EP4314611A1 - Adjustable throttle element - Google Patents
Adjustable throttle elementInfo
- Publication number
- EP4314611A1 EP4314611A1 EP22719864.5A EP22719864A EP4314611A1 EP 4314611 A1 EP4314611 A1 EP 4314611A1 EP 22719864 A EP22719864 A EP 22719864A EP 4314611 A1 EP4314611 A1 EP 4314611A1
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- EP
- European Patent Office
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- throttle
- valve element
- valve
- chamber
- designed
- Prior art date
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- Pending
Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K47/00—Means in valves for absorbing fluid energy
- F16K47/04—Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level, the throttle being incorporated in the closure member
- F16K47/06—Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level, the throttle being incorporated in the closure member with a throttle in the form of a helical channel
Definitions
- the invention relates to an adjustable throttle element, in particular for pressurizing and venting a pneumatic drive of a control valve according to claim 1.
- throttle elements for aerating or venting single-acting pneumatic drives. Such drives are used, for example, to actuate control valves. Positioners or solenoid valves are used to control these drives.
- a supply air source is released by means of a positioner or solenoid valve, for example, and the compressed air enters the pressure chamber of the drive.
- the pressure chamber expands against a spring preload and the valve member, which is coupled to a drive rod, changes the position in order to open or close the passage of a control valve for regulating process fluid.
- the supply air source is closed and the compressed air in the pressure chamber of the drive is released to the atmosphere. Due to the spring preload of the pressure chamber, the compressed air escapes into the atmosphere and the valve member moves to its original position.
- the throttling element which is designed in the form of a threaded throttle.
- the throttling element consists of a sleeve provided with an internal thread and a rod screwed therein and provided with an external thread, the clearance between the flank tip of the two threads and the base of the two threads forming the throttling section.
- the throttle element is characterized in that a one-part or multi-part throttle body is inserted into a bore of a carrier and forms a throttle section.
- the throttle section runs between the bore wall and the outer wall of the throttle body and consists of at least one twisted throttle channel.
- the invention is based on the object of specifying an adjustable throttle element, in particular for pressurizing and venting a pneumatic drive of a control valve, which is able to precisely set not only large flow rates but also very small flow rates.
- Subclaims 2 to 16 form advantageous developments of the adjustable throttle element according to the invention.
- the adjustable throttle element according to the invention in particular for pressurizing and venting a pneumatic drive of a control valve, is characterized in that the throttle element has a throttle housing which comprises an air supply duct and an air discharge duct and a valve seat formed in the flow duct between the air supply and air discharge duct and in which a valve element, which has a valve member designed to correspond to the valve seat, is mounted adjustably and can be moved between a fully open and a fully closed position.
- valve element has a through-bore via which, in the closed position of the valve element, the air supply duct is connected to a chamber and via the chamber to the air discharge duct in fluidic communication, with the outlet area of the through-bore opening into the chamber being designed as a throttle duct and the fluidly communicating Connection between the chamber and the air discharge channel is formed as an effective between the valve element and the chamber threaded throttle.
- the above formulation namely that the fluidly communicating connection between the chamber and the air discharge duct is designed as a threaded throttle effective between the valve element and the chamber, is to be understood in such a way that the valve element and the chamber a thread in screwing engagement with each other. That is, the throttle section of the threaded throttle is formed by the play between the thread on the valve element side and the chamber side, i.e. the play between the tip of the flank of the two threads and the play between the base of the two threads.
- valve seat/valve member as a first throttle stage
- the throttle channel acting as a fixed throttle as a second throttle stage
- a third throttle stage designed as a threaded throttle proves to be particularly advantageous because now Using the throttle element, very large flow rates as well as very small flow rates can be set precisely:
- the second throttle stage designed as a fixed throttle, i.e. the through hole in the valve element and its outlet area designed as a throttle channel, allows a greatly reduced proportion of the supply air to flow into the Flow or through-flow direction S viewed downstream chamber escape.
- This reduced compressed air then reaches the third throttle stage designed as a threaded throttle and from there to the air outlet duct.
- a fine adjustment is possible via a corresponding setting of the third throttle stage, i.e. setting the engaged thread length, i.e. a minimum speed in the process of the pneumatic drive can be set.
- the throttling channel has a throttling opening with a diameter d ⁇ 0.15 mm.
- the diameter d is preferably selected in such a way that the following applies to it:
- the valve element has a filter element upstream of the entry area to the through bore, viewed in the flow or through-flow direction S.
- the air supply duct and the air discharge duct are preferably arranged offset to one another, ie not in alignment, with the valve seat element being arranged in the throttle housing in an orthogonally aligned manner in relation to the ducts.
- a particularly preferred embodiment of the adjustable throttle element provides that the valve element is mounted in the throttle housing in a rotationally fixed and linearly displaceable manner, and that an adjusting sleeve, which is aligned with the valve element and is arranged downstream of the valve element in the direction of flow or flow direction S, is arranged in the throttle housing, so that the chamber between the valve element and the adjustment sleeve is formed.
- the adjusting sleeve is fixed and rotatable in the housing in the axial direction, the adjusting sleeve having an internal thread and the valve element having a correspondingly formed external thread, via which the adjusting sleeve and valve element components are in engagement with one another in the form of a threaded throttle.
- a seal is arranged in the throttle housing, via which the adjustment sleeve is mounted in the throttle housing in a fluid-tight manner.
- the adjustment sleeve has a drive that is easily accessible on the outside of the housing and by means of which a rotation of the adjustment sleeve and thus an adjustment of the valve element is made possible.
- the drive is particularly preferably designed in the form of a slot, so that the adjustment sleeve can be adjusted by means of a simple screwdriver, i.e. without special tools/handling equipment.
- a further preferred embodiment of the adjustable throttle element is characterized in that the adjusting sleeve has a circumferential latching surface on the outside and that a spring-loaded latching element is arranged in the throttle housing, the latching element having a counter-contour designed to complement the latching surface, via which the latching element can be connected to the latching surface of the Adjusting sleeve is engaged. This ensures in an advantageous manner that an unintentional adjustment of the adjustment sleeve and thus the throttle setting is prevented.
- the valve element has a multi-part design and comprises a first valve element component which has the filter element, a first valve element component which has the external thread Second valve element component having a threaded throttle and a third valve element component having the throttle channel.
- the multi-part configuration proves to be advantageous, since this enables a structurally simple configuration of the valve element.
- the first and the second valve element component are preferably connected to one another via a screw connection.
- the first valve element component has an external thread and the second valve element component has a corresponding internal thread, via which the first and second valve element components can be screwed together.
- valve seat is designed to extend, starting from the first valve element component, towards the second valve element component.
- valve member complementary to the valve seat extends over two components, namely the first valve element component and the second valve element component.
- the stone throttle is preferably connected to the second valve element component in a non-positive and/or material connection.
- the invention is also based on the object of providing an actuating device for a process engineering plant according to the type specified in the preamble of claim 17, in which, in addition to rapid venting of the pneumatic drive, fine adjustment of the pneumatic drive is also made possible.
- control device includes a control valve with a movably arranged valve member for regulating a process fluid, a pneumatic drive for moving the valve member, and a throttle element for pressurizing and venting the pneumatic drive.
- FIG. 1 shows a plan view of an adjustable throttle element according to the invention
- FIG. 2 shows a sectional representation of the throttle element from FIG. 1 according to AA in a view obliquely from the front
- FIG. FIG. 3 shows a side view of section AA from FIG. 2 in an enlarged representation, with the valve element being in the closed position and with the threaded throttle being set to the smallest throttle distance;
- Fig. 4 is an enlarged view of section A-A of Fig. 2 with the door closed
- Valve element position with a greater throttling distance being set compared to FIG. 3, and
- FIG. 5 shows a sectional representation of the throttle element from FIG. 1 according to B-B in a view obliquely from above.
