DE1215459B

DE1215459B - Drive for a control valve

Info

Publication number: DE1215459B
Application number: DEK50398A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolfgang Kalide
Original assignee: WOLFGANG KALIDE DIPL ING
Current assignee: WOLFGANG KALIDE DIPL ING
Priority date: 1963-08-01
Filing date: 1963-08-01
Publication date: 1966-04-28

Description

Antrieb für ein Regelventil Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Regelventil. in Abhängigkeif von einem- Meßwert zur Feinstregelung auch größtei Durchflußströme mit zwei parallelgeschaltefen Verschlußstücken von verschieden - großem Durchmes . ser, denen- jeweils ein Antriebsmittel zugeordnet ist.Drive for a control valve The invention relates to a drive for a control valve. in Abhängigkeif of einem- measured value for Feinstregelung also größtei flow streams with two parallelgeschaltefen closure pieces of different - large diam. ser, each of which is assigned a drive means.

Zweck der Erfindung ist, die Schwierigkeiten zu beseitigen, die sich bei der Regelung großer Duirchflußströme mittels Regelventilen ergeben, wenn gefordert wird, daß der Durchflußstrom über den gesamten Regelbereich schnell und dennoch feinfühlig ausgeregelt werden soll. Eine schnelle Regelung erfordert große Stellkräfte. Eine feinfühlige Regelung erfordert eine flache, aber gleichmäßig ansteigende Kennlinie, worunter die Abhängigkeit des Durchflußstromes vom Hub des Verschlußstückes zu verstehen ist. Beide Bedingungen lassen sich nur vereinigen, wenn dem Regelventil zwei Verschlußstücke zugeordnet werden, die in Abhängigkeit voneinander bewegt werden.The purpose of the invention is to eliminate the difficulties that arise when regulating large flow rates by means of control valves, if required that the flow rate over the entire control range is fast and yet should be adjusted sensitively. Fast regulation requires large actuating forces. Sensitive control requires a flat, but steadily rising characteristic curve, which means the dependence of the flow rate on the stroke of the closure piece is. Both conditions can only be combined if the control valve has two closing pieces assigned, which are moved in dependence on each other.

Es ist ein Regelventil mit zwei parallelgeschalteten Verschlußstücken bekannt, von denen das kleinere im durchbohrten Innenteil des größeren angeordnet ist und die beide von je einem Elektromagneten betätigt werden. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß das genannte Ventil den Durchflußstrom nur intermittierend regeln kann, weil beide Verschlußstücke nur in zwei Stellungen gehalten werden können. Zwischenstellungen. sind nicht möglich. Die Kennlinie dieses Regelventils ist treppenförm ig. Eine Regelung über den gesamten Durchflußbereich mit gleichbleibender Genauigkeit ist nicht möglich.-Es wurde weiterhin ein Regelventil vorgeschlagen mit zwei parallelgeschalteten Verschlußstücken, von denen eines eine auf kleinen Durchflußstrom abgestimmte Kennlinie, das andere eine solche für großen Durchflußstrom besitzt. Als Antriebsmittel der Verschlußstücke dieses Ventils wird der Druck des zu regelnden Mediums vorgeschlagen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Ventilkennlinie einen Knick besitzt, weil einer Feinregelung des einen Verschlußstückes eine Grobregelung des anderen Verschlußstückes folgt, oder umgekehrt. Eine Feinregelung- über den ganzen Bereich des Durchflußstromes von Null bis Maximum'ist auch mit Regelventilen- dieser Anordnung nicht möglich. Außerdem gewährleistet die Art der Betätigung der Verschluß-stücke nicht die Unabhängigkeit der Regelung von Druck und Temperatur des zu regelnden Mediums.A control valve is known with two closing pieces connected in parallel, of which the smaller one is arranged in the pierced inner part of the larger one and both of which are actuated by an electromagnet each. This arrangement has the disadvantage that said valve can only regulate the flow rate intermittently, because both closure pieces can only be held in two positions. Intermediate positions. are not possible. The characteristic of this control valve is step-shaped. A control over the entire flow range with constant accuracy is not possible. A control valve was also proposed with two parallel-connected closing pieces, one of which has a characteristic curve adapted to a small flow rate, the other one for a large flow rate. The pressure of the medium to be regulated is proposed as the drive means for the closing pieces of this valve. This arrangement has the disadvantage that the valve characteristic has a kink, because a fine control of one closure piece is followed by a coarse control of the other closure piece, or vice versa. Fine control over the entire range of the flow rate from zero to maximum is not possible even with control valves of this arrangement. In addition, the type of actuation of the closure pieces does not guarantee the independence of the regulation of pressure and temperature of the medium to be regulated.

