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DE1500165A1 - Method for controlling the actuator of a regulating device, in particular a solenoid valve - Google Patents

Method for controlling the actuator of a regulating device, in particular a solenoid valve

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Publication number
DE1500165A1
DE1500165A1 DE19651500165 DE1500165A DE1500165A1 DE 1500165 A1 DE1500165 A1 DE 1500165A1 DE 19651500165 DE19651500165 DE 19651500165 DE 1500165 A DE1500165 A DE 1500165A DE 1500165 A1 DE1500165 A1 DE 1500165A1
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DE
Germany
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valve
piston
control
force
flow
Prior art date
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Pending
Application number
DE19651500165
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German (de)
Inventor
Barker George Edward
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Monsanto Co
Original Assignee
Monsanto Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Monsanto Co filed Critical Monsanto Co
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Pending legal-status Critical Current

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Description

Patentanwalt Dipi.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84 Patent attorney Dipi.-Phys. Gerhard Liedl 8 Munich 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

P 15 OO 165.7 B 2701P 15 OO 165.7 B 2701

10. August 1968August 10, 1968

MONSANTO COMPANY, 800 North Lindbergh Boulevard, St. LOUIS, Missouri/USAMONSANTO COMPANY, 800 North Lindbergh Boulevard, St. LOUIS, Missouri / USA

Verfahren zur Steuerung des Stellgliedes einer Regeleinrichtung, insbesondere eines Magnetventils Method for controlling the actuator of a regulating device , in particular a solenoid valve

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Stellgliedes einer Regeleinrichtung, insbesondere eines Magnetventils, mittels eines Erregerstromes, bei dem eine Rückstellkraft auf das Stellglied in Richtung auf eine Endstellung und die Magnetkraft der Magnetspule in Richtung auf die andere Endstellung wirkt.The invention relates to a method for controlling the actuator a control device, in particular a solenoid valve, by means of an excitation current, in which a restoring force is applied to the actuator towards an end position and the magnetic force of the solenoid acts in the direction of the other end position.

N&u UnterlageN & u underlay

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Es ist bekannt, den Ablauf von chemischen Produktionsprozessen in mehr oder weniger großem Ausmaß mit Hilfe von elektrischen Kantrolleinrichtungen zu steuern. Obgleich eine große Anzahl von elektrischen Steuer- und Kontrollelementen bekannt ist, wird das letzte Steuerelement, beispielsweise ein Steuerventil zur Durchflußmessung, häufig nicht elektrisch, sondern pneumatisch gesteuert. Derartige pneumatisch gesteuerte Ventile, wie z.B. ein "Luftmotor11-Ventil, sind von Vorteil, wenn gleichzeitig Überwachungseinrichtungen verwendet werden, die direkt pneumatische Impulse erzeugen. Bei einem elektronisch gesteuerten und vollautomatisch ablaufenden chemischen Produktionsverfahren erweisen sich diese vorgenannten Kontrolleinrichtungen jedoch als unzureichend.It is known to control the sequence of chemical production processes to a greater or lesser extent with the aid of electrical cantrollers. Although a large number of electrical control and monitoring elements are known, the last control element, for example a control valve for flow measurement, is often not electrically but pneumatically controlled. Such pneumatically controlled valves, such as an "air motor 11 valve, are advantageous if monitoring devices are used at the same time that generate pneumatic pulses directly. In an electronically controlled and fully automatic chemical production process, however, these aforementioned control devices prove to be inadequate.

An eine Steuereinrichtung für chemische Arbeitsprozesse ist vor allem die Forderung zu richten, daß sie schnell anspricht. DieserForderung kann jedoch mit einer pneumatisch betätigten Steuereinrichtung nur sehr unvollkommen entsprochen werden. Es wurde deshalb von verschiedener Seite versucht, elektrische Steuereinrichtungen zur Anwendung zu bringen, die jedoch aber noch eine Reihe von Nachteilen aufweisen. Einer dieser Nachteile ist darin zu sehen, daß die bekannten elektrischen Steuerventile mit einem Elektromotor versehen sind,Above all, a control device for chemical work processes is important to demand that she respond quickly. However, this requirement can only be met with a pneumatically operated control device be met very imperfectly. Attempts have therefore been made from various sides to use electrical control devices to bring, but still have a number of disadvantages. One of these disadvantages can be seen in the fact that the known electrical control valves are provided with an electric motor,

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der an die Stelle des bisherigen Luftmotors tritt und sehr teuer ist. Auch bezüglich der Ansprechzeit derartiger elektrischer Ventileinrichtungen bleiben noch manche Wünsche offen. Auch die Ausfallsicherheit muß als ungenügend bezeichnet werden.which takes the place of the previous air motor and is very expensive. With regard to the response time of such electrical valve devices, too, some wishes remain unfulfilled. Also the reliability must be described as insufficient.

Im Hinblick auf die Einschränkungen, denen die pneumatischen Steuersysteme unterworfen sind, weisen die z. Zt. bekannten Steuereinrichtungen vor allem den Nachteil auf, daß die Weite des Dynamikbereiches nicht groß genug und die Ansprech- und Reaktionszeit nicht kurz genug ist. Die Wirksamkeit der bekannten Einrichtungen wird weiterhin dadurch beeinträchtigt, daß die Genauigkeit unzureichend ist und eine unerwünschte, relativ große Hysteresis nicht zu vermeiden ist.With regard to the limitations faced by the pneumatic control systems are subject to the z. Currently known control devices have the main disadvantage that the breadth of the dynamic range not big enough and the response and reaction time is not short enough. The effectiveness of the known facilities will continue impaired in that the accuracy is insufficient and an undesirable, relatively large hysteresis cannot be avoided.

Versuche, die Unzuläng-lichkeiten der bekannten Steuereinrichtungen durch Schaffung geeigneter anderer Einrichtungen zu überwinden, führten zu den sogenannten Magnetventilen, in denen die Bewegung des Stellgliedes, d. h. die Bewegung des Ventilkolbens, mit Hilfe einer stromdurchflossenen Spule bewirkt wird, deren Kern ganz oder teilweise durch den Ventilkolben gebildet wird. Der Kolben wird in solchen Ventilen durch die Schwerkraft oder eine Federkraft, gegebenenfalls auch durch diese beiden Kräfte, in seiner einen EndstellungAttempts to address the inadequacies of the known control devices to overcome by creating suitable other facilities, led to the so-called solenoid valves, in which the movement of the actuator, d. H. the movement of the valve piston, with the help a current-carrying coil is effected, the core of which is wholly or is partially formed by the valve piston. The piston is in such valves by gravity or a spring force, if necessary also through these two forces, in its one end position

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ma Δ. umma Δ. around

gehalten, solange die Spule nicht von einem Strom durchflossen ist. Wird die Spule von einem Strom durchflossen, so baut sich ein Magnetfeld auf, das den Kolben nach Überwindung der Gegenkraft bzw. der Gegenkräfte in seine zweite Endstellung bringt. Derartige Magnetventile, die normalerweise mit Gleichstrom arbeiten, sind beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 1 169 242 und in den USA-Patentschriften 2 570 450 und 3 082 359 beschrieben. Durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise durch einen Kurzschlußring im Inneren der Spule, durch den schnellen Feldwechseln entgegengewirkt wird, wie ihn die Ventilanordnung gemäß USA-Patentschrift 3 082 359 zeigt, oder durch Verwendung eines Haltemagneten anstelle einer Haltefeder, wie dies bei dem Ventil gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 169 242 der Fall ist, kann anstelle von Gleichstrom auch Wechselstrom für die Steuerung von Magnetventilen verwendet werden.held as long as there is no current flowing through the coil. If a current flows through the coil, a magnetic field builds up, which the piston after overcoming the counterforce or the Brings opposing forces into its second end position. Such solenoid valves, which normally work with direct current, are for example in German Auslegeschrift 1 169 242 and in U.S. Patents 2,570,450 and 3,082,359. Through suitable Measures, for example by means of a short-circuit ring inside the coil, which counteracts rapid field changes, as shown by the valve arrangement according to US Pat. No. 3,082,359, or by using a holding magnet instead of a holding spring, As is the case with the valve according to German Auslegeschrift 1 169 242, alternating current can also be used for the Control of solenoid valves can be used.

Allen diesen bekannten Magnetventilen ist dabei die Eigenschaft gemeinsam, daß sich das Stellglied, d. h. der Kolben, entweder in seiner einen oder in seiner anderen Endstellung befindet und daß der ständige Wechsel von der einen in die andere Endstellung, insbesondere unter der Wirkung unkontrollierter axialer Vibrationen, die allerdings , wie die deutsche Auslegeschrift 1 169 $42 zeigt, durch Kunststoffein-All these known solenoid valves have in common the property that the actuator, d. H. the piston, either in its one or in its other end position, and that the permanent one Change from one end position to the other, especially under the effect of uncontrolled axial vibrations, which, however, as the German Auslegeschrift 1 169 $ 42 shows, plastic insert

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lagen am Kolben oder am Ventil in gewissem Umfang beherrscht werden können, starke Verschleißerscheinungen des Ventils zur Folge hat, daß die Genauigkeit der Steuerung unter einer relativ großen Hysterese leidet und daß der Dynamikbereich der Ventile ebenfalls nicht groß genug ist.lay on the piston or on the valve can be controlled to a certain extent can, severe signs of wear of the valve has the consequence that the accuracy of the control is subject to a relatively large hysteresis suffers and that the dynamic range of the valves is also not large enough.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgäbe der Erfindung, ein im Vergleich zu den bisher bekannten Verfahren, verbessertes Verfahren zur Steuerung einer derartigen Steuervorrichtung in Vorschlag zu bringen, so daß der Durchfluß über einen weiten dynamischen Bereich gesteuert und kontrolliert werden kann. Dabei soll insbesondere eine Verwendung als ltKraftausgleich-uVorrichtung möglich sein, mit einer inneren negativen Rückführung zur Erzielung einer verbesserten Stabilität. Weiterhin sollen unkontrollierte axiale und radiale Vibrationen des Ventilkolbens ausgeschaltet werden, wobei insbesondere durch eine Kontrolle der radialen Vibrationen die "Rückprallvibrationen" des Kolbens eliminiert werden sollen.On the basis of this prior art, it is therefore an object of the invention to propose a method for controlling such a control device, which is improved compared to the previously known method, so that the flow can be controlled and monitored over a wide dynamic range. In this case, should be possible and apparatus having an internal negative feedback to achieve an improved stability, in particular a use as a lt Kraftausgleich-. Furthermore, uncontrolled axial and radial vibrations of the valve piston are to be eliminated, the "rebound vibrations" of the piston being eliminated in particular by controlling the radial vibrations.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß einerseits der Maximalwert der zeitlich veränderlichen Magnetkraft größer als die Rückstellkraft und der Mittelwert der zeitlich veränderlichen Magnetkraft kleiner als die Rückstellkraft ist oder daß der Minimalwert der This object is achieved in that on the one hand the maximum value of the time-variable magnetic force is greater than the restoring force and the mean value of the time-variable magnetic force is smaller than the restoring force, or that the minimum value of the

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zeitlich veränderlichen Magnetkraft kleiner als die Rückstellkraft und der Mittelwert der zeitlich veränderlichen Magnetkraft größer als die Rückstellkraft ist.temporally variable magnetic force smaller than the restoring force and the mean value of the time-varying magnetic force is greater than the restoring force.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der beiliegenden Zeichnung ersichtlich.Further details and features of the invention are from the following Description of preferred embodiments based on attached drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt, teilweise aufgebrochen, einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetventiles;Fig. 1 is a vertical section, partially broken away, of a preferred embodiment of an inventive Solenoid valve;

Fig. 2 einen Teilschnitt längs Linie 2-2 in Fig. 1;FIG. 2 shows a partial section along line 2-2 in FIG. 1; FIG.

Fig. 3 eine Diagrammdarstellung einer Steuer- und Kontrolleinrichtung mit dem Magnetventil gemäß Fig. 1;3 shows a diagram of a control and monitoring device with the solenoid valve according to FIG. 1;

Fig. 4 eine Diagrammdarstellung einer Steuer- und Kontrolleinrichtung mit dem Magnetventil gemäß Fig. 1, das als ein Flüssigkeitspegelregler dient;4 shows a diagram of a control and monitoring device with the solenoid valve of Figure 1, which serves as a liquid level regulator;

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Fig. 5 eine schematische Darstellung, teilweise aufgebrochen, eines weiteren Magnetventils, für das das Magnetventil nach Fig. 1 als Schaltventil dient;5 shows a schematic representation, partially broken away, a further solenoid valve for which the solenoid valve according to FIG. 1 serves as a switching valve;

Fig. 6 eine Diagrammdarstellung einer wellenförmigen Spannung, die der Steuereinrichtung nach Fig. 3 zugeführt wird sowie eine graphische Darstellung des so erzeugten Steuerimpulses;FIG. 6 shows a diagram of a wave-shaped voltage which is fed to the control device according to FIG. 3 as well as a graphic representation of the control pulse generated in this way;

Fig. 7 eine Diagrammdaretellung des wellenförmigen der Magnetwicklung zugeführten Spannungsimpulses in zeitlicher Abhängigkeit von der dabei entstehenden Magnetkraft und der Vibrationsbewegung des Ventilkolbens;7 is a diagrammatic representation of the wave-like shape of the magnet winding supplied voltage pulse as a function of time on the resulting magnetic force and the vibratory movement of the valve piston;

Fig. 8 einen Vertikalschnitt, teilweise aufgebrochen, einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetventils;8 shows a vertical section, partially broken away, of a further preferred embodiment of a device according to the invention Solenoid valve;

Fig. 9 einen Teilschnitt längs Linie 9 - 9 in Fig. 8 gemäß Fig. 3;9 shows a partial section along line 9-9 in FIG. 8 according to FIG. 3;

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Fig. 10 eine schematische Darstellung des Magnetventiles gemäß Fig. 8, das als Differenzdruekmesser und Impulsgeber bzw. Empfänger dient;Fig. 10 is a schematic representation of the solenoid valve according to FIG. 8, which is used as a differential pressure meter and Pulse generator or receiver is used;

Fig. 11 einen Vertikalschnitt, teilweise aufgebrochen, einer dritten bevorzugten Ausführungeform eines erfindungsgemäßen Magnetventil;11 is a vertical section, partially broken away, of a third preferred embodiment of a solenoid valve according to the invention;

Fig. 12 einen Teilschnitt längs Linie 12 - 12 in Fig. 11; Fig. 13 einen Teilschnitt längs Linie 13 - 13 in Fig. 11;FIG. 12 shows a partial section along line 12-12 in FIG. 11; FIG. 13 shows a partial section along line 13-13 in FIG. 11;

Fig. 14 eine Diagrammdarstellung der "Rückprallvibration", der Spannung und der magnetischen Kraft in Abhängigkeit der Zeit bei einem Ventil, das nicht mit Führungsringen versehen ist;14 is a graph showing "rebound vibration", tension and magnetic force as a function of time for a valve that is not provided with guide rings;

Fig. 15 eine Diagrammdarstellung ähnlich der gemäß Fig. 14, bei der die axiale Vibration, die magnetische Kraft und die Spannung bei einem erfindlingsgemäßen Ventil in Abhängigkeit der Zeit dargestellt sind;15 shows a diagram similar to that in accordance with FIG. 14, in which the axial vibration, the magnetic force and the voltage in a valve according to the invention as a function of time are shown;

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Fig. 16 einen Vertikalschnitt, teilweise aufgebrochen, einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetventües;16 shows a vertical section, partially broken away, another preferred embodiment of a solenoid valve according to the invention;

Fig. 17 einen Schnitt längs Linie 17 - 17 in Fig. 18; Fig. 18 einen Schnitt längs Linie 18 - 18 in «Big. 16;FIG. 17 shows a section along line 17-17 in FIG. 18; FIG. 18 shows a section along line 18-18 in “Big. 16;

Fig. 19 einen horizontalen Teilschnitt einer besonderen AusfUhrungsform eines Ventilkolbens des Ventiles nach Fig. 16;19 shows a horizontal partial section of a special embodiment of a valve piston of the valve according to Fig. 16;

Fig. 20 einen Vertikalschnitt, teilweise aufgebrochen, einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetventiles;20 shows a vertical section, partially broken away, another preferred embodiment of a solenoid valve according to the invention;

Fig. 21 einen Teilschnitt längs Linie 21 - 21 to Fig· 20;FIG. 21 shows a partial section along line 21-21 to FIG. 20; FIG.

Fig. 22 einen Vertikalschnitt, teilweise aufgebrochen, einer bevorzugten Aueführungeform eines erfindungsgemäßen " Rever eier "-Magnetv entiles;22 shows a vertical section, partially broken away, of a preferred embodiment of an embodiment according to the invention "Rever egg" solenoid valves;

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Fig. 23 einen Teilschnitt längs Linie 23 - 23 in Fig. 22;23 shows a partial section along line 23-23 in FIG. 22;

Fig. 24 einen Teüschnitt einer bevorzugten Ausführungs form eines Ventilsitzes des Ventiles nach Fig. 22;24 shows a partial section of a preferred embodiment of a valve seat of the valve according to FIG. 22;

Fig. 25 einen Teilschnitt einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform eines Ventilsitzes des Ventiles nach Fig. 22;25 shows a partial section of a further preferred embodiment a valve seat of the valve according to FIG. 22;

Fig. 26 eine Diagrammdarstellung einer Steuer- und Kontrolleinrichtung mit dem Magnetventil gemäß Fig. 22;26 shows a diagram of a control and monitoring device with the solenoid valve according to FIG. 22;

Fig. 27, 28, 29, 30 und 31Figs. 27, 28, 29, 30 and 31

elektrische Wellenformen zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Steuereinrichtung gemäß
Fig. 26, wobei
electrical waveforms to illustrate the operation of the control device according to FIG
Fig. 26, where

Fig. 27 eine Vollwelle einer gleichgerichteten Spannung darstellt, die an einen silikongesteuerten Gleichrichter angelegt wird,Fig. 27 shows a full wave of rectified voltage represents that is applied to a silicone-controlled rectifier,

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Fig. 28 eine Halbwelle einer gleichgerichteten28 shows a half-wave of a rectified

Spannung darstellt, die an einen gesteuerten Gleichrichter angelegt wird und zusammen mit einer Widerstandsladung benutzt wird,Represents voltage that is applied to a controlled rectifier and together is used with a resistive charge,

Fig. 29 die Wellenform des elektrischen Stromes darstellt, der einem gesteuerten Gleichrichter zugeführt wird, wobei die Steuereinrichtung nicht mit einer Diode 363 versehen ist,Figure 29 illustrates the waveform of the electric current supplied to a controlled rectifier the control device is not provided with a diode 363,

Fig. 30 die Wellenform des Steuerstromes darstellt,Fig. 30 shows the waveform of the control current,

der dem gesteuerten Gleichrichter in der Steuereinrichtung gemäß Fig. 26 zugeführt wird, wenn die Diode 363 der Magnetspule des Steuerventiles parallel geschaltet ist,which is fed to the controlled rectifier in the control device according to FIG. 26 when the diode 363 of the solenoid of the control valve is connected in parallel,

Fig. 31 den Strom darstellt, der im stationären Gleichgewichtszustand der Magnetspulenwicklung des Ventiles gemäß Fig. 22 zugeführt wird;31 shows the current which, in the steady state of equilibrium, of the solenoid winding of the valve is supplied according to FIG. 22;

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Fig, 32 eine Diagrammdarstellung der Durchflußmenge durch ein Ventil gemäß Fig. 1 in Abhängigkeit des "Zünd"-Winkels und des Steuerwiderstandes der Steuereinrichtung gemäß Fig. 3;32 shows a diagram of the flow rate through a valve according to FIG. 1 as a function of the "ignition" angle and the control resistance of the control device according to FIG. 3;

Fig. 33 eine Karte, auf der die Flüssigkeitskontrollcharakteristiken des Ventiles nach Fig. 1 und die Durchflußmenge als Funktion des Flüssigkeitspegels dargestellt sind; Fig. 33 is a map showing the liquid control characteristics the valve of Figure 1 and the flow rate are shown as a function of the liquid level;

Fig. 34 eine Diagrammdarstellung der Durchflußcharakteristik des "Reversieru-Magnetventiles gemäß - Fig. 22 mit konstantem Einlaßdruck.FIG. 34 is a diagram of the flow characteristics of the "reversing u solenoid valve according to - FIG. 22 with constant inlet pressure.

Allgemeine Beschreibunggeneral description

Mit einem erfindungsgemäßen, elektrisch steuerbaren Ventil erfolgt die Steuerung dadurch, daß die Spannungen, die den Windungen einer Magnetspule zugeführt werden, verändert werden. Ein erfindungsgemäßes Ventil gestattep. die Steuerung des Durchflusses eines Strömunge mediums in Abhängigkeit einer veränderlichen, physikalischen Meßgröße. With an electrically controllable valve according to the invention, the control takes place in that the voltages which are fed to the windings of a magnetic coil are changed. A valve according to the invention permits. the control of the flow of a flow medium as a function of a variable, physical measured variable.

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Eine derartige Meßgröße kann ζ, B, ein Flüssigkeitspegel sein. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung hat demzufolge sehr weite Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise als Flüssigkeitspegelregler, Differenzdruckregler, Temperaturregler usw. Ein erfindungsgemäßes Ventil ist mit einem Einlaß und einem Auslaß versehen, wobei der Auslaß einen Ventilsitz aufweist. Ein Kolben ist bezüglich des Ventilsitzes verschieblich angeordnet, wodurch eine Steuerung des FlUssigkeitsdurchflusses durch das Ventilgehäuse erfolgt. Der Kolben besteht aus Metall und kann durch eine ihn umgebende Magnetspulenwicklung betätigt werden.Such a measured variable can be ζ, B, a liquid level. One The device according to the invention therefore has very wide application possibilities, for example as a liquid level regulator, differential pressure regulator, Temperature controller, etc. A valve according to the invention is provided with an inlet and an outlet, the outlet has a valve seat. A piston is slidable with respect to the valve seat, thereby controlling the flow of liquid takes place through the valve housing. The piston is made of metal and can be actuated by a magnetic coil winding around it will.

Die Steuerung erfolgt nach einem neuartigen Steuerprinzip unter Ausnutzung der Vibrationen und Schwingungen des Kolbens mit bestimmter Periodizität, Die mechanischen Vibrationen des Kolbens werden durch die Einwirkung der Kraft der Magnetspule erzeugt. Während eines Zyklus steigt die auf den Kolben einwirkende Kraft zunächst von einem gewissen Nieeau aus an, erreicht ein Maximum und kehrt sodann zu dem Ausgangsniveau zurück. Wenn die hierbeic entstehende durchschnittliche Kraft gleich oder größer ist der Federkraft, wird der Kolben in einer bestimmten Lage gehalten. Wenn jedoch die auf den Kolben ausgeübte, durchschnittliche Kraft geringer ist als die Federkraft, wird The control takes place according to a new control principle using the vibrations and oscillations of the piston with a certain periodicity. The mechanical vibrations of the piston are generated by the action of the force of the magnetic coil. During a cycle, the force acting on the piston first increases from a certain level, reaches a maximum and then returns to the initial level. If the resulting average force is equal to or greater than the spring force, the piston is held in a certain position. However, if the average force exerted on the piston is less than the spring force, will

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der Kolben während einer gewissen kurzen Zeitdauer des Zyklus von der vorgenannten ersten Lage abgehoben, wenn die maximale Kraft während des Zyklus größer ist als die Federkraft. Wenn der Kolben abgehoben hat, kann seine Bewegung durch die üblichen Differenzialgleichungen beschrieben werden. Das öffnen des Ventiles kann sehr gut durch das Integral für die Zeit zwischen den beiden Endstellungen des Kolbens beschrieben werden,the piston is lifted from the aforementioned first position during a certain short period of the cycle when the maximum force during the cycle is greater than the spring force. When the piston has lifted, its movement can be represented by the usual differential equations to be discribed. The opening of the valve can be done very well by the integral for the time between the two end positions of the piston are described,

Nach der vorstehenden mehr oder weniger allgemeinen Beschreibung der Erfindung werden nunmehr nachfolgend auiheinzelne Details und Ausführungsformen beschrieben. Mit A ist in den Figuren 1 und 2 der Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen magnetischen Steuerventiles bezeichnet. Das Zusammenarbeiten des Ventiles A mit einem elektrischen Steuerkreis ist aus der Diagrammdarstellung gemäß Fig. 3 der Zeichnung ersichtlich. Nachfolgend werden zunächst das Steuerventil A und der Steuerkreis C gemäß Fig. 3 der Zeichnung beschrieben.After the foregoing more or less general description of the invention, the individual details and Embodiments described. With A in Figures 1 and 2 of the drawing, a preferred embodiment of an inventive magnetic control valve called. The cooperation of valve A with an electrical control circuit is shown in the diagram shown in FIG. 3 of the drawing. The control valve A and the control circuit C according to FIG. 3 are first described below described in the drawing.

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- IS -- IS -

SteuerventilControl valve

Das Steuerventil A ist mit einem äußeren Ventilgehäuse 1 versehen, das ein in etwa zylindrisches Spulengehäuse 2 einschließt» Innerhalb des Gehäuses 2 ist eine zylindrische Magnetspule 3 angeordnet, die an ihrem oberen und unteren Ende mit Isolierringen 4 und 5 jeweils versehen ist. Der Isolierring 5 ist auf der Oberfläche einer Platte 6 angeordnet, die einen Teil des äußeren Spuleiigehäuses 2 bildet. Auf der oberen Isolierplatte 4 ist eine kreisförmige " Fluß" -Platte 7 angeordnete Die Anordnung, die aus der Magnetspule 3$ den beiden Isolier ringen 4 und! 5 und aus der " Fluß"-Platte 1F besteht, wird mit Hilfe von Blattfedern 8 nach unten gedrückt. Die Blattfedern 8 sind zwischen der " Fluß" -Platte 7 und der oberen Begrenzungsfläche des Spulengehäuses 2 angeordnet.The control valve A is provided with an outer valve housing 1 which encloses an approximately cylindrical coil housing 2. Inside the housing 2 there is a cylindrical solenoid 3 which is provided at its upper and lower ends with insulating rings 4 and 5, respectively. The insulating ring 5 is arranged on the surface of a plate 6 which forms part of the outer coil housing 2. On the upper insulating plate 4 a circular "flux" plate 7 is arranged The arrangement that from the magnet coil 3 $ the two insulating rings 4 and! 5 and consists of the "river" plate 1 F, is pressed down with the help of leaf springs 8. The leaf springs 8 are arranged between the "flux" plate 7 and the upper boundary surface of the coil housing 2.

Das Spulengehäuse 2 und die Magnetspule 3 sind mit einer zentralen Öffnung versehen, die zur Aufnahme einer Kolbenzylinderanordung 9 dient, die ein zylindrisches Rohr 10 mit einem mittleren, nichtmagnetischen Abschnitt aufweist, der an beiden Enden von zwei magnetischen Abschnitten umgeben ist. Am oberen Ende des Rohres 10 ist ein Bolzen 11 mit Hilfe einer Mutter 12 befestigt. Der Bolzen 11 erstrecktThe coil housing 2 and the solenoid 3 are with a central Provided opening which serves to receive a piston cylinder arrangement 9, which is a cylindrical tube 10 with a central, non-magnetic Has portion which is surrounded at both ends by two magnetic sections. At the top of the tube 10 is a bolt 11 fastened with the aid of a nut 12. The bolt 11 extends

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sich nach innen in das Rohr 10 und weist einen unteren Abschnitt 13 mit reduziertem Durchmesser auf, auf dem eine Druckfeder 15 angeordnet ist. An den Abschnitt 13 schließt sich ein Vorsprung 16 an, dessen untere Fläche 17 als Anschlag für einen Kolben 18 dient, der fin dem Rohr 10 beweglich gelagert ist und mit vier axialen Ausnehmungen 19 versehen ist. Der Kolben 18 ist an seinem oberen Ende eingedreht, wodurch der "Kopf" 19 des Kolbens gebildet wird.extends inwardly into the tube 10 and has a lower section 13 with a reduced diameter, on which a compression spring 15 is arranged is. A projection 16 adjoins the section 13, whose lower surface 17 serves as a stop for a piston 18, the fin the tube 10 is movably mounted and with four axial recesses 19 is provided. The piston 18 is screwed in at its upper end, whereby the "head" 19 of the piston is formed.

Mit dem unteren Ende der Grundplatte 6 ist ein Ventilkörper 20 verschraubt, der mit einer Einlaßöffnung 21 und einer Auslaßöffnung 22 versehen ist. In dem Ventilkörper 20 ist ein Kanal 23 vorgesehen, der mit einer Flüssigkeitskammer 24 in Verbindung steht. Diese Verbindung wird durch eine öffnung 25 gebildet, die in einem nach oben stehenden Auge 26 angeordnet ist. Die Flüssigkeitskammer 24 steht mit dem Auslaß 22 über einen axialen Kanal 27 in Verbindung, der seinerseits mit dem axialen Kanal 23 verbunden ist. Der Einlaß 21 steht mit der Kammer 24 über einen weiteren axialen Kanal 27'ünder Ventilkammer 20 in Verbindung. Das nach oben stehende Auge 26 ist mit einem flachen Kopf versehen, der als Ventilsitz β dient.A valve body 20, which is provided with an inlet opening 21 and an outlet opening 22, is screwed to the lower end of the base plate 6. In the valve body 20, a channel 23 is provided which is in communication with a liquid chamber 24. This connection is formed by an opening 25 which is arranged in an upwardly projecting eye 26. The liquid chamber 24 communicates with the outlet 22 via an axial channel 27, which in turn is connected to the axial channel 23. The inlet 21 communicates with the chamber 24 via a further axial channel 27 ′ and the valve chamber 20. The upwardly projecting eye 26 is provided with a flat head which serves as a valve seat β.

In dem Ventilkolben 18 ist eine Bohrung vorgesehen, die eine Teflonkorrosions scheibe 28 aufnimmt, die von einem Ring 29 aus feoFsionebeständigemIn the valve piston 18 a bore is provided, which a Teflon corrosion Disk 28 receives, which is supported by a ring 29 made of FeoFsionebeständigem

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Stahl umgeben ist. Im Hinblick auf Sekundär- oder "Rückprall-Vibrationen" des Kolbens 18 empfehlen sich Polytetrafluoräthylen bzw. Copolymere aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen als Werkstoff. Derartige Sekundärvibrationen sind nämlich deshalb unerwünscht, da sie die Stabilität des Ventiles beeinträchtigen. Überdies wird das Geräusch, das bei einem Betrieb des Ventiles entsteht, zum größten Teil durch derartige Sekundärvibrationen erzeugt. Es wurde festgestellt, daß Polytetrafluoräthylen als Werkstoff allen anderen Werkstoffen überlegen ist. Polytetrafluoräthylen besitzt einen hohen Elastizitätskoeffizienten und gestattet einen stabilen Betrieb. Rückprallvibrationen werden in ausreichendem Maß zum Verschwinden gebracht und der Ventilsitz s weist eine bemerkenswert vergrößerte Lebensdauer auf. Nähere Einzelheiten und Details bezüglich der Vorzüge und Vorteile von Polytetrafluoräthylen im Vergleich zu anderen Werkstoffen sind nachstehend aufgeführt.Steel is surrounded. With regard to secondary or "rebound vibrations" of the piston 18, polytetrafluoroethylene or copolymers of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene are recommended as the material. Such secondary vibrations are undesirable because they impair the stability of the valve. Moreover, that will Noise that arises when the valve is in operation, for the most part generated by such secondary vibrations. It was determined, that polytetrafluoroethylene is superior to all other materials as a material. Polytetrafluoroethylene has a high Coefficient of elasticity and allows stable operation. Rebound vibrations are made to disappear sufficiently and the valve seat s has a remarkably enlarged Lifetime on. Full details and details regarding the merits and advantages of polytetrafluoroethylene compared to others Materials are listed below.