- FIG. 1 and FIG. 2 show an adjustable throttle element, denoted overall by the reference numeral 10, for pressurizing and venting a pneumatic drive of a control valve.
- the throttle element 10 comprises a throttle housing 12 with an air supply duct 14 and an air discharge duct 16 arranged offset thereto, as well as a valve seat 18 formed in the flow duct between the air supply duct 14 and the air discharge duct 16, see Fig. 4.
- a z. B. switchable via a solenoid valve to be connected to the air supply duct 14 supply air and to be connected to the air discharge duct 16 pneumatic drive of the control valve was omitted here for reasons of clarity.
- the throttle element 10 also comprises a valve element 20 aligned orthogonally to the two channels 14, 16.
- the valve element 20 is non-rotatable and, viewed in the direction of extension of the valve element 20, adjustable, i.e. linearly movable, im Mounted throttle housing 12 and has a valve member 22 designed to correspond to the valve seat 18 . That is, the valve element 20 can be moved between the fully closed position shown in FIG. 3 by a corresponding linear displacement movement, in this case according to FIG. 3 or FIG. 4 by a displacement movement directed to the right, into a fully open position.
- the anti-twist device is realized by a tongue 21 formed on the valve element 20 and a corresponding groove 13 introduced in the throttle housing 12 .
- valve seat 18 formed in the throttle housing 12 and the valve member 22 of the valve element 20 interacting therewith form a first throttle stage, by means of which very large throughflows are to be realized, since in the open position the supply air can pass almost unhindered via the air supply duct 14 into the air discharge duct 16 and from there into the pneumatic drive of the control valve. This means that in the open position, the downstream pneumatic drive can be filled at maximum speed and the travel time of the control valve is maximum. Any intermediate positions of the valve element 20 and thus of the valve member 22 relative to the valve seat 18 with reduced flow rates can also be set.
- the throttle element 10 has a second and third throttle stage, which are described in more detail below.
- valve element 20 is designed as a hollow part, in other words the valve element 20 has a through hole 24, via which, in the closed position of the valve element 20, the air supply duct 14 with an in Flow or through-flow direction S considered the valve element 20 downstream chamber 26 is fluidly connected.
- Chamber 26 is in turn operatively connected to air discharge duct 16 via a further fluidically communicating connection.
- This is designed as an adjustable threaded throttle 30 and thus forms the third throttle stage.
- the threaded throttle 30 forming the third throttle stage is formed between an adjusting sleeve 32 arranged in the throttle housing 12 and the valve element 20, see Fig. 3 and Fig. 4.
- the adjusting sleeve 32 is mounted axially fixed and rotatable in the throttle housing 12 and projects over a Internal thread with a trained on the valve member 20 corresponding external thread in screwing engagement.
- the adjusting sleeve 32 is sealed off from the throttle housing 12 by a seal 34, in the present case in the form of an O ring, so that no supply air can escape into the atmosphere.
- valve element 20 If the valve element 20 is now - as shown in Fig. 3 and Fig. 4 - in the closed position, ie no flow through the first throttle stage, only a greatly reduced proportion of the supply air in the Chamber 26 and from there via the threaded throttle 30, so the third throttle stage, reach the air outlet duct 16.
- the thread engagement length between the valve element 20 and the adjustment sleeve 32 and thus the effective throttling distance of the threaded throttle 30 can be set in a targeted or very precise manner for fine adjustment of the smallest flow rates.
- the adjustment sleeve 32 has a drive that is easily accessible on the outside of the housing, here in the form of a twisting slot 38 .
- the rotary movement of the adjusting sleeve 32 and thus a linear movement of the valve element 20 can be carried out in a simple manner using a screwdriver.
- the adjustment sleeve 32 has a circumferential latching surface 40 on the outside, and a spring-loaded latching element 42 is arranged in the throttle housing 12 and has a counter-contour designed to complement the latching surface 40, which latching surface 40 of the adjustment sleeve 32 is engaged, see Fig. 5.
- valve element 20 has a multi-part design and comprises a first valve element component 20-1 having the filter element 36, a second valve element component 20-2 carrying the external thread of the threaded throttle 30, and a throttle channel 28 having and thus forming the third throttle stage third valve element component 20-3.
- first and first valve element components 20-1 and 20-2 are firmly connected to one another by means of a screw connection.
- the first valve element component 20-1 has an external thread and the second valve element component 20-2 has an internal thread designed to correspond thereto, so that the two components can be firmly screwed together.
- the first and second valve element components 20-1, 20-2 are sealed by a seal, here in the form of an O-ring 44, so that no supply air can get into the through hole 24 via the gap between the two components .
- the third valve element component 20-3 is--as FIG. 3 and FIG. 4 also show--arranged in the valve element component 20-2 and connected to it in a materially bonded manner.
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Abstract
The invention relates to an adjustable throttle element (10), in particular for supplying air to or removing air from a pneumatic drive of an actuator valve. The invention is characterized by a throttle housing (12), which comprises an air feed channel (14), an air discharge channel (16), and a valve seat (18) that is formed in the flow channel between the air feed and air discharge channel (14, 16), and by a valve element (20), which has a valve section (22) that is designed to correspond to the valve seat (18), is adjustably mounted in the throttle housing (12), and can be moved between a completely open and completely closed position, wherein the valve element (22) has a passage bore (24), via which the air feed channel (14) is connected to a chamber (26) when the valve element (20) is closed, said air feed channel being fluidically connected to the air discharge channel (16) via the chamber (26). The passage bore (24) discharge region which opens into the chamber (26) is designed as a throttle channel (28), and the fluidically communicating connection between the chamber (26) and the air discharge channel (16) is designed as a thread-type throttle (30) which acts between the valve element (20) and the chamber (26).
Description
Einstellbares Drosselelement Adjustable throttle element
Die Erfindung betrifft ein einstellbares Drosselelement, insbesondere zum Be- und Entlüften eines pneumatischen Antriebs eine Stellventils gemäß dem Anspruch 1. The invention relates to an adjustable throttle element, in particular for pressurizing and venting a pneumatic drive of a control valve according to claim 1.
Es ist bekannt Drosselelemente zum Belüften bzw. Entlüften von einfach wirkenden pneumatischen Antrieben zu verwenden. Solche Antriebe werden z.B. zu Betätigung von Stellventile genutzt. Zum Ansteuern dieser Antriebe kommen Stellungsregler oder Magnetventile zum Einsatz. Zum Verfahren eines Antriebs wird eine Zuluftquelle mittels z.B. Stellungsregler bzw. Magnetventil freigegeben und die Druckluft gelangt in den Druckraum des Antriebs. Der Druckraum expandiert gegen eine Federvorspannung und das an eine Antriebsstange gekoppelte Ventilglied verändert die Lage zum Freigeben oder Verschließen des Durchlasses eines Stellventils zur Regulierung von Prozessfluid. Zum Verfahren des Ventilglieds in die ursprüngliche Lage wird die Zuluftquelle verschlossen und die Druckluft im Druckraum des Antriebes an die Atmosphäre freigesetzt. Aufgrund der Federvorspannung des Druckraumes gelangt die Druckluft in die Atmosphäre und das Ventilglied bewegt sich in die ursprüngliche Position. It is known to use throttle elements for aerating or venting single-acting pneumatic drives. Such drives are used, for example, to actuate control valves. Positioners or solenoid valves are used to control these drives. To move a drive, a supply air source is released by means of a positioner or solenoid valve, for example, and the compressed air enters the pressure chamber of the drive. The pressure chamber expands against a spring preload and the valve member, which is coupled to a drive rod, changes the position in order to open or close the passage of a control valve for regulating process fluid. To move the valve element to its original position, the supply air source is closed and the compressed air in the pressure chamber of the drive is released to the atmosphere. Due to the spring preload of the pressure chamber, the compressed air escapes into the atmosphere and the valve member moves to its original position.
