DE1096141B - Piston controlled pressure reducing valve - Google Patents
Piston controlled pressure reducing valveInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft ein kolbengesteuertes Druckminderventil. The invention relates to a piston-controlled pressure reducing valve.
Druckminderventile sind bekannt, in deren mit Einlaß- und Auslaßkanälen versehenes Gehäuse ein Zylinder fest eingesetzt ist, welcher mit seiner Zylindereintrittsöffnung mit dem Gehäuseeinlaßkanal und mit seiner Zylinderaustrittsöffnung mit dem Gehäuseauslaßkanal fluchtet und einen hin- und herverschieblichen Kolben aufnimmt, der durch den im Auslaßkanal herrschenden Druck in die Verschlußstellung und durch eine Feder in die Öffnungsstellung gedrückt wird und eine Ausnehmung aufweist, welche die Zylinderein- und -austrittsöffnungen in der Offenstellung des Ventils miteinander verbindet und in der geschlossenen Stellung voneinander trennt.Pressure reducing valves are known in which a cylinder is fixed in the housing provided with inlet and outlet channels is used, which with its cylinder inlet opening with the housing inlet channel and with its cylinder outlet opening is aligned with the housing outlet channel and receives a reciprocating piston, the pressure in the outlet channel in the closed position and a spring in the open position is pressed and has a recess which the cylinder inlet and outlet openings in the Open position of the valve connects with each other and separates from each other in the closed position.
Derartige Druckminderventile mit hin- und herverschieblichen Kolben der bekannten Art weisen eine verhältnismäßig schlechte Druckregelung über dem gesamten Durchflußmengenbereich auf, da der Ausgangsdruck mit steigender Durchflußmenge ziemlich schnell abfällt. Dieser Mangel hat seine Ursache in einer Anzahl von Faktoren, von denen einer der Antrieb der Kraft ist, die auf den Kolben bei Änderungen in der Richtung des durch ihn hindurchströmenden Strömungsmittels ausgeübt wird, wobei sich diese Kraft unmittelbar mit der Geschwindigkeit des Durchflusses ändert.Such pressure reducing valves with reciprocating pistons of the known type have a relatively poor pressure control over the entire flow rate range, since the outlet pressure falls fairly quickly with increasing flow rate. This deficiency has its cause in a number of factors, one of which is the driving force of the force acting on the piston with changes in the direction of the is exerted through it flowing fluid, this force is directly related to the Speed of flow changes.
Der beschriebene Mangel der Druckminderventile dieser Art ist bekannt. Man hat zur Behebung dieses Mangels bereits vorgeschlagen, am Kolbenschieber eine schirmförmige Ablenkungsplatte vorzusehen, die bewirken soll, daß die Richtung des in den Niederdruckraum einströmenden Strömungsmittels umgekehrt wird, so daß der durch den Strom des Strömungsmittels gegen den Kolbenschieber ausgeübte Rückstoß aufgehoben wird. Bei einem derartig ausgebildeten Druckminderventil ergeben sich jedoch in der Strömung erhebliche Turbulenzerscheinungen. Hierdurch ändert sich ständig die auf das Ventil einwirkende Reaktionskraft, so daß eine Kompensationswirkung nur unvollkommen eintritt und diese nicht genügend genau bestimmt werden kann.The described deficiency of the pressure reducing valves of this type is known. One has to remedy this deficiency already proposed to provide an umbrella-shaped deflector plate on the piston valve, which is intended to cause that the direction of the fluid flowing into the low-pressure space is reversed, so that the recoil exerted by the flow of fluid against the spool is canceled. With a pressure reducing valve designed in this way, however, there are considerable turbulence phenomena in the flow. As a result, the reaction force acting on the valve changes constantly, so that a compensation effect occurs only imperfectly and this cannot be determined with sufficient accuracy.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einem Druckminderventil der oben beschriebenen Art die Gleichmäßigkeit des Ausgangsdruckes über einen weiten Bereich der Durchflußgeschwindigkeiten und damit der Durchflußmenge zu erhöhen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in Öffnungsrichtung befindliche Wandung der ringnutförmigen Kolbenausnehmung die Kolbenwandung unter einem großen Winkel und die in Schließrichtung befindliche Wandung der Kolbenausnehmung die Kolbenwand unter einem relativ kleinen Winkel schneidet, während der Zylinder eine ringförmige Ausnehmung mit einem auf die Kolbenausnehmung hin gerichteten und zu dem in Öffnungsrichtung befindlichen Kolbenende hin geneigten Wandteü hat, so daß das in die Kolbenausnehmung ein-Kolbengesteuertes DruckminderventilThe invention has the object, in a pressure reducing valve of the type described above, the Uniformity of the outlet pressure over a wide range of flow rates and thus the Increase the flow rate. This object is achieved in that the opening direction located wall of the annular groove-shaped piston recess the piston wall under a large angle and the wall of the piston recess in the closing direction below the piston wall a relatively small angle, while the cylinder intersects an annular recess with one on the Piston recess directed towards and inclined towards the piston end located in the opening direction Wandteü has, so that the one-piston controlled in the piston recess Pressure reducing valve
