DE2315045C3 - Flow regulators, in particular volume or differential pressure regulators - Google Patents
Flow regulators, in particular volume or differential pressure regulatorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Durchflußregler, insbesondere Mengen- oder Differenzdruckregler, mit einem entlasteten Einsitzventil, dessen mit der Ventilstange verbundener Entlastungsbalg von dem auf dem Ventilkegel lastenden Druck beaufschlagt wird, und mit einem membranförmigen Stellmotor, welcher von den vor bzw. hinter einem auf der Eingangsseite des Ventilsitzes vor dem Ventilkegel angeordneten hohlen, einen dem Ventilsitz vorgeschalteten Innenraum umgebenden Drosselorgan herrschenden Impulsdrücken beaufschlagt wird.The invention relates to a flow regulator, in particular a quantity or differential pressure regulator, with a relieved single-seat valve, the relief bellows connected to the valve rod from the one on the Pressure is applied to the valve cone, and with a diaphragm-shaped servomotor, which is operated by the in front of or behind a hollow arranged on the inlet side of the valve seat in front of the valve cone, a throttle element surrounding the valve seat upstream of the valve seat is applied.
Bei einem solchen Gerät bereitet die Führung der verschiedenen Impuls- bzw. Entlastungsdrücke Schwierigkeiten hinsichtlich der Anordnung der Druckleitungen. In such a device, the management of the various pulse or relief pressures causes difficulties regarding the arrangement of the pressure lines.
Aus dem Prospektblatt »Mechanische Regelgeräte, Technisches Informationsblatt 153/5« der Firma Industrie-Werke Karlsruhe Augsburg Aktiengesellschaft vom Januar 1973 ist ein Mengenbegrenzer bekanntgeworden, bei dem der Impulsdruck, welcher hinter einem Drosselorgan liegt, durch eine hohle Ventilstange in die obere Membrankammer eines Membrangehäuses des Stellmotors eingeführt wird. Bei diesem Gerät ist aber ein Entlastungsbalg für das Einsitzventil nicht vorgesehen, so daß eine besondere Entlastungsdruckleitung nicht erforderlich ist und die genannte Anordnungsschwierigkeit nicht besteht. Auch weist dieser Mengenbegrenzer als Drosselorgan lediglich eine Drosselscheibe auf, während es bei dem vorliegenden Durchflußregler gerade darauf ankommt, daß dort ein hohles Drosselorgan vorgesehen ist, welches einen dem Ventilsitz vorgeschalteten Innenraum umgibt.From the brochure "Mechanical control devices, technical information sheet 153/5" from Industrie-Werke Karlsruhe Augsburg Aktiengesellschaft from January 1973, a volume limiter has become known, in which the impulse pressure, which is located behind a throttle element, passes through a hollow valve rod into the upper diaphragm chamber of a diaphragm housing of the servomotor is introduced. But with this device a relief bellows for the single-seat valve is not provided, so that a special relief pressure line is not required and the mentioned arrangement difficulty does not exist. This volume limiter also has as a throttle element only a throttle disc, while it is in the present flow regulator just depends on the fact that there is a hollow throttle member is provided, which one the Surrounds the valve seat upstream interior.
Aus der DE-OS 21 61 260 ist ein thermostatisch gesteuertes Regelventil mit einer Druckentlastungsvorrichtung' bekannt, bei weicher der Druck des zu regelnden Mediums aus dem Eingangsstutzen des Ventils über eine Bohrung der Ventilspindel in einen Entlastungsraum übertragen wird. Eine Übertragung von Impulsdrücken zu einem Menibrangehäuse ist dort aber nicht vorhanden.From DE-OS 21 61 260 is a thermostatically controlled control valve with a pressure relief device ' known, with softer the pressure of the medium to be controlled from the inlet port of the Valve is transferred into a relief space via a bore in the valve spindle. A transfer of pulse pressures to a Menibran case is there but not available.