Aus der DE 2006 014476 B3 ist ein Drosselelement bekannt, das in Form einer Gewindedrossel ausgebildet ist. Das Drosselelement besteht aus einer mit einem Innengewinde versehenen Hülse und einer in dieser schraubenden, mit einem Außengewinde versehenen Stange, wobei das Spiel zwischen der Flankenspitze der beiden Gewinde und dem Grund der beiden Gewinde die Drosselstrecke bildet. DE 2006 014476 B3 discloses a throttle element which is designed in the form of a threaded throttle. The throttling element consists of a sleeve provided with an internal thread and a rod screwed therein and provided with an external thread, the clearance between the flank tip of the two threads and the base of the two threads forming the throttling section.
Ein weiteres verstellbares Drosselelement ist in der DE 10 2007 000 143 A1 offenbart. Das Drosselelement zeichnet sich dadurch aus, dass ein- oder mehrteiliger Drosselkörper in eine Bohrung eines Trägers eingesetzt ist und eine Drosselstrecke ausbildet. Die Drosselstrecke verläuft dabei zwischen der Bohrungswand und der Außenwand des Drosselkörpers und besteht aus mindestens einem gewundenen Drosselkanal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein einstellbares Drosselelement, insbesondere zum Be- und Entlüften eines pneumatischen Antriebs eines Stellventils, anzugeben, welches in der Lage ist neben großer Durchflussmengen auch sehr kleine Durchflussmengen präzise einzustellen. Another adjustable throttle element is disclosed in DE 10 2007 000 143 A1. The throttle element is characterized in that a one-part or multi-part throttle body is inserted into a bore of a carrier and forms a throttle section. The throttle section runs between the bore wall and the outer wall of the throttle body and consists of at least one twisted throttle channel. The invention is based on the object of specifying an adjustable throttle element, in particular for pressurizing and venting a pneumatic drive of a control valve, which is able to precisely set not only large flow rates but also very small flow rates.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. This object is solved by the features of claim 1.
Die Unteransprüche 2 bis 16 bilden vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen einstellbaren Drosselelements. Subclaims 2 to 16 form advantageous developments of the adjustable throttle element according to the invention.
Das erfindungsgemäße einstellbare Drosselelement, insbesondere zum Be- und Entlüften eines pneumatischen Antriebs eine Stellventils, zeichnet sich dadurch aus, dass das Drosselelement ein Drosselgehäuse aufweist, das einen Luftzuführkanal und einen Luftabführkanal sowie einen im Strömungskanal zwischen Luftzuführ- und Luftabführkanal ausgebildeten Ventilsitz umfasst und in dem ein Ventilelement, das ein korrespondierend zum Ventilsitz ausgebildetes Ventilglied aufweist, verstellbar gelagert ist und zwischen einer vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Position verfahrbar ist. Ferner weist das Ventilelement eine Durchgangsbohrung auf, über die in geschlossener Position des Ventilelements der Luftzuführkanal mit einer Kammer und über die Kammer mit dem Luftabführkanal fluidisch kommunizierend verbunden ist, wobei der in die Kammer mündende Austrittsbereich der Durchgangsbohrung als ein Drosselkanal ausgebildet ist und die fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der Kammer und dem Luftabführkanal als eine zwischen dem Ventilelement und der Kammer wirksame Gewindedrossel ausgebildet ist. The adjustable throttle element according to the invention, in particular for pressurizing and venting a pneumatic drive of a control valve, is characterized in that the throttle element has a throttle housing which comprises an air supply duct and an air discharge duct and a valve seat formed in the flow duct between the air supply and air discharge duct and in which a valve element, which has a valve member designed to correspond to the valve seat, is mounted adjustably and can be moved between a fully open and a fully closed position. Furthermore, the valve element has a through-bore via which, in the closed position of the valve element, the air supply duct is connected to a chamber and via the chamber to the air discharge duct in fluidic communication, with the outlet area of the through-bore opening into the chamber being designed as a throttle duct and the fluidly communicating Connection between the chamber and the air discharge channel is formed as an effective between the valve element and the chamber threaded throttle.
Lediglich der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass die obige Formulierung, nämlich dass die fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der Kammer und dem Luftabführkanal als eine zwischen dem Ventilelement und der Kammer wirksame Gewindedrossel ausgebildet ist, so zu verstehen ist, dass das Ventilelement und die Kammer über ein Gewinde in schraubenden in Eingriff miteinander stehen. D.h., die Drosselstrecke der Gewindedrossel ist durch das Spiel zwischen dem ventilelementseitigen und kammerseitigen Gewinde, also dem Spiel zwischen Flankenspitze der beiden Gewinde und dem Spiel zwischen dem Grund der beiden Gewinde gebildet. Merely for the sake of completeness, it is pointed out that the above formulation, namely that the fluidly communicating connection between the chamber and the air discharge duct is designed as a threaded throttle effective between the valve element and the chamber, is to be understood in such a way that the valve element and the chamber a thread in screwing engagement with each other. That is, the throttle section of the threaded throttle is formed by the play between the thread on the valve element side and the chamber side, i.e. the play between the tip of the flank of the two threads and the play between the base of the two threads.
Die erfindungsgemäße Ausbildung, nämlich Vorsehen des Ventilsitzes/Ventilglieds als eine erste Drosselstufe, des als Festdrossel wirkenden Drosselkanals als eine zweite Drosselstufe sowie eine als Gewindedrossel ausgebildete dritte Drosselstufe, erweist sich als besonders vorteilhaft, da nunmehr
mitels des Drosselelements sehr große Durchflussmengen als auch sehr kleine Durchflüsse präzise eingestellt werden können: The inventive design, namely the provision of the valve seat/valve member as a first throttle stage, the throttle channel acting as a fixed throttle as a second throttle stage and a third throttle stage designed as a threaded throttle, proves to be particularly advantageous because now Using the throttle element, very large flow rates as well as very small flow rates can be set precisely:
So ist es nunmehr möglich über die erste Drosselstufe, also das den Ventilsitz aufweisende Ventilsitzelement sowie dem im Drosselgehäuse ausgebildeten korrespondierenden Ventilsitz, sehr große Durchflüsse zu realisieren, da in der offenen Position die Zuluft fast ungehindert in den pneumatischen Antrieb des Stellventils gelangen kann. D.h. der Antrieb kann mit der maximalen Geschwindigkeit befüllt werden. Die Verfahrenszeit des Stellventils ist maximal. It is now possible to realize very large flow rates via the first throttle stage, i.e. the valve seat element that has the valve seat and the corresponding valve seat formed in the throttle housing, since in the open position the supply air can reach the pneumatic drive of the control valve almost unhindered. This means that the drive can be filled at the maximum speed. The process time of the control valve is at its maximum.
In der geschlossenen Position ist zwar kein Durchfluss für die Zuluft über die erste Drosselstufe mehr möglich, jedoch kann durch die als Festdrossel ausgebildete zweite Drosselstufe, also die in das Ventilelement eingebrachte Durchgangsbohrung und deren als Drosselkanal ausgebildeter Austrittsbereich, ein stark reduzierter Anteil der Zuluft in die Strömungs- bzw. Durchströmungsrichtung S betrachtet dahinter angeordnete Kammer entweichen. Weiter gelangt diese reduzierte Druckluft in die als Gewindedrossel ausgebildete drite Drosselstufe und von dort zum Luftaustrittskanal. Über eine entsprechende Einstellung der dritten Drosselstufe, also Einstellung der in Eingriff stehende Gewindelänge, ist eine Feinjustage ermöglicht, d.h. es kann eine minimale Geschwindigkeit im Verfahren des pneumatischen Antriebs eingestellt werden. In the closed position, it is no longer possible for the supply air to flow via the first throttle stage, but the second throttle stage designed as a fixed throttle, i.e. the through hole in the valve element and its outlet area designed as a throttle channel, allows a greatly reduced proportion of the supply air to flow into the Flow or through-flow direction S viewed downstream chamber escape. This reduced compressed air then reaches the third throttle stage designed as a threaded throttle and from there to the air outlet duct. A fine adjustment is possible via a corresponding setting of the third throttle stage, i.e. setting the engaged thread length, i.e. a minimum speed in the process of the pneumatic drive can be set.