Anmelder:Applicant:
The Bendix Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)The Bendix Corporation,
New York, NY (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41Representative: Dr.-Ing. H. Negendank, patent attorney,
Hamburg 36, Neuer Wall 41
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. April 1953Claimed priority:
V. St. v. America April 13, 1953
Donald Zaner Erle, Van Nuys, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt wordenDonald Zaner Alder, Van Nuys, Calif. (V. St. Α.),
has been named as the inventor
tretende Strömungsmittel eine geringe axiale Komponente in Öffnungsrichtung des Kolbens und das die Kolbenausnehmung verlassende Strömungsmittel eine wesentliche axiale Komponente in Schließrichtung des Kolbens erhält, wobei die in Schließrichtung liegende Wandung der Kolbenausnehmung mit der in Öffnungsrichtung liegenden Wandung der Zylinderausnehmung, welch« gegenüber der Kolbenwandung einen kleinen Winkel bildet, einen engen Kanal begrenzt, um den Kolben durch die Strömung in der Kolbenausnehmung mit einer Kraftkomponente zu beaufschlagen, die mit der Strömungsgeschwindigkeit zunimmt und der durch den Auslaßdrnck hervorgerufenen Kraftkomponente entgegenwirkt.emerging fluid has a small axial component in the opening direction of the piston and the piston recess leaving fluid has a substantial axial component in the closing direction of the piston is obtained, the wall of the piston recess lying in the closing direction with that in the opening direction lying wall of the cylinder recess, which «with respect to the piston wall a small angle forms, a narrow channel limited to the piston by the flow in the piston recess with a force component to act on, which increases with the flow velocity and that by the outlet pressure counteracts the induced force component.
Auf diese Weise wird der Antrieb der Kraft des Strömungsmittels in der Richtung umgekehrt, so daß diese Kraft den anderen Kräften entgegenwirkt und bestrebt ist, diese auszugleichen. Weiterhin können in Übereinstimmung mit der Erfindung einige andere Faktoren, die ein Absinken des Ausgangsdrucks bei großen sekundlichen Durchflußmengen bewirken, in der nachstehend beschriebenen Weise vermindert werden. Es wird auf diese Art mit Hilfe des Erfindungsgegenstandes ein einfaches und gut anwendbares Druckminderventil geschaffen, das entweder einen im wesentlichen gleichen Ausgangsdruck bei allen Durchflußgeschwindigkeiten oder einen Ausgangsdruck aufweist, der mit der Steigung der Durchflußgeschwindigkeit sogar anwächst. Weitere Verbesserungen und zweckmäßige Ausgestal-In this way the drive of the force of the fluid is reversed in the direction so that this force counteracts the other forces and strives to balance them out. Furthermore, in In accordance with the invention several other factors that contribute to a decrease in the outlet pressure cause large secondary flow rates can be reduced in the manner described below. In this way, with the aid of the subject matter of the invention, a simple and easily applicable pressure reducing valve becomes created either a substantially equal outlet pressure at all flow rates or has an outlet pressure which even increases with the increase in the flow rate. Further improvements and functional designs
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tungen des Erfindungsgegenstandes sind an Hand der Ausnehmung 35 im linken Ende des Gehäuses 10 erstreckt. Zeichnung erläutert, in der eine Ausführungsform ver- Der Federteller 34 stützt sich nach links gegen eine einfacht dargestellt ist. Hierbei ist auch vorgesehen, dem Stellschraube 37 ab, die aus dem Gehäuse herausragt. Gehäuseauslaßkanal in Abflußrichtung einen stetig zu- Die Schraube kann in einer gewünschten Einstellung nehmenden Durchmesser zu verleihen. Diese Maßnahme 5 durch eine Sicherungsmutter 38 festgelegt werden. Der ist an sich bekannt, weist aber im vorliegenden Fall den den Zapfen 35 führende Teil ist als Endkappe 39 auszusätzlichen Vorteil auf, daß der Druckabfall in dem gebildet und auf das Gehäuse 10 aufgeschraubt. O-Ringe Gehäuseauslaß in Abhängigkeit von der Strömungs- 40 und 41 dienen der üblichen Abdichtung. Die die geschwindigkeit steigt und demgemäß bei höheren Feder 32 enthaltende Kammer steht in offener VerGeschwindigkeiten das Ventil weiter geöffnet wird. io bindung mit der Rückflußöffnung 13.Lines of the subject matter of the invention are based on the recess 35 in the left end of the housing 10 extends. Drawing explained in which an embodiment is The spring plate 34 is supported to the left against a is represented simply. It is also provided that the adjusting screw 37 protrudes from the housing. Housing outlet channel in the outflow direction a steadily closed The screw can be in a desired setting to give increasing diameter. This measure 5 can be fixed by a locking nut 38. Of the is known per se, but in the present case has the part leading the pin 35 to be added as an end cap 39 The advantage is that the pressure drop is formed in the and screwed onto the housing 10. O-rings Housing outlet depending on the flow 40 and 41 are used for the usual sealing. The those speed increases and accordingly at higher spring 32 chamber is in open speed the valve is opened further. io connection with the reflux port 13.