Aufgabe der Erfindung ist Schaffung eines Regelventils, das ermöglicht, ohne Änderung der Kennlinienneigung, d. h. bei vorgegebenem Verhältnis von Durchflußlinderung zu Hubweg, größte Durchflußströme von Null bis Maximum mit gleichbleibender Feinheit und Genauigkeit mit Hilfe von kleinen Stellkräften auszuregeln, das andererseits erlaubt, größte Durchflußänderungen in kürzester Zeit ohne Beeinträchtigung der Regelgenauigkeit zu durchfahren. Ferner sollen seine Baugröße, Betriebs- und Regelverhalten- keinen Beschränkungen durch, Druck und Tempeiatur des durchströmenden Mediums unterliegen.The object of the invention is to create a control valve that enables without changing the slope of the characteristic, d. H. with a given ratio of flow relief to stroke, largest flow rates from zero to maximum with constant fineness and to regulate accuracy with the help of small actuating forces, on the other hand allows the largest flow changes in the shortest possible time without affecting the To drive through control accuracy. Furthermore, its size, operating and control behavior are not subject to any restrictions due to the pressure and temperature of the medium flowing through.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verschlußstück kleineren Durchmessers vor Erreichen der Offen- und Schließstellung je einen Schalter für das Antriebsmittel des Verschlußstückes ,größeren Durchmessers betätigt, wodurch letzteres gleichgerichtet zum Hub des kleineren Verschlußstückes bewegt wird._ Hierzu wird im Betrieb das Verschlußstikk klei-' neren D rchmessers von dem Stellgl ed der Regelung mit entsprechend kleinen Stellkräften betätigt, während das Verschlußstück größeren Durchmessers von einem Antriebsmittel betätigt wird, das von der Regelung unabhängig ist und gesteuert wird vom Hub des kleineren Verschlußstückes. Beide Verschlußstücke nehmen also an der Ausregelung von Durchflußänderungen teil, wobei sie einzeln oder gemeinsam in Tätigkeit sein können. Hierbei übernimmt das große Verschlußstück immer mit entsprechender Stellgeschwindigkeit die grobe Vorregelung, während das kleine Verschlußstück danach oder zugleich die gewünschte Feinregelung durch-, führt. Der Regelvorgang ist beendet, wenn der g##', forderte neue Durchflußstrom eingestellt ist, 4 Stellglied der Regelung das kleine Verschlußstück-Jus, der Endstellung herausholt und dadurch das"Ä-'7 triebsmittel des großen Verschlußstückes abge3ghW-, tet wird. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. This object is achieved according to the invention in that the locking piece of smaller diameter actuates a switch for the drive means of the locking piece, larger diameter, before reaching the open and closed position, whereby the latter is moved in the same direction as the stroke of the smaller locking piece small 'Neren rchmessers D of the regulation of the Stellgl ed operated with correspondingly small actuating forces, while the closure member larger diameter is actuated by a drive means which is independent of the control and is controlled by the stroke of the smaller closure piece. Both closure pieces thus take part in the regulation of flow changes, and they can be active individually or together. In this case, the large locking piece always takes over the rough pre-regulation at a corresponding adjusting speed, while the small locking piece then or at the same time carries out the desired fine regulation. The control process is ended when the g ## ', required new flow rate is set, 4 control element of the control pulls out the small locking piece Jus, the end position and thereby the "Ä-'7 driving means of the large locking piece is removed. Further features of the invention emerge from the subclaims.