Vorteilhaft ist zudem, dass - da das Bauteil Ventilelement das einzige Einstellelement darstellt - es nunmehr möglich ist, durch Verfahren eines einzigen Bauteils, nämlich des Ventilelements, einerseits sehr große Durchflussmengen als auch sehr kleine Durchflussmengen präzise justieren zu können. It is also advantageous that—since the component valve element is the only adjustment element—it is now possible, by moving a single component, namely the valve element, to be able to precisely adjust very large flow rates as well as very small flow rates.
Um eine ausreichende Drosselwirkung der zweiten Drosselstufe zu gewährleisten, weist der Drosselkanal eine Drosselöffnung mit einem Durchmesser d < 0,15mm auf. Bevorzugt ist der Durchmesser d so gewählt, dass für diesen gilt: In order to ensure a sufficient throttling effect of the second throttling stage, the throttling channel has a throttling opening with a diameter d<0.15 mm. The diameter d is preferably selected in such a way that the following applies to it:
0,1mm < Durchmesser d < 0,15mm. 0.1mm < diameter d < 0.15mm.
Um ein Verstopfen der Drosselöffnung möglichst zu vermeiden bzw. möglichst unempfindlich gegenüber Verschmutzungen der Zuluft zu sein, weist das Ventilelement in Strömungs- bzw. Durchströmungsrichtung S betrachtet ein dem Eintritsbereich zur Durchgangsbohrung vorgeschaltetes Filterelement auf.
Vorzugsweise sind der Luftzuführkanal und der Luftabführkanal versetzt zueinander, d.h., nicht fluchtend, angeordnet, wobei das Ventilsitzelement in Bezug zu den Kanälen orthogonal ausgerichtet im Drosselgehäuse angeordnet ist. In order to avoid clogging of the throttle opening as far as possible or to be as insensitive as possible to contamination of the supply air, the valve element has a filter element upstream of the entry area to the through bore, viewed in the flow or through-flow direction S. The air supply duct and the air discharge duct are preferably arranged offset to one another, ie not in alignment, with the valve seat element being arranged in the throttle housing in an orthogonally aligned manner in relation to the ducts.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des einstellbaren Drosselelements sieht vor, dass das Ventilelement drehfest und linear verschieblich im Drosselgehäuse gelagert ist und dass im Drosselgehäuse eine fluchtend zum Ventilelement ausgerichtete, in Strömungsrichtung bzw. Durchströmungsrichtung S betrachtet dem Ventilelement nachgeschaltete Einstellhülse angeordnet ist, sodass die Kammer zwischen Ventilelement und der Einstellhülse ausgebildet ist. Dabei ist die Einstellhülse in axialer Richtung fest und drehbar im Gehäuse gelagert, wobei die Einstellhülse ein Innengewinde und das Ventilelement ein dazu korrespondierend ausgebildetes Außengewinde aufweisen, über die die Bauteile Einstellhülse und Ventilelement in Form einer Gewindedrossel miteinander in Eingriff stehen. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass nunmehr durch eine Drehung der Einstellhülse das Ventilelement auf eine einfache Art und Weise verfahren werden kann. A particularly preferred embodiment of the adjustable throttle element provides that the valve element is mounted in the throttle housing in a rotationally fixed and linearly displaceable manner, and that an adjusting sleeve, which is aligned with the valve element and is arranged downstream of the valve element in the direction of flow or flow direction S, is arranged in the throttle housing, so that the chamber between the valve element and the adjustment sleeve is formed. The adjusting sleeve is fixed and rotatable in the housing in the axial direction, the adjusting sleeve having an internal thread and the valve element having a correspondingly formed external thread, via which the adjusting sleeve and valve element components are in engagement with one another in the form of a threaded throttle. The advantage of this configuration is that the valve element can now be moved in a simple manner by rotating the adjusting sleeve.
Um ein unerwünschter Austritt von Druckluft über den Spalt zwischen Drosselgehäuse und Einstellhülse zur Atmosphäre zu vermeiden, ist im Drosselgehäuse eine Dichtung angeordnet, über die die Einstellhülse fluiddicht im Drosselgehäuse gelagert ist. In order to prevent compressed air from escaping undesirably through the gap between the throttle housing and the adjustment sleeve to the atmosphere, a seal is arranged in the throttle housing, via which the adjustment sleeve is mounted in the throttle housing in a fluid-tight manner.
Vorzugsweise weist dabei die Einstellhülse einen gehäuseaußenseitig gut zugänglichen Antrieb auf, über den eine Drehung der Einstellhülse und damit eine Justierung des Ventilelements ermöglicht ist. Besonders bevorzugt ist dabei der Antrieb in Form eines Schlitzes ausgebildet, sodass mittels eines einfachen Schraubendrehes, d.h. ohne spezielle Werkzeuge/Flandhabungsmittel, eine Verstellung der Einstellhülse vorgenommen werden kann. Preferably, the adjustment sleeve has a drive that is easily accessible on the outside of the housing and by means of which a rotation of the adjustment sleeve and thus an adjustment of the valve element is made possible. The drive is particularly preferably designed in the form of a slot, so that the adjustment sleeve can be adjusted by means of a simple screwdriver, i.e. without special tools/handling equipment.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des einstellbaren Drosselelements zeichnet sich dabei dadurch aus, dass die Einstellhülse eine außenseitig umlaufende Rastfläche aufweist und dass im Drosselgehäuse ein federvorgespanntes Rastelement angeordnet ist, wobei das Rastelement eine komplementär zu Rastfläche ausgebildete Gegenkontur aufweist, über die das Rastelement mit der Rastfläche der Einstellhülse in Eingriff steht. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass ein ungewolltes Verstellen der Einstellhülse und damit der Drosseleinstellung verhindert wird. A further preferred embodiment of the adjustable throttle element is characterized in that the adjusting sleeve has a circumferential latching surface on the outside and that a spring-loaded latching element is arranged in the throttle housing, the latching element having a counter-contour designed to complement the latching surface, via which the latching element can be connected to the latching surface of the Adjusting sleeve is engaged. This ensures in an advantageous manner that an unintentional adjustment of the adjustment sleeve and thus the throttle setting is prevented.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Ventilelement mehrteilig ausgebildet und umfasst ein das Filterelement aufweisendes erstes Ventilelementbauteil, ein das Außengewinde der
Gewindedrossel aufweisendes zweites Ventilelementbauteil sowie ein den Drosselkanal aufweisendes drittes Ventilelementbauteil. Die mehrteilige Ausgestaltung erweist sich als vorteilhaft, da hierdurch eine konstruktiv einfache Gestaltung des Ventilelements ermöglicht ist. According to a further preferred embodiment, the valve element has a multi-part design and comprises a first valve element component which has the filter element, a first valve element component which has the external thread Second valve element component having a threaded throttle and a third valve element component having the throttle channel. The multi-part configuration proves to be advantageous, since this enables a structurally simple configuration of the valve element.
Bevorzugt sind dabei das erste und das zweite Ventilelementbauteil über eine Schraubverbindung miteinander verbunden. Gemäß einer konkreten Ausführungsform weist hierzu das erste Ventilelementbauteil ein Außengewinde und das zweite Ventilelementbauteil ein dazu korrespondierend ausgebildetes Innengewinde auf, über die erstes und zweites Ventilelementbauteil miteinander verschraubbar sind. The first and the second valve element component are preferably connected to one another via a screw connection. For this purpose, according to a specific embodiment, the first valve element component has an external thread and the second valve element component has a corresponding internal thread, via which the first and second valve element components can be screwed together.