Ferner ist aus der DE-OS 21 10 393 ein Regelventil mit einstellbarem Drosselorgan bekannt, bei dem der hinter dem Drosselorgan abgegriffene Impulsdruck durch eine besondere Außenleitung in die zugehörige Membrankammer des Membrangehäuses übertragenFurthermore, from DE-OS 21 10 393 a control valve with adjustable throttle member is known in which the Pulse pressure tapped behind the throttle device through a special external line into the associated one Transfer the diaphragm chamber of the diaphragm housing
ίο wird. Ein Entlastungsbalg für den Ventilkegel ist bei diesem Regelventil nicht vorgesehen.ίο will. A relief bellows for the valve cone is at this control valve is not provided.
Die DE-OS 20 19 950 beschreibt ein Regelventil, bei
dem die eine Impulsdruckleitung direkt hinter der Drosselscheibe einer Meßblende mittels einer im
Ventilsitz angeordneten Bohrung mündet, was eine außerhalb des Ventilgehäuses verlaufende Rohrleitung
in die entsprechende Membrangehäusekammer erforderlich macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regler der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem
eine verhältnismäßig umständliche Druckleitungsverlegung für die genannten Entnahmedrücke auf einfache
Weise vermieden wird. Bei einem Regler dieser Art tritt erschwerend für die Druckübertragung hinzu, daß der
von dem hohlen Drosselorgan umgebene Innenraum nicht unmittelbar zugänglich ist, weil der Boden des
hutförmigen Drosselorgans verstellbar sein muß.DE-OS 20 19 950 describes a control valve in which the one pulse pressure line opens directly behind the throttle plate of a measuring orifice by means of a bore arranged in the valve seat, which requires a pipe extending outside the valve housing into the corresponding diaphragm housing chamber.
The invention is based on the object of creating a regulator of the type mentioned at the outset, in which a relatively cumbersome pressure line laying for the mentioned extraction pressures is avoided in a simple manner. In a regulator of this type, the pressure transmission is aggravated by the fact that the interior space surrounded by the hollow throttle element is not directly accessible because the bottom of the hat-shaped throttle element must be adjustable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Impulsdruckleitung für die Übertragung des hinter dem Drosselorgan herrschenden Steuerdruckes in an sich bekannter Weise durch die hohle Ventilstange hindurchgeführt ist, während das obere Ende der Impulsdruckleitung durch eine Druckabgriffsöffnung in den Innenraum des hohlen Drosselorgans an einer Stelle mündet, die sich räumlich entgegen der Durchströmungsrichtung des Ventils weit entfernt von dem Ausströmquerschnitt des Ventilsitzes befindet, und daß die Entlastungsdruckleitung ebenfalls durch die hohle Ventilstange hindurch, jedoch getrennt von der Impulsdruckleitung verläuft.This object is achieved in that the pulse pressure line for the transmission of the control pressure prevailing behind the throttle element in a manner known per se through the hollow valve rod is passed, while the upper end of the pulse pressure line through a pressure tap opening in the interior of the hollow throttle organ opens at a point that is spatially opposite to the The direction of flow through the valve is far away from the outflow cross-section of the valve seat, and that the relief pressure line also passes through the hollow valve rod, but separated from the Pulse pressure line runs.
Auf diese Weise sind die hinter dem Drosselorgan abgegriffenen Drücke durch die beiden, innerhalb der Ventilstange verlaufenden Druckleitungen sehr vorteilhaft und platzsparend angeordnet, so daß nur noch eine einzige Druckleitung außerhalb des Ventilkörpers geführt werden muß.In this way, the pressures tapped behind the throttle device by the two are within the Valve rod running pressure lines arranged very advantageously and space-saving, so that only one only pressure line must be guided outside the valve body.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt die einzige Figur im vertikalen LängsschnittIn the drawing, the invention is illustrated in one embodiment, for example, and although the only figure shows in vertical longitudinal section
so ein Durchflußregelventil, welches nach dem Wirkdruckoder Differenzdruckprinzip arbeitet.such a flow control valve, which works according to the differential pressure or differential pressure principle.