Einzelheiten der Erfindung sind aus den Abbildungen eines Ausführungsbeispieles zu entnehmen. Dabei zeigt A b b. 1 das Regelventil im Schnitt und Ab b. 2 das gleiche Ventil in schematischer Darstellung.Details of the invention can be found in the illustrations of an exemplary embodiment. A b b shows. 1 the control valve in section and from b. 2 shows the same valve in a schematic representation.

In dem Ausführungsbeispiel wird die Umkehrung der Hubrichtung des großen Verschlußstirckes durch Umkehrung der Drehrichtung eines elektrischen Antriebsmotors mit Hilfe von Magnetschaltem 1 und 2 vorgenommen, die den Motor bei Betätigung des Schalters 3 in der einen Drehrichtung und bei Betätigung des Schalters 4 in der anderen Drehrichtung laufen lassen.In the exemplary embodiment, the reversal of the stroke direction of the large closure section is carried out by reversing the direction of rotation of an electric drive motor with the help of magnetic switches 1 and 2, which run the motor in one direction of rotation when switch 3 is actuated and in the other direction of rotation when switch 4 is actuated permit.

Der zu regelnde Durchflußstrom strömt bei E in das Ventil ein und verläßt es bei A. Das kleine Verschlußstück 5 wird über den Hebeltrieb 6 und den Abtriebshebel 7 von dem Steffmotor 8 - der Regelung betätigt. Der Austritt der Spindel des kleinen Verschlußstückes 5 aus dem Druckraum 9 des Ventils nach außen ist mit der Stopfbüchse 10 abgedichtet. Sitz und Abströmkanal 11 des kleinen Verschlußstückes 5 sind auswechselbar in das große Verschlußstück 12 eingeschraubt und mit Hilfe der Lippenschweißung 13 druckdicht verschweißt. Die Bohrangen 14 in dem großen Verschlußstück 12 verbinden den Eintrittsraum E des Ventils mit dem Austrittsraum 15 des kleinen Verschlußstückes 5. Der Austritt der Spindel des großen Verschlußstückes 12 aus dem Ventilgehäuse 16 nach außen ist mit der Stopfbüchse 17 abgedichtet. In dem mit dem großen Verschlußstück 12 starr verbundenen Schaltkästchen 18 sind in Richtung der Spindelachse verschiebbar die Schalter 3 und 4 befestigt. Durch das Schaltkästchen 18 ist beweglich die Spindel des kleinen Verschluß-Atückes 5 hindurchgeführt, an der starr verbunden die Schalthebel 19 und 20 sitzen. Die Schalter 3 und 4 werden durch Federdruck in geöffneter Stellung gehalten, solange sie nicht von dem Schalthebel 19 oder 20 geschlossen werden. Der elektrische Antriebsmotor 21 hebt oder senkt entsprechend seiner Drehrichtun2 über ein Getriebe 22 und ein Schraubgewinde 23 das große Verschlußstück 12. Der Magnetschalter 1 spricht an, wenn der Schalter 4 geschlossen wird und der Magnetschalter 2, wenn der Schalter 3 geschlossen wird. Die Magnetschalter 1 und 2 verbinden die Klemmen des Antriebsmotors 21 so mit dem elektrischen Netz 24, daß der Antriebsmotor 21 in der jeweils gewünschten -Drehrichtung läuft.The flow to be controlled flows into the valve at E and leaves it at A. The small closure piece 5 is actuated via the lever drive 6 and the output lever 7 from the Steff motor 8 - the control. The exit of the spindle of the small closure piece 5 from the pressure chamber 9 of the valve to the outside is sealed with the stuffing box 10. The seat and outflow channel 11 of the small closure piece 5 are interchangeably screwed into the large closure piece 12 and welded pressure-tight with the aid of the lip weld 13. The bores 14 in the large closure piece 12 connect the inlet space E of the valve to the exit space 15 of the small closure piece 5. The exit of the spindle of the large closure piece 12 from the valve housing 16 to the outside is sealed with the stuffing box 17. In the switch box 18 rigidly connected to the large closure piece 12, the switches 3 and 4 are attached so as to be displaceable in the direction of the spindle axis. Through the switch box 18 , the spindle of the small locking piece 5 is movably passed, on which the switch levers 19 and 20 are rigidly connected. The switches 3 and 4 are held in the open position by spring pressure as long as they are not closed by the switching lever 19 or 20. The electric drive motor 21 raises or lowers according to its direction of rotation via a gear 22 and a screw thread 23 the large locking piece 12. The magnetic switch 1 responds when the switch 4 is closed and the magnetic switch 2 when the switch 3 is closed. The magnetic switches 1 and 2 connect the terminals of the drive motor 21 to the electrical network 24 so that the drive motor 21 runs in the desired direction of rotation.