Eine besonders vorteilhaft Ausführungsform sieht dabei vor, dass der Ventilsitz sich ausgehend vom ersten Ventilelementbauteil zum zweiten Ventilelementbauteil hin erstreckend ausgebildet ist. Mit anderen Worten, das zum Ventilsitz komplementäre Ventilglied erstreckt sich über zwei Bauteile nämlich das erste Ventilelementbauteil und das zweite Ventilelementbauteil. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass bei kompakter Bauform hierdurch über einen langen linearen Verfahrweg ein Dichtsitz zwischen Ventilsitz und Ventilglied ermöglicht ist und damit auch ein großer Verstellweg der Gewindedrossel zur Feinjustierung zur Verfügung gestellt ist. Zur Vermeidung eines unerwünschten Austritts von Druckluft ist dabei im ringspaltförmigen Kontaktbereich zwischen ersten und zweiten Ventilelementbauteil eine Dichtung angeordnet. A particularly advantageous embodiment provides that the valve seat is designed to extend, starting from the first valve element component, towards the second valve element component. In other words, the valve member complementary to the valve seat extends over two components, namely the first valve element component and the second valve element component. The advantage of this configuration is that, with a compact design, a sealing seat between the valve seat and the valve member is made possible over a long linear travel, and thus a large adjustment travel of the threaded throttle is also made available for fine adjustment. To prevent compressed air from escaping undesirably, a seal is arranged in the contact area in the form of an annular gap between the first and second valve element components.
Bevorzugt ist das dritte Ventilelementbauteil als eine in der Durchgangsbohrungen im zweiten Ventilelementbauteil angeordnete Steindrossel ausgebildet, die eine interne Bohrung mit einem Durchmesser d < 0,15mm, insbesondere einen Durchmesser d = 0,12 mm, aufweist. Wie erste Versuche gezeigt haben, ist die Verwendung einer Steindrossel mit einem internen Bohrungsdurchmesser von d= 0,12 mm in Verbindung mit der nachgeschalteten dritten Drosselstufe ausreichend, um eine ausreichende Drosselwirkung zu gewährleisten, sodass auf kleinere Bohrungsdurchmesser in der Steindrossel, die in der Herstellung um ein Vielfaches teurer wären und die trotz Vorsehen eines entsprechenden Filterelements im Eintrittsbereich des Ventilelements zum Verschmutzen bzw. Festsetzen neigen würden, verzichtet werden kann. Somit ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass neben einer kostengünstigen Ausgestaltung des einstellbaren Drosselelements, das Drosselelement zudem unempfindlich gegenüber Verschmutzungen der Zuluft ist. The third valve element component is preferably designed as a stone throttle which is arranged in the through bore in the second valve element component and has an internal bore with a diameter d<0.15 mm, in particular a diameter d=0.12 mm. As initial tests have shown, the use of a stone choke with an internal bore diameter of d= 0.12 mm in conjunction with the downstream third throttling stage is sufficient to ensure a sufficient throttling effect, so that smaller bore diameters in the stone choke used in production would be many times more expensive and would tend to get dirty or stick despite the provision of a corresponding filter element in the inlet area of the valve element, can be dispensed with. It is thus ensured in an advantageous manner that, in addition to a cost-effective configuration of the adjustable throttle element, the throttle element is also insensitive to contamination in the supply air.
Bevorzugt ist dabei die Steindrossel kraft-und/oder stoffschlüssig mit dem zweiten Ventilelementbauteil verbunden.
Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde ein Stellgerät für eine verfahrenstechnische Anlage gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 17 angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, bei dem neben einer Schnellentlüftung des pneumatischen Antriebs auch eine Feinjustierung des pneumatischen Antriebs ermöglicht ist. The stone throttle is preferably connected to the second valve element component in a non-positive and/or material connection. The invention is also based on the object of providing an actuating device for a process engineering plant according to the type specified in the preamble of claim 17, in which, in addition to rapid venting of the pneumatic drive, fine adjustment of the pneumatic drive is also made possible.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 17 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst. This object is achieved by the characterizing features of claim 17 in conjunction with its preamble features.
In bekannter Art und Weise umfasst das Stellgerät ein Stellventil mit einem bewegbar angeordneten Ventilglied zum Regulieren eines Prozessfluids, einen pneumatischen Antrieb zu Bewegen des Ventilglieds sowie ein Drosselelement zum Be- und Entlüften des pneumatischen Antriebs. In a known manner, the control device includes a control valve with a movably arranged valve member for regulating a process fluid, a pneumatic drive for moving the valve member, and a throttle element for pressurizing and venting the pneumatic drive.
Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass das Drosselelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist. According to the invention, it is now provided that the throttle element is designed according to one of claims 1 to 16.
Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Drosselelement lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Stellgerät übertragen, sodass mit diesem die zuvor genannten Vorteile erzielt werden. All statements regarding the throttle element according to the invention can be transferred analogously to the actuating device according to the invention, so that the aforementioned advantages can be achieved with it.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Further advantages and application possibilities of the present invention result from the following description in connection with the exemplary embodiments illustrated in the drawings.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet: In the description, in the claims and in the drawing, the terms used in the list of reference numbers given below and associated reference numbers are used. In the drawing means:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes einstellbares Drosselelement; 1 shows a plan view of an adjustable throttle element according to the invention;
Fig. 2 eine Schnitdarstellung des Drosselelements aus Fig.1 gemäß A-A in einer Ansicht schräg von vorne;
Fig. 3 eine Seitenansicht des Schnittes A-A aus Fig. 2 in vergrößerter Darstellung, wobei sich das Ventilelement in geschlossener Position befindet und bei der Gewindedrossel die geringste Drosselstrecke gestellt ist; FIG. 2 shows a sectional representation of the throttle element from FIG. 1 according to AA in a view obliquely from the front; FIG. FIG. 3 shows a side view of section AA from FIG. 2 in an enlarged representation, with the valve element being in the closed position and with the threaded throttle being set to the smallest throttle distance;
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Schnittes A-A aus Fig. 2 bei geschlossenerFig. 4 is an enlarged view of section A-A of Fig. 2 with the door closed
Ventilelementposition, wobei eine im Vergleich zu Fig. 3 größere Drosselstrecke eingestellt ist, und Valve element position, with a greater throttling distance being set compared to FIG. 3, and
Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Drosselelements aus Fig.1 gemäß B-B in einer Ansicht schräg von von oben. 5 shows a sectional representation of the throttle element from FIG. 1 according to B-B in a view obliquely from above.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen ein insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnetes einstellbares Drosselelement zum Be- und Entlüften eines pneumatischen Antriebs eine Stellventils. 1 and FIG. 2 show an adjustable throttle element, denoted overall by the reference numeral 10, for pressurizing and venting a pneumatic drive of a control valve.
Wie aus Fig. 3 und Fig. 4 ersichtlich, umfasst das Drosselelement 10 ein Drosselgehäuse 12 mit einem Luftzuführkanal 14 und einem in versetzt dazu angeordneten Luftabführkanal 16 sowie einen im Strömungskanal zwischen Luftzuführkanal 14 und Luftabführkanal 16 ausgebildeten Ventilsitz 18, vgl. Fig. 4. Auf die Darstellung einer z. B. über ein Magnetventil schaltbaren, am Luftzuführkanal 14 anzuschließenden Zuluftquelle sowie ein an den Luftabführkanal 16 anzuschließenden pneumatischen Antrieb des Stellventils wurde vorliegend aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. As can be seen from Fig. 3 and Fig. 4, the throttle element 10 comprises a throttle housing 12 with an air supply duct 14 and an air discharge duct 16 arranged offset thereto, as well as a valve seat 18 formed in the flow duct between the air supply duct 14 and the air discharge duct 16, see Fig. 4. On the representation of a z. B. switchable via a solenoid valve, to be connected to the air supply duct 14 supply air and to be connected to the air discharge duct 16 pneumatic drive of the control valve was omitted here for reasons of clarity.