Der Durchflußregler hat ein Ventilgehäuse 1, welches oben durch einen Gehäusedeckel 2 abgeschlossen ist. In einer Gewindebohrung des Gehäusedeckels 2 ist mit entsprechender Abdichtung eine Einstellschraube 3 hoch- und niederschraubbar, die auf den Boden 4 eines hohlen Drosselorgans wirkt, welches beispielsweise aus einer Schraubenfeder 5 besteht, die sich mit ihrem unteren Ende auf einem in den Ventilsitz 6 eingesetzten Sitzring 6'abstützt.The flow regulator has a valve housing 1 which is closed at the top by a housing cover 2. In a threaded hole in the housing cover 2 is an adjusting screw 3 with a corresponding seal screwed up and down, which acts on the bottom 4 of a hollow throttle member, which for example consists of a helical spring 5, the lower end of which is inserted into the valve seat 6 Seat ring 6 'supported.
Die Drosselschraubenfeder 5 hat einen rechteckigen Federdrahtquerschnitt, dessen quer zur Schraubenfederachse verlaufende Rechteckseiten den Durchströmungsdrosselspalt zwischen den Federwindungen begrenzen. The throttle coil spring 5 has a rectangular spring wire cross section, its transverse to the coil spring axis running rectangle sides limit the flow throttle gap between the spring coils.
Zwischen dem Ventilgehäuse 1 und einem darunter befestigten Balggehäuse 8 befindet sich eine Trennwand 7. Ein mit dem Durchtrittsquerschnitt des Ventilsitzes 6A partition is located between the valve housing 1 and a bellows housing 8 fastened below it 7. One with the passage cross section of the valve seat 6
flächengleicher Entlastungsbalg 9 ist mit seinem oberen Ende dicht an der Trennwand 7 befestigt und an seinem unteren, beweglichen Ende von einem Balgboden 10 dicht abgeschlossen. Der Balgboden 10 ist i'est mit einer hohlen Ventilstange 11 verbunden.equal-area relief bellows 9 is attached with its upper end tightly to the partition 7 and at his The lower, movable end is tightly closed by a bellows base 10. The bellows base 10 is i'est with a hollow valve rod 11 connected.
Die Ventilstange 11 wird von einer Steuermembran 12 betätigt, die zwischen zwei Membrantellern 13 gehalten und mit deren Hilfe am unteren, freien Ende der Ventilstange 11 befestigt ist. An ihrem Umfangsrund ist die Steuii-membran 12 zwischen den Flanschen der Gehäuseschalen 14 und 14' eines an dem Balggehäuse 8 befestigten Membrangehäuses eingespanntThe valve rod 11 is actuated by a control diaphragm 12, which is positioned between two diaphragm plates 13 held and with the help of which is attached to the lower, free end of the valve rod 11. At their circumference is the Steuii-membrane 12 between the flanges of the Housing shells 14 and 14 'of a membrane housing fastened to the bellows housing 8 are clamped
Am oberen Ende der hohlen Ventilstange 11 ist ein Ventilkegel 15 angeordnet, der mit der unteren Sitzkante des Ventilsitzes 6 zusammenarbeitet Durch die Ventilstange 11 und den Ventilkegel 15 erstreckt sich eine axiale Entlastungsbohrung 16, welche durch eine Querbohrung 16' in den äußeren Entlastungsdruckraum 17 des Balggehäuses 8 mündetAt the upper end of the hollow valve rod 11, a valve cone 15 is arranged, which with the lower Seat edge of valve seat 6 cooperates through valve rod 11 and valve cone 15 an axial relief bore 16, which through a transverse bore 16 'in the outer relief pressure chamber 17 of the bellows housing 8 opens