In der nachfolgenden Beschreibung des Erfindungs- Im stromabwärts liegenden Zylinderteü 16 ist in seinemIn the following description of the invention In the downstream cylinder part 16 is in his
gegenstandes werden die Begriffe »in Öffnungsrichtung stromabwärts liegenden Ende ein Dämpfungskolben 45The subject matter is the terms “a damping piston 45, which is located downstream in the opening direction
liegend« und »in Schließrichtung liegend« benutzt. Hierbei gleitend angeordnet. Der Dämpfungskolben liegt amlying "and" lying in the closing direction "are used. Here arranged sliding. The damping piston rests on
kann statt »in Öffnungsrichtung liegend« auch »strom- stromabwärts liegenden Ende des Kolbens 26 an und hatcan instead of “lying in the opening direction” also “downstream end of the piston 26 and has
abwärts liegend« gesagt werden, und in entsprechender 15 eine mittlere Öffnung von im wesentlichen gleichemlying downwards', and in corresponding 15 a central opening of essentially the same
Weise entspricht dem Ausdruck »in Schließrichtung Querschnitt wie die Öffnung des Kolbenlängskanals 29Way corresponds to the expression “cross-section in the closing direction like the opening of the piston longitudinal channel 29
liegend« der Ausdruck »stromaufwärts liegend«. In der und ist zu dieser ausgerichtet. Der Dämpfungskolben 45lying "the expression" lying upstream ". In and is aligned to this. The damping piston 45
Zeichnung zeigt wird normalerweise durch eine schraubenförmige Druck-Drawing shows is normally made by means of a helical pressure
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß feder 46 mit dem stromabwärts liegenden Ende desFig. 1 is a longitudinal section through a spring 46 according to the invention with the downstream end of the
ausgebildetes Druckminderventil, 20 Kolbens 26 in Berührung gehalten. Die Feder ist imformed pressure reducing valve, 20 piston 26 held in contact. The pen is in
Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Darstellung der Fig. 1 Vergleich zu der Feder 32 sehr schwach, so daß sie eineFig. 2 shows a detail from the illustration of FIG. 1 compared to the spring 32 very weak, so that it is a
in größerem Maßstab zur Verdeutlichung der in dem unbeachtliche ausgleichende Wirkung ausübt. Das strom-on a larger scale to illustrate the negligible compensatory effect. The electricity
Kolben vorgesehenen Ausnehmung und der mit ihr zu- abwärts liegende Ende des Gehäuses 10 besteht aus einemThe recess provided for the piston and the end of the housing 10 lying downwards with it consists of one
sammenarbeitenden, in dem Zylinder vorgesehenen Aus- abnehmbaren Abschlußteil 48, der mittels Gewinde mitcooperating, provided in the cylinder removable end part 48, which is threaded with
nehmung. 25 dem Ende des Gehäuses verbunden ist und den Auslaß-taking. 25 is connected to the end of the housing and the outlet
Das Ventil besteht aus einem Gehäuse 10 mit einem kanal 12 bildet. Das stromaufwärts liegende Ende des
Einlaßkanal 11, einem Auslaßkanal 12 und einem Rück- Abschlußteiles 48 wirkt wie ein Anschlag für den Kolben
flußkanal 13. Der innere Teil des Gehäuses 10 hat eine 26 und den davorliegenden Dämpfungskolben 45, indem
Längsbohrung 14 in seinem mittleren Abschnitt, der mit es die Bewegung dieser beiden Kolben in Öffnungsdem
Einlaßkanal 11 in Verbindung steht und einen 30 richtung begrenzt. Der Auslaßkanal 12 hat in Abfluß-Zylinder
15 enthält, welcher zweiteilig ausgebildet ist, richtung einen stetig zunehmenden Durchmesser,
indem er aus einem stromabwärts liegenden Teil 16 und Der Kolben 26 befindet sich in der in der Zeichnung
einem stromaufwärts liegenden Teil 17 besteht. Der dargestellten Lage in der Öffnungsstellung, in welche er
stromabwärts liegende Teil 16 ist mit einer mittleren normalerweise in Ermangelung der Einwirkung anderer
Bohrung 18 und einer Bohrung mit wesentlich größerem 35 Kräfte durch die Feder 32 gedruckt wird. In der offenen
Durchmesser versehen, welche sich von der — in der Stellung verbindet die Ausnehmung 27 des Kolbens den
Zeichnung gesehen — linken Seite her in den Teil 16 des Zylinderdurchfluß 23 mit der Zylinderausnehmung 24,
Zylinders hinein erstreckt, in die der Teil 17 eingepaßt welche, wie oben beschrieben ist, immer mit den Kolben-
und beispielsweise durch Schweißen oder Hartlöten an durchflußkanälen 25 in Verbindung steht, so daß die
der hinteren Seite befestigt ist, wie bei 20 dargestellt. 40 Flüssigkeit von dem Einlaßkanal 11 durch den Zylinder-Der
Teil 17 weist eine Bohrung mit gleichem Durchmesser durchfluß 23, die Kolbenausnehmung 27, die Zylinderwie
die Bohrung 18 des Teiles 16 auf und ist zu diesem aus- ausnehmung 24, den Kolbendurchflußkanal 25, den KoI-gerichtet.