Wie Fig. 3 und Fig. 4 weiter zeigen, umfasst das Drosselelement 10 ferner ein orthogonal zu den beiden Kanälen 14, 16 ausgerichtetes Ventilelement 20. Das Ventilelement 20 ist dabei drehfest und in Erstreckungsrichtung des Ventilelements 20 betrachtet verstellbar, d.h., linear verfahrbar, im Drosselgehäuse 12 gelagert und weist ein korrespondierend zum Ventilsitz 18 ausgebildetes Ventilglied 22 auf. D.h., das Ventilelement 20 ist zwischen der in Fig. 3 dargestellten vollständig geschlossenen Position durch eine entsprechende lineare Verfahrbewegung, vorliegend gemäß Fig. 3 bzw. Fig. 4 durch eine nach rechts gerichtete Verfahrbewegung, in eine vollständig geöffnete Position verfahrbar. As Fig. 3 and Fig. 4 further show, the throttle element 10 also comprises a valve element 20 aligned orthogonally to the two channels 14, 16. The valve element 20 is non-rotatable and, viewed in the direction of extension of the valve element 20, adjustable, i.e. linearly movable, im Mounted throttle housing 12 and has a valve member 22 designed to correspond to the valve seat 18 . That is, the valve element 20 can be moved between the fully closed position shown in FIG. 3 by a corresponding linear displacement movement, in this case according to FIG. 3 or FIG. 4 by a displacement movement directed to the right, into a fully open position.
Die Verdrehsicherung ist vorliegend durch eine am Ventilelement 20 ausgebildete Zunge 21 und eine korrespondierend dazu im Drosselgehäuse 12 eingebrachte Nut 13 realisiert. In the present case, the anti-twist device is realized by a tongue 21 formed on the valve element 20 and a corresponding groove 13 introduced in the throttle housing 12 .
Der im Drosselgehäuse 12 ausgebildeten Ventilsitz 18 und das damit zusammenwirkende Ventilglied 22 des Ventilelements 20 bilden somit eine erste Drosselstufe, mittels der sehr große Durchflüsse zu
realisieren sind, da in der offenen Position die Zuluft über den Luftzuführkanal 14 fast ungehindert in den Luftabführkanal 16 und von dort in den pneumatischen Antrieb des Stellventils gelangen kann. D.h., in der geöffneten Position kann der nachgeschaltete pneumatischen Antrieb mit maximaler Geschwindigkeit befüllt werden und die Verfahrzeit des Stellventils ist maximal. Es sind auch beliebige Zwischenstellungen des Ventilelements 20 und damit des Ventilglied 22 zum Ventilsitz 18 mit reduzierten Durchflussmengen einstellbar. The valve seat 18 formed in the throttle housing 12 and the valve member 22 of the valve element 20 interacting therewith form a first throttle stage, by means of which very large throughflows are to be realized, since in the open position the supply air can pass almost unhindered via the air supply duct 14 into the air discharge duct 16 and from there into the pneumatic drive of the control valve. This means that in the open position, the downstream pneumatic drive can be filled at maximum speed and the travel time of the control valve is maximum. Any intermediate positions of the valve element 20 and thus of the valve member 22 relative to the valve seat 18 with reduced flow rates can also be set.
Zur Feinjustage der Durchflussmenge weist das Drosselelement 10 eine zweite und dritte Drosselstufe auf, die nachfolgend genauer beschrieben werden. For fine adjustment of the flow rate, the throttle element 10 has a second and third throttle stage, which are described in more detail below.
Wie Fig. 3 und Fig. 4 weiter zu entnehmen ist, ist das Ventilelement 20 als ein Hohlteil ausgebildet, mit anderen Worten das Ventilelement 20 weist eine Durchgangsbohrung 24 auf, über die in geschlossener Position des Ventilelements 20, der Luftzuführkanal 14 mit einer, in Strömungs- bzw. Durchströmungsrichtung S betrachtet dem Ventilelement 20 nachgeschalteten Kammer 26 fluidisch kommunizierend verbunden ist. Der in die Kammer 26 mündende Austrittsbereich der Durchgangsbohrung 24 ist dabei als ein als Festdrossel wirkender Drosselkanal 28 ausgebildet und weist eine Drosselöffnung mit einem Durchmesser d=0,12mm auf und bildet die zweite Drosselstufe. As can also be seen from Fig. 3 and Fig. 4, the valve element 20 is designed as a hollow part, in other words the valve element 20 has a through hole 24, via which, in the closed position of the valve element 20, the air supply duct 14 with an in Flow or through-flow direction S considered the valve element 20 downstream chamber 26 is fluidly connected. The outlet area of the through hole 24 that opens into the chamber 26 is designed as a throttle channel 28 acting as a fixed throttle and has a throttle opening with a diameter d=0.12 mm and forms the second throttle stage.
Über eine weitere fluidisch kommunizierende Verbindung steht Kammer 26 ihrerseits mit dem Luftabführkanal 16 in Wirkverbindung. Diese ist als eine verstellbare Gewindedrossel 30 ausgebildet und bildet somit die dritte Drosselstufe. Chamber 26 is in turn operatively connected to air discharge duct 16 via a further fluidically communicating connection. This is designed as an adjustable threaded throttle 30 and thus forms the third throttle stage.
Die die dritte Drosselstufe bildende Gewindedrossel 30 ist dabei zwischen einer im Drosselgehäuse 12 angeordneten Einstellhülse 32 und dem Ventilelement 20 ausgebildet, vgl. Fig. 3 und Fig. 4. Hierzu ist die Einstellhülse 32 axial fest und drehbar im Drosselgehäuse 12 gelagert und steht über ein Innengewinde mit einem am Ventilelement 20 ausgebildeten korrespondierenden Außengewinde in schraubenden Eingriff. The threaded throttle 30 forming the third throttle stage is formed between an adjusting sleeve 32 arranged in the throttle housing 12 and the valve element 20, see Fig. 3 and Fig. 4. For this purpose, the adjusting sleeve 32 is mounted axially fixed and rotatable in the throttle housing 12 and projects over a Internal thread with a trained on the valve member 20 corresponding external thread in screwing engagement.
Die Einstellhülse 32 ist dabei gegenüber dem Drosselgehäuse 12 über eine Dichtung 34, vorliegend in Form eines O Rings, abgedichtet, sodass keine Zuluft in die Atmosphäre gelangen kann. The adjusting sleeve 32 is sealed off from the throttle housing 12 by a seal 34, in the present case in the form of an O ring, so that no supply air can escape into the atmosphere.
Befindet sich nun - wie in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt - das Ventilelement 20 in geschlossener Position, d.h. kein Durchfluss über die erste Drosselstufe, kann über den als Festdrossel ausgebildeten Drosselkanal 28, also die zweite Drosselstufe, lediglich ein stark reduzierter Anteil der Zuluft in die
Kammer 26 und von dort über die Gewindedrossel 30, also die drite Drosselstufe, zum Luftaustritskanal 16 gelangen. Durch eine entsprechende Drehbewegung der Einstellhülse 32 und der damit bedingten linearen Bewegung des Ventilelements 20, kann nunmehr die Gewindeeingriffslänge zwischen Ventilelement 20 und Einstellhülse 32 und damit die wirksame Drosselstrecke der Gewindedrossel 30 zur Feinjustierung kleinster Durchflussmengen gezielt bzw. sehr präzise eingestellt werden. If the valve element 20 is now - as shown in Fig. 3 and Fig. 4 - in the closed position, ie no flow through the first throttle stage, only a greatly reduced proportion of the supply air in the Chamber 26 and from there via the threaded throttle 30, so the third throttle stage, reach the air outlet duct 16. By means of a corresponding rotary movement of the adjustment sleeve 32 and the resulting linear movement of the valve element 20, the thread engagement length between the valve element 20 and the adjustment sleeve 32 and thus the effective throttling distance of the threaded throttle 30 can be set in a targeted or very precise manner for fine adjustment of the smallest flow rates.