Innerhalb der Entlastungsbohrung 16 verläuft ferner ein Impulsdrucker 18, dessen unteres Ende durch eine Querbohrung 18' in die obere Membrangehäusekammer 19 des Membrangehäuses 14, 14' mündet Das obere Ende des Impulsdruckrohres 18 mündet mit seiner Druckabgrifföffnung 18" in das Innere des Drosselorgans 5 an einer Stelle, die sich räumlich weit entfernt von dem Ausströmquerschnitt des Ventilsitzes 6 befindet, um die Übertragung von wechselhaften dynamischen Drücken in die Membrangehäusekammer 19 möglichst weitgehend auszuschalten. Es wirde gefunden, daß eine Anordnung der Druckabgriffstelle bzw. eine Lage der öffnung 18" etwa im oberen Drittel des von dem Drosselorgan 5 umgebenen Raumes besonders günstig ist, weil in dieser Zone praktisch die Druckverhältnisse herrschen, welche eine genaue Ermittlung des Durchflusses bei Verwendung des Druckabfalles über das Drosselorgan 5 ermöglichen.Within the relief bore 16 also runs a pulse printer 18, the lower end of which by a The transverse bore 18 'opens into the upper diaphragm housing chamber 19 of the diaphragm housing 14, 14' The upper end of the pulse pressure tube 18 opens with its pressure tap opening 18 "into the interior of the Throttle member 5 at a point that is spatially far away from the outflow cross-section of the valve seat 6 is located to the transmission of variable dynamic pressures in the diaphragm housing chamber 19 should be switched off as far as possible. It has been found that an arrangement of the pressure tap or a position of the opening 18 ″ approximately in the upper third of the space surrounded by the throttle element 5 is particularly favorable because in this zone practically the pressure conditions prevail which an exact one Make it possible to determine the flow rate when using the pressure drop across the throttle element 5.
Die untere, von der Membrangehäuseschale 14' umgebene Membrangehäusekammer 20 ist über eine Impulsdruckleitung 21 an einen in den Eintrittsraum des Ventilgehäuses 1 führenden Nippel 22 angeschlossen, um den vor dem Drosselorgan 5 herrschenden statischen Druck in die Membrangehäusekammer 20 zu übertragen. Dieser statische Druck in der Kammer 20 wirkt auf die Steuermembran 12 im Sinne einer Schließung des Ventils, während der statische Druck in der Membrangehäusekammer 19 zusammen mit einer im Entlastungsbalg 9 auf den Balgboden 10 deckenden, vorgespannten Ventilfeder 23 den Ventilkegel 15 in seine Öffnungsstellung zu bewegen sucht Es sei bemerkt daß die Ventilfeder 23 auch außerhalb des geschlossenen Systems angeordnet werden kann, um die Einstellung verschiedener Federvorspannungen zu erleichtern.The lower membrane housing chamber 20, surrounded by the membrane housing shell 14 ', is via a Impulse pressure line 21 is connected to a nipple 22 leading into the inlet space of the valve housing 1, around the static pressure prevailing in front of the throttle element 5 in the diaphragm housing chamber 20 transfer. This static pressure in the chamber 20 acts on the control membrane 12 in the sense of a Closing the valve while the static pressure in the diaphragm housing chamber 19 together with a in the relief bellows 9 on the bellows base 10 covering, pretensioned valve spring 23 the valve cone 15 in seeks to move its open position It should be noted that the valve spring 23 also outside of the closed system can be arranged to allow adjustment of different spring preloads facilitate.