Der Funktionsvorgang des Ausführungsbeispieles nadh A b b. 1 und 2 ist folgender: Das zu regelnde Druckmittel strömt bei E zu. Das Ventil stehe dabei in der in Ab b. 1 und 2 gezeichneten Stellung. Wenn die Regelung eine V.ergrößerung des Durchflußstromes anfordert, hebt der Stellmotor 8 über den Abtriebshebel 7 und den Hebeltrieb 6 das kleine Verschlußstück 5 an und vergrößert dadurch den von dem kleinen Verschlußstück freigegebenen Durchflußquerschnitt. Die Lage des großen Verschlußstückes 12 und der zwischen diesem und dem Ventilgehäuse gebildete Durchflußquerschnitt 25 bleiben dabei zunächst unverändert. Erst wenn das kleine Verschlußstück 5 so weit angehoben ist, daß der Schalthebel 20 den Schalter 4 schließt, wird der Magnetschalter 1 unter Strom gesetzt und ebenfalls geschlossen. Dadurch werden die Klemmen des Antriebsmotors 21 so mit dem elektrischen Netz 24 verbunden, daß der Antriebsmotor 21 in öffaungsrichtung anläuft, d. h., über Getriebe 22 und Schraubgewinde 23 wird das große Verschlußstück 12 gehoben- und- damit sein Durchflußquerschnitt 25 vergrößert. Dieser öffnungsvorgang dauert an, bis der gefordertem neu6 Durchflußstrom erreicht ist. Dann -unterbricht die Regelung die Bewegung des kleinen Verschlußstückes 5. Dadurch wird der Schalter 4 freigegeben, der durch den Druck seiner Feder sofort geöffnet wird. Der Magnetschalter 1 wird stromlos und trennt die Verbindung zwischen dem " Antriebsmotor 21 und dem Netz 24. Der Antriebsmotor 21 bleibt stehen, und die Hubbewegung des großen Verschlußstückes 12 ist ebenfalls beendet. Ein vorauszusetzendes, leichtes übersteuem des grQ-ßen Verschlußstückes 12 ist dabei erwünscht, denn die damit verbundene übersteuerung des Gesamtdurchflußquer-schnittes wird bewirken, daß die Regelung das kleine Verschlußstück 5 wieder etwa absenkt, um durch Verkleinerung des von diesem Verschlußstück freigegebenen Durchflußquerschnittes die übersteuerung des Gesamtdurchflußquerschnittes auszugleichen. Diese Hubsenkung bringt das kleine Verschlußstück 5 aber in eine besser ausregelbare Stellung, in der es ihm möglich ist, kleinere Sollwertabweichungen sowohl nach oben als auch nach unten auszuregeln, ohne daß dafür die Betätigung des großen Verschlußstückes 12 in Anspruch Erenomm en werden muß.The functional process of the exemplary embodiment nadh A b b. 1 and 2 is as follows: The pressure medium to be controlled flows to E. The valve is in the position shown in Fig. B. 1 and 2 position shown. When the control system requests an increase in the flow rate, the servomotor 8 lifts the small closure piece 5 via the output lever 7 and the lever drive 6 and thereby increases the flow cross-section released by the small closure piece. The position of the large closure piece 12 and the flow cross section 25 formed between this and the valve housing initially remain unchanged. Only when the small locking piece 5 is raised so far that the switching lever 20 closes the switch 4, the magnetic switch 1 is energized and also closed. As a result, the terminals of the drive motor 21 are connected to the electrical network 24 in such a way that the drive motor 21 starts up in the opening direction, ie. That is, the large closure piece 12 is lifted via gear 22 and screw thread 23 - and thus its flow cross section 25 is increased. This opening process continues until the required new6 flow rate is reached. Then the control interrupts the movement of the small locking piece 5. This releases the switch 4, which is immediately opened by the pressure of its spring. The magnetic switch 1 de-energizes and disconnects between the "drive motor 21 and the network 24. The drive motor 21 stops and the lifting movement of the great closing piece 12 is also ended. A vorauszusetzendes, light übersteuem the GRQ-SEN closure member 12 is desired here because the associated override the Gesamtdurchflußquerschnittes will cause the regulation of about lowers the small lock piece 5 again in order to compensate by reducing the released by this locking piece through flow via control of the Gesamtdurchflußquerschnittes. this Hubsenkung brings the small locking piece 5 but in a better regulation difference position in which it is possible for him, and auszuregeln smaller setpoint deviations both upward downward without requiring the operation of the closure member must be large in claim en Erenomm 12th

