hjelp av rørledningen 4, som er forbundet med undertrykksområdet og tilpasset til væsketrykket på undersiden av stengelegemet, hvorved differansetrykket bevirker en åpning av stengelegemet mot fjærtrykket. The explanations for fig. 1 applies, except that in order to perform the safety task, the control valve 5 is closed. If the fuse reacts, the control valve closes by itself and can no longer open by itself. The space between the cylinder 6 and the piston 8 is connected via a pipeline 4 to the narrowest part of the nozzle 2 in such a way that when the valve 5 is closed the liquid pressure exerted against the rod body penetrates through gaps between the piston 8 and the cylinder 6 into the inner space and increases the pressure the pressure. If the control valve 5 is opened, the liquid pressure on the underside of the piston 8 is reduced by means of the pipeline 4, which is connected to the negative pressure area and adapted to the liquid pressure on the underside of the rod body, whereby the differential pressure causes an opening of the rod body against the spring pressure.

I den øvre del av fig. 3 er reguleringsventilen vist iIn the upper part of fig. 3, the control valve is shown in

åpen stilling eller en reguleringsstilling, mens den i den nedre . del av fig. 3 er vist i stengt stilling. Stengingen av reguleringsventilen foregår ved trykkfall i strømningen ved at fjærtrykket øker i forhold til væsketrykket og bevirker forskyvnings-bevegelsen av stengelegemet. open position or a regulation position, while in the lower . part of fig. 3 is shown in the closed position. The closing of the control valve takes place in the event of a pressure drop in the flow by the spring pressure increasing in relation to the liquid pressure and causing the displacement movement of the valve body.

I reguleringsventilens respektivt dysens 2 gjennomstrøm-.ningsåpning innstiller det seg i dysens minste tverrsnitt et strømningstrykk som samvirker med fjærens 9 fjærtrykk og bevirker en reguleringsstilling som er følsom overfor trykkvariasjoner. Trykkfall bevirker stenging av reguleringsventilen eller struping av gjennomstrømningen. Stengetidene er korte, slik at undertrykk-støt kan reduseres med opp til 80%. Ved å anordne flere slike reguleringsventiler etter hverandre kan denne verdi senkes ytter-ligere . In the flow opening of the control valve or the nozzle 2, a flow pressure sets up in the nozzle's smallest cross-section which interacts with the spring pressure of the spring 9 and causes a control position which is sensitive to pressure variations. A drop in pressure results in the closing of the control valve or throttling of the flow. The closing times are short, so that negative pressure shocks can be reduced by up to 80%. By arranging several such control valves in succession, this value can be further lowered.

Disse reguleringsventiler har naturligvis et forutbestemt trykkområde. For å øke dette kan fjærens 9 anpresningskraft forandres utenfra ved hjelp av et ikke vist ratt, hvorved fjærens 9 angrepsflate i sylinderen, som er fast anordnet i huset 1, forskyves i ventilaksens 17 retning. Profileringen av dysenålen foregår hensiktsmessig slik at dysen tilsvarer en ringformet venturidyse, hvorved strømningstapene reduseres. Innenfor rammen av oppfinnelsen er det også mulig å erstatte reguleringsventilens stengestilling med en maksimal strupestilling ved hjelp av et anslag og derved forenkle og eventuelt automatisere åpningen av reguleringsventilen til den normale driftsstilling. These control valves naturally have a predetermined pressure range. To increase this, the pressing force of the spring 9 can be changed from the outside by means of a steering wheel, not shown, whereby the attack surface of the spring 9 in the cylinder, which is fixedly arranged in the housing 1, is displaced in the direction of the valve axis 17. The profiling of the nozzle needle takes place appropriately so that the nozzle corresponds to an annular venturi nozzle, whereby the flow losses are reduced. Within the framework of the invention, it is also possible to replace the control valve's closed position with a maximum throttle position by means of a stop and thereby simplify and possibly automate the opening of the control valve to the normal operating position.

Claims

1. Control valve, in particular a mixing or dosing valve for controlling constant flow rates at alternating liquid pressure, comprising a spring-loaded nozzle needle which is displaceably stored in a venturi-like nozzle, as well as a safety valve for pressure surges in pipelines, characterized in that the nozzle needle (10) is stored and is guided in a cylinder (6) in the flow channel by means of a piston (8), and that the cylinder (6) is designed with a cavity (15) in which a spring (9) is arranged and from which at least one pipeline runs ( 4) to the downstream side of the valve.

2. Control valve in accordance with claim 1, characterized in that the cylinder (6) on its upstream side is equipped with a flow opening (16) in the cavity (15).

3. Control valve in accordance with claim 2, characterized in that the pipeline (4) has approximately the same cross-section as the flow opening (16).

4. Control valve in accordance with claim 1, characterized in that the pipeline (4) is arranged outside the valve and is equipped with a control valve (5) and opens again as a control channel in the flow channel in the narrowest part of the nozzle equipped with bores (3) (2).

5. Control valve in accordance with claim 1, characterized in that the spring (9) is designed as a tension spring between the cylinder (6) and the piston (8).

6. Control valve in accordance with claim 1, characterized in that the piston on its outer side facing the liquid has a paraboloid-shaped surface and a cylindrical guide piece.

7. Control valve in accordance with claim 1, characterized in that the nozzle needle (10) is designed opposite to the longitudinal section of the nozzle and is designed to be brought into the closed position against the liquid pressure and is held in a guide sleeve (11) outside the cylinder (6) in nozzle inlet area.

8. Control valve in accordance with claim 1, characterized in that the closed space (15) between the cylinder (6) and the piston (8) is connected via a pipeline (4) to the narrowest part of the nozzle (2), which is designed as a venturi tube with an annular flow cross-section.

9. Control valve in accordance with claim 1, characterized in that the spring (9) is arranged adjustably between the piston (8) and the cylinder (6) and is designed as a compression spring.

10. Control valve in accordance with claim 1, characterized in that the gap between the nozzle (2) and the nozzle needle (10) is adjustable first by means of the pressure of the spring (9) and the liquid pressure exerted on the nozzle needle (10) and for • the second by means of the negative pressure created by the flow velocity in the narrowest part of the nozzle (2).