Wie insbesondere aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich, weist die Einstellhülse 32 einen gehäuseaußenseitig gut zugänglichen Antrieb, hier in Form eines Verdrehschlitzes 38 auf. Somit kann mittels eines Schraubendrehers die Drehbewegung der Einstellhülse 32 und damit ein lineares Verfahren des Ventilelements 20 auf eine einfache Art und Weise vorgenommen werden. As can be seen in particular from FIGS. 1 and 2 , the adjustment sleeve 32 has a drive that is easily accessible on the outside of the housing, here in the form of a twisting slot 38 . Thus, the rotary movement of the adjusting sleeve 32 and thus a linear movement of the valve element 20 can be carried out in a simple manner using a screwdriver.
Um ein ungewolltes Verstellen der Einstellhülse 32 und damit der gewählten Drosselstellung zu verhindern, weist die Einstellhülse 32 eine außenseitig umlaufende Rastfläche 40 auf und im Drosselgehäuse 12 ist ein federvorgespanntes, eine komplementär zur Rastfläche 40 ausgebildete Gegenkontur aufweisendes Rastelement 42 angeordnet, welches mit der Rastfläche 40 der Einstellhülse 32 in Eingriff steht, vgl. Fig. 5. In order to prevent an unintentional adjustment of the adjustment sleeve 32 and thus of the selected throttle position, the adjustment sleeve 32 has a circumferential latching surface 40 on the outside, and a spring-loaded latching element 42 is arranged in the throttle housing 12 and has a counter-contour designed to complement the latching surface 40, which latching surface 40 of the adjustment sleeve 32 is engaged, see Fig. 5.
Vorliegend ist, wie Fig. 3 und Fig. 4 weiter zu entnehmen ist, das Ventilelement 20 mehrteilig ausgebildet und umfasst ein das Filterelement 36 aufweisendes erstes Ventilelementbauteil 20-1, ein das Außengewinde der Gewindedrossel 30 tragendes zweites Ventilelementbauteil 20-2 sowie ein den Drosselkanal 28 aufweisendes und somit die drite Drosselstufe bildendes drittes Ventilelementbauteil 20-3. In the present case, as can also be seen from FIGS. 3 and 4, the valve element 20 has a multi-part design and comprises a first valve element component 20-1 having the filter element 36, a second valve element component 20-2 carrying the external thread of the threaded throttle 30, and a throttle channel 28 having and thus forming the third throttle stage third valve element component 20-3.
Das erste und erste Ventilelementbauteil 20-1 und 20-2 sind vorliegend mittels einer Schraubverbindung fest miteinander verbunden. Hierzu weist das erste Ventilelementbauteil 20-1 ein Außengewinde und das zweite Ventilelementbauteil 20-2 ein korrespondierend dazu ausgebildetes Innengewinde auf, sodass die beiden Bauteile fest miteinander verschraubbar sind. Wie Fig. 3 und Fig. In the present case, the first and first valve element components 20-1 and 20-2 are firmly connected to one another by means of a screw connection. For this purpose, the first valve element component 20-1 has an external thread and the second valve element component 20-2 has an internal thread designed to correspond thereto, so that the two components can be firmly screwed together. As Fig. 3 and Fig.
4 zu entnehmen ist, sind dabei das erste und zweite Ventilelementbauteil 20-1, 20-2 über eine Dichtung, hier in Form eines O-Rings 44, abgedichtet, sodass keine Zuluft über den Spalt zwischen den beiden Bauteilen in die Durchgangsbohrung 24 gelangen kann. 4, the first and second valve element components 20-1, 20-2 are sealed by a seal, here in the form of an O-ring 44, so that no supply air can get into the through hole 24 via the gap between the two components .
Das dritte Ventilelementbauteil 20-3 ist - wie Fig. 3 und Fig. 4 weiter zeigen - im Ventilelementbauteil 20-2 angeordnet und mit diesem stoffschlüssig verbunden. Vorliegend ist das dritte Ventilelementbauteil
20-3 als eine eine interne Bohrung mit dem Durchmesser d=012mm aufweisende Steindrossel ausgebildet.
The third valve element component 20-3 is--as FIG. 3 and FIG. 4 also show--arranged in the valve element component 20-2 and connected to it in a materially bonded manner. Here is the third valve element component 20-3 is designed as a stone throttle having an internal bore with a diameter of d=0.12 mm.
Bezugszeichenliste Reference List
10 Drosselelement 10 throttle element
12 Drosselgehäuse 12 throttle body
13 Nut 13 slots
14 Luftzuführkanal 14 air supply channel
16 Luftabführkanal 16 air discharge duct
18 Ventilsitz 18 valve seat
20 Ventilelement 20 valve element
20-1 erstes Ventilelementbauteil 20-1 first valve element component
20-2 zweites Ventilelementbauteil 20-2 second valve element component
20-3 drittes Ventilelementbauteil 20-3 third valve element component
21 Zunge 21 tongue
22 Ventilglied 22 valve member
24 Durchgangsbohrung 24 through hole
26 Kammer 26 chamber
28 Drosselkanal 28 throttle channel
30 Gewindedrossel 30 thread choke
32 Einstellhülse 32 adjustment sleeve
34 O-Ring-Dichtung 34 O-ring seal
36 Filterelement 36 filter element
38 Schlitz 38 slot
40 Rastfläche 40 rest area
42 Rastelement 42 locking element
44 O-Ring-Dichtung 44 O-ring seal
S Strömungsrichtung
S flow direction
Claims
1. Einstellbares Drosselelement (10), insbesondere zum Be- und Entlüften eines pneumatischen Antriebs eines Stellventils, gekennzeichnet durch ein Drosselgehäuse (12) mit einem Luftzuführkanal (14) und einem Luftabführkanal (16) und einem im Strömungskanal zwischen Luftzuführ- und Luftabführkanal (14, 16) ausgebildeten Ventilsitz (18), sowie ein Ventilelement (20), das ein korrespondierend zum Ventilsitz (18) ausgebildetes Ventilglied (22) aufweist und das verstellbar im Drosselgehäuse (12) gelagert ist und zwischen einer vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Position verfahrbar ist, wobei das Ventilelement (22) eine Durchgangsbohrung (24) aufweist, über die in geschlossener Position des Ventilelements (20), der Luftzuführkanal (14) mit einer Kammer (26) und über die Kammer (26) mit dem Luftabführkanal (16) fluidisch kommunizierend verbunden ist, wobei der in die Kammer (26) mündende Austrittsbereich der Durchgangsbohrung (24) als ein Drosselkanal (28) ausgebildet ist und die fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der Kammer (26) und dem Luftabführkanal (16) als eine zwischen Ventilelement (20) und Kammer (26) wirksame Gewindedrossel (30) ausgebildet ist. 1. Adjustable throttle element (10), in particular for pressurizing and venting a pneumatic drive of a control valve, characterized by a throttle housing (12) with an air supply duct (14) and an air discharge duct (16) and a flow duct between the air supply and air discharge duct (14 , 16) formed valve seat (18), and a valve element (20) which has a valve member (22) formed to correspond to the valve seat (18) and which is adjustably mounted in the throttle housing (12) and can be moved between a fully open and a fully closed position is, wherein the valve element (22) has a through hole (24) via which, in the closed position of the valve element (20), the air supply duct (14) with a chamber (26) and via the chamber (26) with the air discharge duct (16) is fluidically connected, wherein in the chamber (26) opening out outlet region of the through hole (24) as a throttle channel (28) is formed un d the fluidically communicating connection between the chamber (26) and the air discharge duct (16) is designed as a threaded throttle (30) effective between the valve element (20) and the chamber (26).
2. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkanal (28) eine Drosselöffnung mit einem Durchmesser (d) < 0,15 mm aufweist. 2. Adjustable throttle element (10) according to claim 1, characterized in that the throttle channel (28) has a throttle opening with a diameter (d) <0.15 mm.
3. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (20) in Strömungsrichtung (S) betrachtet ein dem Eintrittsbereich zur Durchgangsbohrung (24) vorgeschaltetes Filterelement (36) aufweist. 3. Adjustable throttle element (10) according to claim 1 or 2, characterized in that the valve element (20) viewed in the direction of flow (S) has a filter element (36) upstream of the entry area to the through bore (24).
4. Einstellbares Drosselelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftzuführkanal (14) und Luftabführkanal (16) versetzt zueinander
angeordnet sind und dass das Ventilelement (20) in Bezug zu den Kanälen (14, 16) orthogonal ausgerichtet im Drosselgehäuse (12) angeordnet ist. 4. Adjustable throttle element (10) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the air supply duct (14) and air discharge duct (16) are offset from one another are arranged and that the valve element (20) is arranged orthogonally aligned in relation to the channels (14, 16) in the throttle body (12).
5. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (20) drehtest und axial verschieblich im Drosselgehäuse (12) gelagert ist und dass im Drosselgehäuse (12) eine fluchtend zum Ventilelement (20) ausgerichtete, in Strömungsrichtung (S) betrachtet dem Ventilelement (20) nachgeschaltete Einstellhülse (32) angeordnet ist, sodass die Kammer (26) zwischen Ventilelement (20) und der Einstellhülse (32) ausgebildet ist, wobei die Einstellhülse (32) in axialer Richtung fest und drehbar im Drosselgehäuse (12) gelagert ist, und wobei die Einstellhülse (32) ein Innengewinde und das Ventilelement (20) ein dazu korrespondierend ausgebildetes Außengewinde aufweisen, über die Einstellhülse (32) und Ventilelement (20) in Form einer Gewindedrossel (30) miteinander in Eingriff stehen. 5. Adjustable throttle element (10) according to claim 4, characterized in that the valve element (20) is rotatably and axially displaceably mounted in the throttle housing (12) and that in the throttle housing (12) is aligned with the valve element (20) and aligned in the direction of flow ( S) the adjusting sleeve (32) is arranged downstream of the valve element (20), so that the chamber (26) is formed between the valve element (20) and the adjusting sleeve (32), the adjusting sleeve (32) being fixed and rotatable in the throttle housing in the axial direction (12), and wherein the adjusting sleeve (32) has an internal thread and the valve element (20) has an external thread designed to correspond thereto, via which the adjusting sleeve (32) and valve element (20) in the form of a threaded throttle (30) engage with one another .
6. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (32) über eine zwischen Drosselgehäuse (12) und Einstellhülse (32) wirksame Dichtung (34) fluiddicht im Drosselgehäuse (12) gelagert ist. 6. Adjustable throttle element (10) according to claim 5, characterized in that the adjusting sleeve (32) is mounted fluid-tight in the throttle housing (12) via a seal (34) acting between the throttle housing (12) and the adjusting sleeve (32).
7. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (32) einen gehäuseaußenseitig zugänglichen Antrieb aufweist. 7. Adjustable throttle element (10) according to claim 5, characterized in that the adjusting sleeve (32) has a housing outside accessible drive.
8. Einstellbares Drosselelement (12) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, der Antrieb in Form eines Schlitzes (38) ausgebildet ist. 8. Adjustable throttle element (12) according to claim 7, characterized in that the drive is designed in the form of a slot (38).
9. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (32) eine außenseitig umlaufende Rastfläche (40) aufweist und dass im Drosselgehäuse (12) ein federvorgespanntes Rastelement (42) angeordnet ist, wobei das Rastelement (42) eine komplementär zur Rastfläche (40) ausgebildetes Gegenkontur aufweist und über die Rastfläche (40) mit der Einstellhülse (32) in Eingriff steht. 9. Adjustable throttle element (10) according to claim 5, characterized in that the adjusting sleeve (32) has a peripheral latching surface (40) on the outside and that a spring-loaded latching element (42) is arranged in the throttle housing (12), the latching element (42) has a counter-contour designed to complement the latching surface (40) and is in engagement with the adjusting sleeve (32) via the latching surface (40).
10. Einstellbares Drosselelement (10) nach Ansprüche 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (20) mehrteilig ausgebildet ist und ein das Filterelement (36) aufweisendes erstes Ventilelementbauteil (20-1), ein das Außengewinde der Gewindedrossel (30)
aufweisendes zweites Ventilelementbauteil (20-2) und ein den Drosselkanal (28) aufweisendes drittes Ventilelementbauteil (20-3) umfasst. 10. Adjustable throttle element (10) according to claim 5, characterized in that the valve element (20) is designed in several parts and a first valve element component (20-1) having the filter element (36), a the external thread of the threaded throttle (30) having the second valve element component (20-2) and the throttle channel (28) having the third valve element component (20-3).
11. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Ventilelementbauteil (20-1, 20-2) über eine Schraubverbindung miteinander verbunden sind. 11. Adjustable throttle element (10) according to claim 10, characterized in that the first and the second valve element component (20-1, 20-2) are connected to one another via a screw connection.
12. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilelementbauteil (20-1) ein Außengewinde und das zweite Ventilelementbauteil (20- 2) ein dazu korrespondierend ausgebildetes Innengewinde aufweist, über die erstes und zweites Ventilelementbauteil (20-1, 20-2) miteinander verschraubbar sind. 12. Adjustable throttle element (10) according to claim 11, characterized in that the first valve element component (20-1) has an external thread and the second valve element component (20-2) has a correspondingly formed internal thread, via the first and second valve element component (20- 1, 20-2) can be screwed together.
13. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (22) sich vom ersten Ventilelementbauteil (20-1) zum zweiten Ventilelementbauteil (20-2) hin erstreckend ausgebildet ist, wobei im ringspaltförmigen Kontaktbereich zwischen ersten und zweiten Ventilelementbauteil (20-1, 20-2) eine Dichtung (44) angeordnet ist. 13. Adjustable throttle element (10) according to claim 12, characterized in that the valve member (22) is designed to extend from the first valve element component (20-1) to the second valve element component (20-2), with the annular gap-shaped contact area between the first and second Valve element component (20-1, 20-2) a seal (44) is arranged.
14. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Ventilelementbauteil (20-3) als eine eine interne Bohrung mit einem Durchmesser (d) < 0,15 mm aufweisende Steindrossel ausgebildet. 14. Adjustable throttle element (10) according to claim 10, characterized in that the third valve element component (20-3) is designed as a stone throttle having an internal bore with a diameter (d) <0.15 mm.
15. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steindrossel in der Durchgangsbohrung (24) im zweiten Ventilelementbauteil (20-2) angeordnet ist. 15. Adjustable throttle element (10) according to claim 14, characterized in that the stone throttle is arranged in the through bore (24) in the second valve element component (20-2).
16. Einstellbares Drosselelement (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steindrossel und kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem zweiten Ventilelementbauteil (20-2) verbunden ist. 16. Adjustable throttle element (10) according to claim 15, characterized in that the stone throttle and non-positive and / or materially connected to the second valve element component (20-2).
17. Stellgerät für eine verfahrenstechnische Anlage, umfassend ein Stellventil mit einem bewegbar angeordneten Ventilglied zum Regulieren eines Prozessfluids, einen pneumatischen Antrieb zum Bewegen des Ventilglieds sowie ein Drosselelement (10) zum Be- und Entlüften des pneumatischen Antriebs, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist.
17. Actuating device for a process engineering plant, comprising a control valve with a movably arranged valve member for regulating a process fluid, a pneumatic drive for moving the valve member and a throttle element (10) for aerating and venting the pneumatic drive, characterized in that the throttle element ( 10) is formed according to any one of claims 1 to 16.
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