Eine verbesserte Stabilität läßt sich auch dadurch erreichen, daß unkontrollierbare, wiederholte radiale Vibrationen des Kolbens 18 vermieden werden. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, daß der obere Teil des Kolbens mit einem Polytetrafluoräthylen-Band umwickelt wird. Vorzugsweise wird ein nicht dargestellter Vorsprung auf dem Ventilkörper mit Silber so angelötet, daß der Vorsprung in eine der Ausnehmungen 19 des Kolbens 18 eingreift.Improved stability can also be achieved in that uncontrollable, repeated radial vibrations of the piston 18 can be avoided. This can be achieved, for example, by that the upper part of the piston with a polytetrafluoroethylene tape is wrapped. Preferably, a projection, not shown, is soldered to the valve body with silver so that the The projection engages in one of the recesses 19 of the piston 18.

Diese Ausnehmungen werden so markiert,These recesses are marked in such a way that

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daß der Kolben 18 immer in derselben Lage und Stellung montiert werden kann. Hierdurch werden nachteilige Auswirkungen vermieden, die auf eine leichte Exentrizität des Kolbens 18 in der Öffnung 25 zurückzuführen sind und es werden stets gleichbleibende Verhältnisse im Ventilsitz s erzielt.that the piston 18 can always be mounted in the same position and position. This avoids disadvantageous effects which can be attributed to a slight eccentricity of the piston 18 in the opening 25 and constant conditions in the valve seat s are always achieved.

Das Ventil A ist mit einem Einsatz 30 versehen, der zwei Zuführungen 31 für die Magnetspule 3 aufnimmt. Der Anschluß der Zuführung 31 ist aus Figur 3 der Zeichnung ersichtlich und nachfolgend näher beschrieben. The valve A is provided with an insert 30 which has two inlets 31 for the solenoid 3 receives. The connection of the feed 31 can be seen from FIG. 3 of the drawing and is described in more detail below.

Steuerkreis CControl circuit C

Der in Fig. 3 der Zeichnung schematisch dargestellte Steuerkreis C ist mit einer 120 Volt starken, nicht dargestellten Wechselspannungsquelle versehen. Die Zuführung der Spannung zu der Magnetspule 3 erfolgt über eine Leitung 36 mit einer Sicherung 37. Ein Nulleiter 38 ist mit einer Kathode 39 eines siüfceagesteuerten Gleichrichters 40 verbunden, der mit einer Anode 41 und einem Gitter 42 versehen ist. Die Anode 41 des Gleichrichters 40 ist über einen Heißleiter 43 mit dem gegenüberliegenden Anschluß der Magnetspule 3 verbunden. Ein Festwiderstand 44 ist dem Heißleiter 43 zur Ausschaltung von unerwünsch-The control circuit C shown schematically in Fig. 3 of the drawing is provided with a 120 volt AC voltage source, not shown. The voltage is supplied to the magnetic coil 3 via a line 36 with a fuse 37. A neutral conductor 38 is connected to a cathode 39 of a safety-controlled rectifier 40 which is provided with an anode 41 and a grid 42. The anode 41 of the rectifier 40 is connected to the opposite terminal of the magnet coil 3 via a thermistor 43. A fixed resistor 44 is attached to the thermistor 43 to eliminate undesirable

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ten Temperatureinflüssen parallel geschaltet. Der Zündwinkel der Ausgangsspannung des Kreises C zur Magnetspule 3 wird dadurch gesteuert, daß die Änderungen einer physikalischen Meßgröße gemessen werden, die in Fig. 3 der Zeichnung durch einen veränderlichen Widerstand 45, den sogenannten Kontrollwiderstand, schematisch dargestellt ist.th temperature influences connected in parallel. The firing angle of the output voltage of the circuit C to the magnetic coil 3 is controlled in that the changes in a physical measured variable are measured, which is shown schematically in Fig. 3 of the drawing by a variable resistor 45, the so-called control resistor.

Zur Steuerung des vorgenannten Zündwinkels in Abhängigkeit der gemessenen Änderungen der physikalischen Meßgröße dient ein Transistor 46, der als Relaxationsoszillator benutzt wird. Der Transistor 46 ist mit einer 1-Basis 47, einer 2-Basis 48 und einem Emitter 49 versehen. Der Emitter 49 kann direkt an den veränderlichen Widerstand 45 angeschlossen werden und steht mit einem Kondensator 52 in Verbindung, der seinerseits mit dem Nulleiter 38 verbunden ist. Die 2-Basis 48 des Transistors 46 steht über einen temperaturkompensierenden Widerstand mit einem Begrenzungswiderstand 54 und dem gegenüberliegenden Anschluß des veränderlichen Widerstandes 45 in Verbindung. Die 1-Basis des Transistors 46 ist an die Gitterelektrode 42 des gesteuerten Gleichrichters 40 und an einem Festwiderstand 55 angeschlossen, der seinerseits mit dem Nulleiter 38 in Verbindung steht. Der Begrenzungswiderstand 54 ist weiterhin mit der Kathode einer Diode 56 und mit der Leitung 36 verbunden. Ein Ableiter 57 ist zwischen den beiden LeitungenTo control the aforementioned ignition angle as a function of the measured Changes in the physical measured variable are used by a transistor 46, which is used as a relaxation oscillator. The transistor 46 is provided with a 1-base 47, a 2-base 48 and an emitter 49. The emitter 49 can be connected directly to the variable resistor 45 and is in connection with a capacitor 52, which in turn is connected to the neutral conductor 38. The 2 base 48 of the Transistor 46 is connected to a temperature compensating resistor with a limiting resistor 54 and the opposite terminal of the variable resistor 45 in connection. The 1-base of transistor 46 is connected to grid electrode 42 of the controlled rectifier 40 and connected to a fixed resistor 55, which in turn is connected to the neutral conductor 38. The limiting resistor 54 is also connected to the cathode of a diode 56 and to line 36. An arrester 57 is between the two lines

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36 und 38 eingeschaltet und dient zum Ableiten von Ausgleichspannungen. Zwischen dem einen Anschluß des Widerstandes 53 und dem Nulleiter 38 ist eine Zenerdiode 58 eingeschaltet.36 and 38 switched on and is used to derive compensation voltages. A Zener diode 58 is connected between one connection of the resistor 53 and the neutral conductor 38.

Arbeitsweise des Steuerkreises COperation of the control circuit C

regelbare
Der ... widerstand 45 soll, wie schon vorstehend dargelegt, die
adjustable
The ... resistance 45 should, as already explained above, the

zu messende physikalische Veränderliche repräsentieren. Demzufolge kann der Widerstand 45 durch irgendeinen Impulsgeber ersetzt werden, der dazu geeignet ist, die Änderungen einer physikalischen Meßgröße in Widerstandsänderungen umzuformen. Ein derartiger Impulsgeber kann beispielsweise dazu dienen, die Änderungen eines Flüssigkeitspegels zu steuern und zu registrieren sowie irgendwelche Temperaturänderungen«, Wenn zum Beispiel die Steuerung eines Flüssigkeitspegelsrepresent physical variables to be measured. As a result the resistor 45 can be replaced by any pulse generator which is suitable for the changes in a physical measured variable to transform into changes in resistance. Such a pulse generator can be used, for example, to control and register the changes in a liquid level as well as any temperature changes «, For example, when controlling a liquid level

gewünscht wird, muß die Einrichtung nach Fig. 3 der Zeichnung, ge-is desired, the device according to Fig. 3 of the drawing,

Zündmäß Fig„ 4, abgeändert werden. Der'Winkel der Ausgangsspannung der Magnetspule 3 wird sodann durch Änderungen dieser physikalischen Meßgröße gesteuert. Soweit eine Änderung irgendeiner physikalischen Meßgröße in eine Änderung einer elektrischen Meßgröße, beispielsweise einer Spannung, eines Stromes oder eines Widerstandes, umgeformt werden kann, kann diese Änderung physikalisch durch den veränderlichen Widerstand 45 symbolisiert werden.Ignition according to Fig. 4, can be modified. The angle of the output voltage of the Magnetic coil 3 is then controlled by changes in this physical measured variable. So much for a change in any physical measurable variable converted into a change in an electrical measured variable, for example a voltage, a current or a resistance this change can be symbolized physically by the variable resistor 45.

90982 190982 1

Der Transistor 46, der als Relaxationsoszillator dient, liefert zu einer steuerbaren Zeit einen Stromimpuls an das Gitter des gesteuerten Gleichrichters 40 innerhalb des positiven Zyklus der Eingangsspannung der elektrischen Stromquelle. Dieser Stromimpuls wird dem Gitter 42 des Gleichrichters 40 von der 1-Basis 47 des Transistors 46 zugeführt. Wenn der Gleichrichter 40 dieses Signal erhält, beginnt er so lange zu leiten, bis sich die Stromrichtung umkehrt, wobei der Stromflnß durch die normale Diodenwirkung gestoppt wird. Während des negativen Zyklus ereignet sich somit nichts. Der Betrieb des Relaxationsoszillators beruht auf der besondere,! Wirkungsweise des Transistors 46, wonach eine Leitung zwischen dem Emitter 49 und der 1-Ba.;is 47 verhindert wird, wenn nicht die Emitter-zur-1-Basis -Spannung großer ist als ein kritischer Wert, der durch die Basis-2-Spannung zur Basis-1-Spannung bestimmt ist. Wenn diese Spannungsspitze übe .'schritten wird, fällt der effektive Widerstand zwischen dem Emitter 49 und der 1-Basis bis auf einen Nullwert, Eine Leitung erfolgt so lange, bis die Emitterzur-1-Basis-Spannung unter die Minimumspannung, den sogenannten Tillpunkt, fällt.The transistor 46, which serves as a relaxation oscillator, supplies to one controllable time a current pulse to the grid of the controlled rectifier 40 within the positive cycle of the input voltage electric power source. This current pulse is fed to the grid 42 of the rectifier 40 from the 1-base 47 of the transistor 46. When the rectifier 40 receives this signal, it begins to conduct until the direction of the current is reversed, the current flowing through the normal diode action is stopped. So nothing happens during the negative cycle. The operation of the relaxation oscillator is based on the special! Operation of transistor 46, after which a conduction between the emitter 49 and the 1-Ba.; is 47 prevented if the emitter-to-1-base voltage is not greater than a critical value that passes through the base-2 voltage to the base-1 voltage is determined. If this voltage spike is exceeded, If the effective resistance between the emitter 49 and the 1-base falls to a zero value, conduction takes place until the emitter goes to the 1-base voltage falls below the minimum voltage, the so-called till point.

Die Diode 56 dient als Einweggleichrichter und liefert die Steuerspan-)«', tür-den Transistor 4Π, IHu Steuer spannung des Einweggleich-The diode 56 serves as a half-wave rectifier and supplies the control voltage door transistor 4Π, IHu control voltage of the one-way DC

1JO ) -J · ; M .', f, 4 1 JO) -J · ; M. ', F, 4

richters 56 wird durch den Begrenzungswiderstand 54 und die Zenerdiode 58 begrenzt, wobei eine Recliteekspanmmg erzeugt wird. Die somit durch die Diode 56. den Widerstand 54 und die Zenerdiode 58 erzeugte RecMeckspannung wird dem Emitier 19 und der 2-Basis 48 über den temperatarkompensierenden Widerstand 53 zugeleitet, Dei Kondensator 52 bestimmt zusammen mit dem veränderlichen Widerstand 45 die Zündzeit des Transistors 46. Eine Synchronisierung mit der Wechselstromanführimg wird dadurch er*eicht, daß as die 2-Basis dieselbe Hechteckspannimg angelegt wird. Der Kondensator 52 ist anfänglich umgeladen und wird sodann allmählich durch einen über den Widerstandes zufließenden Strom aufgeladen. Je niedriger der Wert des Widerstandes 45 ist, desto schnellet· erfolgen die Ladung und der Spannungsanstieg am Emitter 49 des Transistors 46«. Während der Zeit des Spannungsanstieges am Emitter 49 ist die Spannungsdifferenz zwischen der 1-Basis und der 2-Basis konstant. Wenn die Spannung am Emitter ihren kritischen Wert erreicht, zündet der Transistor 46 und entlädt den Kondensator 52 über den Widerstand 55, so daflper Elektrode 42 des Gleichrichters 40 Strom zufließen kann. Hierdurch zündet der Gleichrichter 40 und liefert der Magnetspule 3 Strom. Wenn der veränderliche Widerstand größer ist als der kritische Wert, wird der Kondensator nicht bis zur Zündspannung am Ende eines positiven Zyklus aufgeladen.judge 56 is through the limiting resistor 54 and the Zener diode 58 limited, whereby a Recliteekspanmmg is generated. the thus through the diode 56, the resistor 54 and the Zener diode 58 The generated RecMeck voltage is transmitted to the emitter 19 and the 2-base 48 fed through the temperature compensating resistor 53, Dei Capacitor 52, together with variable resistor 45, determines the ignition time of transistor 46. A synchronization with the alternating current lead is achieved by the fact that as the 2-base the same hechteck tension is applied. The capacitor 52 is initial reloaded and is then gradually by one over the resistance incoming current charged. The lower the value of the resistance 45, the faster the charge and the voltage rise at the emitter 49 of the transistor 46 «. During the time of Voltage rise at emitter 49 is the voltage difference between the 1-base and the 2-base constant. When the voltage on the emitter reaches its critical value, the transistor 46 ignites and discharges the capacitor 52 via the resistor 55, so there is electrode 42 of the rectifier 40 current can flow. As a result, the rectifier 40 ignites and supplies the magnetic coil 3 with current. If the changeable Resistance is greater than the critical value, the capacitor becomes not charged to ignition voltage at the end of a positive cycle.

, BAD ORiQIMAL, BAD ORiQIMAL

Obgleich durch diese Art von Synchronisierung der Transistor 46 zum Zünden gebracht wird, entsteht unter diesen Bedingungen nur eine kleine Spannung längs der "Last". Wenn der veränderliche Widerstand unter dem kritischen Wert liegt, zündet der Transistor 46 früher und zwar merklich vor dem Ende des halben Zyklus, wobei der gesteuerte Gleichrichter für größer werdende Zündwinkel leitet. Nach Abschluß des Zündvorganges des Transistors 46 wird der Kondensator 52 sofort wieder aufgeladen, so daß der Transistor 46, wenn der Widerstand gering genug ist, nochmals vor dem Ende des halben Zyklus zünden kann. Dieser zusätzliche Impuls, der durch das Zünden des Transistors 46 erzeugt wird, hat jedoch keine nachteilige Auswirkung, da der Gleichrichter schon leitend ist.Although by this type of synchronization the transistor 46 to the Ignition is brought about, only a small one occurs under these conditions Tension along the "load". When the variable resistance is below the critical value, the transistor 46 ignites earlier and that noticeably before the end of the half cycle, with the controlled rectifier conducting for increasing ignition angles. After completion of the ignition process of transistor 46, capacitor 52 is immediately charged again, so that transistor 46 when the resistance is low enough can ignite again before the end of the half cycle. This extra pulse generated by the firing of transistor 46 has no adverse effect, however, since the rectifier is already conducting.

In Fig. 6 der Zeichnung ist die Umformung einer sinusförmigen, durch die Wechselspannungsquelle erzeugte Spannung in die Wellenform, die von dem gesteuerten Gleichrichter der Magnetspule 3 zugeführt wird, dargestellt. Es zeigt sich, daß die Grundausgangsspannung der Steuereinrichtung eine Sinushalbwelle nach einer Einweggleichrichtung ist. Die Wellenform weist einen positiven Zündwinkel auf sowie einen "overshoot" -Teil, der im negativen Spannungsbereich liegt. Aufgrund der Induktivität der Magnetspule 3 gibt es einen minimalen Zündwinkel, bei dessen Unterschreitung der Gleichrichter 40 nicht im leitenden ZustandIn Fig. 6 of the drawing is the deformation of a sinusoidal, through the AC voltage source generated voltage into the waveform supplied by the controlled rectifier of the solenoid 3, shown. It turns out that the basic output voltage of the control device is a half sine wave after a one-way rectification. The waveform has a positive ignition angle and an "overshoot" part that is in the negative voltage range. Due to the Inductance of the solenoid 3 there is a minimum ignition angle, if the value falls below this, the rectifier 40 is not in the conductive state

bleibt,remain,

27012701

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.-84 -.-84 -

wenn ihm von dem Transistor 46 Zündimpulse zugeleitet werden. Dies wird; dadurch verursacht, daß sich aufgrund der Induktivität der Magnetspule 3 ein Stromfluß nur langsam aufbaut. Wenn am Ende deswhen firing pulses are fed to it from transistor 46. this will; caused by the fact that, due to the inductance of the magnetic coil 3, a current flow builds up only slowly. If at the end of the

Zündimpulses sich der Strom noch nicht so weit aufgebaut hat, daßIgnition pulse, the current has not yet built up so far that

Haiteer größer ist als der/etrom des Gleichrichters 40, wird die LeitungHaiteer is greater than the / etrom of rectifier 40, the line will

beendet. Hierdurch entstehen jedoch keine Schwierigkeiten, da der minimale Zündwinkel unterhalb des Wertes liegt, bei dem die Vibrationen und Schwingungen beginnen.completed. However, this does not cause any difficulties, since the minimum The ignition angle is below the value at which the vibrations and oscillations begin.

Nach Zündung des Gleichrichters 40 beginnt Strom in die Magnetspule 3 einzufließen, wobei deren magnetischer Fluß eine magnetische Kraft auf den Kolben 18 ausübt. Durch das "Anwachsen des magnetischen Flusses wird eine elektromotorische Kraft erzeugt, die dem Stromfluß in der Magnetspule 3 entgegen wirkt. Wenn der Fluß ansteigt, wächst die auf dem Kolben 18 einwirkende Kraft so lange, bis sie mit der Kraft der den Kolben haltenden Feder ins Gleichgewicht kommt. Wenn dieses Gleichgewicht erreicht ist, bewegt sich der Kolben 18 so, daß der Luftspalt zwischen der Fläche 17 und den Kopf 19' verkleinert wird. Hierbei wird weiterhin der die Magnetspule 3 umgegebene Fluß vergrößert.After the rectifier 40 has been ignited, current begins to flow into the magnetic coil 3 flow, the magnetic flux of which exerts a magnetic force on the piston 18. Through the "growth of the magnetic Flux creates an electromotive force that controls the flow of current in the solenoid 3 counteracts. When the flow increases, the force acting on the piston 18 grows until it is with the force of the spring holding the piston comes into balance. When this equilibrium is reached, the piston 18 moves so that the air gap between the surface 17 and the head 19 'is reduced will. In this case, the flux surrounding the magnetic coil 3 continues to be increased.

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Wenn der Magnetspule 3 eine konstante Spannung zugeführt würde, so würde dies zur Folge haben, daß der Kolben 18 an der Fläche 17 anliegen würde. Die Spannung nimmt jedoch allmählich ab, und zwar von dem Moment an, wo die Leitung beginnt, wobei die Zündwinkel kleiner als 90° sind. Bevor der Kolben 18 die Fläche bzw. den Anschlag 17 erreicht hat, ist deshalb die Zugkraft der Magnetspule 3 wesentlich geringer geworden und unter Umständen sogar bis zu einem NuIlwertaiveau abgesunken, wenn der Gleichrichter 40 nicht mehr leitet. Durch eine Veränderung des Zündwinkels des Gleichrichters 40 können die maximale Kraft und die effektive Impulsbreite entsprechend den erwünschten Änderungen der effektiven r Ventüöffnung;. geändert werden. If the solenoid 3 were supplied with a constant voltage, so this would have the consequence that the piston 18 would lie against the surface 17. However, the tension gradually decreases, from the moment when the line begins, the ignition angles being less than 90 °. Before the piston 18, the surface or the stop 17 has reached, the tensile force of the solenoid 3 is therefore essential has become lower and under certain circumstances even to a zero value level dropped when the rectifier 40 no longer conducts. By changing the ignition angle of the rectifier 40, the maximum force and the effective pulse width corresponding to the desired changes in the effective valve opening ;. be changed.

"Plant-Scale" -Steuerventil"Plant-Scale" control valve

Ein sogenanntes "Plant-Scale"-Steuerventil P, d. h. ein Steuerventil für Betriebs- und Produktionsanlagen kann sehr vorteilhaft aus einer Kombination des Steuerventiles A mit dem Steuerkreis C hergestellt werden. Das Ventil P ist mit einem Ventilgehäuse 70 und Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen 71 und 72 versehen, die mit einer inneren Flüssigkeitskammer 73 in Verbindung stehen. Die Zu- und AbführungA so-called "plant-scale" control valve P, i. H. a control valve A combination of control valve A and control circuit C can be very advantageous for operating and production systems will. The valve P is provided with a valve housing 70 and liquid passage openings 71 and 72 which are communicated with an inner liquid chamber 73. The supply and discharge

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der Flüssigkeit erfolgt über Anschlüsse 74 bzw. 75. Das Ventilgehäuse weist einen nach oben stehenden, hohlen Teil 76 auf, der rohrförmig ausgebildet ist und zur Aufnahme eines Ventilkolbens 77 dient. Der Ventilkolben 77 wird mit Hilfe einer Druckfeder 79 gegen einen von der Einlaßöffnung 71 gebildeten Sitz 78 gedrückt. Die Druckfeder 79 ist zwischen der Kolbenoberfläche und der oberen Begrenzungsfläche des Rohres 76 angeordnet. Zur Abdichtung dient ein O-Ring 80 aus Polytetrafluoräthylen. Der Kolben 77 weist an seinem unteren Ende einen Abschnitt 81 größeren Durchmessers auf. Das untere Ende des Kolbens 77 ist kegelförmig ausgebildet, so daß die Fläche einer oberen, nachfolgend beschriebenen Kammer, im wesentlichen gleich der Fläche des Hauptventilsitzes ist. Aufgrund dieser Tatsache können sich Druckänderungen stromabwärts nicht auf die Lage des Hauptventiles auswirken.the liquid takes place via connections 74 and 75, respectively. The valve housing has an upstanding, hollow portion 76 which is tubular is and is used to accommodate a valve piston 77. The valve piston 77 is with the aid of a compression spring 79 against one of the inlet opening 71 formed seat 78 is pressed. The compression spring 79 is between the piston surface and the upper boundary surface of the tube 76 arranged. An O-ring 80 made of polytetrafluoroethylene is used for sealing. The piston 77 has a portion 81 of larger diameter at its lower end. The lower end of the piston 77 is tapered formed so that the surface of an upper, described below Chamber, is substantially equal to the area of the main valve seat. Due to this fact, pressure changes can occur downstream do not affect the position of the main valve.

Zwischen der Einlaß- und Auslaßöffnung ist ein Rohr 83 angeordnet, das mit einer festen Öffnung 84 und einem Rohr 85 versehen ist, das mit einer Kammer 86 in Verbindung steht, die von dem Kopf des Kolbens 77 und der Wand des Rohres 76 gebildet wird. In dem Rohr 83 sind stromabwärts das Ventil A und der Steuerkreis C eingeschaltet, die als Schalt- bzw. Regelventil V dienen. Der zur Regelung dienendeA pipe 83 is arranged between the inlet and outlet openings, which is provided with a fixed opening 84 and a tube 85 communicating with a chamber 86 leading from the head of the piston 77 and the wall of the tube 76 is formed. In the pipe 83, the valve A and the control circuit C are switched on downstream, which serve as switching or control valve V. The one used to regulate

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Durchfluß wird durch die feste Öffnung 84 geleitet, wobei der Druck, der zwischen der Öffnung 84 und dem Ventil V herrscht, auf die Kammer 86 des Ventiles P einwirkt. Der Schaft des Kolbens 77 ist - isoliert vom Hauptstrom - aufgrund des Gleitringes 80 diesem Druck ausgesetzt. Flow is passed through the fixed orifice 84, the pressure, which prevails between the opening 84 and the valve V, on the chamber 86 of the valve P acts. The shaft of the piston 77 is - isolated from the main flow - exposed to this pressure due to the sliding ring 80.

Die Arbeitsweise des Ventiles P wird durch eine Analyse der Bewegung bei einer bestimmten Öffnungsstellung, der sogenannten "Openloop"-Stellung, näher dargelegt, da in diesem Fall dem Ventil P kein Rückführsignal zugeleitet wird. Bei dieser Analyse wird angenommen, daß es sich bei dem Ventil P um ein sogenanntes "Let-down"-Ventil handelt. Bei einem derartigen "Let-down"-Ventil muß der Druck stromaufwärts konstant gehalten werden. Der Druck stromabwärts ist ebenfalls konstant, jedoch niedriger als der Druck stromaufwärts. Es wird nun angenommen, daß der Druck stromaufwärts den Durchfluß durch das Hauptventil P in Abhängigkeit von dem Durchfluß durch das Ventil V bestimmt. Weiterhin wird zur Veranschaulichung angenommen, daß die Fläche der oberen Kammer, d. h. die Fläche der Kammer 86, gleich dem Querschnitt des Sitzes 78 ist.The operation of the valve P is based on an analysis of the movement in a certain open position, the so-called "open loop" position, explained in more detail, since in this case the valve P no feedback signal is forwarded. In this analysis it is assumed that the valve P is a so-called "let-down" valve. In such a "let-down" valve, the pressure upstream must be kept constant. The downstream pressure is also constant, but lower than the upstream pressure. It is now assumed that the pressure upstream controls the flow through the main valve P. determined as a function of the flow through the valve V. Furthermore, it is assumed for the purpose of illustration that the surface of the upper Chamber, d. H. the area of the chamber 86 is equal to the cross-section of the seat 78.

Unter dieser Annahme beeinflussen Druckänderungen stromabwärts nicht die Lage des Hauptventilkolbens 77.Under this assumption, pressure changes do not affect downstream the location of the main valve piston 77.

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Wenn das Ventil V geschlossen ist, hält die Feder 79 den Ventilkolben in der Abschlußstellung, da auf denselben kein Differenzdruck einwirkt. Bei einem Durchfluß durch das Ventil V infolge von Änderungen einer physikalischen Meßgröße bewirkt ein Druckabfall über der Öffnung 84, daß ein niedrigerer Druck in der oberen Kammer 86 herrscht. Dieser Differenzdruck resultiert in einer nach oben gerichteten Kraft, die auf den Kolben 77 einwirkt. Wenn diese nach oben gerichtete Kraft gleich der der Feder 79 ist, beginnt der Kolben 77 von seinem Sitz 78 abzuheben, so daß ein Flüssigkeitsdurchfluß durch das Hauptventil P stattfindet. Wenn der Durchfluß durch das Ventil Vrals Reaktion auf die Änderungen der physikalischen Meßgröße-hä&j weiter ansteigt, hält die ebenfalls durch das Anheben des Kolbens vergrößerte Federkraft dem Differenzdruck jeweils die Waage. Demzufolge ist das Maß des Anhebens des Kolbens 77 proportional der Durchflußmenge durch das Ventil V abzüglich der Durchflußmenge, bei der der Hauptfluß durch das Ventil P beginnt. Das Ventil V dient somit als ein hydraulischer Verstärker und ist gleichzeitig als Sicherheitseinrichtung ausgebildet, da der Kolben 77 in seine Absperrstellung zurückkehrt, wenn die Spannungsversorgung für das Ventil V ausfällt« Falls es gewünscht wird, das Ventil.P im Falle eines Spannungsausfalles zu öffnen, ist es lediglich notwendig, die Lage der Öffnung 84 und des Ventiles V zu vertauschen.When the valve V is closed, the spring 79 holds the valve piston in the closing position, since there is no differential pressure acting on it. When there is flow through valve V as a result of changes in a physical measured variable, a pressure drop across orifice 84 causes a lower pressure in upper chamber 86 to exist. This differential pressure results in an upward force acting on piston 77. When this upward force is equal to that of the spring 79, the piston 77 begins to lift from its seat 78 so that fluid flow through the main valve P takes place. If the flow through the valve V r increases further in response to the changes in the physical measured variable -hä & j, the spring force, which is also increased by the lifting of the piston, balances the differential pressure in each case. Accordingly, the amount of piston 77 lift is proportional to the flow rate through valve V minus the flow rate at which main flow through valve P begins. The valve V thus serves as a hydraulic booster and is at the same time designed as a safety device, since the piston 77 returns to its shut-off position if the voltage supply for the valve V fails. If it is desired to open the valve P in the event of a voltage failure, it is only necessary to swap the position of the opening 84 and the valve V.

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Bei normaler Betriebsweise erhält das Ventil V ein Signal, das die durchschnittliche Öffnung bestimmt. Der Durchfluß wird durch den Druckabfall am Ventil P bestimmt. Dieser Druckabfall ergibt sich aus den Druckdifferenzen zwischen den Drücken stromabwärts und stromaufwärts. Der Durchfluß durch das Ventil V wird ferner durch die Druckwiderstände der Öffnung 84 und des Ventiles V bestimmt. Wenn der Durchfluß durch das Ventil V ansteigt, reduziert der ebenfalls angestiegene Hauptdurchfluß durch das Ventil P den Druckabfall am Ventil V, was eine Reduzierung des Hauptflusses durch das Ventil P bedingt. Hierdurch wird eine völlig ausreichende Stabilität des gesamten Systemes erzielt, ohne daß eine obere Grenze für den Durchfluß durch das Hauptventil P festgelegt wird.During normal operation, the valve V receives a signal that the average opening determined. The flow rate is determined by the pressure drop across valve P. This pressure drop results from the pressure differentials between the downstream and upstream pressures. The flow through valve V is also controlled by the pressure resistances the opening 84 and the valve V is determined. As the flow through valve V increases, the one that has also increased decreases Main flow through valve P the pressure drop across valve V, which causes a reduction in the main flow through valve P. In this way, a completely sufficient stability of the entire system is achieved without an upper limit for the flow through the main valve P is set.

Das in Fig. 5 dargestellte Steuersystem ist sehr vielseitig verwendbar. Es kann beispielsweise einer Regelung der Lage des Hauptventilkolbens dienen, die nicht von der Wechselwirkung zwischen dem Durchfluß des Hauptventiles P und dem Durchfluß des Ventiles V bestimmt wird. Dies erreicht man durch Modulation des Ventiles V im Sinne einer Durchftafiregelung für dieses Ventil mittels einer Differenzdruck-Rückkopplungs-Regeisehleife. Änderungen der Lage des Hauptventilkolbens werden dabei durch Änderungen des Soll-Differenzdruckes bewirkt.The control system shown in Fig. 5 is very versatile. It can be used, for example, to regulate the position of the main valve piston which is not determined by the interaction between the flow through the main valve P and the flow through the valve V. This is achieved by modulating the valve V in the sense of a flow control for this valve by means of a differential pressure feedback control loop. Changes in the position of the main valve piston are brought about by changes in the target differential pressure.

Dies ist dann wünschenswert, wenn ein bestimmterThis is desirable when a certain

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Differenzdruck über dem Ventil P aufrecht erhalten werden soll. Überdies kann die Steuerung der Lage des Ventües durch eine Messung der Lage des Hauptventües P und mit Hufe eines Rückführzweiges zur Steuerung des Ventües P erreicht werden. Eine Eisenstange kann an dem Hauptventü befestigt werden, die teüweise in die Spule eintritt, die den nicht magnetischen Teü des Gehäuses der oberen Kammer umgibt.Differential pressure across the valve P is to be maintained. Besides can control the position of the Ventües by measuring the position of the Hauptventües P and with a return branch to Control of the valve P can be achieved. An iron bar can be attached to the main valve, which partially enters the coil, which surrounds the non-magnetic part of the housing of the upper chamber.

Eine Änderung der Lage des Ventües erzeugt deshalb eine Änderung der Induktivität der Spule, was als Steuersignal für das Ventü P benutzt werden kann. Diese Art der Steuerung ist vorteühafter. als die Durchflußmessung, wenn es sich um kompressible Durchflüsse handelt, wo das Volumen der oberen Kammer eine Verzögerung bewirkt.A change in the position of the valve therefore produces a change in the inductance of the coil, which is used as a control signal for the valve P can be. This type of control is more advantageous. than the flow measurement when it comes to compressible flows, where the volume of the upper chamber causes a delay.