Wenn die Regelung eine Verminderung des Durchflußstromes anfordert, senkt der Stellmotor 8 über den Abtriebshebel 7 und den Hebeltrieb 6 das kleine Verschlußstück 5 und verkleinert dadurch den von diesem freigegebenen Durchflußquerschnitt. Wenn das kleine Verschlußstück 5 so weit gesenkt ist, daß der Schalthebel 19 den Schalter 3 schließt, läuft der oben beschriebene Vorgang analog, jedoch im Sinne einer Querschnittsverringerung ab: Der Schalter 3 schließt den Magnetschalter 2. Dieser verbindet die Klemmen des Antriebsmotors 21 so mit dem elektrischen Netz 24, daß der Antriebsmotor 21 im gegenläufigen Sinne anläuft und über das Getriebe 22 und. das Schraubgewinde 23 das große Verschlußstück 12 senkt und den von diesem freigegebenen Durchfluß.querschnitt 25 'verkleinert. Auch dieser Schließvorgang endet, wenn der Schalter 3 von dem Schalthebel 19 durch Eingriff der Regelung wieder freigegeben wird.When the regulation requests a reduction in the flow rate, the servomotor 8 lowers the small closure piece 5 via the output lever 7 and the lever drive 6 and thereby reduces the flow cross-section released by this. When the small locking piece 5 is lowered so far that the switching lever 19 closes the switch 3 , the process described above is analogous, but in the sense of a cross-sectional reduction: The switch 3 closes the magnetic switch 2. This connects the terminals of the drive motor 21 with it the electrical network 24 that the drive motor 21 starts up in the opposite direction and via the gear 22 and. the screw thread 23 lowers the large closure piece 12 and reduces the flow cross section 25 'released by it. This closing process also ends when the switch 3 is released again by the switching lever 19 by intervention of the control system.

Claims

Patentanspräche: 1. Antrieb für ein Regelventil in Abhängigkeit -von einem Meßwert zur Feinstregelung auch größter Durchflußstr#Öme mit zwei parallelgeschalteten Verschlußstücken von verschieden großem Durchmesser, denen jeweils ein Antriebsmittel zugeordnet ist, dadurch gekennz e i c h n e t, daß das Verschlußstück (5) kleineren Durchmessers vor Erreichen der Offen- bzw. Schließstellung je einen Schalter (3, 4) für das Antriebsmittel des Verschlußstückes (12) größeren Durchmessers betätigt, wodurch letzteres gleichgerichtet zum Hub des kleineren Verschlußstückes (5) bewegt wird. Patent claims: 1. Drive for a control valve as a function of a measured value for fine control, even the largest flow streams with two parallel-connected closing pieces of different sizes, each of which is assigned a drive means, characterized by the fact that the closing piece (5) has a smaller diameter When the open or closed position is reached , a switch (3, 4) for the drive means of the locking piece (12) of larger diameter is actuated, whereby the latter is moved in the same direction as the stroke of the smaller locking piece (5).