Der Zylinderteü 16 ist mit seitlichen Öffnungen benlängskanal 29 und durch den Auslaßkanal 12 fließt.
21 versehen, welche den Einlaßkanal 11 mit einem ring- Der Kolben bleibt in der offenen Stellung, bis Druckförmigen
Zylinderdurchfluß 23 verbinden, der durch 45 kräfte, die von der Flüssigkeit herrühren, im wesentlichen
einen Bund des Teiles 16 und durch das stromabwärts bei dem stromaufwärts liegenden Ende des Auslaßkanals
liegende Ende des Zylinderteiles 17 abgegrenzt wird. 12 genügend groß werden, um die Kraft der Feder 32 zuThe valve consists of a housing 10 with a channel 12 forms. The upstream end of the inlet channel 11, an outlet channel 12 and a rear end part 48 acts as a stop for the piston flow channel 13. The inner part of the housing 10 has a 26 and the damping piston 45 in front of it, by the longitudinal bore 14 in its central section, which is connected to the movement of these two pistons in the opening of the inlet channel 11 and limits a direction. The outlet channel 12 has an outflow cylinder 15, which is designed in two parts, direction a steadily increasing diameter,
in that it consists of a downstream part 16 and the piston 26 is located in the upstream part 17 in the drawing. The illustrated position in the open position, in which it is the downstream part 16, is pressed by the spring 32 with a central bore 18, normally in the absence of the action of other bores, and a bore with considerably greater forces. Provided in the open diameter, which extends from the left side into the part 16 of the cylinder passage 23 with the cylinder recess 24, cylinder into which the part 17 is fitted, as seen in the position connecting the recess 27 of the piston to the drawing As described above, is always connected to the piston and, for example, by welding or brazing to flow channels 25, so that the rear side is attached, as shown at 20. 40 liquid from the inlet channel 11 through the cylinder-the part 17 has a bore with the same diameter flow 23, the piston recess 27, the cylinder as the bore 18 of the part 16 and is to this recess 24, the piston flow channel 25, the KoI -directed. The cylinder part 16 is benlängskanal 29 with lateral openings and flows through the outlet channel 12. 21, which the inlet channel 11 with a ring- The piston remains in the open position until pressure-shaped cylinder flow 23 connect, which by 45 forces originating from the liquid, essentially a collar of the part 16 and through the downstream at the upstream lying end of the outlet channel lying end of the cylinder part 17 is delimited. 12 are large enough to increase the force of the spring 32
In dem Teil 17 ist in der Nähe seines freien, den überwiegen und den Kolben stromaufwärts zu bewegen. Durchfluß 23 begrenzenden Endes eine ringförmige Aus- Eine derartige Bewegung verkleinert den Durchflußnehmung 24 ausgebildet, die immer mit Kolbendurch- go kanal, der durch die Kolbenausnehmung 27 zwischen flußkanälen 25 in einem Kolben 26 in Verbindung steht, dem Zylinderdurchfluß 23 und der Zylinderausnehmung der in dem Zylinder hin- und herbewegbar ist und an 24 gegeben ist, und unterbricht den Fluß, wenn die beiden Enden über diesen hinaussteht. Der Kolben 26 ist Kolbenausnehmung 27 vollständig in den Bereich der ebenfalls mit einer ringnutförmigen Ausnehmung 27 ver- Zylinderausnehmung 24 bewegt ist. Wenn der Druck in sehen, die etwas stromabwärts von den Durchflußkanälen 55 dem Auslaßkanal noch weiter anwächst, wird der Kolben 25 entfernt ist. 26 weiter stromaufwärts verschoben, bis die Öffnungen 30In the part 17 is near its free, the predominate and move the piston upstream. The end delimiting the flow 23 has an annular shape. Such a movement reduces the flow recess 24 formed, which always go with piston pass through the piston recess 27 between Flow channels 25 in a piston 26 is in communication, the cylinder flow 23 and the cylinder recess which is reciprocable in the cylinder and is given at 24, and interrupts the flow when the protrudes beyond this at both ends. The piston 26 is piston recess 27 completely in the area of the cylinder recess 24 is also moved with an annular groove-shaped recess 27. When the pressure is in see, which grows a little downstream of the flow channels 55 the outlet channel even further, the piston will 25 is away. 26 shifted further upstream until the openings 30
Der Kolben 26 ist weiterhin mit einem mittleren aus dem Bereich des Zylinders gelangen und die Flüssig-The piston 26 continues to come out of the area of the cylinder with a middle one and the liquid
Längskanal 29 versehen, der sich von dem stromabwärts keit in den Rückflußkanal 13 abströmen kann,Longitudinal channel 29 is provided, which can flow away from the downstream speed in the return channel 13,