Eine derartige mit dem Ventü V betätigte Kontrolleinrichtung weist gegenüber den üblichen luftbetätigten Steuerventüen den Vorteü auf, daß eine Vielzahl von Leitungen entfallen können. Ein weiterer Vorteü ist darin zu sehen, daß eine derartige Steuereinrichtung sehr
schnell reagiert, und wesentlich geringere Betriebskosten aufweist als alle anderen bisher bekannten Einrichtungen, Die Notwendigkeit
einer Stopfbüchse, die eine sehr nachteüige Hysteresis bedingt, ent-
Such a control device actuated with the valve V has the advantage over the usual air-actuated control valves that a large number of lines can be dispensed with. Another advantage can be seen in the fact that such a control device is very
reacts quickly, and has significantly lower operating costs than any other previously known device, The necessity
a stuffing box, which causes a very negative hysteresis,

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fällt ebenfalls. Das sogenannte "Plant-Scale"-Ventil kann somit für eine Vielzahl von Anwendungsfällen benutzt werden, ebenso wie das elektrisch betätigte Steuerventil V, das bei dem "Plant-Scale"-Ventil P benutzt wird. Derartige Anwendungsfälle sind z. B. die Steuerung eines Flüssigkeitspegels, eines Düferenzdruckes oder einer Temperatur. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Rückführ steuerkreise.also falls. The so-called "plant-scale" valve can thus be used for a variety of applications can be used, as well as the electrically operated control valve V used in the "plant-scale" valve P is used. Such applications are z. B. the control of a liquid level, a diffusion pressure or a temperature. Feedback control circuits are a preferred area of application.

Flüssigkeitspegel-SteuereinrichtungLiquid level control device

Der elektrische Steuerkreis C nach Figur 3 wurde gemäß Fig. 4 abgeändert, um das Ventil A zur Niveaureglung verwenden zu können. Eine derartige Abwandlung bezüglich der Verwendbarkeit als Niveau-Regler ist jedoch nur eine der vielen Anwendungsmöglichkeiten dieser elektrisch betätigten Steuereinrichtung, die weiterhin z. B. dahingehend abgewandelt werden kann, daß sie zur Steuerung von absoluten Drücken, von Differenzdrücken sowie zur Temperaturkontrolle benutzt werden kann. Bei einer Abwandlung des Steuerkreises C für eine Durchflußsteuerung ist es lediglich nötig, ein Differenzdruckmanometer mit einem geeigneten Impulsgeber zu benutzen. Zur Drucksteuerung ist es z. B. lediglich notwendig, den veränderlichen Widerstand 45 mit einem entsprechenden Druckgeber zu versehen, so daß entsprechende Wider-The electrical control circuit C according to FIG. 3 has been modified according to FIG. 4, in order to be able to use valve A for level control. Such a modification with regard to the usability as a level controller however, it is only one of the many possible uses of this electrically operated control device which continues, for. B. can be modified to the effect that they are used to control absolute Pressures, differential pressures as well as temperature control can be used. In a modification of the control circuit C for a flow control it is only necessary to use a differential pressure gauge with a suitable pulse generator. For pressure control it is z. B. only necessary to provide the variable resistor 45 with a corresponding pressure transducer, so that corresponding resistance

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Standänderungen erzeugt werden. Zur Temperatursteuerung ist es lediglich notwendig, den veränderlichen Widerstand 45 durch einen geeigneten temperaturabhängigen Widerstand zu ersetzen, der als Empfänger dient. Die Steuereinrichtung kann so abgeändert werden, daß sie zur Steuerung eines Flüssigkeitspegels benutzt werden kann. Hierbei wird der veränderliche Widerstand 45 durch einen Umformer 90 auf der Basis eines CadmiumsulfidwiderStandes ersetzt, der zusammen mit einer Lichtquelle 91 zur Aufnahme der Flüssigkeitspegeländerungen innerhalb eines Rohres 92 zur Anwendung kommt. Es ist wünschenswert, jedoch nicht notwendig, einen nicht dargestellten Transformator konstanter Spannung als elektrische Spannungsquelle zu verwenden. Ein Anschluß des Cadmiumsulfid-Umformers 90 wird mit einem "Proportionalband"-Potentiometer 93 verbunden, das über einen Festwiderstand 94 mit einem Anschluß des Umformers 90 und mit dem Widerstand 54 in Verbindung steht, wie Fig. 4 der Zeichnung zu entnehmen ist. Dieser letztgenannte Anschluß des Umformers 90 ist weiterhin mit dem Gleitanschluß eines Potentiometers 95 verbunden, das an ein weiteres Potentiometer 96 angeschlossen ist. Der Gleitanschluß ist weiterhin mit dem Emitter 49 und dem Kondensator 52 verbunden.Stand changes are generated. It is only for temperature control necessary to replace the variable resistor 45 with a suitable temperature-dependent resistor that acts as a receiver serves. The controller can be modified so that it can be used to control a liquid level. Here the variable resistor 45 is replaced by a converter 90 based on a cadmium sulfide resistor, which together with a light source 91 for recording the liquid level changes within a tube 92 is used. It is desirable however, it is not necessary to use a constant voltage transformer (not shown) as the electrical voltage source. One terminal of the cadmium sulfide converter 90 is connected to a "proportional band" potentiometer 93 which has a Fixed resistor 94 is connected to one terminal of converter 90 and to resistor 54, as can be seen in FIG. 4 of the drawing is. This latter connection of the converter 90 is also connected to the sliding connection of a potentiometer 95, the is connected to a further potentiometer 96. The sliding connection is also connected to the emitter 49 and the capacitor 52.

Die Aufnahme und der "Empfang" der Flüssigkeitspegeländerungen wird mit Hilfe einer sehr empfindlichen Photozelle durchgeführt. Als Photo-The absorption and "reception" of the fluid level changes will carried out with the help of a very sensitive photocell. As a photo

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zelle dient eine Cadmiumsulfid-Photozelle, deren Widerstand mit stei-cell is a cadmium sulfide photocell, the resistance of which is

gerichtetemdirected

gender Lichtintensität abnimmt. Eine Quelle mit Jsollimiertem,/ Licht ist lotrecht bezüglich der Achse des Rohres ausgerichtet, jedoch seitlich von der Rohrachse. Die Flüssigkeit im Rohr hat einen größeren Brechungsindex als Dampf, weshalb der Lichtstrahl seitlich weggebrochen wird, wenn er auf Flüssigkeit trifft. Der Cadmiumsulfid-Empfänger ist seitlich so aufgestellt, daß seine Blende nur Liöht empfängt, wenn dieses auf die Flüssigkeit und nicht auf den Dampf auftrifft. Aufgrund der Tatsache, daß eine derartige Vorrichtung auf die Unterschiede des Brechungsindex anspricht, ist es völlig gleichgültig, ob eine klare oder eine gefärbte Flüssigkeit vorliegt.gender light intensity decreases. A source with collimated / light is aligned perpendicular to the axis of the pipe, but to the side of the pipe axis. The liquid in the pipe has a larger one Refractive index as vapor, which is why the light beam is broken away laterally when it hits liquid. The cadmium sulfide recipient is set up on the side so that its diaphragm only receives light when it hits the liquid and not the vapor. Because of the fact that such a device responds to the differences in the refractive index does not matter whether one clear or colored liquid is present.

Der Widerstand 94 und das Potentiometer 93 sind dem Umformer 90 parallel geschaltet und dienen als Proportionalband-Regler. Das Potentiometer 95 dient zur Grobeinstellung und das Potentiometer 96 zur Feineinstellung. Es zeigt ö$ch, daß eine wie vorstehend beschriebene Steuereinrichtung eine gute Stabilität aufweist und sehr vielseitig verwendbar ist. Es läßt sich somit - wie vorstehend beschrieben - eine proportionale Pegelsteuerung mit einem Proportionalband bis zu 12, 5 mm erreichen.The resistor 94 and the potentiometer 93 are connected in parallel to the converter 90 and serve as proportional band regulators. The potentiometer 95 is used for coarse adjustment and potentiometer 96 for fine adjustment. It shows that one as described above Control device has good stability and is very versatile. It can thus - as described above - a Achieve proportional level control with a proportional band up to 12.5 mm.

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DruckreglerPressure regulator

Das Steuerventil A kann weiterhin so abgewandelt werden, daß es zur Steuerung und Reglung von Drücken geeignet ist. Hierzu wird die Cadmiumsulfid-Photozelle mit einer nicht dargestellten Druckquelle verbunden, die mit einer üblichen Druckeinteilung versehen ist. Eine Platte des Druckmessers kann mit einer Öffnung versehen sein, die mit der Photozelle fluchtet. Eine Lichtquelle wird sodann fluchtend zur Photozelle in dieser Öffnung angeordnet. Eine Kontrollfahne wird an einer Anzeigenadel des Druckmessers befestigt. Diese Kontrollfahne kann in Richtung auf die Schließstellung oder in entgegengesetzter Richtung quer zur Öffnung verschoben werden. Wenn der gemessene Druck steigt, wird die Meßhadel des Ventiles verschoben, was eine Verschiebung der Kontrollfahne zur Folge hat. Wenn die Kontrollfahne über die Öffnung in Richtung auf die Schließstellung verschoben wird, vermindert sich der Lichteinfall in die Photozelle. Hierdurch wird der dem Relaxationsoszillator zugeführte Strom ebenfalls reduziert. Das dem Umformer entnommene Signal steht somit im Zusammenhang mit der Bewegung der Kontrollfahne und den Druckschwankungen.The control valve A can still be modified so that it is used for Control and regulation of pressures is suitable. The cadmium sulfide photocell is used for this connected to a pressure source, not shown, which is provided with a conventional pressure graduation. One The pressure gauge plate can be provided with an opening that is aligned with the photocell. A light source is then aligned with the Photocell arranged in this opening. A control flag is attached to a needle on the pressure gauge. This control flag can be moved in the direction of the closed position or in the opposite direction across the opening. When the measured pressure increases, the measuring needle of the valve is moved, which is a shift the control flag. If the control flag is moved over the opening in the direction of the closed position, reduced the incidence of light in the photocell. This also reduces the current supplied to the relaxation oscillator. That the The signal taken from the converter is therefore related to the movement of the control flag and the pressure fluctuations.

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-«8-"8th

asas

" Kräftegleichgewichtsvorrichtung" "Equilibrium of forces device "

Die Anwendung des Steuerventiles A als sogenannte Kräftegleichgewichtsvorrichtung ist in den Figuren 8 bis 10 der Zeichnung dargestellt. Das Steuerventil A ist mit einem Steuerkreis C gemäß Fig. verbunden.The use of the control valve A as a so-called force equilibrium device is shown in Figures 8 to 10 of the drawing. The control valve A is equipped with a control circuit C according to FIG. tied together.

Mit einer Ausgleichsöffnung 22 ist ein Abzugsrohr 59 verschraubt, das mit einer Einschnürung 60 mit einem bestimmten Querschnitt versehen ist. Die Leitung 59 kann mit einer Niederdruckquelle in Verbindung stehen,, Aufgrund der Tatsache, daß die Öffnung 60 bezüglich des Ventiles Aj stromabwärts angeordnet ist, wird eine Vergrößerung der Stabilität erzielt, wobei eine Rückführung oder eine sogenannte "negative" Rückführung benutzt wird.A flue pipe 59 is screwed to a compensation opening 22, which is provided with a constriction 60 with a certain cross section. The line 59 can be connected to a low pressure source stand ,, Due to the fact that the port 60 with respect to the valve Aj is located downstream, there will be an increase in stability is achieved using feedback or so-called "negative" feedback.

Es ist bekannt, daß sich mit Hilfe einer positiven Rückführung der dynamische Bereich vergrößern läßt, was jedoch eine Reduzierung der Stabilität, insbesondere bei elektrischen Steuerkreisen, wie z. B. bei direkt gekoppelten Verstärkern zur Folge hat. Mit Hilfe einer negativen Rückführung wird zwar bei einem elektrischen Steuerkreis der dynamische Bereich verringert. Es läßt sich jedoch hierbei die Sta-It is known that with the help of a positive feedback, the dynamic Can increase the area, but this reduces the stability, especially in electrical control circuits such. B. at directly coupled amplifiers. With the help of a negative feedback, the dynamic range decreased. However, the status

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bilität vergrößern und das Geräusch und die Verzerrung verringern. Mit Hilfe der Einschnürung 60 läßt sich die gewünschte negative Rückführung erzielen, die zu einer Vergrößerung der Stabilität des Steuerventiles beiträgt.Increase bility and reduce noise and distortion. With the help of the constriction 60, the desired negative feedback can be achieved, which leads to an increase in the stability of the control valve contributes.

Der vorgenannte Sachverhalt wird durch eine Analyse der Arbeitsweise bei niedrigen Durchflußmengen veranschaulicht. Bei niedrigen Durchflußmengen ist die Vibration des Ventilkolbens sehr gering und der Durchfluß findet in der Nähe des Abhebpunktes statt. Mit anderen Worten, der Kolben hebt sich von seiner Schließstellung nur dann ab, wenn die maximale magnetische Kraft die nach unten gerichtete, auf den Kolben wirkende Kraft überwiegt. Wie schon vorstehend dargelegt, setzt sich diese nach unten wirkende Kraft aus dem Gewicht des Kolbens und der Federkraft zusammen. .Wenn die maximale magnetische Kraft gleich dieser resultierenden Kraft ist, wird der Ventilkolben vonThe aforementioned issue is made through an analysis of the working method illustrated at low flow rates. At low flow rates, the vibration of the valve piston is very low and the Flow takes place near the take-off point. In other words, the piston only lifts from its closed position when when the maximum magnetic force outweighs the downward force acting on the piston. As already stated above, This downward force is composed of the weight of the piston and the spring force. .When the maximum magnetic Force is equal to this resulting force, the valve spool of

seinem Sitz abgehoben. Aufgrund des Differenzdruckes am Ven-lifted from his seat. Due to the differential pressure at the valve

an dem tilsitz ist deshalb der Punkt bestimmt, w«tm der Durchfluß bei einerwhere therefore tilsitz determines the point w "tm the flow at a

gegebenen maximalen magnetischen Kraft beginnt.given maximum magnetic force begins.

Eine der Kräfte, die den Beginn der Vibrationen festlegen, ist die Kraft, die durch einen Differenzdruck am Ventilsitz hervorgerufenOne of the forces that determine the start of vibrations is that Force caused by a differential pressure on the valve seat

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wird. Wenn die Ventilsitzfläche größer wird oder wenn die Druckdifferenz ansteigt, wird die daraus resultierende Kraft im Verhältnis zu den anderen Kräften, die auf das Ventil einwirken, ebenfalls größer. Wenn die Einrichtung lediglich zur Durchfluß-Steuerung dient, ist dieser Umstand sehr nachteilig. Dieser Sachverhalt kann jedoch auch zum Vorteil dienen, indem eine Stabilisierung der Durchflußmenge und eine Linearisierung der Durchflußkurve über der Steuerspannung erzielt wird. Wenn die Sitzfläche so groß wie möglich gemacht wird, um eine möglichst große Differenzdruckkraft zu erzielen, werden beim Öffnen bezüglich des Durchflusses des Ventiles verbesserte Bedingungen erzielt, wenn dieses in der "flow-to-openn-Form benutzt wird. Unter diesen Bedingungen, d. h. bei einem Durchfluß in der Nähe des Beginnes der Vibration und bei konstanter Kurvenform der Spannung für die Magnetspule entsteht eine konstante Druckdifferenz. Der Durchfluß beginnt somit bei dem kritischen Wert der maximalen magnetischen Kraft. Unterhalb dieses Wertes findet kein Durchfluß durch das Ventil statt. Das plötzliche Ansprechen des Ventiles kann durch eine Steuerung des der Magnetspule zugeführten elektrischen Stromes geregelt werden.will. As the valve seat area increases, or as the pressure differential increases, the resulting force will also increase in proportion to the other forces acting on the valve. If the device is only used for flow control, this fact is very disadvantageous. This fact can, however, also serve to the advantage in that a stabilization of the flow rate and a linearization of the flow curve over the control voltage is achieved. If the seat surface is made as large as possible in order to achieve the greatest possible differential pressure force, improved conditions are achieved with respect to the flow of the valve when opening if it is used in the "flow-to-open n -form. Under these conditions, ie with a flow near the beginning of the vibration and with a constant curve shape of the voltage for the solenoid coil, a constant pressure difference arises. The flow thus begins at the critical value of the maximum magnetic force. Below this value there is no flow through the valve Sudden response of the valve can be regulated by controlling the electrical current supplied to the solenoid.

Da die Einlaßöffnung so bemessen ist, daß ein Durchfluß unmittelbar unterhalb des Ventilsitzes entsteht, da es sich also um eine sogenannte "flow-to-open"-Form des Ventiles handelt, bewirktSince the inlet opening is dimensioned so that a flow is immediate arises below the valve seat, since it is a so-called "flow-to-open" form of the valve, causes

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1500115 -·»«►-3* 1500115 - · »« ►- 3 *

der Druck stromaufwärts, daß der Ventilkolben von seinem Sitz abgehoben wird.the pressure upstream that the valve piston is lifted from its seat will.

Dies wird jedoch durch den nach unten gerichteten Druck durch die Feder 15 und die Masse des Kolbens 18 ausgeglichen. Wenn die maximale magnetische Kraft und die nach oben gerichtete Kraft aufgrund des stromaufwärts gelegenen Druckes die nach unten gerichtete Kraft, die auf den Kolben einwirkt, überwiegen, wird dieser von seinem Sitz abgehoben. Es ist jedoch, zu beobachten, daß die den Kolben umgebende Flüssigkeit eine Bewegung des Kolbens in die Schließstellung bewirkt. Ein vergrößerter Durchfluß durch das Ventil bewirkt einen größeren Druck stromaufwärts der Einschnürung 60 innerhalb der Leitung 59. Dieser vergrößerte Druck herrscht auch in der Kammer 24 und bringt den Ventilkolben 18 in seine Schließstellung. Dies hat ein ständiges Gleichgewicht der Kräfte zwischen der Kammer 24 und dem Einlaß 21 zur Folge, Diese "innere Rückführung" reduziert die Differenzdrücke längs des Ventil es im Hinblick auf ein Anwachsen der Durchflußmenge. Die Durchflußmenge wird hierdurch somit verringert, was eine verbesserte Stabilität zur Folge hat.However, this is compensated for by the downward pressure exerted by the spring 15 and the mass of the piston 18. When the maximum magnetic force and the upward force due to the upstream pressure the downward force, which acts on the piston predominate when it is lifted from its seat. It is to be observed, however, that the area surrounding the piston Liquid causes the piston to move into the closed position. An increased flow through the valve causes a larger one Pressure upstream of the constriction 60 within the line 59. This increased pressure also prevails in the chamber 24 and brings about the valve piston 18 in its closed position. This has a constant balance of forces between the chamber 24 and the inlet 21 As a result, this "internal recirculation" reduces the differential pressures across the valve with a view to increasing the flow rate. The flow rate is thus reduced, which results in improved stability.

Abgesehen von der Tatsache, daß durch die innere Rückführung oder sogenannte negative Rückführung eine vergrößerte Stabilität erzeugtApart from the fact that through internal regression or so-called negative feedback creates increased stability

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wird, hat diese weiterhin zur Folge, daß das Ventil A. als pneumatischer Widerstandsumformer mit linearer Charakteristik benutzt werden kann. Der Transistor-Steuerkreis C dient zur Erzeugung eines Stromes bestimmter Kurvenform für Ventile, so daß ein Steuer- bzw. Kontrollwiderstand eine lineare Änderung des Druckes stromabwärts von dem Ventil ermöglicht. Die Durchflußmenge ist deshalb eine lineare Funktion des Steuerwiderstandes und nicht wie sonst eine Exponentialfunktion. is, this also has the consequence that the valve A. as a pneumatic Resistance transducers with linear characteristics can be used. The transistor control circuit C is used to generate a Current specific waveform for valves, so that a control or control resistor a linear change in pressure downstream made possible by the valve. The flow rate is therefore linear Function of the control resistor and not an exponential function as usual.

Ein,wie vorstehend beschriebener,digitaler pneumatischer Umformer ist sehr vorteilhaft, wenn bei einer Steuereinrichtung das letzte Steuerelement pneumatisch betätigt wird. Mit Hilfe eines derartigen Umformers wird ein Eingangswider stands-Signal in einen linear-proportionalen, pneumatischen Ausgangsdruck umgeformt.A digital pneumatic converter as described above is very advantageous if the last control element is pneumatically operated in a control device. With the help of such a converter an input resistance signal is converted into a linear-proportional, converted to pneumatic output pressure.

Bei den bekannten elektro-pneumatischen Umformern wird ein Gleichstromsignal gewöhnlich einem Steuerkreis entnommen, in dem die Spule relativ zu einem Permanentmagneten bewegt wird* Hierdurch wird in der Regel eine Kolbenstange verschoben, die die Größe einer Öffnung oder einer Düse regelt. Anschließend erfolgt dann eine Schaltung einer Relais-Diaphragma-Anordnung, wobei zur DruckzuführungIn the known electro-pneumatic converters, a direct current signal is used usually taken from a control circuit in which the coil is moved relative to a permanent magnet * As a result usually a piston rod that is the size of a Opening or a nozzle regulates. A relay-diaphragm arrangement is then switched on, with the purpose of supplying pressure

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1500115 HO 1500115 HO

ein inneres Ventil geöffnet wird. Das Druckmedium, z. B. Luft, strömt in eine zentrale Kammer des Relais ein, wobei der Ausgangsdruck ansteigt bis die Relais-Diaphragma-Anordnung in die Ausgangslage zurückgeführt wird und das innere Ventil wieder schließt. Der verstärkte Ausgang des Relais wird an ein Steuerventil gelegt und mit einem Rückführ-Diaphragma verbunden. Die Kraft des Druckes auf dieses Diaphragma wirkt auf die Kolbenstange ein. Auf diese Art und Weise wird mit der Kräftegleichgewichtsbedingung der Relais-Ausgangsdruck mit dem Eingangssignal verglichen. Wenn ein Gleichgewicht der beiden Kräfte herrscht, ist der Relais-Ausgangsdruck direkt proportional dem Eingangsstrom. Durch die Bewegung einer Spule in Abhängigkeit von Steuerimpulsen wird somit eine Kolbenstange bezüglich einer Düse bewegt, wodurch ein Diaphragma gesteuert wird.an internal valve is opened. The print medium, e.g. B. air, flows into a central chamber of the relay, with the output pressure increases until the relay-diaphragm arrangement is returned to its starting position and the inner valve closes again. Of the The amplified output of the relay is applied to a control valve and connected to a feedback diaphragm. The force of the pressure on this The diaphragm acts on the piston rod. In this way, with the equilibrium of forces condition, the relay output pressure becomes compared with the input signal. When the two forces are in equilibrium, the relay output pressure is directly proportional the input current. By moving a coil as a function of control pulses, a piston rod is thus with respect to a The nozzle is moved, which controls a diaphragm.

Bei einem derartigen elektromagnetischen Umformer ist eine sehr genaue Einstellung der Lage sämtlicher einzelnen Teile erforderlich. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist deshalb den vorgenannten, bekannten Steuereinrichtungen überlegen, da eine derartige Genauigkeit nicht erforderlich ist und der pneumatische Ausgang sich linear zu dem Eingangsimpuls verhält.Such an electromagnetic converter is very precise Adjustment of the position of all individual parts required. A device according to the invention is therefore the aforementioned, known Control devices are superior because such accuracy is not required and the pneumatic output is linear to the Input impulse behaves.

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Aufgrund der Tatsache, daß die "Kräftegleichgewichtsvorrichtung" A j mit einer inneren Rückführung versehen ist, arbeitet dieselbe in einem sehr weiten Betriebsbereich völlig stabil. Es ergeben sich überdies auch für eine externe Rückführung verschiedene Anwendungsmöglichkeiten: Steuerung eines Flüssigkeitspegels, Steuerung von Drücken, insbesondere von absoluten Drücken usw.Due to the fact that the "balance of forces device" A j is provided with an internal return, it works in one very wide operating range completely stable. There are also various possible uses for external feedback: Control of a liquid level, control of pressures, especially absolute pressures, etc.

Als weiteres Anwendungsbeispiel wird nachfolgend die Anwendung einer erfindungsgemäßen "Kräftegleichgewichtsvorrichtung" als Differenzdruckempfänger gemäß Figur 10 der Zeichnung beschrieben. Die Steuereinrichtung, die aus dem eigentlichen Ventil A und einem elektrischen Steuerkreis, beispielsweise aus dem Steuerkreis C, besteht, ist einer Leistung 100 parallel geschaltet, die mit einer Einschnürung 101 versehen ist, wodurch ein Hochdruckteü 102 und ein Niederdruckteil 103 ent-As a further application example, the application of a "Force equilibrium device" according to the invention described as a differential pressure receiver according to FIG. 10 of the drawing. The control device, which consists of the actual valve A and an electrical control circuit, for example from the control circuit C, is one Power 100 connected in parallel, which is provided with a constriction 101, whereby a high-pressure part 102 and a low-pressure part 103 are formed.

ParallelzweigParallel branch

stehen. Das Ventil A ist in eine 104 angeordnet, der die beiden Teile 102 und 103 miteinander verbindet. Ein veränderlicher magnetischerstand. The valve A is arranged in a 104 which connects the two parts 102 and 103 to one another. A changeable magnetic one

Widerstandresistance

d bzw. ein Vibrationsempfänger 105 ist mit einer Magnetspule verbunden. Der Ausgang der Magnetspule ist an eine elektrische Auswertevorrichtung 106 angeschlossen.d or a vibration receiver 105 is with a magnetic coil tied together. The output of the solenoid is to an electrical evaluation device 106 connected.

Um die !'Kräftegleichgewichtsvorrichtung" A als Differenzdruckempfänger zu verwenden, ist es notwendig, den elektrischen Strom im Gleich-Around the force equilibrium device "A" as a differential pressure receiver it is necessary to use the electric current in direct

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gewicht zu messen. Eine Stromspitze würde eine Druckänderung ergeben. Die elektrische Auswerteeinrichtung 106 kann mit einem absoluten Maßstab versehen sein, so daß die Werte des Druckes direkt in absoluter Größe in Abhängigkeit der Stromspitzen in der Magnetspule ausgegeben werden. Wenn eine Messung der Druckänderung gewünscht wird, ist es notwendig, den Beginn der Vibration des Ventil -measure weight. A current spike would result in a change in pressure. The electrical evaluation device 106 can be provided with an absolute scale so that the values of the pressure are directly are output in absolute size depending on the current peaks in the solenoid. If a measurement of the pressure change is desired it is necessary to start the vibration of the valve -

kolbens festzustellen. Dies geschieht mit Hilfe des veränderlichen magnetischenpiston to determine. This is done with the help of the changeable magnetic

WiderstandesResistance

&t 105. Es ist weiterhin möglich, einen Durchflußmesser in dem& t 105. It is still possible to have a flow meter in the

Parallelzweig
ss 104 anzuordnen, um den Beginn des Durchflusses festzustellen.
Parallel branch
ss 104 to determine the beginning of the flow.

Mit dieser Vorrichtung wird angezeigt, wenn das Ventil im Gleichgewichtszustand ist und wenn der Durchfluß oder die Vibration beginnt.This device indicates when the valve is in equilibrium and when the flow or vibration begins.

Wenn danach aufgrund von Druckänderungen zwischen den AbschnittenIf after that due to pressure changes between sections

Parallelzweig 102 und 103 sich die Strömungsbedingungen im 104 ändern, wird hierbei der Druck längs der Ventilöffnung entweder abnehmen oder zunehmen. Hieraus resultiert eine Änderung der Amplitude der Vibrationen des Ventilkolbens, wodurch sich die elektrischen Ausgangswerte der Magnetspule ändern. Diese elektrischen Ausgangswerte werden sodann der Auswertevorrichtung 106 zugeleitet. Es ist somit möglich, mit Hilfe der zuvor beschriebenen Steuereinrichtung A Druckänderungen über dem Abschnitt 101 in der Rohrleitung 100 zu messen.In parallel branches 102 and 103, the flow conditions in 104 change, the pressure along the valve opening will either decrease or increase. This results in a change in the amplitude of the Vibrations of the valve piston, thereby reducing the electrical output values change the solenoid. These electrical output values are then fed to the evaluation device 106. It is thus possible with the aid of the control device A described above, pressure changes to measure over the section 101 in the pipeline 100.

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«3«3

Ventil mit flexiblen KolbenringenValve with flexible piston rings

In den Figuren 11 bis 15 in? der Zeichnung ist eine elektrische Kontrolleinrichtung A gemäß den Figuren 1 und 2 der Zeichnung dargestellt, die mit einem oder mit mehreren flexiblen Ringen versehen ist, die den Ventilkolben umgeben.In Figures 11 to 15 in? the drawing is an electrical control device A shown in Figures 1 and 2 of the drawing, which is provided with one or more flexible rings that surround the valve piston.

Das Steuerventil A arbeitet mit der Steuereinrichtung C gemäß Figur der Zeichnung zusammen. Der Kolben 18 ist in der Nähe seiner beiden Enden mit Ringnuten versehen, die zur Aufnahme von flexiblen 0-Ringen 131 und 132 dienen. Der O-Ring 131 weist eine genügende Weite auf und liegt gegen die Innenwand 10* des Rohres 10 an und wird durch Reibungsschluß in dieser Lage gehalten. Das Gleiche gilt bezüglich des 0-Ringes 132, der ebenfalls reibungsschlüssig mit der Innenwand des Ventilkörpers 20 in Verbindung steht. Bei einer Bewegung des Kolbens 18 zwischen seiner oberen und seiner unteren Lage biegen sich die 0-Ringe, ohne aber ihre relative Lage zu ändern. Die axialen Bewegungen des Kolbens 8 sind nicht größer als 0,12 mm bei maximaler Vibration. Wie schon erwähnt, sind die 0-Ringe 131, 132 so dimensioniert, daß sie sich während der axialen Bewegungen des Kolbens biegen und ihre Lage bezüglich der übrigen Teile des Ventiles A nicht ändern.The control valve A works with the control device C according to FIG the drawing together. The piston 18 is provided in the vicinity of its two ends with annular grooves for receiving flexible 0-rings 131 and 132 are used. The O-ring 131 has a sufficient one Widen and lies against the inner wall 10 * of the tube 10 and is held in this position by frictional engagement. The same applies to the O-ring 132, which is also frictionally engaged with the inner wall of the valve body 20 is in communication. Bend as the piston 18 moves between its upper and lower positions the 0-rings, but without changing their relative position. The axial movements of the piston 8 are not greater than 0.12 mm maximum vibration. As already mentioned, the O-rings 131, 132 are dimensioned so that they move during the axial movements of the Bend the piston and its position in relation to the rest of the valve A does not change.

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Die Dicke der Ringe 131 und 132 beträgt etwa 1, 75 mm, so daß eine ausreichende Flexibilität zur Aufnahme der Kolbenbewegung gewährleistet ist.The thickness of the rings 131 and 132 is about 1.75 mm, so that a sufficient flexibility to accommodate the piston movement is guaranteed.

Als Werkstoff fürjdie Ringe 131 und 132 haben sich Mischpolymerisat von Butadien und Acrylnitril und Synthesekautschuk aus Fluorelastomeren bzw. lineares Copolymer aus Hexafluorpropylen und Vinylidenfluorid sehr gut bewährt. Derartige Werkstoffe weisen eine genügende Flexibilität auf, so daß sie den axialen Kraft en standhalten, ohne ihre Lage in der Kolbenzylinder-Anordnung zu ändern, wenn sich der Kolben 18 bezüglich der Anordnung 9 axial bewegt.The material used for rings 131 and 132 has been mixed polymer of butadiene and acrylonitrile and synthetic rubber made from fluoroelastomers or linear copolymer made from hexafluoropropylene and vinylidene fluoride proven very well. Such materials have sufficient flexibility so that they can withstand the axial forces without losing their position to change in the piston-cylinder arrangement when the piston 18 moved axially with respect to the arrangement 9.