2. Ventilantrieb nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kleine Verschlußstück (5) bei einer Bewegung in öffnungsrichtung an einem bestimmten Punkt seines Hubweges einen an sich bekannten elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Schalter (4) betätigt, welcher den Antriebsmotor (21) oder den Kraftkolben zur Verstellung des Hubes des großen Verschlußstückes (12) ebenfalls in öffnungsrichtung dieses Verschlußstückes laufen läßt, solange das kleine Verschlußstück den Schalter im Eingriff hält, während bei einer Bewegung des kleinen Verschlußstückes in Schließrichtung dieses an einem tieferen Punkt seines Hubweges einen zweiten gleichgearteten Schalter (3) betätigt, der eine gegenläufige Bewegung des Antriebsmittels (21) des großen Verschlußstückes bewirkt, solange er im Eingriff ist. 3. Ventilantrieb nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schalter (3,4) gegeneinander in Richtung der Spindelachse des kleinen Verschlußstückes (5) verstellbar sind. 4. Ventilantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kleine Verschlußstück (5) in einem längsdurchbohrten Innenraum des großen Verschlußstückes (12) geführt ist und einen Durchflußquerschnitt freigibt, der sich ün Innern des großen Verschlußstückes befindet und mittels Bohrungen mit dem Eintrittsraum (E) und dem Austrittsraum (A) des Ventils verbunden ist. 5. Ventilantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem kleinen Verschlußstück zugeordnete Sitz (11) sowie der an den Sitz anschließende Ausströmkanal im Innern des großen Verschlußstückes (12) auswechselbar gestaltet und mittels einer Lippenschweißung (13) mit dem großen Verschlußstück druckdicht verbunden ist. 6. Ventilantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kleine Verschlußstück (5) und das große Verschlußstück (12) nebeneinander ün gleichen Ventilgehäuse angeordnet sind. 7. Ventilantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verschlußstücke (5,12) in zwei verschiedenen Ventilgehäusen angeordnet sind, zu denen der gesamte zu regelnde Durchflußstrom in parallelen Teilströmen geführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1005 333, 1039 805, 1091826; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1827 669; deutsche Patentanmeldung B 14753 XII/47 g (bekanntgemacht am 10. 9.1953); französische Patentschrift Nr. 712 830. In Betracht gezogene ältere Patente: C, Deutsches Patent Nr. 1178 655. 2. Valve drive according to spoke 1, characterized in that the small closure piece (5) when moving in the opening direction at a certain point of its stroke actuates a known electrical, hydraulic or pneumatic switch (4) which the drive motor (21) or the power piston for adjusting the stroke of the large locking piece (12) also runs in the opening direction of this locking piece, as long as the small locking piece keeps the switch engaged, while when the small locking piece moves in the closing direction, a second similar switch at a lower point of its stroke (3) actuated, which causes an opposite movement of the drive means (21) of the large locking piece as long as it is in engagement. 3. Valve drive according to spoke 1 or 2, characterized in that the two switches (3, 4) are adjustable against each other in the direction of the spindle axis of the small closure piece (5). 4. Valve drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the small closure piece (5) is guided in a longitudinally pierced interior of the large closure piece (12) and releases a flow cross-section which is located inside the large closure piece and by means of bores the inlet chamber (E) and the outlet chamber (A) of the valve is connected. 5. Valve drive according to claim 4, characterized in that the seat (11) associated with the small closure piece and the outflow channel adjoining the seat inside the large closure piece (12) are designed to be exchangeable and are connected to the large closure piece in a pressure-tight manner by means of a lip weld (13) is. 6. Valve drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the small closure piece (5) and the large closure piece (12) are arranged next to one another ün the same valve housing. 7. Valve drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two closure pieces (5, 12) are arranged in two different valve housings, to which the entire flow to be regulated is guided in parallel partial flows. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1 005 333, 1039 805, 1091826; German utility model No. 1827 669; German patent application B 14753 XII / 47 g (published 9/10/1953); French patent specification No. 712 830. Prior patents considered: C, German patent No. 1178 655.