liegenden Ende, dem rechten Ende des Kolbens, durch Die unmittelbaren Druckkräfte, die den Kolben 26lying end, the right end of the piston, by the immediate compressive forces that the piston 26
dessen größeren Teil erstreckt und mit den Durchfluß- 60 stromaufwärts treiben, wirken gegen seine ringförmige,the greater part of which extends and drifts upstream with the flow-through 60, act against its annular,
kanälen 25 sowie mit Öffnungen 30 in Verbindung steht, stromabwärts liegende Stirnseite 26« und gegen daschannels 25 as well as with openings 30 in connection, downstream end face 26 "and against the
die stromaufwärts von den Durchflußkanälen angeordnet stromaufwärts liegende Ende 29 a des Längskanals 29. Inthe upstream of the flow channels arranged upstream end 29 a of the longitudinal channel 29. In
sind. diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß der Zweck desare. In this context it should be noted that the purpose of
Der Kolben 26 wird fortwährend durch die Kraft Dämpfungskolbens 45 allein darin liegt, eine plötzlicheThe piston 26 is continually due to the force damping piston 45 alone in it, a sudden
federnder Mittel, die aus einer schraubenförmigen Druck- 65 Bewegung des Kolbens 26 stromabwärts sowie eine sichresilient means, which result from a helical pressure 65 movement of the piston 26 downstream as well as a
feder 32 bestehen, nach rechts getrieben. Diese Feder ist ergebende starke Steigerung des Druckes in dem Auslaßzwischen einem Federteller 33, der sich gegen das linke kanal zu verhindern. Eine solche Bewegung ist bestrebt,spring 32 exist, driven to the right. This spring is a resultant large increase in pressure in the outlet between a spring plate 33, which prevent itself against the left channel. Such a movement seeks to
Ende des Kolbens 26 abstützt, und einem verstellbaren, ein Vakuum an der stromaufwärts liegenden Seite des das Widerlager bildenden Federteller 34 eingespannt, der Dämpfungskolbens zu erzeugen, welches den letzterenEnd of the piston 26 is supported, and an adjustable, a vacuum on the upstream side of the the abutment forming spring plate 34 clamped to produce the damping piston, which the latter
mit einem Zapfen 35 versehen ist, welcher sich in eine 70 von dieser Bewegung abhält, wenn die Flüssigkeit, dieis provided with a pin 35, which prevents this movement in a 70 when the liquid, the
am Umfang des vornUegenden Dämpfungskolbens sowie durch eine Nut 26 δ in der Kolbenstirnseite 26 a durchfließt,
nicht berücksichtigt wird.
Eine stromaufwärts verlaufende Bewegung des Kolbensflows through the circumference of the damping piston in front and through a groove 26 δ in the piston face 26 a, is not taken into account.
Upstream movement of the piston
26 wird nicht durch den vorderen Dämpfungskolben 45 gesteuert, da ein plötzlicher Anstieg des Druckes in dem Auslaßkanal 12, der gegen die Kolbenflächen 26 a und 29« wirkt, den Kolben 26 von dem vornliegenden Dämpfungskolben 45 fortbewegen kann. 26 is not controlled by the front cushion piston 45 because of a sudden increase in pressure in the Outlet channel 12, which acts against piston surfaces 26 a and 29 ″, can move piston 26 away from damping piston 45 located in front.
Zu diesen Druckkräften, die gegen die Stirnseite 25 « des Kolbens 26 und das Ende 29 β des Kolbendurchflußkanals 29 wirken, treten Kräfte, die von der Änderung der Richtung des Flüssigkeitsflusses herrühren, welche in Abhängigkeit von der Bewegungsgröße der Flüssigkeit stehen und als »Antriebskräfte« bezeichnet werden. Diese Kräfte werden in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung ausgenutzt, um auf den Kolben einwirkende Kräfte zu erzeugen, die die Kraft der Feder 32 unterstützen. Es ist zu beachten, daß in dem Ventil dieser Art eine Kraft, die der Feder 32 entgegensteht, bestrebt ist, das Ventil zu schließen und den Auslaßdruck zu vermindern, während eine Kraft, die die Feder 32 unterstützt, versucht, das Ventil zu öffnen und den Auslaßdruck zu steigern.To these compressive forces, which against the face 25 " of the piston 26 and the end 29 β of the piston flow channel 29 act, forces arise from the change the direction of the liquid flow, which depends on the amount of movement of the liquid stand and are referred to as "driving forces". These forces are used in conjunction with the present Invention exploited to generate forces acting on the piston, which support the force of the spring 32. It should be noted that in the valve of this type a force which opposes the spring 32 tends to to close the valve and decrease the outlet pressure while a force assisting spring 32 tries to open the valve and increase the outlet pressure.