Der Ventilkolben 18 ist mit einer axialen Öffnung 133 versehen, die mit radialen Öffnungen 134 an seinen beiden Enden in Verbindung steht, so daß eine Verbindung zwischen dem oberen und unteren Ende der Kammer 24 hergestellt wird. Die Flüssigkeit kann somit von dem unteren Ende der Kammer 24 durch die radiale Öffnung 134 und die axiale Öffnung 133 in den oberen Teil der Kammer 24 einströmen. Auf diese Art und Weise wird durch die Flüssigkeit in der Kammer 24 keine zusätzliche Druckkraft erzeugt, die zu den nicht gleichen Kräften längs des Ventilkolbens 18 hinzukommt.The valve piston 18 is provided with an axial opening 133 which communicates with radial openings 134 at both ends thereof so that communication between the upper and lower ends of the Chamber 24 is made. The liquid can thus from the lower end of the chamber 24 through the radial opening 134 and the axial opening 133 flow into the upper part of the chamber 24. In this way, the liquid in the chamber 24 does not add any additional liquid Pressure force generated, which is added to the non-equal forces along the valve piston 18.

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Ohne die flexiblen 0-Ringe 131 und 132 e weist der Kolben Γ8 zwei stabile Vibrationsstellungen für jeden "Kraftpegel" der Magnetspule 3 auf.Without the flexible O-rings 131 and 132 e, the piston Γ8 has two stable vibration positions for each "force level" of the Solenoid 3 on.

Bei diesen beiden Vibrationsstellungen ist beim Übergang von der einen in die andere Lage, der innerhalb einer Zeit von ca. 16 msec, stattfindet, eine "Durchflußeinschnürung" von ungefähr 5 % zu beobachten. Wenn die flexiblen O-Ringe benutzt werden, ergibt sich lediglich eine Vibrationsstellung und das Durchflußgeräusch wird wesentlich reduziert. Es wird deshalb angenommen, daß dieser Sachverhalt auf die Aufrechterhaltung der radialen Ausrichtung und Führung des Kolbens 18 in der Anordnung 9zurückzuführen ist. Die flexiblen O-Ringe 131 und 132 tragen somit zu einer Dämpfung der unkontrollierten, radialen Vibration bei.With these two vibration positions there is a transition from one in the other position, which takes place within a time of about 16 msec, a "flow constriction" of about 5% can be observed. When the flexible O-rings are used, there is only a vibration position and the flow noise becomes significant reduced. It is therefore believed that this fact affects the maintenance of the radial alignment and guidance of the Piston 18 is to be returned in the arrangement 9. The flexible O-rings 131 and 132 thus contribute to a damping of the uncontrolled, radial Vibration at.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß "Rückprall vibrationen" des Ventilkolbens dazu neigen, den maximal erreichbaren Durchfluß und somit den Dynamikbereich des Steuerventiles zu beschränken. Man kann zwar eine im Hinblick auf die Frequenz von 60 Hz hohe Lebensdauer des Ventilsitzes erreichen, was auf die geringen, nicht im Gleichgewicht befindlichen Kräfte des Kolbens zurückzuführen ist, bei denen der ma-It has also been shown that "rebound vibrations" of the valve piston tend to limit the maximum achievable flow and thus the dynamic range of the control valve. You can In view of the frequency of 60 Hz, a long service life of the valve seat can be achieved, which is due to the low, out of balance is due to the forces of the piston in which the ma

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ximale "Sitzdruck" innerhalb des elastischen Bereiches bleibt. Es läßt sich jedoch nicht ganz vermeiden,'''daß durch axiale "Rückprallvibra-ximal "seat pressure" remains within the elastic range. It leaves but not entirely avoid '' 'that axial "rebound vibrations

■ i
tionen" des Kolbens und unkontrollierte, radiale Vibrationen Abnutzungs-
■ i
functions "of the piston and uncontrolled, radial vibrations wear and tear

er scheinungen an dem Ventilsitz entstehen, wodurch Deformationen des Polytetrafluoräthylenhe phenomena arise on the valve seat, causing deformations of the Polytetrafluoroethylene

-Materials auftreten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die erfindungsgemäß benutzten flexiblen O-Ringe 131 und 132 derartige unkontrollierte, axiale "Rückprallvibrationen" des Kolbens sowie unkontrollierte radiale Vibrationen eliminieren.-Materials occur. However, it has been shown that the invention used flexible O-rings 131 and 132 such uncontrolled, Eliminate axial "rebound vibrations" of the piston and uncontrolled radial vibrations.

Weiterhin wurde festgestellt, daß die Energie, die normalerweise durch hohe Amplituden und relativ langsame vertikale Rückprallvibrationen des Kolbens aufgebraucht wird, bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung von den flexiblen O-Ringen 131 und 132 absorbiert wird. Es werden somit die normalerweise auftretenden "Rückprallvibrationen" des Kolbens 18 wesentlich reduziert und gedämpft. Wie Fig. 14 der Zeichnung zu entnehmen ist, sind die Vibrationen des Ventilkolbens des Ventiles A gemäß der erstgenannten Ausführungsform noch recht beträchtlich. In Fig. 14 ist die Wellenform dieser Rückprallvibrationen der Kolbenstange aufgezeichnet. Wie Fig. 15 der Zeichnung zu entnehmen ist, werden die "Rückprallvibrationen!1 durch die flexiblen O-Ringe und 132 wesentlich reduziert. Durch die Ausschaltung dieser "Rückprallvibrationen" ist es möglich, der Magnetspule eine SinusspannungIt has also been found that the energy normally consumed by high amplitudes and relatively slow vertical rebound vibrations of the piston is absorbed by the flexible O-rings 131 and 132 in a device according to the invention. The "rebound vibrations" of the piston 18, which normally occur, are thus substantially reduced and dampened. As can be seen from FIG. 14 of the drawing, the vibrations of the valve piston of valve A according to the first-mentioned embodiment are still quite considerable. 14 shows the waveform of these rebound vibrations of the piston rod. As can be seen from FIG. 15 of the drawing, the "rebound vibrations! 1 are significantly reduced by the flexible O-rings 13 and 132. By eliminating these" rebound vibrations "it is possible to give the magnet coil a sinusoidal voltage

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mit veränderlicher Amplitude !zuzuführen, ohne daß hierdurch Instabilitäten oder Geräusche entstehen. Mit Hilfe des zuvor beschriebenen Steuerkreises C läßt sich eine verbesserte Steuerung erreichen. Es liegen jedoch völlig zufriedenstellende Ergebnisse auch dann vor, wenn eine Sinusspannung mit veränderlicher Amplitude benutzt wird.with variable amplitude! without causing instabilities or noises arise. With the aid of the control circuit C described above, improved control can be achieved. It however, completely satisfactory results are obtained even when a sinusoidal voltage with a variable amplitude is used.

Die Existenz einer einzigen Stabilitätslage läßt sich dadurch erklären, daß der Ventilkolben 18 bei Beginn eines Kraftzyklus in Ruhe ist. Hierin liegt auch der Vorteil begründet, der sich durch die Anwendung eines gesteuerten Gleichrichters als Spannungsquelle ergibt. Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist eine Amplitudensteuerung der sinusförmigen Spannungsquelle nicht so wirksam, da es nicht möglich ist, einen Ruhezustand während der Periode der Rückprallvibrationen zu erreichen. Bei Verwendung des Gleichrichters folgt dagegen dem Kraftimpuls eine längere Periode, eine Ruheperiode bzw. ein negativer Zyklus, in der bzw. dem von der Magnetspule keine Kraft erzeugt wird. Es werden somit die Vibrationen des Ventilkolbens gedämpft und ausgelöscht, bevor der nächste Impuls auftritt. Bei Anwendung einer sinusförmigen Spannung wird ein Kraftimpuls auch während der negativen Halbwelle erzeugt, und es ist notwendig, die Vibrationen vor Beginn dieser Halbwelle auszulöschen.The existence of a single stability situation can be explained by that the valve piston 18 is at rest at the start of a force cycle. This is also the reason for the benefit of using a controlled rectifier results as a voltage source. In the case of the previously described Embodiment, an amplitude control of the sinusoidal voltage source is not as effective as it is not possible achieve a state of rest during the period of rebound vibrations. If the rectifier is used, however, this follows Force pulse has a longer period, a rest period or a negative cycle in which the solenoid does not generate any force will. The vibrations of the valve piston are thus dampened and extinguished before the next pulse occurs. When using a sinusoidal voltage, a force pulse is generated even during the negative half-wave, and it is necessary to stop the vibrations before beginning to cancel this half-wave.

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Dementsprechend war es bisher notwendig, für einen großen Dynamikbereich eines Steuerventil.es einen oilikongesteuerten Gleichrichter zubenutzen. Durch eine Eleminierung der axialen "Rückprallvibrationen" ist es jedoch möglich, die Magnetspule 3 mit einer Sinusspannung zu erregen. Aufgrund der Tatsache, daß sich die Vibrationen des Ventil kolbens sehr schnell auslöschen, was sowohl durch axiale und radiale Vibrationen auf dem Ventilsitz erfolgt, besteht keine Notwendigkeit mehr, eine Ruheperiode oder einen negativen Zyklus vorzusehen.Accordingly, it has hitherto been necessary for a wide dynamic range of a control valve.es to use an oilikongegierte rectifier. By eliminating the axial "rebound vibrations" however, it is possible to excite the solenoid 3 with a sinusoidal voltage. Due to the fact that the vibrations of the valve piston extinguish very quickly, which occurs through both axial and radial vibrations on the valve seat, there is no longer any need to provide a rest period or negative cycle.

Wie schon erwähnt, sind in Fig. 14 der Zeichnung, die auf eine Auswertung von "Bildschirmechos" zurückgeht, die Spannung, die magnetische Kraft und der Hub des Kolbens dargestellt. Fig. 14 betrifft einen Betriebszustand, in dem der Kolben ebenso wie ein ElektromotorAs already mentioned, FIG. 14 of the drawing indicates an evaluation from "screen echoes", the voltage, the magnetic force and the stroke of the piston are represented. 14 relates to one Operating state in which the piston just like an electric motor

während der Ruheperiode eine Spannung erzeugt. Aufgrund der Tat-Abschaltung sache, daß der Hauptsteuerkreis sofort nach des gesteuerten Gleichrichters ohne Energie ist, ist längs der Magnetspule eine Ladung zu beobachten.- Der plötzliche Wechsel in der Geschwindigkeit des Ventilkolbens beim Auftreffen auf den Ventilsitz erzeugt ein -relativ großes "Spannungsecho". Durch Messungen mittels einesgenerated a voltage during the rest period. Due to the fact shutdown thing that the main control circuit is immediately after the controlled rectifier without energy, is along the solenoid to observe a charge .-- The sudden change in the speed of the valve piston produced when it hits the valve seat a relatively large "tension echo". By measurements using a

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OszUloskopes läßt sich die "Rückprallkonstante" bestimmen.OszUloskopes can determine the "rebound constant".

Wie schon erwähnt, sind in Fig. 15 der Zeichnung die " Rückprallvibrationen" eines erfindungsgemäßen Ventiles dargestellt, das mit den beiden O-Ringen 131 und 132 versehen ist. Die vorgenannte Methode zur Messung der "Echos" kann jedoch hier nicht mehr in Anwendung kommen. Die "Rückprallvibrationen" sind zu klein und treten zu schnell auf, als daß es möglich wäre, dieselben auf dem Leuchtschirm eines Oszilloskopes zu messen. Die "Echos", die die "Rückprallvibrationen" der Kolbenstange repräsentieren, können jedoch, wie Fig. 15 zu entnehmen ist, ziemlich genau geschätzt werden. Es zeigt sich, daß der Zeitpunkt des letzten Auftreffens wesentlich verkürzt ist, so daß eine Ruheperiode zwischen zwei aufeinander folgenden Kraftzyklen nicht notwendig ist. Demzufolge ist es ohne weiteres möglich, eine Sinusspannung mit veränderlicher Amplitude zu verwenden, ohne daß hierdurch irgendwelche Instabilitäten entstehen.As already mentioned, in Fig. 15 of the drawing the "rebound vibrations" of a valve according to the invention, which is provided with the two O-rings 131 and 132. The aforementioned method however, it can no longer be used here to measure the "echoes". The "rebound vibrations" are too small and occur up too quickly for it to be possible to measure them on the fluorescent screen of an oscilloscope. The "echoes" that are the "rebound vibrations" of the piston rod can, however, as can be seen from Fig. 15, be estimated fairly accurately. It shows that the time of the last impact is significantly shortened, so that there is a period of rest between two successive ones Force cycles is not necessary. As a result, it is easily possible to use a sinusoidal voltage with variable amplitude, without causing any instabilities.

Ventile mit verbesserten Ventilsitzen und VentilkolbenValves with improved valve seats and valve pistons

Es ist möglich, elektrisch betätigte Steuerventile A£ A3 herzustellen, die ähnlich dem Steuerventil A ausgebildet sind, jedoch verbesserte Ventilsitze aufweisen und mit Mitteln zur Steuerung der axialen Bewegung des Ventilkolbens versehen sind.It is possible to manufacture electrically operated control valves A £ A3, which are designed similar to the control valve A, but have improved valve seats and with means for controlling the axial movement of the valve piston are provided.

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Diese verbesserten Ventileinrichtungen k^ und Ag sind in den Fig. 16 bis 19 in der Zeichnung dargestellt. Das elektrisch betätigte Steuerventil A2 ist mit einem Steuerkreis C nach Fig. 3 der Zeichnung verbunden. Das Ventil A2 ist mit einem äußeren Ventilgehäuse 201 versehen,, das ein in etwa zylindrisches Spulengehäuse 202 einschließt. Innerhalb des Gehäuses 202 ist eine schraubenförmig gewundene zylindrische Magnetspule 203 angeordnet, die an ihrem oberen und unteren Ende jeweils mit Isolierringen 204 und 205 versehen ist. Der Isolierring 205 ist auf der oberen Fläche einer Grundplatte 206 angeordnet, die einen Teil des äußeren Spulengehäuses 202 bildet. Auf dem Isolierring 204 befindet sich eine kreisförmige "Flußplatte" 207. Die gesamte Anordnung, bestehend aus der Magnetspule 203, den Isolierringen 204, 205 und der "Flußplatte" 207, wird mit Hilfe von Blattfedern 208 gegen die Grundplatte 206 gedrückt. Wie Fig. 16 der Zeichnung zu entnehmen ist, sind die Blattfedern 208 zwischen der oberen Fläche der "Flußplatte" 207 und der unteren Fläche der oberen Begrenzungswand! des Spulöngehäuses 202 angeordnet. These improved valve devices k ^ and Ag are shown in FIGS. 16 to 19 in the drawing. The electrically operated control valve A2 is connected to a control circuit C according to FIG. 3 of the drawing. The valve A2 is provided with an outer valve housing 201 which encloses an approximately cylindrical coil housing 202. A helically wound cylindrical magnetic coil 203 is arranged inside the housing 202 and is provided with insulating rings 204 and 205 at its upper and lower ends, respectively. The insulating ring 205 is disposed on the top surface of a base plate 206 that forms part of the outer coil housing 202. A circular "flux plate" 207 is located on the insulating ring 204. The entire arrangement, consisting of the magnetic coil 203, the insulating rings 204, 205 and the "flux plate" 207, is pressed against the base plate 206 with the aid of leaf springs 208. As can be seen from FIG. 16 of the drawing, the leaf springs 208 are between the upper surface of the "flow plate" 207 and the lower surface of the upper boundary wall! of the Spulöngehäuses 202 arranged.

Das Spulengehäuse 202 und die Magnetspule 203 sind zur Aufnahme einer Kolbenzylinder anordung 209 mit einer zentralen Öffnung versehen. Ein zylindrisches Rohr 21Q ist innerhalb des Spulengehäuses 202 ange-The coil housing 202 and the solenoid 203 are for receiving a Piston cylinder arrangement 209 is provided with a central opening. A cylindrical tube 21Q is fitted inside the coil case 202.

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ordnet und weist einen mittleren nicht magnetischen Abschnitt auf, der von zwei magnetischen Abschnitten an den beiden Enden umgeben ist. An dem oberen Ende des Rohres 210 ist ein Bolzen 211 mit einer Mutter 212 befestigt. Der Bolzen 211 ragt nach innen in das Rohr 210 hinein und ist mit einem sich noch weiter nach innen erstrekkenden Abschnitt 213 geringeren Querschnittes versehen, wodurch eine ringförmige Aufnahme 214 für eine Druckfeder 215 gebildet wird. An den Abschnitt 213 schließt sich ein Auge 216 an, dessen untere Fläche als Begrenzungsfläche und Anschlag 217 für den Ventilkolben dient. In dem Rohr 210 ist ein Ventilkolben 218 angeordnet, der Vibrationen und Schwingungen ausführen kann und mit vier axialen Ausnehmungen 219 versehen ist. Der Kolben 218 ist an seinem oberen Ende eingedreht, wodurch ein "Kopf 220 gebildet wird.arranges and has a central non-magnetic section that surrounded by two magnetic sections at the two ends. At the top of the tube 210 is a bolt 211 with a Nut 212 attached. The bolt 211 protrudes inwardly into the tube 210 and is with a still further inwardly extending Section 213 provided with a smaller cross section, whereby an annular receptacle 214 for a compression spring 215 is formed. At the section 213 is followed by an eye 216, the lower surface of which serves as a limiting surface and stop 217 for the valve piston. In the tube 210 a valve piston 218 is arranged, the vibrations and Can carry out vibrations and is provided with four axial recesses 219. The piston 218 is screwed in at its upper end, thereby forming a "head 220".

Der Kolben 218 ist an seinem unteren Ende kegelförmig mit einem Winkel von ca. 45° abgedreht. An dem Kegelstumpf 221 schließt sich nach unten ein Bolzen 222 an, der sich in ein kegelförmiges Ende fortsetzt. Der Winkel einer Kegelmantellinie zur Kolbenachse beträgt ebenfalls ca. 45°, so daß ein Gesamtkegelöffnungswinkel von 85° bis ca. 95° mit einem bevorzugten Wert von 90° vorliegt.The piston 218 is turned off conically at its lower end at an angle of approximately 45 °. At the truncated cone 221 closes a bolt 222 downwards, which continues into a conical end. The angle of a cone surface line to the piston axis is likewise approx. 45 °, so that there is a total cone opening angle of 85 ° to approx. 95 ° with a preferred value of 90 °.

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Die Grundplatte 206 weist eine mit einem Gewinde versehene Öffnung auf, in die ein Ventilkörper 224, der ebenfalls mit einem Gewinde versehen ist, oeingeschraubt werden kann. Der Ventükörper 224 ist mit einer großen Flüssigkeitskammer 226 versehen, die mit einem Flüssigkeitseinlaß 227 und einem Flüssigkeitsauslaß 228 im Ventükörper 224 in Verbindung steht. Die Öffnungen 227 und 228 können mit Innengewinden zur Aufnahme von Rohranschlüssen versehen sein. Die Flüssigkeitskammer 226 wird durch eine obere Wandung 229, eine Seitenwandung 230 und durch eine untere Wandung 231 begrenzt.The base plate 206 has a threaded opening on, into which a valve body 224, which is also provided with a thread, can be screwed. The valve body 224 is with a large liquid chamber 226 provided with a liquid inlet 227 and a liquid outlet 228 in the valve body 224 is in communication. The openings 227 and 228 can be provided with internal threads for receiving pipe connections. The liquid chamber 226 is delimited by an upper wall 229, a side wall 230 and a lower wall 231.

Innerhalb der Kammer 226 befindet sich der Ventilsitz 232, der im wesentlichen aus einer starren Büchse 233 - vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Stahl oder einem anderen korrosionsbeständigem Werkstoff - besteht und der mit einer axialen Bohrung 234 versehen isf. Die Büchse 233 ist am oberen Ende mit einer konischen Einsenkung 235 versehen.Inside the chamber 226 is the valve seat 232, which essentially consists of a rigid sleeve 233 - preferably made of corrosion-resistant Steel or another corrosion-resistant material - and which is provided with an axial bore 234. The sleeve 233 is provided with a conical depression 235 at the upper end.

In< die Öffnung 234 der Büchse 233 ist ein Rohr 236 eingepreßt, das vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen, Mischpolymerisat von Butadien und Acrylnitril oder Synthesekautschuk aus Fluorelastomeren besteht und das an seinem oberen Ende mit einem Ventilsitz 237 versehen ist. Der Ventilsitz 237 liegt an dem Konus 235 an. Das Rohr 236 steht mit seinem Ende 237' etwas über dieIn <the opening 234 of the sleeve 233 a tube 236 is pressed, the preferably made of polytetrafluoroethylene, mixed polymer of butadiene and acrylonitrile or synthetic rubber made of fluoroelastomers and which is provided with a valve seat 237 at its upper end. The valve seat 237 rests against the cone 235. The tube 236 is at its end 237 'something over the

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Büchse 233 hervor und ragt somit zum Teil in den Einlaß 227 hinein. Der Sitz zwischen dem Rohr 236 und dem Gehäuse des Einlaßes 227 ist so stramm, daß eine Abdichtung gegen Flüssigkeitsdurchtritt gewährleistet ist. Der Kegelwinkel des konischen Ventilsitzes 237 beträgt in etwa 80 bis 84 mit einem bevorzugten Wert von 82 . Es zeigt sich, daß das Geräusch, das durch die strömende Flüssigkeit verursacht wird, am geringsten ist, wenn der Winkel des Kegels 223 des Kolbens 218 einen Wert von 90 aufweist und der Ventilsitz 237 mit einem Kegelwinkel von 82° versehen ist.Bushing 233 protrudes and thus partially protrudes into inlet 227. The seat between the tube 236 and the housing of the inlet 227 is so tight that a seal against the passage of liquid is ensured is. The cone angle of the conical valve seat 237 is approximately 80 to 84 with a preferred value of 82. It appears, that the noise caused by the flowing liquid is lowest when the angle of the cone 223 of the piston 218 has a value of 90 and the valve seat 237 with a cone angle of 82 °.

Das Rohr 236 und der Ventilsitz 237 können aus einem beliebigen Kunststoff bestehen. Es wurden jedoch mit Polytetrafluoräthylen die besten Ergebnisse erzielt, das jedoch eine gewisse Tendenz zum Kriechen aufweist, die durch die Büchse 232 abgeschwächt bzw. verhindert wferden soll. Auf der Unterseite der Büchse 233 ist ein relativ starker Ring 238 angeordnet, der vorzugsweise aus demselben Werkstoff hergestellt ist wie das Rohr 236 und der Ventilsitz 237 und zur Dämpfung des Aufschlags des Kolbens 218 gegen den Ventilsitz 237 dient. Der Ring 238 besteht somit vorzugsweise ebenfalls aus Polytetrafluoräthylen.The tube 236 and the valve seat 237 can be made of any plastic exist. However, the best results have been obtained with polytetrafluoroethylene, but this has a certain tendency to creep has, which are weakened or prevented by the sleeve 232 target. On the underside of the sleeve 233 is a relatively strong ring 238 arranged, which is preferably made of the same material as the tube 236 and the valve seat 237 and for damping the impact of the piston 218 against the valve seat 237 is used. The ring 238 is thus preferably also made of polytetrafluoroethylene.

Wie zuvor beschrieben, kann der Ventilkörper 224 lediglich durch Lösen der Verschraubung 225 von der Grundplatte 206 entfernt werden. Es istAs previously described, the valve body 224 can only be released by loosening the screw connection 225 can be removed from the base plate 206. It is

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somit in sehr einfacher Weise möglich, den Ventilsitz-Mechanismus zu demontieren und falls nötig auszutauschen. Aufgrund der Tatsache, daß der Ventilsitz-Mechanismus innerhalb der Kammer 226 durch das Ende 237' gehalten wird, kann die Anordnung 232 durch Entfernen des Rohres 236 aus dem Gehäuse 227 abgezogen werden.thus in a very simple way possible the valve seat mechanism dismantle and replace if necessary. Due to the fact, that the valve seat mechanism is held within the chamber 226 by the end 237 ', the assembly 232 can by removing the Tube 236 can be withdrawn from housing 227.

Die genaue Ausbildung der Ventilsitzanordnung ist im Hinblick auf Sekundär- oder "Rückprallvibrationen" sehr wichtig. Wie schon vorstehend erwähnt, sind Sekundärvibrationen sehr unerwünscht, da sie hinsichtlich der Stabilität des Ventils sehr nachteilig sind und ein relativ hohes Geräusch bedingen. Polytetrafluoräthylen als Werkstoff weist für einen sehr großen stabilen Betriebsbereich den erforderlichen Elastizitätskoeffizienten auf und hat sich deshalb hervorragend als Werkstoff zur Herstellung des Ventilsitzes bewährt. r The precise design of the valve seat assembly is very important with regard to secondary or "rebound vibrations". As already mentioned above, secondary vibrations are very undesirable because they are very disadvantageous with regard to the stability of the valve and cause a relatively high level of noise. Polytetrafluoroethylene as a material has the necessary coefficient of elasticity for a very large stable operating range and has therefore proven to be an excellent material for manufacturing the valve seat. r

Wie schon vorstehend dargelegt, läßt sich durch die Metallbüchse 233 das Kriechen und Kaltfließen von Polytetrafluoräthylen fast völlig ausschalten. Aufgrund der Tatsache, daß der Ventilsitz 237 aus Polytetrafluoräthylen gegen die konische Wandung 235 der Büchse 233 anliegt, treten selbst beim Aufprall des Kolbens keine Verschiebungen des Ventilsitzes auf.As already explained above, the metal sleeve 233 allows the Eliminate creep and cold flow of polytetrafluoroethylene almost completely. Due to the fact that the valve seat 237 is made of polytetrafluoroethylene rests against the conical wall 235 of the sleeve 233, no displacements of the valve seat occur even when the piston impacts.

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Das Geräusch beim Betrieb eines Steuerventils ließ sich weiterhin wesentlich dadurch herabsetzen, daß der Kolben 218 längs seines gesamten Umfanges und längs seiner gesamten Länge mit einer Folie 239 aus PoIytetrafluoräthylen umwickelt wird. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, daß trotz dieser Folie 239 immer noch eine genügende Weite des Ringspaltes zwischen der Außenwandung der Folie 239 und der Innenwandung des Rohres 210 bestehen bleibt, so daß das Strömungsmedium durchtreten kann.The noise when operating a control valve continued to decrease significantly thereby reduce that the piston 218 along its entire circumference and along its entire length with a film 239 made of polytetrafluoroethylene is wrapped. Here, however, care must be taken that despite this film 239 there is still a sufficient width of the annular gap remains between the outer wall of the film 239 and the inner wall of the tube 210, so that the flow medium pass through can.

Wenn die Folie 239 nicht vorgesehen wird, weist der Kolben 218 zwei stabile Vibrationsstellungen bei jedem "Kraftniveau" der Magnetspule auf. Der Übergang von einer dieser beiden Vibrationslagen in die andere findet innerhalb eines Zeitraumes von ca. 0,016 see. statt, wobei "Durchflußeinschnürungen" von ungefähr 5 % entstehen. Bei Verwendung eines mit der Poly tetrafluoräthylen-Folie 239 umwickelten Kolbens wird jedoch nur eine stabile Vibrationsstellung beobachtet und die Geräusche werden auf einen Wert kleiner als 0,2 % reduziert. Diese günstige Auswirkung der Folie 239 ist in der Hauptsache darauf zurückzuführen, daß die Reibung zwischen dem zylindrischen Rohr 210 und dem Kolben 218 verringert wird und daß unkontrollierte radiale Vibrationen gedämpft werden. Als Werkstoff für die Folie 239 können auch Mischpolymerisat von Butadien und Acrylnitril oder Synthesekautschuk aus Fluorelastomeren in Anwendung kommen.If the foil 239 is not provided, the piston 218 has two stable vibrating positions at each "force level" of the solenoid. The transition from one of these two vibration levels to the other takes place within a period of approx. 0.016 seconds. instead, resulting in "flow constrictions" of approximately 5 %. When using a piston wrapped with the poly tetrafluoroethylene film 239, however, only a stable vibration position is observed and the noise is reduced to a value less than 0.2%. This beneficial effect of the foil 239 is mainly due to the fact that the friction between the cylindrical tube 210 and the piston 218 is reduced and that uncontrolled radial vibrations are dampened. A mixed polymer of butadiene and acrylonitrile or synthetic rubber made from fluoroelastomers can also be used as the material for the film 239.

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Es hat sich gezeigt, daß die Geräusche weiterhin reduziert werden können, wenn in jeder der vier Ausnehmungen 219 Polytetrafluoräthylen-Streifen 240 eingesetzt werden, wie dies bei der Ausführungsform nach Fig. 19 der Zeichnung der Fall ist. Bei einer derartigen Ausführungsform kann auf eine den Kolben 218 umgebende Folie 239 verzichtet werden. Durch die vier Streifen 240 werden die beiden stabilen Vibrationslagen ebenfalls auf eine einzige zurückgeführt. Auch bei dieser Anordnung ist genügend Zwischenraum zwischen dem Ventilkolben 218 und der Innenfläche des Rohres 210 vorzusehen, so daß der Flüssigkeitsdurchfluß im gewünschten Maß stattfinden kann.It has been shown that the noise can be further reduced, if in each of the four recesses 219 polytetrafluoroethylene strips 240 can be used, as is the case with the embodiment according to FIG. 19 of the drawing. In such an embodiment, a film 239 surrounding the piston 218 can be dispensed with. Due to the four strips 240, the two stable vibration positions are also reduced to a single one. Also with this arrangement is to provide sufficient clearance between the valve piston 218 and the inner surface of the tube 210 so that the liquid flow in the desired measure can take place.

Durch einen Anschluß 241 sind zwei Zuführungen für die Magnetspule angeordnet. Mit Hilfe der Zuführungen 242 ist die Ventilanordnung in den Schaltkreis C eingeschaltet. r Two leads for the magnetic coil are arranged through a connection 241. The valve arrangement is switched into the circuit C with the aid of the feed lines 242. r

Wie schon vorstehend dargelegt, wird der maximal erreichbare Durchfluß und somit auch der Dynamikbereich eines Steuerventils durch die "Rückprallvibrationen" des Kolbens sehr stark eingeschränkt. Bei der vorgenannten Ventilanordnung weist der Ventilsitz im Hinblick auf die Tatsache, daß der Kolben sich wenigstens, sechzigmal pro Sekunde hin- und herbewegt, eine beträchtliche Lebensdauer auf. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die nicht im Gleichgewicht befindlichen Kräfte des Kolbens sehr geringAs already stated above, the maximum achievable flow rate is and thus also the dynamic range of a control valve due to the "rebound vibrations" of the piston is very limited. In the aforementioned valve arrangement, the valve seat has in view of the fact that the piston moves back and forth at least sixty times per second, a considerable service life. This is due to the fact that the unbalanced forces of the piston are very small

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sind, so daß die Drücke im Ventilsitz innerhalb des elastischen Bereiches liegen. Auf jeden Fall wird jedoch durch die "Rückprallvibrationen" des Kolbens und durch andere unkontrollierbare Schwingungen die Ventilsitzlebensdauer reduziert, wobei Deformierungen des Teflonsitzes nicht zu vermeiden sind. Durch unkontrollierbare radiale Vibrationen des Kolbens entstehen unter Umständen sogar gewisse Leckströme, die unter anderem auf eine gewisse Exzentrizität der Öffnung im Ventilsitz zurückzuführen sind- Diese Schwierigkeiten werden jedoch mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Ventilanordnung vermieden.are so that the pressures in the valve seat are within the elastic range lie. In any case, the "rebound vibrations" of the Piston and through other uncontrollable vibrations the valve seat life reduced, whereby deformation of the Teflon seat cannot be avoided. Due to uncontrollable radial vibrations of the piston Certain leakage currents may even arise, which can be attributed, among other things, to a certain eccentricity of the opening in the valve seat However, these difficulties are met with an inventive method trained valve assembly avoided.