Um die gewünschte Entlastung des Ventilkegels 15 zu erreichen, muß der auf den Entlastungsbalg 9, 10 wirkende Druck im Entlastungsdruckraum 17 des Balggehäuses 8 gleich groß dem mittleren Druck auf den Ventilkegel 15 sein. Nun herrschen aber zwischen dem Ventilkegel 15 und dem Ventilsitz 6 vorwiegend Kräfte bzw. Drücke, die je nach der Ventilkegelstellung verschieden groß sind. Es wurde demgegenüber festgestellt daß der Abgriff des Entlastungsdruckes besonders günstig an einer Stelle erfolgt die sich über dem Ventilkegel in der Nähe des Ausströmquerschnittes befindet Zu diesem Zweck ist am oberen Ende der hohlen Ventilstange 11 in einem gewissen Abstand von dem Ventilkegel 15 und parallel zu demselben eine Druckentnahmeleitung 25 angeordnet Diese Druckentnahmeleitung ist mit dem oberen Ende der Entlastungsbohrung 16 der Ventilstange 11 verbunden und mündet senkrecht zur Strömung des den Ventilsitz passierenden Mediums in dem Durchtrittsspalt 24 in der Nähe des Ventilsitzes. Dort wird der mittlere Druck auf den Ventilkegel 15 unabhängig von der Stellung desselben so gut erfaßt, daß die Entlastung des Einsitzventils bei allen Ventilhüben und Druckdifferenzen mit praktisch ausreichender Genauigkeit erfolgtIn order to achieve the desired relief of the valve cone 15, the pressure on the relief bellows 9, 10 acting pressure in the relief pressure chamber 17 of the bellows housing 8 is equal to the mean pressure be the valve cone 15. But now prevail between the valve cone 15 and the valve seat 6 predominantly forces or pressures that depend on the valve cone position are of different sizes. In contrast, it was found that the tapping of the relief pressure particularly favorably at one point that is above the valve cone in the vicinity of the outflow cross-section For this purpose is located at the upper end of the hollow valve rod 11 at a certain distance from the valve cone 15 and parallel to the same a pressure sampling line 25 arranged this pressure sampling line is connected to the upper end of the relief bore 16 of the valve rod 11 and opens perpendicular to the flow of the medium passing through the valve seat in the passage gap 24 in the vicinity of the Valve seat. There the mean pressure on valve cone 15 is independent of its position so well recorded that the relief of the single-seat valve with all valve lifts and pressure differences with practically with sufficient accuracy
Wenn aber bei einem Mengen- oder Differenzdruckregelventil auf der dem Ventilkegel 15 gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzes ein hohles Drosselorgan angeordnet wird, wobei der Druckabfall über dem Drosselorgan ein Maß für den Durchfluß sein soll, so wäre für diesen Zweck ein Abgriff des hinter dem Drosselorgan herrschenden Druckes an einer Stelle in der Nähe des Ausströmquerschnittes, z. B. in dem Durchtrittsspalt 24, nicht geeignet In diesem Falle muß der Impulsdruck im Inneren des Drosselorgans räumlich weit entfernt von dem Ausströmquerschnitt, z. B. durch die obere Öffnung 18" des Impulsdruckrohres 18 entnommen und in die Membrangehäusekammer 19 übertragen werden, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispie! ist zu beachten, daß der Durchführungsspalt 26 für die Ventilstange 11 einen kleineren Querschnitt als die Entlastungsleitung 16 haben muß. Der Durchführungsspalt 26 könnte natürlich auch mit einer Gleitdichtung versehen sein.But if with a volume or differential pressure control valve on the valve cone 15 opposite Side of the valve seat a hollow throttle member is arranged, the pressure drop across the Throttle body should be a measure of the flow, so would be a tap behind the for this purpose Throttle body prevailing pressure at a point near the outflow cross-section, z. B. in that Passage gap 24, not suitable In this case, the pulse pressure in the interior of the throttle element must be three-dimensional far from the outflow cross-section, e.g. B. through the upper opening 18 ″ of the pulse pressure tube 18 removed and transferred into the diaphragm housing chamber 19, as described above has been. In the example shown! it should be noted that the feed-through gap 26 for the Valve rod 11 must have a smaller cross section than the relief line 16. The passage gap 26 could of course also be provided with a sliding seal be provided.
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