Bei Betrachtung der Antriebskräfte muß beachtet werden, daß die stromaufwärts liegende Wand 23« des Zylinderdurchflusses 23 nach innen stromabwärts geneigt ist, bezogen auf die Strömungsrichtung in den Kanälen 29 und 12, und daß die stromabwärts liegende Wand 27 δ der Ausnehmung 27 unter einem großen Winkel zu der Achse des Kolbens verläuft, während die Wand27«, die stromaufwärts liegt, in einem viel kleineren Winkel zu der Kolbenachse verläuft. Andererseits liegt die Wand 24 δ der Zylinderausnehmung 24, die stromabwärts liegt, in einem kleinen Winkel zu der Kolbenachse, während die stromaufwärts liegende Wand 24« unter einem großen Winkel zu der Kolbenachse verläuft, und zwar annähernd parallel zu der stromabwärts liegenden Wand 27δ.When considering the driving forces, it must be noted that the upstream wall 23 "des Cylinder flow 23 is inclined inwardly downstream, based on the direction of flow in the Channels 29 and 12, and that the downstream wall 27 δ of the recess 27 at a large angle runs to the axis of the piston, while the wall 27 ', which is upstream, is at a much smaller angle runs to the piston axis. On the other hand, the wall 24 δ of the cylinder recess 24 is located downstream is at a small angle to the piston axis, while the upstream wall 24 "is below at a large angle to the piston axis, approximately parallel to the downstream one Wall 27δ.
Infolge dieser Formgebung des Durchflusses 23 und der Ausnehmungen 27 und 24 tritt die Flüssigkeit in die Ausnehmung 27 des Kolbens vom Durchfluß 23 her in einer Richtung mit einer großen radialen Komponente und einer kleinen, stromabwärts gerichteten Komponente ein. Andererseits hat die Flüssigkeit, die die AusnehmungAs a result of this shape of the passage 23 and the recesses 27 and 24, the liquid enters the Recess 27 of the piston from the flow 23 in a direction with a large radial component and a small, downstream component. On the other hand, the liquid that has the recess
27 verläßt, eine kleinere radiale Komponente und eine hauptsächlich stromaufwärts gerichtete axiale Komponente. Infolgedessen wird eine stromabwärts wirkende axiale Kraft an den Kolben 26 angelegt, die durch die Bewegungsgröße der durch die Öffnung fließenden Flüssigkeit bestimmt wird und von der Durchflußgeschwindigkeit abhängt.27 leaves, a minor radial component and a mainly upstream axial component. As a result, a downstream axial force is applied to the piston 26 by the Movement size of the liquid flowing through the opening is determined and the flow rate depends.
Die in die Zylinderausnehmung 24 eintretende Flüssigkeit weist anfänglich eine kleine radiale Komponente und eine große, stromaufwärts gerichtete axiale Komponente auf. Diese Richtung wird jedoch völlig geändert, so daß die Flüssigkeit die Ausnehmung 24 mit einer hauptsächlich radialen Komponente und einer beträchtlich stromabwärts gerichteten axialen Komponente verläßt. Infolgedessen fließt die Flüssigkeit durch die Kolbendurchflußkanäle 25, ohne eine große axiale Kraft auf den Kolben in einer Richtung auszuüben. Wenn jedoch die Flüssigkeit in den Längsflußkanal 29 von den Durchflußkanälen 25 her eintritt, ist ihre axiale Komponente angewachsen und wird mit einer sich ergebenden stromaufwärts gerichteten Antriebskraft an den Kolben gelegt. Diese Kraft ist jedoch viel kleiner, als wenn die Flüssigkeit nicht mit einer hauptsächlich stromabwärts liegenden axialen Komponente in die Durchflußkanäle 25 eintreten würde.The liquid entering the cylinder recess 24 initially has a small radial component and has a large, upstream axial component. However, this direction is completely changed, so that the liquid has the recess 24 with a mainly radial component and a sizeable one downstream axial component leaves. As a result, the liquid flows through the piston flow channels 25 without exerting a large axial force on the piston in one direction. However, if the Liquid entering the longitudinal flow channel 29 from the flow channels 25 is its axial component and is applied to the piston with a resultant upstream driving force. However, this force is much smaller than if the liquid was not mainly downstream axial component in the flow channels 25 would occur.
Die auf den Kolben 26 wirkenden Kräfte, welche sich mit der Durchflußgeschwindigkeit durch das Ventil ändern, sind kurz folgende:The forces acting on the piston 26, which increase with the flow rate through the valve change are briefly as follows:
1. die Kraft infolge der Federspannung der Feder 32,1. the force due to the spring tension of spring 32,
2. Antriebskräfte,2. driving forces,
3. der Druckabfall in dem Kolbenlängskanal 29,3. the pressure drop in the piston longitudinal channel 29,
4. der Druckunterschied zwischen dem Ausgang des Kolbenlängskanals 29 und dem äußeren Ende des Auslaßkanals 12.4. the pressure difference between the outlet of the piston longitudinal channel 29 and the outer end of the Exhaust port 12.