Wenn der Ventilsitz 237 mit einem weniger spitzen Winkel ausgeführt wird als der Kegel 223 des Ventilkolbens 218, neigt letzterer dazu, sich im Ventilsitz 237 in gewissem Maß selbst zu zentrieren. Durch die konische Sitzfläche wird überdies die Auswirkung der "Rückprallvibrationen" völlig eliminiert und ausgeschaltet. Es kann theoretisch nachgewiesen werden, daß die Energie, die normalerweise durch hohe Amplituden von relativ langsamen vertikalen "Rückprallvibrationen" des Ventilkolbens aufgezehrt wird, durch die viel schnelleren seitlichen Aufprallerscheinungen im Ventilsitz 237 aufgebraucht wird. Die Energie, die sonst sich in axiale "Rückprallvibrationen" des Kolbens 218 umsetzt, wird somit in kontrollierbare, radiale Schwingungen umgeformt.When the valve seat 237 is designed with a less acute angle is called the cone 223 of the valve piston 218, the latter tends to center itself in the valve seat 237 to some extent. Due to the conical In addition, the seat surface completely eliminates and eliminates the effects of "rebound vibrations". It can theoretically be proven that the energy normally consumed by high amplitudes of relatively slow vertical "rebound vibrations" of the valve piston is used up by the much faster side impact phenomena in valve seat 237. The energy that is otherwise in converts axial "rebound vibrations" of the piston 218, is thus converted into controllable, radial vibrations.

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Aus Fig» 14 und 15 der Zeichnung ist sowohl für das Ventil A als auch für das Ventil A„ die Reduktion der "Rückprallvibrationen" ersichtlich. Dies ist, wie schon vorstehend dargelegt, auf die erfindungsgemäße Ausbildung der Ventilsitzanordnung zurückzuführen« Wenn diese Rückprall vibrationen ausgeschaltet werden, ist es möglich, der Magnetspule 203 eine Sinus spannung mit veränderlicher Amplitude zuzuführen, ohne daß dadurch irgendwelche Instabilitäten oder zusätzliche Geräusche entstehen. Eine noch wirksamere Steuerung als vorstehend beschrieben, läßt sich dadurch erreichen, daß ein Steuerkreis C gemäß Fig. 3 der Zeichnung benutzt wird.From Fig. 14 and 15 of the drawing is for both valve A and for valve A "the reduction in" rebound vibrations "can be seen. As already explained above, this is due to the design of the valve seat arrangement according to the invention are turned off, it is possible to supply a sinusoidal voltage with variable amplitude to the solenoid 203 without this creates any instabilities or additional noises. More effective control than that described above can be made achieve by using a control circuit C as shown in FIG. 3 of the drawing.

Weitere Verbesserungen lassen sich mit einer Ausführungsform einer Ventilanordnung mit einem verbesserten Ventilsitz und Ventükolben gemäß den Fig. 20 und 21 der Zeichnung erreichen. Ein Steuerventil A„ ist mit einem äußeren Ventilgehäuse 250 versehen, das ein in etwa zylindrisches Spulengehäuse 251 umschließt. In dem Gehäuse 251 ist eine schraubenförmig gewundene zylindrische Magnetspule 252 angeordnet, die an ihren beiden Enden mit Isolierringen 253 und 254 jeweils versehen ist. Der Isolierring 254 ist auf der Oberfläche einer Grundplatte 255 angeordnet, die einen Teil des äußeren Spulengehäuses 251 bildet. Auf dem Isolierring 253 befindet sich eine kreisförmige "Flußplatte" 256. Die aus der Magnetspule 252, den Isolierringen 253 und 254 und aus der Fluß-Further improvements can be made with an embodiment of a Valve arrangement with an improved valve seat and valve piston according to FIG Reach Figures 20 and 21 of the drawing. A control valve A "is provided with an outer valve housing 250 which encloses an approximately cylindrical coil housing 251. In the housing 251 is a arranged helically wound cylindrical magnet coil 252, which is provided at both ends with insulating rings 253 and 254, respectively. The insulating ring 254 is arranged on the surface of a base plate 255, which forms part of the outer coil case 251. On the insulating ring 253 there is a circular "flux plate" 256. The from the solenoid 252, the insulating rings 253 and 254 and from the flux

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platte 256 bestehende Anordnung wird mit Hilfe von Blattfedern 257 gegen die Grundplatte 255 gedrückt. Die Blattfedern 257 sind zwischen der Oberfläche der "Flußplatte" 256 und der Unterseite der oberen Begrenzungsfläche des Gehäuses 251 angeordnet.plate 256 existing arrangement is with the help of leaf springs 257 against the base plate 255 pressed. The leaf springs 257 are between the surface of the "flux plate" 256 and the underside of the upper boundary surface of the housing 251 arranged.

Das Spulengehäuse 251 und die Magnetspule 252 sind mit einer zentralen öffnung versehen, die zur Aufnahme einer Kolbenzylinderanordnung 258 dient, die mit einem zylindrischen Rohr 259 versehen ist, das einen mittleren, nicht magnetischen Abschnitt aufweist, der von zwei magnetischen Abschnitten an den beiden gegenüberliegenden Enden umgeben ist. Am oberen Ende des Rohres 259 ist ein Bolzen 260 mittels einer Mutter 261 befestigt. Der Bolzen 260 erstreckt sich nach innen in das Rohr 250 und weist einen Abschnitt 262 geringeren Durchmessers auf, der sich noch weiter nach innen erstreckt und hierbeieine ringförmige Aufnahme 263 für eine Druckfeder 264 bildet. An den Abschnitt 262 schließt sich ein Vorsprung 265 an, dessen untere Fläche als Anschlag 266 für den Ventilkolben dient. In dem Rohr 259 ist ein Ventilkolben 267 beweglich gelagert, der mit vier axialen Ausnehmungen 269 zur Aufnahme von Flüssigkeit versehen ist. An seinem oberen Ende weist der Kolben 267 eine Eindrehung auf, wodurch der "Kopf" 269' gebildet wird.The coil case 251 and the solenoid 252 are with a central Opening provided for receiving a piston-cylinder arrangement 258 serves, which is provided with a cylindrical tube 259 having a central, non-magnetic portion of two magnetic Sections at the two opposite ends is surrounded. At the upper end of the tube 259 is a bolt 260 by means of a nut 261 attached. The bolt 260 extends inwardly into the tube 250 and has a portion 262 of smaller diameter that still extends extends further inward and forms an annular receptacle 263 for a compression spring 264 here. The section 262 is followed by a Projection 265, the lower surface of which acts as a stop 266 for the valve piston serves. A valve piston 267 is movably mounted in the tube 259 and has four axial recesses 269 for receiving liquid is provided. At its upper end, the piston 267 has a Turn on, whereby the "head" 269 'is formed.

Am unteren Ende des Ventilkolbens 267 ist derselbe mit einer konischen Abschrägung 270 versehen, die einen Winkel von ungefähr 45 aufweist.At the lower end of the valve piston 267 is the same with a conical Chamfer 270 is provided which has an angle of approximately 45 °.

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An die Abschrägung 270 schließt sich ein Bolzen 271 mit reduziertem Querschnitt an, der mit einem flachen Ventilsitz 273 versehen ist. A bolt 271 with a reduced cross-section, which is provided with a flat valve seat 273, adjoins the bevel 270.

Die Grundplatte 255 ist mit einem Innengewinde versehen, das zur Aufnahme eines oberen, ebenfalls mit einem Gewinde versehenen Teiles 274 des Ventilkörpers 275 dient, der im wesentlichen dem Ventilkörper 224 entspricht. Der Ventilkörper 275 ist mit einer Einlaßöffnung 276 und einer Auslaßöffnung 277 versehen, die mit einer relativ großen inneren Flüssigkeitskammer 278 in Verbindung stehen. Die Begrenzungsflächen der Kammer 278 werden von einer ringförmigen Seitenwandung 279, vonThe base plate 255 is provided with an internal thread which is used to receive an upper part 274, which is also provided with a thread of the valve body 275 is used, which corresponds essentially to the valve body 224. The valve body 275 is provided with an inlet port 276 and an outlet opening 277 which are in communication with a relatively large internal liquid chamber 278. The boundary surfaces of the chamber 278 are defined by an annular side wall 279 of

einer Deckwandung 280 und einer Fußwandung 281 gebildet. Die Öffnungen f ; 276 und 277 bilden den Einlaß 282 bzw. den Auslaß 283 der Kammer 278.a top wall 280 and a base wall 281 are formed. The openings f ; 276 and 277 define inlet 282 and outlet 283 of chamber 278, respectively.

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Die Öffnungen 276 und 277 können mit einem Innengewinde zur AufnahmeThe openings 276 and 277 can be internally threaded for receiving

• eines üblichen Rohranschluss es versehen sein. ' r • a common pipe connection must be provided. ' r

In der Kammer 278 ist ein Sitzmechanismus 284 angeordnet, der aus einer zylindrischen Büchse 285 besteht, die vorzugsweise aus korrosions beständigem Stahl hergestellt ist und mit einer zentralen axialen Bohrung 286 versehen ist. Die axiale Bohrung 286 geht an ihrem oberen Ende in einen Konus 287 über. In der axialen Bohrung 286 ist ein Polytetrafluoräthylen-Rohr 288 angeordnet, das mit einem nach außen gerichteten Ventilsitz 289 versehen ist. Das Rohr 288 ist mit einem Festsitz in der In the chamber 278 a seat mechanism 284 is arranged, which consists of a cylindrical sleeve 285, which is preferably made of corrosion-resistant steel and is provided with a central axial bore 286. The axial bore 286 merges into a cone 287 at its upper end. A polytetrafluoroethylene tube 288, which is provided with an outwardly directed valve seat 289, is arranged in the axial bore 286. The tube 288 is an interference fit in the

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Bohrung 286 befestigt, wodurch eine Abdichtung gegen Flüssigkeitsdurchtritt erreicht wird. Der Sitz 289 liegt ebenfalls fest gegen den Konus an. Der Kegelwinkel des Sitzes 289 beträgt ungefähr 80° bis 84° mit einem bevorzugten Wert von 82 . Zwischen der Büchse 285 und der unteren Begrenzungsfläche 281 des Gehäuses 275 ist ein Polytetrafluoräthylenring 290 eingelegt.Bore 286 attached, creating a seal against fluid penetration is achieved. The seat 289 also rests firmly against the cone. The taper angle of seat 289 is approximately 80 ° to 84 ° with a preferred value of 82. Between the sleeve 285 and the lower boundary surface 281 of the housing 275 is a polytetrafluoroethylene ring 290 inserted.

Wie schon vorstehend dargelegt, wird durch das Polytetrafluoräthylenmaterial die Auswirkung von Sekundär- oder "Rückprallvibrationen" des Kolbens 267 wesentlich reduziert. Es konnte durch'zahlreiche Versuche festgestellt werden, daß Polytetrafluoräthylen als Werkstoff ausgezeichnet geeignet ist und einen ausreichend hohen Elastizitätskoeffizienten aufweistAs already stated above, the polytetrafluoroethylene material the effect of secondary or "rebound vibrations" on piston 267 is significantly reduced. It was able to do through numerous attempts found that polytetrafluoroethylene is an excellent material is suitable and has a sufficiently high coefficient of elasticity

und außerdem einen stabilen Betriebsbereich garantiert.and also guarantees a stable operating range.

Unterhalb der Sitzfläche 273 des Ventilkolbens 267 ist eine Kugel 271 aus hartem, korrosionsbeständigem Stahl angeordnet. Die Kugel 291 des Ventils A3 entspricht dem konischen unteren Ende des Ventilkolbens des Ventils A3. Die axiale Bewegung des Kolbens 267 ist begrenzt, so daß die Kugel 291 sich auf keinen Fall aus dem Konus des Ventilsitzes entfernen kann. Wenn der Kolben 267 sich während kontrollierter Betrieboschwingungen hin- und herbewegt, drückt die Sitzfläche 273 die Kugel 291 gegen den Sitz 289. Der obere konische Teil 287 der Büchse 285 gestattet eine gewisse Deformation und ein gewisses KriechenA ball 271 made of hard, corrosion-resistant steel is arranged below the seat surface 273 of the valve piston 267. The ball 291 of valve A 3 corresponds to the conical lower end of the valve piston of valve A 3 . The axial movement of the piston 267 is limited so that the ball 291 cannot under any circumstances move away from the cone of the valve seat. As the piston 267 reciprocates during controlled operating oscillations, the seating surface 273 presses the ball 291 against the seat 289. The upper conical portion 287 of the sleeve 285 allows for some deformation and creep

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des Teflonsitzes, Aufgrund der Tatsache, daß das Teflonrohr 288 zu einem gewissen Maß in die Öffnung bzw. Ausnehmung 276 hineinragt, ist eine sehr einfache Montage und Demontage der gesamten Ventilsitzanordnung 284 möglich.of the Teflon seat, due to the fact that the Teflon tube 288 is too protruding to a certain extent into the opening or recess 276 is a very simple assembly and disassembly of the entire valve seat arrangement 284 possible.

Auch mit einer wie vorstehend beschriebenen Anordnung ist es möglich, sehr gut kontrollierbare und steuerbare radiale Schwingungen und Vibrationen zu erhalten. Die konisch ausgebildete Sitzfläche 289 eliminiert vollständig die Wirkung von axialen "Rückprallvibrationen", da die Kugel 291 in der Lage ist, sehr schnelle radiale Schwingungen auszuführen. Es kann auch hier theoretisch nachgewiesen werden, daß die Energie, die normalerweise durch axiale "Rückprallschwingungen" des Ventilkolbens 267 aufgezehrt wird, durch sehr schnelle seitliche Bewegungen und Vibrationen der Kugel 291 im Sitz 289 vernichtet wird. Es ist somit möglich, dem Ventil A„, d.h. der Magnetspule 252, eine Sinusspannung mit veränderlicher Amplitude zuzuführen, ohne daß hierdurch irgendwelche Instabilitäten oder Geräusche auftreten würden.Even with an arrangement as described above, it is possible to to obtain very easily controllable and controllable radial oscillations and vibrations. The conical seat surface 289 is eliminated completely eliminates the effect of axial "rebound vibrations" as the ball 291 is capable of very rapid radial vibrations. It can also be demonstrated theoretically here that the energy normally generated by axial "rebound vibrations" of the valve piston 267 is consumed, is destroyed by very rapid lateral movements and vibrations of the ball 291 in the seat 289. So it is possible, the valve A ", i.e. the solenoid 252, a sinusoidal voltage with variable amplitude without causing any instability or noise would occur.

Das Ventil A„ ist mit einem Anschluß 292 zur Aufnahme von zwei Leitungen 293 für die Magnetspule 252 versehen. Die Leitungen 293 sind in den Schaltkreis C eingeschaltet.The valve A "has a connection 292 for receiving two lines 293 provided for the solenoid 252. Lines 293 are switched into circuit C.

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Die "Rückprallschwingungen" und -vibrationen des Ventils A3 sind ebenfalls aus Fig. 15 der Zeichnung ersichtlich. Es zeigt sich somit, daß auch bei einem Ventil gemäß der Ausführungsform A3 die axialen "Rückprallvibrationen" des Ventilkolbens 267 durch kontrollierte radiale Vibrationen reduziert werden.The "rebound oscillations" and vibrations of valve A 3 can also be seen from FIG. 15 of the drawing. It can thus be seen that the axial "rebound vibrations" of the valve piston 267 are reduced by controlled radial vibrations even in the case of a valve according to embodiment A 3.

Das durch die Flüssigkeit erzeugte Geräusch eines Ventile A3 kann wesentlich dadurch verringert werden, daß der Kolben 267 mit einer Polytetra- ' fluoräthylenfolie 294 umgeben wird. Ohne diese Folie 294 weist der Kolben für jedes "Kraftniveau" der Magnetspule zwei stabile Vibrationslagen auf. Ebenso wie bei dem Ventil A„ und dem Ventil A„ findet der Übergang von einer dieser beiden Lagen in die andere in einer Zeit von ungefähr 15 Millisekunden statt, wobei Schwankungen von ungefähr 5% entstehen. Wenn der Kolben 267 längs seines Umfanges und seiner 'gesamten axialen Länge von der Folie 294 umgeben ist, werden diese beiden Stabilitätsstellungen auf eine einzige reduziert, wobei das Geräusch der ' Flüssigkeit auf einen Wert von weniger als 0,2% reduziert wird. Als Erklärung für diesen sehr günstigen Sachverhalt dient die Tatsache, daß die Reibung zwischen der Außenfläche des Kolbens 267 und der Innenfläche des Rohres 259 auf ein Minimum reduziert wird und daß die unkontrollierten, radialen Vibrationen gedämpft werden. Es ist selbstverständlich darauf zu achten, daß zwischen der Oberfläche der Folie 294The noise of a valve A 3 generated by the liquid can be significantly reduced by surrounding the piston 267 with a polytetrafluoroethylene film 294. Without this film 294, the piston has two stable vibration positions for each "force level" of the magnet coil. As with valve A ″ and valve A ″, the transition from one of these two positions to the other takes place in a time of approximately 15 milliseconds, with fluctuations of approximately 5%. If the piston 267 is surrounded by the foil 294 along its circumference and its entire axial length, these two stability positions are reduced to a single one, the noise of the liquid being reduced to a value of less than 0.2%. The explanation for this very favorable situation is the fact that the friction between the outer surface of the piston 267 and the inner surface of the tube 259 is reduced to a minimum and that the uncontrolled, radial vibrations are dampened. It is of course to be ensured that between the surface of the film 294

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.«β-. 15QQ165. «Β-. 15QQ165

und der Innenfläche des Rohres 259 genügend Zwischenraum für den Durchtritt der Flüssigkeit übrigbleibt.and the inner surface of the tube 259 has enough clearance for the Passage of the liquid remains.

Es ist weiterhin möglich, die Reduktion der beiden stabilen Zustände auf einen einzigen mit Hilfe von Polytetrafluoräthylen-Streifen durchzuführen, die in jede der vier axialen Ausnehmungen 269 eingesetzt werden. Auch bei einer derartigen Maßnahme zeigt es sich, daß die Schwankungen und Einschnürungen ausgehend von dem Wert von 5% reduziert werden, ebenso wie das Geräusch, das auf einen Wert von weniger als 0,2% verringert wird. Auch hierbei ist darauf zu achten, daß genügend Zwischenraum zwischen dem kolben 267 und dem Rohr 259 für den Durchtritt der Flüssigkeit übrigbleibt;; } ■ -■ - : - . '< ' ;: ''■ ■ !- : It is also possible to reduce the two stable states to a single one with the aid of polytetrafluoroethylene strips which are inserted into each of the four axial recesses 269. With such a measure, too, it is found that the fluctuations and constrictions are reduced starting from the value of 5%, as is the noise, which is reduced to a value of less than 0.2%. Here, too, care must be taken that there is enough space left between the piston 267 and the tube 259 for the liquid to pass through; } ■ - ■ -: -. '<' ; : '' ■ ■ ! - :

Theoretische Betrachtungen bezüglich der Arbeitsweise der Ventile A,Theoretical considerations regarding the operation of the valves A,

A1, A2 und A3 A 1 , A 2 and A 3

Die Betrachtung der Betriebs- und Arbeitsweise einer magnetspulenbetätigten Steuerungen der Ventile gemäß Fig! 1 bis 21 der Zeichnung geht davon aus, daß der Kolben unter Einwirkung einer magnetischen Kraft bezüglich einer Öffnung gewisse Schwingungen ausführt und daß eine Steuerung des Flüssigkeitsdurchflusses durch eine Steuerung der Amplitude dieser Schwingungen erfolgt.Consideration of the operation and working of a solenoid operated Control of the valves according to Fig! 1 to 21 of the drawing assumes that the piston is under the action of a magnetic force with respect to an opening executes certain vibrations and that a control of the liquid flow is carried out by controlling the amplitude of these oscillations.

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Ausgehend von diesem Sachverhalt ist eine quantitative Beschreibung des im Betrieb erreichbaren Steuerbereiches möglich»A quantitative description is based on this fact of the tax area that can be reached during operation »

Einer derartigen Betrachtungsweise, die davon ausgeht, daß die Steuerung des Flüssigkeitsdurchflusses durch eine Steuerung der Bewegung der Kolbenstange erfolgt, liegen zwei Voraussetzungen zugrunde» Die erste Voraussetzung ist darin zu sehen, daß die maximale von der Magnetspule erzeugte magnetische Kraft größer sein muß als die Resultierende aus der Federkraft und den Schwerkräften, die den Kolben gegen den Sitz drücken,, Wenn diese Voraussetzung nicht erfüllt ist, finden keine Schwingungen des Kolbens statt. Die zweite Voraussetzung beruht darauf, daß die Größe der magnetischen Kraft im Durchschnitt eines Arbeits- bzwo Kraftzyklus geringer ist als die durch die Feder ausgeübte Kraft. Wenn diese Voraussetzung nicht gegeben ist, würde der Kolben zumindest während eines Teiles des Zyklus angehalten werden, was die übliche Hysteresis und Instabilität der bekannten, von Magnetspulen betätigten Ventile zur Folge hätte. Tatsächlich muß aufgrund von dynamischen Instabilitäten die durchschnittliche Kraft geringer sein als die sich theoretisch ergebende durchschnittliche Kraft, Weiterhin müssen die effektive Ventilfläche und somit die Durchflußmenge dem Zeitintegral des Ventilhubes über einen Kraftzyklus proportional sein.Such an approach that assumes that the controller the flow of liquid is carried out by controlling the movement of the piston rod, there are two basic requirements »The first requirement can be seen in the fact that the maximum magnetic force generated by the magnetic coil must be greater than the resultant from the spring force and the gravitational forces that push the piston against the seat Press ,, If this requirement is not met, you will not find any Vibrations of the piston take place. The second requirement is based on that the magnitude of the magnetic force on the average of a work or force cycle is less than the force exerted by the spring. If this requirement is not met, the piston would be stopped for at least part of the cycle, which is the usual Hysteresis and instability of the familiar solenoid operated Valves would result. Indeed, it must be due to dynamic instabilities the average force must be less than the theoretically resulting average force. Furthermore, the effective The valve area and thus the flow rate correspond to the time integral of the valve lift be proportional over a force cycle.

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-β*- 15Q016S-β * - 15Q016S

Der große Dynamikbereich der erfindungsgemäßen, vorstehend beschriebenen Ventile erklärt sich vor allen Dingen dadurch, daß fast überhaupt keine Reibung vorhanden ist, wodurch Vibrationen und Schwingungen mit sehr niedriger Amplitude möglich sind. Obwohl der Ventilkolben wenigstens sechzigmal pro Sekunde hin- und herschwingt, weist der Ventilsitz eine relativ hohe Lebensdauer auf, da die nicht im Gleichgewicht befindlichen Kräfte-des Kolbens· sehr gering sind, so daß der maximaleThe wide dynamic range of the invention described above Valves is explained above all by the fact that there is almost no friction at all, which causes vibrations and oscillations very low amplitude are possible. Although the valve piston at least oscillates back and forth sixty times per second, the valve seat has a relatively long service life because it is not in equilibrium forces-the piston · are very low, so that the maximum

Anpreßdruck im Sitz innerhalb des elastischen Bereiches von Polytetrafluoräthylen liegt.Contact pressure in the seat within the elastic range of polytetrafluoroethylene lies.

Aufgrund des vorliegenden Stabilitätskriteriums, d. h. aufgrund der Tatsache, daß bei Beginn eines Kraftzyklus keine Bewegung stattfindet, ist es möglich, d. h. vorteilhaft, einen gesteuerten Gleichrichter als Spannungsquelle zu verwenden und eine ausgezeichnete Steuerbarkeit zu erreichen, während eine Amplitudensteuerung einer sinusförmigen Spannung keine guten Ergebnisse zeigt. Aufgrund der Verwendung eines gesteuerten Gleichrichters folgt einem Kraftimpuls ein längerer Zeitraum, der "Ruhe-Zeitraum" oder negative Zyklus, in dem von der Magnetspule kein Kraftimpuls erzeugt wird. Hierdurch werden die Schwingungen vor Beginn des nächsten Impulses ausgelöscht. Im Vergleich dazu wird bei einer sinusförmigen Kraft ein entsprechender Kraftimpuls während der negativen Halbwelle erzeugt, und es ist notwendig, die Vibrationen undDue to the present stability criterion, i. H. due to the fact, that there is no movement at the beginning of a force cycle, it is possible, i. H. advantageous to use a controlled rectifier as a voltage source and to achieve excellent controllability, while amplitude control of a sinusoidal voltage does not give good results. Due to the use of a controlled The rectifier follows a force pulse for a longer period of time, the "rest period" or negative cycle, in which by the solenoid no force pulse is generated. This will cancel the vibrations before the next pulse begins. In comparison, will in the case of a sinusoidal force, a corresponding force pulse is generated during the negative half-wave, and it is necessary to reduce the vibrations and

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Schwingungen auszulöschen, bevor diese Halbwelle beginnt. Eine Reduzierung der Vibrationen mit einer sinusförmigen Kraftquelle beschränkt den Betriebsbereich der Steuerung. Es ist deshalb mit Hilfe einer durch einen gesteuerten Siliziumgleichrichter gesteuerten Kraftquelle ein wesentlich größerer dynamischer Steuerbereich erreichbar.To cancel out vibrations before this half-wave begins. A reduction vibration with a sinusoidal power source limits the operating range of the controller. It is therefore with the help of one by one controlled silicon rectifier controlled power source a much larger dynamic control range can be achieved.

"Rever sier "-Steuerventil"Reverse" control valve

In den Fig. 22 bis 25 der Zeichnung ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform A4 eines erfindungsgemäßen Steuerventils dargestellt. Das Ventil A4 ist in einen Steuerkreie C4 gemäß Fig. 26 der Zeichnung eingeschaltet. In Figs. 22 to 25 of the drawings, a further preferred embodiment, A 4 is shown a control valve of the invention. The valve A 4 is switched on in a control circuit C 4 according to FIG. 26 of the drawing.

r Steuerventil A4 r control valve A 4

Das Ventil A4 ist mit einem äußeren Ventilgehäuse 301 versehen, das ein in etwa zylindrisches Spulengehäuse 302 einschließt. Innerhalb des Spulengehäuses 302 ist.eine schraubenförmig gewundene, zylindrische Magnetspule 303 angeordnet, die_ jeweils an ihrem oberen und an ihrem unteren Ende mit einem Isolierring 304 und einem weiteren Isolierring versehen ist. Der Isolier ring 305 ist auf der Oberfläche einer Grund-The valve A 4 is provided with an outer valve housing 301 which encloses an approximately cylindrical coil housing 302. A helically wound, cylindrical magnet coil 303 is arranged inside the coil housing 302, which is provided with an insulating ring 304 and a further insulating ring at its upper and lower ends. The insulating ring 305 is on the surface of a base

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platte 316 angeordnet, die einen Teil des äußeren Spulengehäuses 302 bildet. Auf dem oberen Isolierring 304 befindet sich eine kreisförmige "Flußplatte" 307. Die aus der Magnetspule 303, den beiden Isolierringen 304 und 305 und der "Flußplatte" 307 bestehende Anordnung wird mit Hilfe von Blattfedern 308 gegen die Grundplatte 316 gedrückt. Die Blattfedern 308 sind zwischen der Oberfläche der "Flußplatte" 307 und der Unterseite der oberen Begrenzungsfläche des Gehäuses 302 angeordnet.Plate 316 is arranged, which is part of the outer coil housing 302 forms. On the upper insulating ring 304 there is a circular "flux plate" 307. The one from the magnetic coil 303, the two insulating rings 304 and 305 and the "flow plate" 307 is pressed against the base plate 316 with the aid of leaf springs 308. The leaf springs 308 are arranged between the surface of the "flow plate" 307 and the underside of the upper boundary surface of the housing 302.

Das Spulengehäuse 302 und die Magnetspule 303 sind mit einer zentralen Öffnung vorsehen, die eine Kolbenzylirtderänordnung 309 aufnimmt, die mit einem zylindrischen Rohr 310 versehen ist, das einen mittleren, nicht magnetischen Abschnitt aufweist, der von zwei magnetischen Abschnitten an den beiden gegenüberliegenden Enden umgeben ist. Ein zylindrischer* Bolzen 311 ist im oberen Ende des Rohres 310 eingesetzt und erstreckt sich nach innen in das Gehäuse. Der Bolzen 311 ist mit einem Flüssigkeitseinlaßkanal 312 versehen, der mit dem Inneren des zylindrischen Rohres 310 in Verbindung steht. Der Bolzen 311 weist weiterhin eine Ausnehmung mit einem Innengewinde 313 zur Aufnahme eines üblichen Rohranschlusses auf. Im unteren Teil des Bolzens 311 ist dieser abgedreht, wodurch ein Abschnitt 314 mit einem verringerten Querschnitt gebildet wird. Dieser Abschnitt 314 wird von einem Absatz 315 gebildet. Eine untere Begrenzungsfläche 316 des AbschnittesThe coil housing 302 and the solenoid 303 are with a central Provide opening that receives a piston cylinder arrangement 309 which is provided with a cylindrical tube 310, which has a central, Has non-magnetic section, which is made up of two magnetic sections is surrounded at the two opposite ends. A cylindrical * Bolt 311 is inserted into the top of tube 310 and extends inwardly into the housing. The bolt 311 is with a liquid inlet channel 312 which communicates with the interior of the cylindrical tube 310 in communication. The bolt 311 has furthermore a recess with an internal thread 313 for receiving a conventional pipe connection. In the lower part of the bolt 311 this is turned off, whereby a section 314 is formed with a reduced cross-section. This section 314 is followed by a paragraph 315 formed. A lower boundary surface 316 of the section

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dient als oberer Anschlag für einen Kolben. Der Flüssigkeitskanal endet nach unten in einer Öffnung O.serves as an upper stop for a piston. The liquid channel ends down in an opening O.

In dem Rohr 310 ist ein zylindrischer Ventilkolben 317 beweglich angeordnet. Zwischen dem Ventilkolben 317 und dem Rohr 310 ist ein gewisser Zwischenraum für den Durchtritt eines Strömungsmediums vorgesehen. Um irgendwelche unerwünschten Vibrationen und Schwingungen des Ventilkolbens 317 zu vermeiden, ist dieser mit vier axialen AusnehmungenA cylindrical valve piston 317 is movably arranged in the tube 310. A certain gap is provided between the valve piston 317 and the pipe 310 for a flow medium to pass through. To avoid any undesirable vibrations and oscillations of the valve piston 317, this is to be avoided with four axial recesses

P olytetrafluor äthylenversehen, die zur Aufnahme von etreifen 318 dienen und die so dimensioniert sind, daß der Kolben 317 lediglich axiale, jedoch keine radialen Bewegungen ausführen kann. Der Kolben 317 ist somit lediglich axial beweglich in dem Rohr 310 geführt.P olytetrafluorethylene coated, which serve to accommodate tires 318 and which are dimensioned so that the piston 317 is only axial, but not can perform radial movements. The piston 317 is thus only axially movably guided in the tube 310.

Für den Durchfluß eines Strömungsmediums können in dem Kolben 317 noch weitere axiale Ausnehmungen vorgesehen sein» Die Bewegung des Kolbens 317 erfolgt zwischen einer oberen Begrenzung 316 und einer unteren Begrenzung 319, die unterhalb des Rohres 310 - siehe Fig. 23 befestigt ist. Die Begrenzungsfläche 319 ist mit einer Öffnung versehen, so daß die Flüssigkeit aus dem Rohr 310 austreten kann und in einen Anschluß 320 mit einer Auslaßöffnung 321 überströmen kann. Der Anschluß 320 ist mit einem Innengewinde zur Aufnahme eines Rohres versehen. Ein Ventilsitz 322 ist am oberen Ende des Kolbens 317 vorge-Further axial recesses can be provided in the piston 317 for the flow of a flow medium Piston 317 takes place between an upper limit 316 and a lower limit 319, which is attached below the tube 310 - see FIG. 23 is. The boundary surface 319 is provided with an opening so that the liquid can exit from the tube 310 and into a Connection 320 can flow over with an outlet opening 321. The connection 320 is provided with an internal thread for receiving a pipe. A valve seat 322 is provided on the upper end of the piston 317

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sehen und besteht im wesentlichen aus einem Vorsprung 323 mit einer ringförmigen Schulter 324. Auf der Schulter 324 ist festanliegend an dieselbe ein Ring 325 vorgesehen, der in seinem Durchmesser größer ist als der Vorsprung 323 und von der oberen Begrenzungsfläche des Kolbens 317 nach oben absteht. Der Ring 325 besteht vorzugsweise aus einem geeigneten flexiblen Kunststoff oder Gummi, z.B. aus Polybutadiengummi. Ein zu diesem Zweck sehr gut geeigneter Gummi ist z. B. ein Mischpolymerisat von Butadien und Acrylnitril. Der Kolben 317 wird durch eine Druckfeder 326 nach unten gedrückt, die gegen den Absatz 315 des Bolzens 311 anliegt, sowie gegen eine Anlagefläche 327 des Kolbens 317.see and consists essentially of a projection 323 with a annular shoulder 324. A ring 325, which is larger in diameter, is provided on the shoulder 324, resting firmly against the same is than the projection 323 and from the upper boundary surface of the piston 317 protrudes upwards. The ring 325 is preferably made of a suitable flexible plastic or rubber, e.g. made of polybutadiene rubber. A rubber that is very suitable for this purpose is e.g. B. a Copolymer of butadiene and acrylonitrile. The piston 317 is pressed down by a compression spring 326, which against the shoulder 315 of the bolt 311 and against a contact surface 327 of the piston 317.

Falls es wünschenswert sein sollte, kann jedoch auch die Feder 326 in Fortfall kommen. Die Vorteile, die bei Verwendung einer Feder r326 entstehen, werden nachfolgend noch näher dargelegt. Der Ring 325, der aus einem relativ flexiblen Werkstoff bestehen muß, dient zu einem luftdichten Abschluß der Öffnung O in der unteren Fläche 316 des Bolzens 311.However, if it should be desirable, the spring 326 can be omitted. The advantages that arise when using a spring r 326 are explained in more detail below. The ring 325, which must consist of a relatively flexible material, serves to seal the opening O in the lower surface 316 of the bolt 311 in an airtight manner.

Der Werkstoff, aus dem der Ring 325 hergestellt ist, hat einen großen Einfluß auf Sekundär- und "Rückprallvibrationen" des Kolbens, die, wie schon vorstehend dargelegt, die gewünschte Stabilität beeinträchtigen und darüberhinaus ein relativ starkes Geräusch verursachen. Es hat sich ge-The material from which the ring 325 is made has a large one Influence on secondary and "rebound vibrations" of the piston, which, like already set out above, affect the desired stability and moreover cause a relatively loud noise. It has become

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zeigt, daß mit Mischpolymerisat von Butadien und Acrylnitril sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Weiterhin sind als Werkstoffe geeignet: Chloropren, verschiedene Polybutadienstyren-Gummiwerkstoffe usw. Diese Gummiwerkstoffe weisen den Vorteil einer guten Flexibilität bei niedrigen Temperaturen auf.shows that with mixed polymer of butadiene and acrylonitrile very good Results are achieved. Other suitable materials are: chloroprene, various polybutadiene-styrene rubber materials, etc. These rubber materials have the advantage of good flexibility at low temperatures.

Das Ventil A4 ist mit einem Anschluß 328 zur Aufnahme von zwei Leitungen 329 für die Magnetspule 303 versehen. Die Leitungen 329 dienen zur Verbindung des Ventils A4 mit der Steuerkreiseinrichtung C4.The valve A 4 is provided with a connection 328 for receiving two lines 329 for the solenoid 303. The lines 329 serve to connect the valve A 4 to the control circuit device C 4 .

Ih Fig. 24 der Zeichnung ist eine abgewandelte Ausführungsform des Ventilsitzes 330 dargestellt, die ähnlich dem zuvor beschriebenen Ventilsitz 322 ausgebildet ist. Der Ventilsitz 330 ist mit einer kreisförmigen Ausnehmung 331 versehen, die sich am oberen Ende des Ventillfolbens 317 befindet. Die Ausnehmung 331 ist so ausgebildet, daß sie einen Ring 332 fest aufzunehmen vermag. Der Ring 332 entspricht im wesentlichen dem zuvor beschriebenen Ring 325. Es ist möglich, den Ring 332 innerhalb der Ausnehmung 331 einzukleben. Die Dicke des Ringes 332 ist so gewählt, daß diese über die obere Begrenzungsfläche des KoI- . bens 317 hinausragt und mit der unteren Fläche 316 des Bolzens 311 in Berührung kommen kann.24 of the drawings is a modified embodiment of the valve seat 330 is shown, which is designed similar to the valve seat 322 described above. The valve seat 330 is circular with a Recess 331 is provided, which is at the upper end of the valve foliage 317 is located. The recess 331 is formed so that they have a Ring 332 is able to hold firmly. The ring 332 corresponds essentially to the ring 325 described above. It is possible to use the ring 332 to be glued inside the recess 331. The thickness of the ring 332 is chosen so that this over the upper boundary surface of the KoI-. bens 317 protrudes and can come into contact with the lower surface 316 of the bolt 311.

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In Fig· 25 der !Zeichnung ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Ventilsitzes dargestellt. Der Ventilsitz 333 kommt dann in Anwendung, wenn ein etwas steileres und starreres Material als Polytetrafluoräthylen für den Sitz erwünscht 1st. Der Sitz 833 1st mit einem Polytetrafluoräthylenbolzen 884 versehen, der in eine kreisförmige Ausnehmung im oberen Ende des Ventilkolbens 317 fest eingesetzt 1st» Der Bolzen 334 ragt etwas Über die obere Begrenzungsfläche des Ventilkolbens 317 hinaus und ist mit einem oberen ringförmigen, spitzen Hand 836 versehen. Wie Fig. 25 der Zeichnung zu entnehmen ist, liegt dieser Hand 336 gegen die Fläche 316 an und umgibt die öffnung O. Aufgrund der Tatsache, daß der Rand 386 spitz ist, findet nach einer ersten Berührung des Ringes 336 mit der Fläche 316 eine gewisse Deformation des Polytetrafluoräthylenmaterials statt. Solange der Ventilkolben 317 in axialer Richtung unveränderlich gehalten wird, erreicht man eine ausgezeichnete Flüssigkeitsabdichtung.Referring to Figure 25 of the drawings, there is another preferred embodiment a valve seat shown. The valve seat 333 is then used, if a slightly steeper and more rigid material than polytetrafluoroethylene Desired for the seat 1st. The 833 seat has a polytetrafluoroethylene bolt 884, which is firmly inserted into a circular recess in the upper end of the valve piston 317 »The bolt 334 protrudes somewhat beyond the upper boundary surface of the valve piston 317 and is provided with an upper, annular, pointed hand 836. As Fig. 25 of the drawing can be seen, this hand 336 is against the Surface 316 and surrounds the opening O. Due to the fact that the Edge 386 is pointed, takes place after a first contact with the ring 336 the surface 316 shows some deformation of the polytetrafluoroethylene material instead of. As long as the valve piston 317 is held invariable in the axial direction, an excellent liquid seal is achieved.

Polytetrafluoräthylen weist eine gewisse Fähigkeit zum Kaltfließen auf, wodurch gewisse Fertigungsungenauigkeiten, wie z. B. Exzentrizitäten, im Ventilsitz ausgeglichen werden. Voraussetzung hierfür ist jedoch die Tatsache, daß keine radialen Relativbewegungen zwischen dem Kolben und dem Bolzen 311 stattfinden. Zu diesem Zweck ist in dem Bolzen 311 ein weiterer kleiner Bolzen 337 vorgesehen, der ebenfalls in den Kolben 317 eingreift, so daß durch den Bolzen 337 der Bolzen 311 und derPolytetrafluoroethylene has a certain ability to cold flow, whereby certain manufacturing inaccuracies, such as. B. eccentricities, im Valve seat to be compensated. The prerequisite for this, however, is the fact that no radial relative movements between the piston and the Bolts 311 take place. For this purpose there is another in the bolt 311 small bolt 337 is provided, which also engages in the piston 317, so that through the bolt 337 of the bolt 311 and the

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Kolben 317 radial zueinander zentriert werden. Die Ausnehmungen in dem Bolzen 311 und in dem Kolben 317 sind jedoch, wie der Fig. 25 der Zeichnung zu entnehmen ist, so ausgebildet, daß Axialbewegungen des Bolzens 317 durch den kleinen Bolzen 337 nicht beeinträchtigt werden.Pistons 317 are centered radially to one another. The recesses in however, as can be seen from FIG. 25 of the drawing, the bolt 311 and in the piston 317 are designed so that axial movements of the bolt 317 cannot be affected by the small bolt 337.

Steuerkreis C.Control circuit C.

Der in Fig. 26 der Zeichnung schematisch dargestellte Steuerkreis C. ist mit einer 120 Volt starken, nicht dargestellten Wechselspannungsquelle versehen. Zwei Leitungen 350 und 351 sind mit einer Dioden-Brückenschaltung 352 verbunden, die aus den Dioden 353, 354, 355, besteht. Zwischen den beiden Leitungen 350 und351 ist weiterhin ein Ausgleichspotentiometer P eingeschaltet. An den beiden gegenüberliegenden Anschlüssen der Diodenbrücke 352 sind eine B+ - Leitung 357 und B- - Leitung 358 angeschlossen. Ein AnschluB der Magnetspule 303 ist mit der B+ - Leitung 357 und der Diodenbrücke 352 verbunden. Der gegenüberliegende Anschluß der Magnetspule 303 ist direkt an eine Anode 359 eines ailihangesteuerten Gleichrichters 360 angeschlossen, der mit einem Gitter 361 und einer Kathode 362 versehen ist, wobei die letztere ihrerseits wieder in direkter Verbindung mit der B- - Leitung 358 steht. Zu der Magnetspule 303 ist eine "freie" Diode 363 parallel geschaltet.The control circuit C shown schematically in FIG. 26 of the drawing. is provided with a 120 volt AC voltage source, not shown. Two lines 350 and 351 are connected to a diode bridge circuit 352, which consists of diodes 353, 354, 355. There is also an equalizing potentiometer between the two lines 350 and 351 P switched on. At the two opposite connections of the diode bridge 352 are a B + line 357 and B- - line 358 connected. A connection of the solenoid 303 is connected to the B + line 357 and the diode bridge 352. The opposite Connection of the magnetic coil 303 is directly connected to an anode 359 of an auxiliary-controlled rectifier 360, which with a grid 361 and a cathode 362, the latter in turn, is in direct connection with the B- line 358. A “free” diode 363 is connected in parallel with the solenoid 303.

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Falls gewünscht} kann ein temperaturkompensierender Widerstand, ein nicht dargestellter Heißleiter, zwischen dem' eüösöngesteuerten Gleichrichter 360 und der Magnetspule 303 eingeschaltet werden, um unerwünschte Temperatureinflüsse zu kompensieren. Der 'Zünd· -Winkel der Ausgangsspannung des Steuerkreis es C4 zur Magnetspule 303 wird durchIf desired, a temperature-compensating resistor, a thermistor (not shown), can be connected between the electronic rectifier 360 and the magnetic coil 303 in order to compensate for undesired temperature influences. The ignition angle of the output voltage of the control circuit C 4 to the solenoid 303 is determined by

ι ■ - Iι ■ - I

die Änderungen der zu messenden physikalischen Veränderlichen geßteuert. Diese Änderungen werden in Form einer Steuer spannung gemess en, die durch eine geeignete und nachfolgend näher beschriebene, elektrische Kontroll- und Steuereinrichtung erzeugt wird*the changes in the physical variables to be measured are controlled. These changes are measured in the form of a control voltage, which is generated by a suitable electrical Control and control device is generated *

Zur Steuerung des Zünd -Winkels des Kreises in Abhängigkeit von den gemessenen Änderungen der physikalischen Veränderlichen dient ein Transistor 364, der mit einer 1-Basis 365, einer 2-Basis 366 und einem Emitter 367 versehen ist. Die 2-Basis 366 ist über einen temperaturkompensierenden Widerstand 368 mit der B+ -Leitung 357 verbunden. Die 1-Basis 365 steht über einen Festwiderstand 169 mit der B- -Leitung 358 in Verbindung.To control the ignition angle of the circle depending on the Measured changes in the physical variable is used by a transistor 364, which has a 1-base 365, a 2-base 366 and a Emitter 367 is provided. The 2 base 366 is about a temperature compensating Resistor 368 connected to B + line 357. The 1 base 365 is connected to the B line via a fixed resistor 169 358 in connection.

Der Emitter 367 des Transistors 364 ist an einen Kondensator 370 angeschlossen, der mit der B- -Leitung 358 in Verbindung steht. Der Emitter 367 ist weiterhin direkt mit einem Kollektor 371 eines P-N-P-Tran- The emitter 367 of the transistor 364 is connected to a capacitor 370, which is connected to the B line 358. The emitter 367 is also directly connected to a collector 371 of a P-N-P-Tran-

sistors 372 verbunden, der in einer Art Emitter-SchalUmg betrieben wirdsistor 372 connected, which is operated in a kind of emitter SchalUmg

-und mit einer-and with one

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Basiselektrode 373 und einer Emitterelektrode 074 versehen 1st; DieBase electrode 373 and an emitter electrode 074 are provided; the

Emitterelektrode 374 steht über einem Widerstand 375 mit hoher Impe· dane mit der B+ -Leitung 357 in Verbindung.Emitter electrode 374 is above a resistor 375 with high impedance dane in connection with the B + line 357.

Wie schon vorstehend dargelegt, wird der Zündwinkel der Ausgangsgrundspannung der Steuerkreisanordnung C4 durch die Änderungen der gemessenen physikalischen Veränderlichen gesteuert. Diese Änderungen werden in Form einer Steuerspannung gemessen, die in Fig. 26 der Zeichnung durch eine Steuerspannungsquelle 876 repräsentiert werden, die über einen Anschluß mit der Basiselektrode 873 des Transistors 372 verbunden ist. Der gegenüberliegende Anschluß der Steuerspannungequelle 376 ist mit dem Abgriff eines Potentiometers 372' verbunden, das mit einem Anschluß der B+ -Leitung 357 in Verbindung steht, sowie über einen Festwiderstand 378 mit der B- -Leitung 358. Zwischen der B+ Leitung 357 und der B- -Leitung 358 ist weiterhin eine Zenerdiode 379 eingeschaltet. As already explained above, the ignition angle of the basic output voltage of the control circuit arrangement C 4 is controlled by the changes in the measured physical variables. These changes are measured in the form of a control voltage which is represented in FIG. 26 of the drawing by a control voltage source 876 which is connected to the base electrode 873 of the transistor 372 via a terminal . The opposite terminal of the Steuerspannungequelle 376 is connected to the tap of a potentiometer 372 ', which is in communication with a terminal of the B + line 357, and a fixed resistor 378 to the B -Leitung 358. Between the B + line 357 and the B - Line 358 is also a Zener diode 379 switched on.

Arbeitsweise der Steuerkreisanordnung C^Operation of the control circuit arrangement C ^

Wie οΟΛοη vorstehend dargelegt/ repräsentiert die Steuerspannungsquelle 373 die Änderungen der physikalischen Meßgröße. Die Steuerspannunjsc/aelle 376 kann deshalb durch irgendeinen geeigneten Empfänger- As explained above / represents the control voltage source 373 the changes in the physical measured variable. The control voltage 376 can therefore be sent by any suitable recipient

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und Gebermechanismus ersetzt werden, der zur Aufnahme der Änderungen einer physikalischen Meßgröße geeignet ist und eine Umwandlung derselben in Spannungsänderungen ermöglicht. Der ZÜnd -Winkel der der Magnetspule 303 zugeführten Ausgangsspannung wird somit durch die Änderungen der zu messenden physikalischen Veränderlichen gesteuert. Es können deshalb mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung alle physikalischen Veränderlichen gemessen werden, deren Änderungen sich in elektrische Meßgrößen, z.B. Spannungs- und Stromänderungen, umformen, lassen. .and donor mechanism are replaced to accommodate the changes a physical measurand is suitable and enables a conversion of the same into voltage changes. The ignition angle of the The output voltage supplied to the solenoid 303 is thus controlled by the changes in the physical variables to be measured. It can therefore all by means of a device according to the invention physical variables are measured, the changes of which are converted into electrical measurands, e.g. voltage and current changes, permit. .

Dem Steuerkreis C4 wird der Wechselstrom über einen Vollweggleichrichter zugeführt im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Steuerkreis, bei dem ein Einweggleichrichter zur Anwendung kommt. Bei einem erfindungsgemäßen Steuerkreis wird lediglich ein gesteuerterThe alternating current is fed to the control circuit C 4 via a full-wave rectifier, in contrast to the control circuit described above, in which a half-wave rectifier is used. In a control circuit according to the invention, only a controlled one is used

Gleichrichter benutzt, weshalb die als Gleichrichter dienende Diodenbrücke 352 verwendet wird. Der Strom wird von einer elektrischen Spannungsquelle geliefert, die im allgemeinen aus einem Wechselspannungstransformator für 120 V Ausgangs spannung besteht, der die Diodenbrücke 352 mit den Dioden 353 bis 356 speist. Der Strom fließt während der positiven Halbwelle somit durch die Leitung 350 zu der Diode 353 und durch die "Last", d.h. die Magnetspule 303 zu dem gesteuerten Gleichrichter 360, wenn dieser leitend ist. Der Rückfluß des Stromes erfolgt durch den gesteuerten Gleichrichter 360,Rectifier used, which is why the diode bridge serving as a rectifier 352 is used. The current is supplied by an electrical voltage source, generally an AC voltage transformer for 120 V output voltage, which feeds the diode bridge 352 with the diodes 353 to 356. The power is on during the positive half-wave thus through the line 350 to the Diode 353 and through the "load" i.e. solenoid 303 to controlled rectifier 360 when it is conductive. The current flows back through the controlled rectifier 360,

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durch die Diode 354 und die Leitung 351. Bei der Umkehrung fließt der Strom durch die Leitung 351 durch die Diode 355 und durch die Magnetspule 303, wenn der gesteuerte Gleichrichter 360 leitend ist. Der Strom fließt anschließend von dem gesteuerten Gleichrichter 360 durch die Diode 356 in die Leitung 350.through diode 354 and line 351. When reversed, the flows Current through line 351 through diode 355 and through solenoid 303 when controlled rectifier 360 is conductive. Of the Current then flows from controlled rectifier 360 through diode 356 into line 350.

Wenn eine Änderung der physikalischen Meßgröße stattfindet, wird eine Steuerspannung an die Steuer Spannungsquelle 376 weitergeleitet. Dieser Impuls wird sodann an dem Transistor 372 weitergegeben, der die Spannung in einen Strom mit großer Impedanz umformt. Der Kollek-If there is a change in the physical measurand, a Control voltage forwarded to the control voltage source 376. This pulse is then passed on to transistor 372, which the Voltage converted into a current with high impedance. The Collective

Emittertor 371 weist eine sehr hohe Impedanz auf, so daß der Strom inrTransistor 372 durch den Kollektor 371 zu dem Kondensator 370 geleitet wird. Bei einem normalen Betrieb würde der Emitter 374 durch die Spannung der Steuerspannungsquelle 376 gesteuert werden. Die Größe des Widerstandes 375 bestimmt den Stromfluß zwischen der B- -Leitung 357 und dem Emitter 374 und somit auch längs des Transistors 372. Demzufolge steuert die Spannung längs des Transistors 372 nur einen Kollektorstrom, so weit der Strom durch den Kollektor 371 hindurchgeht. Der durch den Kollektor 371 hindurchgehende Strom lädt den Kondensator auf, bis dieser völlig geladen ist. Demzufolge wird ein konstanter Stromfluß am Transistor 364 aufrechterhalten. Der Transistor 372 dient also als Konstantstromquelle mit hohem Innenwiderstand,Emitter port 371 has a very high impedance, so that the current inrTransistor 372 is passed through collector 371 to capacitor 370. In normal operation, the emitter 374 would be affected by the voltage the control voltage source 376 can be controlled. The size of the resistance 375 determines the current flow between the B- line 357 and the emitter 374 and thus also along the transistor 372. Accordingly the voltage across transistor 372 controls only a collector current as long as the current passes through collector 371. Of the Current passing through collector 371 charges the capacitor until it is fully charged. Hence becomes a constant Maintain current flow at transistor 364. The transistor 372 thus serves as a constant current source with a high internal resistance,

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unabhängig von der an ihm angeschlossenen Last und deren Spannungsniveau. regardless of the load connected to it and its voltage level.

Der Transistor 364, der als Relaxationsoszillator dient, leitet einen Stromimpuls von der 1-Basis 365 an das Gitter 361 des gesteuerten Gleichrichters 360 weiter. Dies erfolgt in einem steuerbaren Zeitraum im Zyklus der Versorgungsspannung der elektrischen Stromquelle. Wenn der gesteuerte Gleichrichter 360 ein Signal empfängt, beginnt dieser zu leiten bis die Polarität des Stromes sich umkehrt. Zu diesem Zeitpunkt stoppt die normale Diodenwirkung den Stromfluß. Ein weiterer Stromfluß zu dem Transistor 364 findet jedoch von dem Kondensator 370 statt. Die Arbeitsweise des Relaxationsoszillators beruht auf dem Prinzip des Transistors 364, wonach eine Leitung zwischen dem Emitter 367 und der 1-Basis 365 verhindert wird, wenn die Emitter-zur-Basis-1-Spannung größer ist als ein kritischer Wert, wobei der kritische Wert durch die 2-Basis-Spannung-zur 1-Basis-Spannung bestimmt ist. Wenn diese Spannungsspitze überschritten wird, sinkt der effektive Widerstand zwischen dem Emitter 367 und der 1-Basis und erreicht einen Wert von Null. Eine Leitung würde normalerweise so lange stattfinden, bis die Emitter-zur-Basis-1-Spannung unter die Minimumspannung, d.h. die Talspannung, fällt.Transistor 364, which serves as a relaxation oscillator, conducts one Current pulse from the 1-base 365 to the grid 361 of the controlled rectifier 360 on. This takes place in a controllable period in the cycle of the supply voltage of the electrical power source. When the controlled rectifier 360 receives a signal, it begins to conduct this until the polarity of the current is reversed. At this point the normal diode action stops the flow of current. A however, further current flow to transistor 364 occurs from capacitor 370. How the relaxation oscillator works is based on the principle of transistor 364, according to which conduction between emitter 367 and 1-base 365 is prevented when the emitter-to-base-1 voltage is greater than a critical value, the critical value being represented by the 2-base-voltage-to 1 base voltage is determined. When this voltage spike is exceeded becomes, the effective resistance between the emitter 367 and the 1-base decreases and reaches a value of zero. One Conduction would normally continue until the emitter-to-base-1 voltage falls below the minimum voltage, i.e. the valley voltage.

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Die Steuerspannungsquelle 376, die Rückführungsspannung und der Einstellpunkt des Potentiometers 372'bestimmen die Zünd-Zeit des Transistors 364. Der Transistor 372 sorgt somit zusammen mit dem Kondensator 370 für eine konstante Stromerzeugung, wobei die Größe des Stroms durch die an den Transistor 372 angelegte Steuerspannung bestimmt wird.The control voltage source 376, the feedback voltage, and the set point of the potentiometer 372 'determine the ignition time of the transistor 364. The transistor 372 thus ensures together with the capacitor 370 for constant current generation, the magnitude of the current being determined by the control voltage applied to transistor 372 will.

Wenn der Transistor 364 leitend ist, findet ein Stromfluß von der Basis 373 des Transistors 372 zu dem Emitter 367 des Transistors 364 statt. Wenn der Transistor 364 nicht leitend ist, -d.h. nicht "zündet", lädt der konstante Stromfluß vom Emittertransistor 372 den Kondensator 370 auf. Wenn der Transistor 364 leitend ist, entlädt sich der Kondensator 370 in Richtung auf den Emitter 367 des Transistors 364. Der maximale Strom im nicht gezündeten Transistor 364 muß kleiner sein als der sogenannte Talstrom. Der Emitter 367 steht im allgemeinen so lange unter Vorspannung, bis sich eine genügende Spannung längs desselben aufgebaut hat. Während der Zeit, in der die Spannung am Emitter 367 ansteigt, ist die Spannungsdifferenz zwischen der 1-Basis 365 und der 2-Basis 366 konstant. Wenn die Spannung am Emitter 367 ihren kritischen Wert erreicht, zündet der Transistor 364, wobei der Kondensator 370 über den Widerstand 369 entladen wird, so daß in das Gitter 361 des gesteuerten Gleichrichters 360 Strom einfließt.When transistor 364 is conductive, current will flow from base 373 of transistor 372 to emitter 367 of transistor 364 instead of. When transistor 364 is non-conductive, i.e. does not "ignite", the constant flow of current from emitter transistor 372 charges capacitor 370. When transistor 364 is conductive, it will discharge Capacitor 370 in the direction of the emitter 367 of the transistor 364. The maximum current in the non-ignited transistor 364 must be smaller than the so-called valley stream. The emitter 367 is generally biased until there is sufficient voltage across it has built. During the time that the voltage at the emitter 367 increases, the voltage difference between the 1-base 365 and the 2 base 366 constant. When the voltage at emitter 367 is critical When the value is reached, the transistor 364 ignites, the capacitor 370 being discharged via the resistor 369, so that in the grid 361 of the controlled rectifier 360 current flows in.

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Δ t Vf LΔ t Vf L

Hierdurch zündet der Gleichrichter 36O1 wobei der Magnetspule 303 Strom zugeführt wird. Wenn der Steuerstrom kleiner ist als der kritische Wert, ist der Kondensator 370 am Ende des positiven Zyklus nicht bis zur Zündspannung aufgeladen. Wenn der Transistor 364 gezündet hat, beginnt der Kondensator 370 sich sofort erneut zu laden. Der Kondensator 370 kann, wenn der Strom hoch genug ist, vor dem Ende des nächsten Zyklus den Transistor 36Ö nochmals zünden. Wenn der gesteuerte Gleichrichter 360 schon leitend ist, hat dieser zusätzlich durch das Zünden des Transistors 364 erzeugte Impuls keinen weiteren Einfluß.As a result, the rectifier 36O 1 ignites, the magnetic coil 303 being supplied with current. If the control current is less than the critical value, the capacitor 370 is not charged to the ignition voltage at the end of the positive cycle. When transistor 364 fires, capacitor 370 immediately begins to recharge. The capacitor 370 can, if the current is high enough, re-ignite the transistor 36Ö before the end of the next cycle. If the controlled rectifier 360 is already conducting, this additional pulse generated by the ignition of the transistor 364 has no further influence.

In den elektrischen Schaltkreisen, bei denen ein Wirkwideretand benutzt wird, entsteht im allgemeinen zwischen den Stromimpulsen eine lange Ruheperiode, In Fig. 27 der Zeichnung sind die Stromimpulse dargestellt, die dann erzeugt werden, wenn die Magnetspule 303 eine induktive Last aufweist. In Fig. 28 der Zeichnung sind die Stromimpulse dargestellt, die dann entstehen, wenn die Magnetspule 303 einen Wirkender stand aufweist. Im vorliegenden Fall tritt keine Ruheperiode auf, da eine induktive Last vorhanden ist und der Stromimpuls die in Fig. dargestellte Form aufweist. Es ist bekannt, daß bei einer induktiven Last der Strom der Spannung nacheilt, so daß die Spannung Null ist, wenn der Strom noch durch den gesteuerten Gleichrichter fließt, so daß demzufolge der Gleichrichter nicht abschalten kann. Im Fall einerIn the electrical circuits where an active resistor is used there is generally a long idle period between the current pulses. In Fig. 27 of the drawing, the current pulses are shown, which are generated when the solenoid 303 a Has inductive load. In Figure 28 of the drawing are the current pulses shown, which arise when the solenoid 303 is an operator stand has. In the present case, there is no idle period because there is an inductive load and the current pulse is as shown in Fig. Has the shape shown. It is known that with an inductive Load the current lags the voltage so that the voltage is zero when the current is still flowing through the controlled rectifier, so that consequently the rectifier cannot switch off. In the case of one

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induktiven "Last" kann der Strom fallen. Der nächste Spannungsimpuls ist jedoch so nahe, daß der -s4&ike»gesteuerte Gleichrichter noch leitend bleibt.inductive "load" can cause the current to drop. The next voltage pulse is so close, however, that the -s4 & ike »controlled rectifier is still conducting remain.

Mit Hilfe der "freien" Diode 363 wird jedoch dieses Problem überwunden. Wenn der Strom dem sötisöRgesteuerten Gleichrichter 360 diskontinuierlich zugeführt wird, fließt er kreisförmig von der Magnetspule 303 zu der "freien" Diode 363. Dies ist dann der Fall, wenn die Spannung am Gleichrichter 360 genügend groß ist, so daß dieser abschalten kann. Wenn dieser Umstand eintritt, ist ein induktiver Abfall zu verzeichnen, wie er in Fig. 30 der Zeichnung dargestellt ist. Die Kurve nach Fig. 29 gilt für eine Wellenform, die dann erreicht wird, wenn die "freie" Diode ausgeschaltet ist. Der Strom wird an keiner Stelle Null und erreicht ein leicht höheres Minimum ,bis ein Gleichgewichtszustand z.B. nach Fig. 31 erreicht ist. Es gibt somit einen minimalen und einen maximalen Strompegel. Wie Fig. 31 der Zeichnung zu entnehmen ist, existiert eine kritische Spannung, bei der der Gleichrichter 360 zündet.With the aid of the "free" diode 363, however, this problem is overcome. When the current to the solenoid controlled rectifier 360 is discontinuous is supplied, it flows in a circular manner from the solenoid 303 the "free" diode 363. This is the case when the voltage is on Rectifier 360 is large enough so that it can switch off. if If this occurs, an inductive drop is recorded, as shown in FIG. 30 of the drawing. The curve of FIG. 29 applies to a waveform that is achieved when the "free" diode is switched off is. The current does not go to zero at any point and reaches a slightly higher minimum until an equilibrium state is reached, for example according to Fig. 31 is. There is thus a minimum and a maximum current level. As can be seen from Fig. 31 of the drawing, there is a critical one Voltage at which the rectifier 360 fires.

Aus dem vorstehenden ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Eiiiweg- From the foregoing it is readily apparent that the Eiiiweg-

Silizium-Silicon-

S4Uke»gleichrichter, der zusammen mit dem Steuerventil A in demS4Uke »rectifier, which together with control valve A in the

Schaltkreis (^benutzt wird, das vorstehend beschriebene "Revereierverfahren" nicht ermöglichen würde. Wie schon dargelegt, ist dies auf Circuit (^ is used, the "Revereier procedure" described above would not allow. As already stated, this is on

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-«β- 150Q1§§- «β- 150Q1§§

die lange Periode des negativen Halbzyklus zurückzuführen, in der keineattributed to the long period of the negative half cycle in which none

magnetische Kraft erzeugt wird, so daß das Ventil A sich in die Stel-magnetic force is generated, so that the valve A is in the position

Zweiweglung "offen" einstellt. Mit einem -GleichrichterTwo way setting "open". With a rectifier

wird jedoch dieses Problem überwunden. Bei dem zuvor beschriebenen Schaltkreis C4 entsteht die maximale magnetische Kraft kurz nach dem Zünden des öütiseegesteiierten Gleichrichters, was zweimal während eines jeden Zyklus der Versorgungsspannung stattfindet. Nach dem Zünden deshowever, this problem is overcome. In the circuit C 4 described above, the maximum magnetic force arises shortly after the ignition of the Öütiseegesteiierten rectifier, which takes place twice during each cycle of the supply voltage. After the

-feesteuerten Gleichrichters erreicht der. Strom ein Maximum und-feed controlled rectifier reaches the. Current a maximum and

,die,the

fällt sodann bis auf einen Punkt ab, bei dem/Spannung in der Magnetspule sich umkehrt« Zu diesem Zeitpunkt leitet die "freie" Diode den Spulenstrom von dem esteuerten Gleichrichter ab, wodurch dessen ermöglicht wird. Der Spulenstrom wird durch einen em-■abfall in der Spule aufgebraucht. Dieser induktive Abfall, der in Fig. 30 dargestellt ist, dauert bis zum nächsten Zünden desthen drops to a point where the / voltage in the solenoid is reversed. At this point, the "free" diode diverts the coil current from the controlled rectifier, allowing it to do so. The coil current is consumed by an em- ■ drop in the coil. This inductive drop, which is shown in FIG. 30, lasts until the next ignition of the

Gleichrichters an, wenn der Zyklus wieder beginnt. Die Amplitude derRectifier on when the cycle starts again. The amplitude of the

Vibration des Kolbens kann dadurch vergrößert werden, daß der minimale Wert des Stroms herabgesetzt wird oder dadurch, daß die Zeit,
in der der Strom niedriger ist als der kritische O-Vibrationsstrom,
vergrößert wird.
Vibration of the piston can be increased by decreasing the minimum value of the current or by increasing the time
in which the current is lower than the critical O vibration current,
is enlarged.