Zu 1: Es ist ersichtlich, daß die Feder 32 bei einer großen Öffnung des Ventils weniger stark angespannt ist, wenn der Kolben 26 sich in seiner äußersten, stromabwärts liegenden Stellung befindet, als es bei einer kleineren Ventilöffnung der Fall ist. Daher wird ein geringerer Ausgangsdruck die Feder eher bei weiter Öffnung als bei kleiner Öffnung des Ventils ausgleichen. Zu 2: Die dynamischen Kräfte werden in der vorliegenden Erfindung ausgenutzt, wie bereits ausgeführt ist, um Antriebskräfte an den Kolben zu legen, die ihn in Strömungsrichtung beaufschlagen oder in die Feder 32 unterstützender Weise.To 1: It can be seen that the spring 32 at a large opening of the valve is less strained when the piston 26 is in its outermost, downstream lying position than is the case with a smaller valve opening. Hence becomes a If the outlet pressure is lower, the spring is more likely to compensate for a wider opening than a smaller opening of the valve. Regarding 2: The dynamic forces are used in the present invention, as already stated is to apply driving forces to the piston, which act on it in the direction of flow or in the spring 32 supportive way.
Zu 3: Der Druckabfall in dem Kolbenlängskanal 29 bewirkt bei großer Durchflußmenge einen größeren Druckunterschied zwischen dem linken Ende des Kanals 29 und der rechten Stirnseite des Kolbens 26 als bei kleiner Durchflußmenge. Daher ist der mittlere Druck, der auf den Kolben entgegen der Kraft der Feder 32 wirkt, größer als der Ausgangsdruck an dem stromabwärts liegenden Ende des Kanals 29 um einen Faktor, der mit der Geschwindigkeit des Durchflusses wächst.Regarding 3: The pressure drop in the piston longitudinal channel 29 causes a greater flow rate when the flow rate is large Pressure difference between the left end of the channel 29 and the right end face of the piston 26 than at small flow rate. Therefore, the mean pressure exerted on the piston is against the force of the spring 32 acts greater than the outlet pressure at the downstream end of the channel 29 by a factor, which grows with the speed of the flow.
Zu 4: Der Druck am Ende des verhältnismäßig kleinen Querschnittes des Längskanals 29 wird infolge des
Venturieffektes kleiner sein als am großen Querschnitt des äußeren Endes des Auslaßkanals 12. Der Druckunterschied
zwischen den Enden des Auslaßkanals 12 wächst mit der Durchflußgeschwindigkeit und ist bestrebt, das
Ventil bei großen Durchflußmengen weiter zu öffnen.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung gegenüber ähnlichen früheren Ventilen dieser Art können dem
folgenden Vergleich der von der Durchflußmenge abhängigen Kräfte in diesem Ventil entnommen werden.
In diesem Zusammenhang wird vorausgesetzt, daß die alte Ventilausführung die gleichen Abmessungen wie das
vorliegende Ventil hat und sich nur in folgendem von diesem unterscheidet:To 4: The pressure at the end of the relatively small cross section of the longitudinal channel 29 will be smaller than at the large cross section of the outer end of the outlet channel 12 due to the Venturi effect to open larger flow rates.
The advantages of the present invention over similar prior valves of this type can be seen in the following comparison of the flow rate dependent forces in this valve. In this context it is assumed that the old valve version has the same dimensions as the present valve and only differs from it in the following ways:
a) Die Ausnehmung 27 in dem Kolben und die Ausnehmung 24 in dem Zylinder sind fortgelassen.a) The recess 27 in the piston and the recess 24 in the cylinder are omitted.
b) Die Kolbendurchflußkanäle 25 laufen in radialer Richtung und sind so angeordnet, daß sie den stromaufwärts liegenden Rand der Einlaßöffnung überlappen. b) The piston flow channels 25 run in the radial direction and are arranged so that they are upstream overlap the lying edge of the inlet opening.
c) Der Auslaßkanal 12 hat den gleichen Durchmesser über seine ganze Länge wie der Querschnitt am äußeren Ende des vorliegenden Ventils.c) The outlet channel 12 has the same diameter over its entire length as the cross-section at outer end of the present valve.
Durchflußmenge von
327,74 cm3/min 60 outlet pressure at a
Flow rate of
327.74 cm 3 / min
einer Durchflußmenge
55 von 30,3 dm3/min ..Outlet pressure at
a flow rate
5 5 from 30.3 dm 3 / min ..
Ausgangsdruckes ...Change of the
Outlet pressure ...