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-η--η-

Theoretische Betrachtung der Arbeitsweise des Steuerventils A4 Theoretical consideration of the mode of operation of the control valve A 4

Im vorstehenden wurde bezüglich der Arbeitsweise des Steuerventils A dargelegt, daß der Kolben relativ zu einer öffnung Schwingungen ausführt, was unter Einwirkung einer magnetischen Kraft erfolgt und daß die Steuerung des Durchflusses durch eine Steuerung dieser Schwingungen des Kolbens erfolgt. Aufgrund dieser Betrachtungsweise war eine quantitative Beschreibung des steuerbaren Betriebsbereiches möglich.In the above, regarding the operation of the control valve A stated that the piston executes vibrations relative to an opening, which takes place under the action of a magnetic force and that the flow is controlled by controlling these oscillations of the piston. Because of this perspective, there was one quantitative description of the controllable operating range possible.

Bei einem normalerweise geschlossenen Steuerventil A müssen zweiFor a normally closed control valve A, two

maximalemaximum

Grundvoraussetzungen gelten. Die/magnetische Kraft, die von der Magnetspule erzeugt wird, muß größer sein als die Resultierende aus der Federkraft und den Schwerkräften, die den Kolben gegen den Ventilsitz drückt. Die durchschnittliche magnetische Kraft eines Arbeitszyklus muß kleiner sein als die von der Feder ausgeübte Kraft.Basic requirements apply. The / magnetic force generated by the solenoid must be greater than the resultant of the Spring force and the gravitational forces that press the piston against the valve seat. The average magnetic force of a work cycle must be be less than the force exerted by the spring.

Das Steuerventil A4 ist eine normalerweise geöffnete Steuereinrichtung,The control valve A 4 is a normally open control device,

bei der der bewegliche Kolben von dem Sitz 316 weggedrückt wird, wasin which the movable piston is pushed away from the seat 316, what

Kombinationcombination

durch irgendeine at von Kräften, z.B. der Kraft der Feder 326, der Massenkraft oder der Differenzdruckkraft, erfolgt.by any of the forces, e.g. the force of the spring 326, the inertia force, or the differential pressure force.

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-«·- 15Q01?- «· - 15Q01?

Wie zuvor dargelegt, ist die Federkraft insoweit nicht notwendig, als die Schwerkräfte und Differenzdruckkräfte eine ausreichend hohe nach unten gerichtete Komponente zur Betätigung des Ventilkolbens 317 aufweisen. Die magnetische Kraft, die den Kolben in die Stellung "geschlos-As stated above, the spring force is not necessary as the gravitational forces and differential pressure forces are sufficiently high after have downwardly directed components for actuating the valve piston 317. The magnetic force that moves the piston to the "closed" position

pulsierenden Gleich-pulsating constant

sen" drückt, wird durch einen/Äfecfcoaistrom erzeugt, dessen durchschnittliche Größe ausreicht, die Öffnungsvorspannkraft zu überwinden. Die minimale magnetische Kraft ist jedoch kleiner als diese Vorspannkraft. Der Kolben wird somit im Durchschnitt gegen den Sitz gedrückt, wobei Relativbewegungen bezüglich des Sitzes durch eine Stromreduktion ermöglicht werden, die die sogenannten negativen Impulse begleitet.sen "is generated by a / Äfecfcoaistrom whose average Size is sufficient to overcome the opening preload. However, the minimum magnetic force is smaller than this preload force. The piston is thus pressed against the seat on the average, with relative movements with respect to the seat being caused by a current reduction which accompanies the so-called negative impulses.

Die magnetische Kraft der Magnetspule 303 muß natürlich eine Gleichstromkomponente aufweisen, die groß genug ist, um den Ventilkolben gegen den oberen Anschlag 316 zu drücken. Wenn die Offenstellung gewählt wird, ist keine Vorspannfeder notwendig, um das Ventil zu öffnen. Mit einer großen Sitzfläche ist bei Ausnutzung des Kräftegleichgewichts gewährleistet, daß der Ansprechzeitpunkt des Ventils durch eine Steuerung des der Magnetspule zufließenden magnetischen Stroms entsprechend geregelt werden kann. Dies kann wie bei dem normalerweise geschlossenen Ventil mit Hilfe eines pulsierenden Stroms oder aber auch ohne eine Pulsierung des Stroms erreicht werden.The magnetic force of the solenoid 303 must of course be a direct current component that is large enough to press the valve piston against the upper stop 316. If the open position is chosen no biasing spring is required to open the valve. Having a large seat is when the balance of forces is used ensures that the response time of the valve by controlling the magnetic current flowing to the magnetic coil accordingly can be regulated. As with the normally closed valve, this can be done with the help of a pulsating current or without a Pulsation of the current can be achieved.

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-«- 150015- «- 150015

Es ist wichtig, daß der Ring 325 zwecks eines guten Zusammenarbeiten mit der Fläche 316 genügend flexibel ist, so daß ein Flüssigkeitsdurchfluß vermieden wird, wenn sich der Kolben 317 in seiner obersten Stellung befindet. Im gleichen Maße muß jedoch der Ring 325 eine ausreichende Steifheit aufweisen, um zu verhindern, daß eine metallische Berührung zwischen dem Kolben 317 und dem Bolzen 311 stattfindet.It is important that the ring 325 works well together with surface 316 is sufficiently flexible to allow fluid flow is avoided when the piston 317 is in its uppermost position. To the same extent, however, the ring 325 must be sufficient Have rigidity to prevent metallic contact takes place between the piston 317 and the bolt 311.

Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerventil ist es möglich, den "Strompegel" unter den kritischen "Zündpegel" zu senken, ohne daß dabei ein Flüssigkeitsdurchfluß stattfindet. Dies beruht darauf, daß für eine Entspannung und Deformation des Ringes 325 keine auereichende Zeit zur Verfügung steht.With a control valve designed according to the invention, it is possible to lower the "current level" below the critical "ignition level" without a flow of liquid takes place. This is because for relaxation and deformation of the ring 325 are not sufficient Time is available.

■ ■■ · j■ ■■ · j

Ih Fig. 31 ist der Strom im stationären Gleichgewicht AurgfttteUt, der !In Fig. 31 the current in steady-state equilibrium is AurgfttteUt, which!

von dem aüttksn-gesteuerten Gleichrichter 360 erzeugt wird. Wenn der minimale "Strompegel" gesenkt wird, sinkt dieser unter den kritischen "Strompegel". Der Ventilkolben wird jedoch nicht genügend bewegt, um : einen Flüssigkeitsdurchfluß zu erlauben. Hierbei wirkt die magnetische Kraft gegen den Differenzdruck längs des Ventils. Bei einem derartigen Gleichgewicht der Kräfte führt der Kolben 317 keine Schwingungen aus. Eine Vibration ist jedoch erwünscht, um aufgrund eines geeigneten Durchschnittswertes das sonst normalerweise durch die Hysteresis entstehende Problem auszuschalten.is generated by the aüttksn-controlled rectifier 360. If the If the minimum "current level" is lowered, it falls below the critical "current level". However, the valve piston is not moved enough to: allow fluid flow. The magnetic one acts here Force versus differential pressure along the valve. With such a balance of forces, the piston 317 does not vibrate. A vibration, however, is desirable to be due to a suitable Average value that otherwise normally occurs due to hysteresis Turn off problem.

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15QO1§515QO1§5

Die Hysteresis beruht auf der Deformationskraft des Sitzes und des magnetischen Einflusses, der dann entsteht, wenn der Kolben 317 in seine oberste Stellung, d.h. in seine Schließstellung, bewegt wird. Wenn die magnetische Kraft, die dem Quadrat des Stroms der Spule 303 äquivalent ist, als Funktion der Differenzdruckkraft aufgetragen wird, so ergibt sich theoretisch ein linearer Zusammenhang. Ih Wirklichkeit entsteht jedoch eine Hysteresis. Durch eine Vibration des VentUkolbens wird diese Hysteresis jedoch so ausgeglichen, daß im Durchschnitt eine lineare Beziehung entsteht.The hysteresis is based on the deformation force of the seat and the magnetic influence that arises when the piston 317 in its uppermost position, i.e. into its closed position, is moved. When the magnetic force equivalent to the square of the current of the coil 303 is plotted as a function of the differential pressure force, then theoretically a linear relationship results. However, your reality arises a hysteresis. However, this hysteresis is compensated for by vibration of the valve piston in such a way that, on average, a linear one Relationship arises.

Das Ventil A* kann ebenfalls als Steuer- und Schaltventil, wie das Ventil A, benutzt werden. Hierbei erfolgt eine Verbindung bei Anschluß des Ventile A4, wie dies Fig. 5 der Zeichnung zu entnehmen ist. Die Betriebeweise erfolgt jedoch umgekehrt wit die des Ventile nach Fig. S der Zeichnung. .Valve A * can also be used as a control and switching valve like valve A. In this case, a connection takes place when the valve A 4 is connected , as can be seen in FIG. 5 of the drawing. However, the operation is reversed wit that of the valve according to Fig. S of the drawing. .

Das Ventil A4 kann weiterhin auch zur Steuerung eines Flüssigkeitspegels gemäß Fig. 4 der Zeichnung oder als Dracksteuergerät benutzt werden. Auch eine Anwendung als "Kräftegleichgewichtsvorrichtung" ist möglich.The valve A 4 can also be used to control a liquid level according to FIG. 4 of the drawing or as a pressure control device. It can also be used as a "force equilibrium device".

Das Ventil A4 kann somit in denselben Fällen zur Anwendung kommen wie das Ventil A, wobei jedoch der Unterschied besteht, daß das Ventil A4 im Vergleich zu dem Ventil A nach dem "Reversierverfahren"The valve A 4 can thus be used in the same cases as the valve A, with the difference, however, that the valve A 4 in comparison to the valve A according to the "reversing process"

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arbeitet. Das Ventil A, kann mit den flexiblen Ringen 131 und 132, sowie mit dem verbesserten Kolben und verbesserten Ventilsitz des Ventils A benutzt werden.is working. The valve A, can with the flexible rings 131 and 132, as well can be used with the improved piston and valve seat of valve A.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele ersichtlich.Further details and features of the invention are from the following Description of some exemplary embodiments can be seen.

Beispiel 1 „Example 1 "

Das Steuerventil gemäß Fig. 1 der Zeichnung wird mit einem Steuerkreis gemäß Fig. 3 der Zeichnung zusammengeschaltet, um die Auswirkung der Steuergrößen, die einen Einfluß auf den Betrieb des Ventils haben, beobachten zu können. Es wurde ein Hok-S 90 3020 CT Magnetventil benutzt, das folgende Abmessungen aufweist:The control valve according to FIG. 1 of the drawing is equipped with a control circuit interconnected according to FIG. 3 of the drawing in order to observe the effect of the control variables which have an influence on the operation of the valve to be able to. A Hok-S 90 3020 CT solenoid valve was used with the following dimensions:

Kolbengewicht 16 gPiston weight 16 g

Kolbenaußendurchmesser 0,92 cmFlask outer diameter 0.92 cm

Kolbenanschlagaußendurchmesser 0,84 cmPiston stop outer diameter 0.84 cm

2 Kolbenquerschnittsfläche 0,67 cm2 piston cross-sectional area 0.67 cm

wirksame axiale Kolbenlänge 4,4 cmeffective axial piston length 4.4 cm

äußeres Gehäuse, äußerer Kolbendurchmesser 4,1 cmouter housing, outer piston diameter 4.1 cm

Dicke des äußeren Gehäuses 0,159 cmThickness of the outer case 0.159 cm

-•β» -- • β »-

15Ρ01615-016

Qffnungsdurchmesser 0,076 cmOpening diameter 0.076 cm

Öffnungsaußendurchmesser 0,203 cmOuter opening diameter 0.203 cm

wirksamer Qffnungsdurchmesser 0,094 cmeffective opening diameter 0.094 cm

Luftspalt bei Anlage des Kolbens im Ventilsitz o, 125 cm.Air gap when the piston rests in the valve seat o.125 cm.

Die Magnetspule des Steuerventils ist durch folgende Größen charakterisiert:The solenoid of the control valve is by the following sizes characterizes:

Gesamte Windungszahl 4.000 Gleichstromwiderstand 265 QTotal number of turns 4,000 DC resistance 265 Q

Drahtgröße (einschließlich Kompensationswiderstand) 33 gaWire size (including compensation resistor) 33 ga

Spuleninnendurchmesser 1, 35 cmSpool inside diameter 1.35 cm

Spulenaußendurchmesser 2,98 cmSpool outer diameter 2.98 cm

Spulenhöhe 3,15 cm.Spool height 3.15 cm.

Polytetrafluoräthylen-Polytetrafluoroethylene

Das Ventil wird mit einem iBeflnnSitz versehen und aus korrosionsbeständigem Stahl hergestellt. Es wird ein korrosionsbeständiger Stahl mit der Typenbezeichnung 430 F benutzt, der eine anfängliche Permeabilität von 200, eine maximale Permeabilität von 1.400 und eine Sättigungsflußdichte von 14. ooo gr aufweist. Die Öffnungssitzfläche wird ungefähr
0,125 mm stark spahnhebend bearbeitet und schließlich mit einem
1.800-grit Diamant auf Hochglanz poliert. Hierbei wird eine ringförmige
The valve is fitted with an inflatable seat and is made of corrosion-resistant steel. A corrosion-resistant steel with the type designation 430 F is used, which has an initial permeability of 200, a maximum permeability of 1,400 and a saturation flux density of 14,000 gr. The opening seating area becomes approximate
0.125 mm thick machined and finally with a
1,800-grit diamond polished to a high gloss. Here is an annular

909821/04 54909821/04 54

Sitzfläche hergestellt, die einen Außendurchmesser von ca. 2,0 mm und einen Innendurchmesser von ca. 0, 75 mm aufweist.Seat made, which has an outer diameter of about 2.0 mm and an inner diameter of about 0.75 mm.

Die einzelnen Elemente des Schaltkreises gemäß Fig. 3 der Zeichnung sind nachfolgend aufgeführt.The individual elements of the circuit according to FIG. 3 of the drawing are listed below.

909821/0454909821/0454

Cadmiumsulfid-UmformerCadmium sulfide converter

■■β» -■■ β »-

9090

15QP15515QP155

Widerstandresistance 6464 Widerstandresistance 6464 Widerstandresistance 5353 Widerstandresistance 5555 Widerstandresistance 4444 HeißleiterThermistor 4343 AbleiterArrester 5757 Kondensatorcapacitor 5252 Diodediode 5656 Zener-DiodeZener diode i58i58 "Unijunction11 -Transistor"Unijunction 11 transistor 4646 flilieeiigesteuerter Gleich
richter
flilieeiigegierte equal
judge
4040
PotentiometerPotentiometer 5151 PotentiometerPotentiometer 5050 PotentiometerPotentiometer 6363

Transformator für konstante SpannungConstant voltage transformer

Licht und Empfänger (Relais entfernt) Sigma 8ROIALight and receiver (relay removed) Sigma 8ROIA

10 K l/2lWatt10 K l / 2 watt

3500 10 Watt3500 10 watts

300 1 % Genauigkeit 2 Watt300 1 % accuracy 2 watts

100 2 Watt, 1 % Genauigkeit Fenwall LA23J2100 2 watts, 1 % accuracy Fenwall LA23J2

Sarkes S-491 140 V RMS 0.1 200 MFDSarkes S-491 140V RMS 0.1 200 MFD

IN 1695IN 1695

IN 1779 22 VIN 1779 22 V

2N1671A2N1671A

2N 1597 200 PIV 1.6 A2N 1597 200 PIV 1.6 A

100 K 4 Watt drahtgewickelt Mallory MlOOMPK100 K 4 watt wire wound Mallory MlOOMPK

10 K 4 Watt drahtgewickelt Mallory MlOMPK10 K 4 watt wire wound Mallory MlOMPK

100 K 2 Watt Kohlenstoff Ohmite CLU1041100 K 2 watt carbon ohmite CLU1041

Sola Cat. No. 23-13-060 60 V. A. at 115 VSola Cat. No. 23-13-060 60 V. A. at 115 V.

909821/0454909821/0454

-■es -- ■ it -

Der große dynamische Bereich eines erfindungsgemäßen Steuersystems ist aus Figur32 der Zeichnung ersichtlich, wo die Durchflußrate in Abhängigkeit des Steuerwiderstandes und des Zündwinkels aufgetragen ist. Die durchschnittliche Abweichungyder einzelnen Versuchsergebnisse von der in Figur 32 dargestellte^, sich als Durchschnittswert ergebenden Kurve beträgt * 0,28 k-A-oder - 0,5 %. Diese Abweichungen wurden während eines Versuchszeitraumes von ungefähr 3 Wochen festgestellt. Bei kürzeren Zeiträumen von beispielsweise nur einer Stunde betrug die Abweichung ungefähr 0,15 %. Es wurde ein langzeitiger Stabilitätsversuch während eines Zeitraumes von 2000 Stunden durchgeführt, um die Abnützung des Ventilsitzes festzustellen. Selbst nach einer derartig langen Zeitdauer konnte keine nennenswerte Abnutzung bemerkt werden.The large dynamic range of a control system according to the invention can be seen from Figure 32 of the drawing, where the flow rate is plotted as a function of the control resistance and the ignition angle is. The average deviation y of the individual test results from the ^ shown in FIG. 32 resulting as an average value Curve is * 0.28 k-A- or - 0.5%. These deviations were found during an experimental period of approximately 3 weeks. For shorter periods of, for example, only one hour the deviation was approximately 0.15%. It became a long-term one Stability test carried out over a period of 2000 hours to determine the wear on the valve seat. Even after For such a long period of time, no significant wear could be noticed.

Es hat sich gezeigt, daß der Dynamikbereich eines erfindungsgemäßen Steuerventiles ungefähr 100 Mal größer ist als der der bisher bekannten Steuerventile. Ein Empfänger und Geber eines erfindungsgemäßen Steuerventiles A arbeitet ungefähr 10 Mal schneller als die bisher bei Steuerventilen benutzten Einrichtungen dieser Art. Die Einflüsse der einzelnen Elemente, die sich auf eine Betriebsweise des Steuerventiles auswirken, sind nachstehend nochmals im einzelnen dargelegt.It has been shown that the dynamic range of an inventive Control valve is approximately 100 times larger than that of the previously known Control valves. A receiver and transmitter of a control valve A according to the invention works approximately 10 times faster than previously at Control valves used devices of this type. The influences of the individual elements that affect the mode of operation of the control valve are set out again in detail below.

909821/0454909821/0454

- M- - Einfluß des Kolbenhubes - M- - Influence of the piston stroke

Um die Durchflußmenge durch das Ventil A auf den durchschnittlichen Hub des Kolbens . zu beziehen, ist es notwendig, den Durchfluß bei einem konstanten bekannten Kolbenhub zu messen. Bei einem derartigen Versuch wird der Durchfluß von Stickstoff im kritischen Bereich gemessen. Oberhalb des kritischen Druckverhältnisses konnte experimentell eine kritische Strömung realisiert werden. Die magnetischenTo adjust the flow rate through valve A to the average Stroke of the piston. it is necessary to refer to the flow rate at to measure a constant known piston stroke. In such an attempt, the flow of nitrogen becomes in the critical range measured. Above the critical pressure ratio, a critical flow could be realized experimentally. The magnetic

Eigenschaften des Ventiles können dazu benutzt werden, um die be-Properties of the valve can be used to determine the

PolytetrafluoräthylenPolytetrafluoroethylene

kannten Hubbedingungen zu erhalten. Eine UefifflBS-Scheibe wird mittels eines Klebstoffes mit dem Kolben über dem normalen Sitz verklebt, so daß es möglich ist, einen "Null-Hub" zu erhalten. Ein Millimetermaßstab wird am äußeren Deckel des Ventilkörpers befestigt. Wenn das Ventil der Einwirkung eines bekannten stromaufwärts gelegenen Druckes ausgesetzt wird, dreht sich der Körper und der Nullpunkt des Durchflusses wird mit einer Genauigkeit von 0,0005 cm mit der von einer Spannung von 110 Volt gespeisten Magnetspule bestimmt. Der Kolben wird ständig fest gegen den oberen Anschlag gedrückt. Durch ein Drehen des Ventilkörpers um einen bestimmten Winkel kann der tatsächliche Hub genau bestimmt werden.known lifting conditions. A UefifflBS disk is made using an adhesive bonded to the piston over the normal seat so that it is possible to get a "zero stroke". A millimeter ruler is attached to the outer cover of the valve body. When the valve is under the action of a known upstream Pressure is applied, the body rotates and the zero point of the flow is measured with an accuracy of 0.0005 cm with that of a voltage of 110 volts supplied solenoid. The piston is constantly pressed firmly against the upper stop. By by rotating the valve body through a certain angle, the actual stroke can be precisely determined.

Der stromaufwärts gemessene Stickstoffdruck beträgt 2, 38 ata, während im Ventil Atmosphärendruck bei einer Temperatur von 24° C herrscht.The nitrogen pressure measured upstream is 2.38 ata, while atmospheric pressure at a temperature of 24 ° C prevails in the valve.

909821/(H54909821 / (H54

15QO155 -*» -S315QO155 - * »-S3

Der Durchfluß, wird mittels eines Hoke - S 90 320 CT-Magnetventües gemessen, das eine Öffnung mit einem Durchmesser von 0,78 mm undThe flow is controlled by a Hoke - S 90 320 CT solenoid valve measured that an opening with a diameter of 0.78 mm and

PolytetrafluoräthylenPolytetrafluoroethylene

einem JEeöBWsitz besitzt. Die ringförmige Sitzfläche hat einen Außendurchmesser von 2,0 mm und einen Innendurchmesser von 0,75 mm. Es ergab sich hierbei eine im wesentlichen lineare Beziehung zwischen dem Hub des Kolbens und der Durchflußmenge. Die Durchflußmenge in m/min STB betrug in etwa das 3, 7.10 -fache des Ventilhubes in Zentimetern. Nach dieser Eichung ist es sodann sehr einfach möglich, die Durchflußmenge aufgrund des berechneten durchschnittlichen Hubes des Kolbens beim Vibrieren zu bestimmen, wodurch eine unabhängige Überwachung der experimentellen Durchflußmengen beim Vibrieren gewährleistet ist.owns a JEeöBW seat. The annular seat has an outer diameter of 2.0 mm and an inner diameter of 0.75 mm. There was an essentially linear relationship between the stroke of the piston and the flow rate. The flow rate in m / min STB was approximately 3, 7.10 times the valve lift in centimeters. After this calibration, it is then very easy to determine the flow rate on the basis of the calculated average stroke of the piston while vibrating, thereby ensuring independent monitoring of the experimental flow rates while vibrating is.

Einfluß des "Zünd"-WinkelsInfluence of the "ignition" angle

Die wichtigste Veränderliche, die die Arbeitsweise der Meßeinrichtung beeinflußt, ist der Zündwinkel des der Magnetspule 3 zugeleiteten Impulsstromes. Bei höheren Durchflußmengen existiert ein instabiler Betriebsbereich, der durch Sekundär- oder "Rückprallvibrationen" erzeugt wird und der auf das elastische Sitzmaterial und ein nahezu vollständiges Fehlen einer Gasdämpfung zurückzuführen ist. Werai ein Sitz aus Gummi benutzt wird, verschwindet dieser Effekt. Das Gleiche gilt The most important variable that influences the operation of the measuring device is the ignition angle of the pulse current supplied to the magnetic coil 3. At higher flow rates, there is an unstable operating range created by secondary or "rebound vibrations" which is due to the resilient seat material and an almost complete lack of gas damping. If a rubber seat is used, this effect disappears. The same is true

Polytetrafluoräthylenftir den Fall, daß als Wasser Strömungsmedium dient und einPolytetrafluoroethylene in the event that water is used as the flow medium and a

sitz benutzt wird. Eine Ausschaltung dieser Instabilität bewirkt, daß die maximale Durchflußmenge um den Faktor 10 ansteigt.seat is used. Eliminating this instability causes the maximum flow rate increases by a factor of 10.

Auf jeden Fall ist die obere Menge des Durchflusses durcht di£ Berührung des Kolbens mit dem oberen Anschlag bestimmt. Wenn der Zündwinkel über diesen Punkt gesteigert wird, fällt die Durchflußmenge zunächst leicht ab, bevor sie wieder ansteigt. Dies kann ohne weiteres in Kauf genommen werden, obwohl der Berührung des Kolbens mit dem oberen Anschlag eine unregelmäßig Hysteresis folgt. Die untere Grenze des steuerbaren Durchflusses wird nahezu vollständig durch die Qualität der Dichtung zwischen dem Kolben , der öff-In any case, the upper amount of the flow is through the contact of the piston determined with the upper stop. If the ignition angle is increased above this point, the flow rate will drop at first slightly before it rises again. This can be accepted without further ado, although the touch of the Piston with the upper stop follows an irregular hysteresis. The lower limit of the controllable flow is almost completely determined by the quality of the seal between the piston, the opening

PolytetrafjiiQrälfeyleiiPolytetrafjiiQrälfeyleii

nung und dem Sitz bestimmt. Mit einem !BeäpoBitz und einem Differ enzdruck von ungefähr 1, 7 kp/cm^ ist der Lefcverlust kaum meßbar.tion and the seat. With a! BeäpoBitz and a Differ With a pressure of around 1.7 kp / cm ^ the loss of weight is hardly measurable.

Einfluß des DruckesInfluence of pressure

Der Einfluß des Druckes auf die Durchflußmenge ist sehr vielfältig;. Bei niedrigen Druckdifferenzen oder bei größeren Zündwinkeln ist der effektive Druck ähnlich dem Druck bei einem Ventil mit einer bestimm* ten, festen Öffnung. Bei hohen Differenzdrücken und Zündwinkeln in der Nähe des minimalen Winkels (Null-Durchfluß) verursacht eist An-The influence of the pressure on the flow rate is very diverse. With low pressure differences or with larger ignition angles, the effective pressure is similar to the pressure in a valve with a certain * ten, fixed opening. At high differential pressures and ignition angles in near the minimum angle (zero flow) causes an

909821/0454909821/0454

15001??15001 ??

steigen des Druckes, ein Absinken der Durchflußmenge. Ein hoher Druck bewirkt, daß der Ventilkolben in Schließstellung gedrückt wird, was mit einer Kraft erfolgt, die sich aus der effektiven Querschnittsfläche des Kolbens und dem Differenzdruck ergibt. Diese Kraft kommt zusätzlich zu der normalen Federkraft hinzu, die den Kolben in Schließstellung drückt und macht einen größeren Zündwinkel erforderlich. Die Differenzdruckkraft setzt somit dem oberen Wert des Druckes und/oder dem maximalen Öffnungsdurchmesser eine Grenze.increase in pressure, a decrease in flow rate. A high one Pressure causes the valve piston to be pressed into the closed position, which takes place with a force which results from the effective cross-sectional area of the piston and the differential pressure. That power is coming in addition to the normal spring force that pushes the piston into the closed position and requires a larger ignition angle. the Differential pressure force thus sets the upper value of the pressure and / or the maximum opening diameter is a limit.

Die Auswirkung des Druckes bei "Nulldurchfluß" wurde mit dem zuvor beschriebenen Hoke-Steuerventil gemessen, wobei ein HeliumdurchflußThe effect of "zero flow" pressure was similar to that previously Hoke control valve described measured, with a helium flow

von 0 bis 175 kp/cm eingeregelt wurde. Die Versuehsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle I dargestellt. Mit einem mathematischen Modellversuch ist es möglich, die Differenzdruckkraft zu bestimmen und die effektive Öffnungsfläche zu errechnen.was adjusted from 0 to 175 kp / cm. The test results are shown in Table I below. With a mathematical model experiment it is possible to determine the differential pressure force and calculate the effective opening area.

909821/0454909821/0454

15001BB15001BB

- -94 -- -94 -

Tabelle ITable I.

Einfluß des Druckes bei "Nullfluß" Steuerwider stand bei "Nullfluß" Influence of the pressure at "zero flow" control resistor was at "zero flow"

Differenzdruck (kp/cm ) (k-fi.) Max. magnetische /\ F Kraft (g) Differential pressure (kp / cm) (k-fi.) Max.magnetic / \ F force (g)

OO 59„5 303OO 59 "5 303

1,4 59,2 314 0,551.4 59.2 314 0.55

7,0 58,1 356 0,537.0 58.1 356 0.53

21,0 55,8 450 0,4921.0 55.8 450 0.49

45,5 52,6 595 0,4545.5 52.6 595 0.45

173,0 28,7 (2290) (0,81)173.0 28.7 (2290) (0.81)

Die vorstehenden Ergebnisse wurden mit einer Öffnung erzielt, die einen Äußendurchmesser von <0, 203 cm und einen Innendurchmesser von 0,076 cm aufweist, sowie mit einem Luftspalt von 0,10 cm.The above results were achieved with an opening that had an outside diameter of <0.203 cm and an inside diameter 0.076 cm and an air gap of 0.10 cm.

Die Einschnürung bei 21 kp/cm ist ungefähr gleich dem "Proportionalband" bei 0,0 kp/cm und ergibt in etwa eine Grenze für den praktischen Druckberoich. Bei einer Automatisierung ist ein weiterer Bereich möglich. Der kritische Strömungszustand läßt sich sehr gut darstellen, wenn man den Durchfluß als Funktion der Differenzwerte des Steuerwiderstandes zwischen dem "Nullfluß" und irgendeinem anderen Punkt, der sich auf einen durchschnittlichen Hub bezieht, aufträgt.The constriction at 21 kp / cm is roughly equal to the "proportional band" at 0.0 kp / cm and gives roughly a limit for the practical pressure range. Another area is automation possible. The critical flow state can be represented very well if the flow rate as a function of the differential values of the Control resistance between the "zero flow" and any other Point, which refers to an average stroke, applies.

9821/04549821/0454

1500IBB1500IBB

Einfluß der ViskositätInfluence of viscosity

Es wurden Versuche mit gasförmigen und flüssigen Strömungsmedien durchgeführt, beispielsweise mit Stickstoff und Wasser, wobei eg "sich zeigte, daß der Einfluß der Dämpfung und der Viskosität bei niedrigen Vibrationsamplituden vernachlässigbar ist» Stickstoff wurde mit einem Druck von ungefähr 1,4 kp/cm und bei einer Temperatur von 24 C benutzt. Das Wasser wies einen Einlaßdruck von 2, 8 kp/cm und eine Temperatur von 10° C auf. Die Weite des Luftspaltes betrug 0,13 cm. In der nachfolgenden Tabelle II sind die Vergleichswerte zwischen Wasser und Stickstoff dargestellt.Experiments were carried out with gaseous and liquid flow media, for example with nitrogen and water, where eg "is showed that the influence of damping and viscosity is negligible at low vibration amplitudes »Nitrogen was used with a Pressure of about 1.4 kp / cm and at a temperature of 24 C used. The water had an inlet pressure of 2.8 kgf / cm and one Temperature of 10 ° C. The width of the air gap was 0.13 cm. In Table II below are the comparative values between water and nitrogen.