Die vorstehenden Eigenschaften gehören zu Ventilen mit gleichen Abmessungen, wenn sie mit einer FlüssigkeitThe above properties apply to valves with the same dimensions when used with a liquid
mit einem Eingangsdruck von 211 kg/cm2 gespeist werden. In jedem Ventil beträgt der Durchmesser des Auslaßkanals 9,9 mm, des Längskanals 29 3,17 mm, und die anderen Öffnungen und Kanäle stehen dazu im Verhältnis, wie in der Zeichnung gezeigt.fed with an inlet pressure of 211 kg / cm 2. In each valve, the diameter of the outlet channel is 9.9 mm, the longitudinal channel 29 is 3.17 mm, and the other openings and channels are in proportion as shown in the drawing.
Es muß beachtet werden, daß in dem besonderen Ausführungsbeispiel, das von dem neuen Ventil gegeben worden ist, dieses einen ansteigenden Druck mit wachsender Durchflußmenge aufweist im Vergleich zu einem fallenden Druck bei dem früheren Ventil. Dieses ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß in dem früheren Ventil die Summe der Kräfte, die bestrebt waren, den Kolben 26 in die das Ventil schließende Stellung zu bewegen, mit der Durchflußmenge anwuchsen, während sie in dem neuen Ventil kleiner werden. Die Abweichungen bei den die Schließung des Ventils bewirkenden Kräften, die durch verschiedene Faktoren bei der großen Durchflußmenge von 30,3 dm3/min im Vergleich zu denen bei der geringen Durchflußmenge von 327,74 cm3/min erzeugt werden, sind folgende:It must be noted that in the particular embodiment given of the new valve, this has an increasing pressure with increasing flow rate compared to a decreasing pressure in the previous valve. This is due to the fact that in the earlier valve the sum of the forces tending to move the piston 26 to the valve closing position increased with the flow rate, while in the new valve they decrease. The deviations in the forces causing the valve to close, which are generated by various factors at the high flow rate of 30.3 dm 3 / min compared to those at the low flow rate of 327.74 cm 3 / min, are as follows:
VentilOld one
Valve
VentilNew
Valve
Antriebskraft der Flüssigkeit
Druckabfall im Kolbenkanal
Druckabfall im Ausgangskanal Spring strength
Driving force of the liquid
Pressure drop in the piston channel
Pressure drop in the outlet duct
+5
+2,5
-3,6+2.9
+5
+2.5
-3.6
-1,9
+2
-5,6+2.9
-1.9
+2
-5.6
2525th
3030th
Es muß beachtet werden, daß das neue Ventil die Antriebskräfte um 6,9 kg in die Richtung, um den Ausgangsdruck bei der hohen Durchflußgeschwindigkeit zu steigern, ändert und auch die Druckabfälle in den Kolben- und den Ausgangskanälen in der gewünschten Richtung verändert, aber um ein geringeres Ausmaß.It must be noted that the new valve increases the driving force by 6.9 kg in the direction of the outlet pressure to increase at the high flow rate, changes and also the pressure drops in the piston and changed the output channels in the desired direction, but to a lesser extent.
Der Ausgangsdruck bei der hohen Durchflußmenge kann durch die steilere Ausführung der Flächen 27a und/oder 24 δ der Ausnehmungen und durch die weniger steile Ausführung der Wandungen 276 und/oder 24 a vermindert werden, bzw. umgekehrt.The outlet pressure at the high flow rate can be achieved by the steeper design of the surfaces 27a and / or 24 δ of the recesses and due to the less steep design of the walls 276 and / or 24 a be reduced, or vice versa.
Claims (5)
Deutsche Patentschrift Nr. 108 082;
österreichische Patentschrift Nr. 27 663;
französische Patentschriften Nr. 846 773, 683 291; USA.-Patentschriften Nr. 2 563 192, 2 493 111.Considered publications:
German Patent No. 108 082;
Austrian Patent No. 27,663;
French Patent Nos. 846 773, 683 291; U.S. Patent Nos. 2,563,192, 2,493,111.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1096141XA | 1953-04-13 | 1953-04-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1096141B true DE1096141B (en) | 1960-12-29 |
Family
ID=22328617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEB30482A Pending DE1096141B (en) | 1953-04-13 | 1954-04-05 | Piston controlled pressure reducing valve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1096141B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1247107B (en) | 1961-10-10 | 1967-08-10 | Motoren Werke Mannheim Ag | Pressure reducing valve |
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|---|---|---|---|---|
| DE108082C (en) * | ||||
| AT27663B (en) * | 1906-05-14 | 1907-02-25 | Huebner & Mayer Fa | Pressure reducing valve. |
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| US2493111A (en) * | 1945-02-01 | 1950-01-03 | Weatherhead Co | Pressure regulator |
| US2563192A (en) * | 1946-08-26 | 1951-08-07 | Hpm Dev Corp | Apparatus for controlling fluid pressures |
-
1954
- 1954-04-05 DE DEB30482A patent/DE1096141B/en active Pending
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