909821/045A909821 / 045A

Tabelle IITable II Wasserdurch
fluß (cm3/h)
Water through
flow (cm 3 / h)
DurchflußmengeFlow rate N2-DurchflußN 2 flow
Einfluß derInfluence of Viskosität auf dieViscosity on the 3030th Äquivalenter
Wasserdurch
fluß (cm3/h)
Equivalent
Water through
flow (cm 3 / h)
5050 N2-Durchfluß
(cm3/min),STP
N 2 flow
(cm 3 / min), STP
5050
Steuerwiderstand (k^iControl resistor (k ^ i • )•) 120120 88th 7070 0.50.5 200200 1111 130130 0.60.6 470470 2020th 200200 0.80.8 800800 3131 470470 1.01.0 12001200 7272 850850 1.51.5 16001600 130130 13001300 2.02.0 20002000 200200 17001700 2.52.5 25002500 260260 22002200 3.03.0 30003000 340340 27002700 3.53.5 36003600 420420 30703070 4.0.4.0. 5100
Ϊ6000
5100
Ϊ6000
470470 47004700
4.54.5 720720 78007800 5.05.0 12001200 6-.0
9.5
6-.0
9.5

909821/04S4909821 / 04S4

Der Steuerwiderstand wurde bei "Nullfluß" bestimmt. Der Steuerwiderstand hat einen Wert von 9, 5 k Q , wenn der Kolben den unteren Anschlag berührt und als Strömungsmedium Wasser benutzt wird. Der Steuerwiderstand hat einen Wert von 6,OkQ , wenn der Kolben den unteren Anschlag berührt und das Strömungsmedium Stickstoff ist. Die äquivalente WasserdurcMlußmenge wurde für Stickstoff dadurch erhalten, daß die Stickstoffdurchflußmenge in cm3/nnn mit dem Faktor 6, multipliziert' wurde.The control resistance was determined at "zero flow". The control resistance has a value of 9.5 kΩ when the piston touches the lower stop and water is used as the flow medium. The control resistance has a value of 6, OkQ when the piston touches the lower stop and the flow medium is nitrogen. The equivalent water flow rate for nitrogen was obtained by "multiplying" the nitrogen flow rate in cm 3 / nm by a factor of 6.

Einfluß der KolbenschließkraftInfluence of the piston closing force

Der Einfluß der Kraft mit der der Kolben in Schließstellung gebracht wird, wurde aufgrund der Ergebnisse bei einer Stellung des Kolbens in seiner oberen und seiner unteren Lage ermittelt, wobei eine Änderung der Kraft auftrat', die dem Zweifachen des Kolbengewichtes entspricht« Die diesbezüglichen Ergebnisse sind aus der nachfolgenden Tabelle III ersichtlich, woraus zu entnehmen ist, daß durch eine derartige Änderung eine relativ konstante Einschnürung erhalten wird.The influence of the force with which the piston is brought into the closed position was determined on the basis of the results with a position of the piston in its upper and lower position, with a change the force occurred, which corresponds to twice the weight of the piston Table III can be seen from which it can be seen that a relatively constant necking is obtained by such a change.

90982 1/0 A5A90982 1/0 A5A

15001611500161

AOOAOO die Durchflußmengethe flow rate Kolben obenPiston up Kolben untenPiston down ! )! ) Tabelle ΙΠTable ΙΠ Steuerwiderstand (K SControl resistor (K S 56.756.7 57.657.6 EinflußInfluence der Schubkraft aufthe thrust on 56.156.1 57.157.1 Differenzdifference 56.056.0 57.057.0 0,90.9 WasserdurcMluß-Water pressure 55.755.7 56.756.7 1.01.0 menge (cm3/h)quantity (cm 3 / h) 55.355.3 56.356.3 1.01.0 OO 54.254.2 55.355.3 1.01.0 1010 52.052.0 53.053.0 1.01.0 3030th 48.348.3 49.449.4 1.11.1 100100 1.01.0 300300 1.11.1 10001000 20 300020 3000 1000010,000

Die vorstehenden Versuchsergebnisse wurden mit dem schon erwähn-The above test results were compared with the already mentioned

2 ten Hoke-Ventil erzielt, wobei der Druck am Einlaß 2,8 kp/cm und die Temperatur 10° C betrugen. Die Weite des Luftspaltes war 0,13 cm, der Öffnungsdurchmesser v0,135 cm.2 th Hoke valve achieved, the pressure at the inlet 2.8 kp / cm and the temperature was 10 ° C. The width of the air gap was 0.13 cm, the opening diameter v0.135 cm.

Einfluß des LuftspaltesInfluence of the air gap

Der Luftspalt kann als vertikaler Hub, ausgehend vom Sitz bis zur Berührung, mit dem oberen Anschlag definiert werden. Aufgrund von Versuchsergebnissen wurde festgestellt, daß der Einfluß des Luftspaltes ähnlich dem Einfluß ist, der durch eine Änderung der Federkraft be-The air gap can be designed as a vertical stroke, starting from the seat to the point of contact, be defined with the upper stop. Based on test results it was found that the influence of the air gap is similar to the influence that is caused by a change in the spring force

9 0 9 8 21 / 0 4 5 Λ9 0 9 8 21/0 4 5 Λ

wirkt wird, d. h. es entsteht eine bestimmte Einschnürung. Dieser Einfluß konnte mit Hilfe von Stickstoff festgestellt werden, wobei der körper des zuvor genannten Hoke-Ventiles um ein bestimmtes Winkelmaß aufgeschraubt wurde.acts, d. H. a certain constriction arises. This Influence could be determined with the help of nitrogen, whereby the body of the aforementioned Hoke valve by a certain angle was unscrewed.

Einfluß des Werkstoffes des VentilsitzesInfluence of the material of the valve seat

2s wurden insgesamt vier Werkstoffe für den Ventilsitz erprobt: PoIytetrafluoräthylen, Synthesekautschuk aus Fluorelastomeren, Mischpolymerisat von Butadien und Acrylnitril und gehärteter Stahl. Der Stahlsitz wies eine nahezu vollkommene Elastizität auf und erzeugte sehr starke Sekundärvibrationen und ein beträchtliches Geräusch hoher Frequenz. Stahl · scheidet somit als Werkstoff aus, zumal gewisse Leckverluste nicht zu vermeiden sind. Synthesekautschuk aus Fluorelastomeren, das ziemlich weich lot; ergab keine genau reproduzierbaren Werte, da manchmal zwei meta-staoile Stadien der Vibration festzustellen waren. Polytetrafluorätliyler* weist jedoch den gewünschten Wert des Elastizitätskoiffizienten xür einen sehr weiten, stabilen Betriebsbereich auf.A total of four materials were tested for the valve seat in 2s: Polytetrafluoroethylene, Synthetic rubber made from fluoroelastomers, mixed polymer of butadiene and acrylonitrile and hardened steel. The steel seat pointed an almost perfect elasticity and generated very strong secondary vibrations and considerable high frequency noise. Steel is therefore ruled out as a material, especially since certain leakage losses do not occur are to be avoided. Synthetic rubber made from fluoroelastomers, which is quite soft; did not result in exactly reproducible values, because sometimes two meta-staoile stages of vibration were observed. Polytetrafluoroethylene * however, has the desired value of the coefficient of elasticity xfor a very wide, stable operating range.

üi-igig von dem Werkstoff für den Ventilsitz kann eine verbesserte -■ Stabilität dadurch erreicht werden, daß radiale Vibrationen des ;Coibe.:~ vermieden werden. Dies wird vielleicht dadurch erreicht, daß c^o obere Ende des Kolbens mit 1, 5 Windungen einer ca. O, 8 mmüi-igig of the material for the valve seat can be improved - ■ Stability can be achieved in that radial vibrations of the ; Coibe.: ~ To be avoided. This may be achieved by that c ^ o upper end of the piston with 1.5 turns of an approx. 0.8 mm

909821/0Λ54909821 / 0Λ54

Polytet^afluoräthylenPolytetrafluoroethylene

starken W&BssMolie umwickelt wird. Hierdurch wird ein Sitz mit einem Spiel von ungefähr 0,025 mm erzeugt und ein metallischer Kontakt vermieden. Ein hörbares Geräusch ist kaum mehr wahrnehmbar und die Kurze-Zeit-Stabilität bei Offenstellung ist besser als - 5 %.strong W & BssMolie is wrapped. This creates a seat with a clearance of approximately 0.025 mm and prevents metallic contact. An audible noise is barely perceptible and the short-term stability in the open position is better than -5%.

Durchschnittliche KraftAverage strength

Die durchschnittliche Kraft pro Zyklus kann mit Hilfe einer Waage
bestimmt werden» Hierbei wird der untere Ventilkörper abgeschraubt, wobei das untere Ende des Kolbens aus der Kolbenzylinderanordnung herausragt. Mit der Hauptfeder 15 wird der obere Teil in geeigneter Weise mit einer Dreibalkenwaage verbunden, wobei die untere Fläche des Kolbens an der Waage mit Klebstoff befestigt wird. Die vertikale Einstellung des oberen Ventilkörpers sowie eine geeignete Ausbildung · der Dreibalkenwaage gestatten eine sorgfältige Einstellung des Luftspaltes. Die Ableseskala der Waage ergibt sodann in des Lage, in der die Magnetspule 3 noch stromlos ist, ein Maß für die Kraft der Feder zuzüglich der Schwerkraft, die den Kolben gegen den Ventilsitz
drückt. Eine Stromzufuhr zur Magnetspule ergibt sodann eine Änderung des Ausschlages der Waage bei konstant gehaltener Luft spaltbreite und somit ein Maß für die durchschnittliche magnetische Kraft
The average strength per cycle can be measured with the help of a scale
»Here the lower valve body is unscrewed, whereby the lower end of the piston protrudes from the piston-cylinder arrangement. With the main spring 15 the upper part is connected in a suitable manner to a three-beam balance, the lower surface of the piston being attached to the balance with glue. The vertical adjustment of the upper valve body and a suitable design of the three-beam balance allow careful adjustment of the air gap. The reading scale of the balance then gives a measure of the force of the spring plus the force of gravity which the piston against the valve seat in the position in which the solenoid 3 is still de-energized
presses. A power supply to the solenoid then results in a change in the deflection of the balance with the air gap width kept constant and thus a measure of the average magnetic force

909821/0454'909821/0454 '

bei jedem Impulszyklus, da die Art der Befestigung der Waage mit dem Kolben jede Vibration ausschaltete. Wenn sodann am Ventil dieser. Luftspalt eingestellt wurde, begannen die Vibration und der Durchfluß bei einem konstanten Steuerwiderstand von ungefähr 60 kQ . Bei diesem Wert beträgt die durchschnittliche Kraft nur 47 g im Vergleich zu einem Wert von 306 g der Federkraft. Hieraus ist ersichtlich, daß eine Steuerung dadurch erreicht wird, daß die Magnetkraft entgegen der Federkraft wirkt, was im üblichen Gleichgewichtszustand der Fall ist.at each pulse cycle as the type of attachment of the scale with shut off any vibration from the piston. If then at the valve this. When the air gap was set, vibration and flow started with a constant control resistance of approximately 60 kΩ. at At this value the average force is only 47 g compared to a value of 306 g of the spring force. From this it can be seen that a control is achieved by opposing the magnetic force the spring force acts, which is the case in the usual state of equilibrium.

MaximalkraftMaximum strength

Die während eines Spannungszyklus erzeugte maximale magnetische Kraft ist einer der wichtigsten veränderlichen Parameter, der bei einem elektrisch betätigten Steuerventil bestimmt werden muß. Seine genaue Messung ist für ein quantitatives Verständnis der gesamten Steuerung unerläßlich. Aufgrund des neuartigen Vibrationsphänomen ist eine genaue Bestimmung dieser maximalen magnetischen Kraft möglich. Die Resultierende aus Federkraft und Schwerkraft kann sehr einfach als Funktion des Luftspaltes bestimmt werden. Für einen bestimmten gewählten Luftspalt muß nämlich die maximale magnetischeThe maximum magnetic force generated during a stress cycle is one of the most important variable parameters that occurs in an electrically operated control valve must be determined. His accurate measurement is essential for a quantitative understanding of the entire control system. Due to the novel vibration phenomenon an exact determination of this maximum magnetic force is possible. The resultant of spring force and gravity can be very can simply be determined as a function of the air gap. For a specific one chosen air gap must namely the maximum magnetic

909821 /0Λ54909821 / 0Λ54

Kraft gleich dieser Resultierenden sein, wenn die Spannung längs der Magnetspule so eingestellt wird, daß die Vibration gerade beginnt. Bei Beginn des Durchflusses wird somit die* maximale magnetische Kraft gemessen. Die diesbezüglichen Meßwerte sind aus der nachfolgenden Tabelle IV ersichtlich. Tabelle IV ist u. a. die Änderung des Luftspaltes zu entnehmen, wenn das Steuerventil A mit Gleichstrom, sinusförmigem Strom oder mit SCR-Strom betätigt wird.Force will be equal to this resultant if the stress is along the Solenoid is adjusted so that vibration just begins. At the beginning of the flow, the * maximum magnetic force is therefore measured. The relevant measured values can be seen in Table IV below. Table IV is i.a. the change in the air gap to be taken when the control valve A is operated with direct current, sinusoidal current or with SCR current.

Zur Bestimmung der maximalen Kraft gibt es zwei voneinander unabhängige Kriterien. Das erste beruht auf dem Auftreten eines geringen Durchflusses, das zweite auf einem merklichen Wechsel im Klang eines Stabes, der an das Ventil gehalten wird. Die "neuen Schallwellen" werden durch die Vibrationen des Kolbens im Ventilsitz erzeugt und weisen eine Frequenz auf, die wesentlich höher ist als die 60 Hz des elektrischen Zyklus. Die Ergebnisse entsprechend diesen beiden Kriterien sind innerhalb der Meßgenauigkeit miteinander übereinstimmend.To determine the maximum force, there are two independent ones Criteria. The first is based on the occurrence of a low flow, the second on a noticeable change in sound a rod held against the valve. The "new sound waves" are generated by the vibrations of the piston in the valve seat and have a frequency much higher than the 60 Hz of the electrical cycle. The results according to these two criteria are consistent with one another within the measuring accuracy.

9821/04549821/0454

- im -- in -

an Tabelle IV ο to table IV ο

Maximale Kraft und elektrische Werte bei VibrationsbeginnMaximum force and electrical values at the start of vibration

Luftspalt (Om)Air gap (Om)

Maximale Kraft (g)Maximum force (g)

^j Gleichstrom (mA)^ j direct current (mA)

cd Sinusförmiger Stromcd Sinusoidal current

°°, maximaler Strom (mA)°°, maximum current (mA)

1^l Impedanz (Λ.) 1 ^ l impedance (Λ.)

-- Induktivität (Henry)+'- Inductance (Henry) + '

^1 SCR-Spannung mit^ 1 SCR voltage with

*- E0= 168.5 V* - E 0 = 168.5 V

Zündwinkel 0.0965 0.1070 0.1197 0.1340 0.1502 0.1670 0.1593Firing angle 0.0965 0.1070 0.1197 0.1340 0.1502 0.1670 0.1593

Maximalstrom (mA) 22.4 30.2 42.1 62.3 94.4 139.1 119.5Maximum current (mA) 22.4 30.2 42.1 62.3 94.4 139.1 119.5

irechnet mit eisenlosem Widerstand von 2000-A.irechnet with ironless resistance of 2000-A.

0.0050.005 0.010.01 0.020.02 0.040.04 0.080.08 016016 00 0.1250.125 320320 318318 317317 313313 306306 292292 131.0
545
1.151
131.0
545
1,151
299299
24.024.0 33.033.0 45.045.0 63.063.0 90.090.0 131.131 115.0115.0 29.5
1205
3.26
29.5
1205
3.26
37.5
1108
2.90
37.5
1108
2.90
48.7
995
2.50
48.7
995
2.50
67.2
842
2.02
67.2
842
2.02
96.0
674
1.521
96.0
674
1,521
118.8
588
1.274
118.8
588
1,274

27012701

1500155 AOb 1500155 AOb

Phase und ZündwinkelPhase and ignition angle

Um ein möglichst getreues physikalisches und mathematisches ModellA physical and mathematical model that is as accurate as possible

\
zu erhalten, ist es weiterhin notwendig, den Zündwinkel des ·βΐϋ^
\
to obtain, it is also necessary to determine the ignition angle of the · βΐϋ ^

!»»gesteuerten Gleichrichters als Funktion des Steüerwiderstandes möglichst genau zu bestimmen. Die Messungen werden mit einem elektronischen Zeitschalter durchgeführt, der in der Lage ist, Zeitintervallmessungen mit einer Genauigkeit von mindestens 1 Mikrosekunde durchzuführen. Die Triggerung dieses Zeitschalters wurde mit der Spannungsdifferenz zwischen Anode und Kathode des esteuerten Gleichrichters durchgeführt. Die Messung beginnt, wenn die Spannung vom Positiven her einen Nullwert erreicht und ist dann beendet, wenn die Spannung negativ wird. Es ist somit möglich, den Zündwinkel f durch eine Multiplizierung der Zündzeit , die in Mikrosekunden gemessen wird, mit demFaktor 60 - 10" zu erhalten. Durch den Einfluß des Steuerwiderstandes, dessen Wert in k ö angegeben ist, ergibt sich zur Bestimmung des Zündwinkels folgende Zahlenwertgleichung, in der Rc der Steuerwiderstand ist:! »» Controlled rectifier as a function of the control resistor as precisely as possible. The measurements are carried out with an electronic timer, which is able to carry out time interval measurements with an accuracy of at least 1 microsecond. The triggering of this time switch was carried out with the voltage difference between the anode and cathode of the controlled rectifier. The measurement begins when the positive voltage reaches a zero value and ends when the voltage becomes negative. It is thus possible to obtain the ignition angle f by multiplying the ignition time, which is measured in microseconds, by the factor 60-10 ". The influence of the control resistor, the value of which is given in k ö , results in the following for determining the ignition angle Numerical equation in which R c is the control resistance:

f = 0,4646 - 0,00526R_.f = 0.4646 - 0.00526R_.

909821/0454909821/0454

Bestimmung der "Rückprallkonstante1' und der Stabilitätsgrenzen Determination of the "rebound constant 1 " and the stability limits

Die "Rückprallkonstante" ist durch das Verhältnis der Geschwindigkeit des Kolbens nach dem Auftreffen zu seiner Geschwindigkeit unmittelbar vor dem Auftreffen gegeben. Die "Rückprallkonstante" gibt somit einen Aufschluß über die beim Aufprall des Kolbens vernichtete kinetische Energie. Es ist nicht möglich, die "Rückprallkonstante" dadurch zu messen, daß man den Kolben auf den Sitz fallen läßt, da der hierbei entstehende Flächendruck im Sitz die elastische Deformfedbarkeit des als Sitzmaterial benutzten Polytetrafluoräthylens übersteigt. Lediglich bei einem normalen Betrieb des Ventiles sind die beim Auftreffen des Kolbens auf den Sitz entstehenden Drücke innerhalb des elastischen Bereiches von Polytetrafluoräthylen.The "rebound constant" is given by the ratio of speed of the piston after impact given its speed immediately before impact. The "rebound constant" is thus information about the kinetic energy destroyed when the piston impacts. It is not possible to reduce the "rebound constant" by doing this to measure that you let the piston fall on the seat, because this resulting surface pressure in the seat the elastic deformability of the Polytetrafluoroethylene used as seat material exceeds. Only when the valve is in normal operation are they when the Piston on the seat resulting pressures within the elastic Range of polytetrafluoroethylene.

Wenn die Spannung längs der Magnetspule 3 auf einem Oszilloskop dargestellt wird und das Ventil mit relativ großen Amplituden arbeitet, die unterhalb des instabilen Strömungszustandes liegen, kann auf dem Oszillations schirm eine feine Struktur hoher Frequenz beobachtet werden, die nach der Abschaltung eines Zündimpulses durch den gesteuerten Gleichrichter auftritt, jedoch vor dem nächsten Zündimpuls, d.h. während der Ruheperiode. Diese Erscheinungen sindWhen the voltage across the solenoid 3 is shown on an oscilloscope is and the valve works with relatively large amplitudes, which are below the unstable flow condition, can on the Oscillation screen a fine structure of high frequency can be observed, which after switching off an ignition pulse by the controlled Rectifier occurs, but before the next ignition pulse, i.e. during the rest period. These appearances are

909821/0U54909821/0 U 54

als scharfe "Echos" auf der sich abschwächenden Spannungskurve die jedem Abschaltvogang folgt, zu erkennen. Die Amplitude dieser "Echos" nimmt mit jedem folgenden "Echo" immer weiter ab. Das Gleiche gilt bezüglich des Abstandes zweier aufeinanderfolgender "Echos". Es kommen somit sämtliche "Echos", die der Vibration des Kolbens entsprechen, zu einem bestimmten meßbaren Zeitpunkt vor Beginn des nächsten Zyklus zum Verschwinden.as sharp "echoes" on the weakening voltage curve every shutdown process follows. The amplitude of these "echoes" continues to decrease with each subsequent "echo". The same goes for regarding the distance between two successive "echoes". There are thus all "echoes" that correspond to the vibration of the piston, to disappear at a certain measurable point in time before the start of the next cycle.

Die vorgenannte Erscheinung ist in Fig. 7 der Zeichnung näher dargelegt, in der die Spannung, die magnetische Kraft und der Kolbenhub graphisch dargestellt sind. Ein "Echo" entspricht dem Zustand, der dann auftritt, wenn der Kolben während der Ruheperiode wie ein Elektromotor eine Spannung erzeugt. Aufgrund der Tatsache, daß der Hauptkreis sofort nach Abschaltung des egesteuerten Gleichrichters ohne Energie ist, tritt längs der Magnetspule 3 nur eine "eisenlose" Ladung auf. Der plötzliche Wechsel in der Geschwindigkeit des Kolbens beim Auftreffen auf den Ventilsitz erzeugt ein relativ starkes "Spannungsecho". Es ist deshalb mittels eines Oszillationsschirmes sehr einfach möglich, die Rückprallkonstante zu messen.The aforementioned phenomenon is shown in more detail in Fig. 7 of the drawing, in which the voltage, the magnetic force and the piston stroke are shown graphically. An "echo" corresponds to the state that occurs when the piston generates a voltage like an electric motor during the rest period. Due to the fact that the Main circuit immediately after switching off the e-controlled rectifier is without energy, only an "ironless" charge occurs along the magnetic coil 3. The sudden change in the speed of the When the piston hits the valve seat, it creates a relatively strong "voltage echo". It is therefore by means of an oscillating screen It is very easy to measure the rebound constant.

Es kann gezeigt werden, daß das Verhältnis zwischen benachbarten "Echos" bestimmter Frequenz in einem direkten Verhältnis zur erwünschten Rückprallkonstante steht. Man kann nun in sehr einfacherIt can be shown that the ratio between neighboring "echoes" of a certain frequency is directly related to the desired one Rebound constant. You can now in a very easy way

909821 /0454909821/0454

Weise eine geometrische Reihe aufstellen, durch die das erste und das letzte "Echo" in einer Frequenz zur Rückprallkonstante ins Verhältnis gesetzt werden. Eine Messung dieser Beziehung ist jedoch manchmal wünschenswert, insoweit bei den "Echos" auf dem Oszillationsschirm ein schwaches horizontalem "gittern" auftritt, wodurch eine genaue Messung ziemlich schwierig wird. Die dimensionslose Zeit zwischen den "Echos" kann direkt am Oszilloskop abgelesen werden und ergibt sich als horizontaler Abstand zwischen dem ersten und dem letzten "Echo" dividiert durch den horizontalen Abstand zwischen den Spannungszyklen. Die anfängliche Geschwindigkeit des Kolbens kann durch einen Modellversuch bestimmt werden, vorausgesetzt, daß die Differenz des "Zündwinkels" bei "Nullfluß" und bei wirklichen Strömungsbedingungen bekannt ist.Way to set up a geometric series, through which the first and the last "echo" in a frequency to the rebound constant in relation be set. However, measurement of this relationship is sometimes desirable as far as the "echoes" on the oscillating screen a weak horizontal "grating" occurs, whereby a accurate measurement becomes quite difficult. The dimensionless time between the "echoes" can be read directly on the oscilloscope and results from the horizontal distance between the first and the last "echo" divided by the horizontal distance between the Stress cycles. The initial speed of the piston can be determined by a model test, provided that the Difference in the "ignition angle" with "zero flow" and with real flow conditions is known.

Oszilloskopische Beobachtungen der Sekundär- oder "Rückprallvibrationen" erlauben weiterhin eine Festlegung der Stabilitätsgrenzen beim Betrieb der Ventileinrichtungen. Wenn der Zündwinkel langsam gesteigert wird, nähert sich der Punkt, an dem die Sekundärvibrationen aufhören, immer mehr dem Beginn des nächsten Zündzyklus. Wenn der Zündwinkel etwas größer wird als dies für den "Eintritt" der Vibration in den nächsten Zyklus erforderlich ist, wird'der Betrieb des Ventiles instabil und der Kolben schlägt unregelmäßig gegen den oberenOscilloscopic observations of the secondary or "rebound vibrations" furthermore allow the stability limits to be established during the operation of the valve devices. When the ignition angle increases slowly the point at which the secondary vibrations cease approaches the beginning of the next ignition cycle. If the The ignition angle is slightly larger than is necessary for the "entry" of the vibration in the next cycle, the operation of the The valve is unstable and the piston strikes the upper one irregularly

909821 /0454909821/0454

Anschlag 17 an. Es ist somit ein gutes Kriterium für die Stabilität des Ventiles, wenn die Sekundärvibrationen vollständig aufgehört haben, bevor sich die Kraft der Magnetspule 3 bis zur Größe der Federkraft des folgenden Zyklus aufgebaut hat.Stop 17 on. It is therefore a good criterion for stability of the valve when the secondary vibrations have completely stopped, before the force of the solenoid 3 has built up to the size of the spring force of the following cycle.

Beispiel 2Example 2

Mit dem Steuersystem gemäß Beispiel 1 wurde eine Steuerung eines Flüssigkeitspegels durchgeführt. Als Empfänger diente eine Photozelle. Als Grundumformer wurde eine Kadmiumsulfidphotozelle benutzt, deren Widerstand mit leichter Lichtintensität abnimmt. Eine Quelle mit kollimiertem Licht wurde senkrecht und zentrisch zur Achse eines mit Flüssigkeit versehenen Rohres angeordnet. Zu diesem Zweck wurde ein 10 mm OD-Glasrohr als Pegelmeßeinrichtung benutzt und mit einem Gefäß verbunden, das Wasser mit atmosphärischem Druck enthielt. Durch die im Rohr befindliche Flüssigkeit, deren Brechungsindex größer ist als der von Dampf, wird ein Lichtstrahl seitlich weggebrochen. Der lichtempfindliche Kadmiumsulfidumformer wurde, wie aus Fig. 4 der Zeichnung ersichtlich ist, in den Steuerkreis eingeschaltet und seitlich so befestigt, daß eine Blende durch einen von der Flüssigkeit weggebrochenen Lichtstrahl beleuchtet wurde. Bei Dampf blieb die Blende dunkel. Die Blende wurde vertikal angeordnet,With the control system of Example 1, control of a liquid level was carried out. A photocell served as the receiver. A cadmium sulfide photocell was used as the basic converter, the resistance of which decreases with a slight intensity of light. A source with collimated Light was placed perpendicular and centered to the axis of a tube provided with liquid. To this end it was a 10 mm OD glass tube used as a level measuring device and with a Connected vessel containing water at atmospheric pressure. Due to the liquid in the tube, its refractive index is larger than that of steam, a beam of light is broken away to the side. The photosensitive cadmium sulfide transducer was, like can be seen from Fig. 4 of the drawing, switched into the control circuit and attached to the side so that a diaphragm through one of the ray of light broken away from the liquid was illuminated. The bezel remained dark in steam. The aperture was arranged vertically,

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wodurch eine Höhe von ungefähr 18 mm, über der die Lichtintensität mit dem Pegel schwankte, erreicht wurde. Eine Verdunklung trat bis zu einer Breite von ungefähr 3 mm ein.creating a height of about 18 mm above which the light intensity fluctuated with the level, was reached. Darkening occurred to a width of approximately 3 mm.

Die RückführkontroUeinrichtung tritt anstelle der Kontrolleinrichtung eines 'Aufkocherpegels" einer Fraktionierkolonne. Aus einer Versorgungsleitung wird dem Gefäß Wasser zugeführt, dessen Durchflußmenge durch ein Drosselventil geregelt wird. Die Ausflußleitung aus dem Gefäß wird mit dem Einlaß des Steuerventiles verbunden, das einen atmosphärischen Abzug hat. Es wird somit mit Hilfe des Steuerventiles innerhalb des angestrebten Proportionalbandes und des proportionalen Bereiches der Pegel, unabhängig von der Einlaßmenge, gesteuert. Die Einsteilung des Proportionalbandes erfolgt mit Hilfe der Potentiometer 9 5 und 93 gemäß Fig, 4 der Zeichnung.The return control device takes the place of the control device a 'reboiler level' of a fractionation column. From a supply line water is supplied to the vessel, the flow rate of which is regulated by a throttle valve. The outflow line from the vessel is connected to the inlet of the control valve, which has an atmospheric vent. It is thus with the help of the control valve within the desired proportional band and the proportional Range of levels, regardless of the intake amount, controlled. the The proportional band is set with the help of the potentiometer 9 5 and 93 according to FIG. 4 of the drawing.

Dem Steuerventil wurde Wasser mit einem konstanten Druck von 2,8 kp/cm und einer Temperatur von 10° C zugeführt. Der Flüssigkeitspegel wurde in dem Reaktionsgefäß eingestellt und die Durchflußmenge mit dem Ventil gemessen. In Fig. 33 der Zeichnung sind die Ergebnisse für zwei verschiedene Einstellungen des Shuntpotentiometers dargestellt« Hieraus ist der breite Dynamikbereich eines erfindungsgemäßen Steuerventiles ersichtlich. Es ergibt sich eineThe control valve was supplied with water at a constant pressure of 2.8 kgf / cm and a temperature of 10 ° C. The liquid level was set in the reaction vessel and the flow rate was measured with the valve. In Fig. 33 of the drawing are the results for two different settings of the shunt potentiometer “This shows the broad dynamic range of a control valve according to the invention. There is one

909821/0^54909821/0 ^ 54

- !ΊΟ --! ΊΟ -

zehnfache Änderung der Durchflußmenge im Vergleich zur Änderung des Pegels. Bei einem der bekannten Steuerventile würden diese Änderungen- eine Änderung der Ventileinstellung erforderlich machen. Aus der unteren Kurve ist weiterhin die Empfindlichkeit des Steuerkreises ersichtlich. Die durch eine Pegeländerung von 3,12 cm auf 3,25 cm erzeugte .Durchflußänderung resultiert aus einer 0, 7%igen Abschwächung des gesamten Widerstandes desJKreises.tenfold change in flow rate compared to change in level. In one of the known control valves, these changes would make it necessary to change the valve setting. The sensitivity of the control circuit is still shown on the lower curve evident. By changing the level from 3.12 cm to 3.25 cm The change in flow produced results from a 0.7% weakening of the entire resistance of the circle.

Beispiel 3Example 3

Nachfolgend wird die Anwendung des erfindungsgemäßen "Kräftegleichgewichtsventiles" gemäß Fig. 8 der Zeichnung beschrtäben. Hieraus ist die- ausgezeichnete Stabilität über einen weiten Betriebebereich ersichtlich. The application of the "force equilibrium valve" according to the invention is described below according to FIG. 8 of the drawing. From this the excellent stability can be seen over a wide operating range.

Das Hoke-Magnetventil S 9OA 380 CT gemäß Beispiel 1 wird mit einem Abzugsrohr versehen, das einen Innendurchmesser von 1,25 mm aufweist. Im Hinblick auf die "Rückführbedingung" wird eine Einschnürung mit einem Durchmesser von 0,25 mm vorgesehen. Der Ventilkörper ist so ausgebildet, daß die Einlaßöffnung unmittelbar unterhalb des Ventilsitzes angeordnet ist, so daß eine "Offenstellung" im Ventil aufrechterhalten werden kann.The Hoke solenoid valve S 9OA 380 CT according to Example 1 is equipped with a Provided exhaust pipe, which has an inner diameter of 1.25 mm. With regard to the "return condition", a constriction provided with a diameter of 0.25 mm. The valve body is designed so that the inlet opening is arranged directly below the valve seat, so that an "open position" in the Valve can be sustained.

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Der Steuerkreis C gemäß Figur 3 der Zeichnung wird dazu benutzt, um zu veranschaulichen, welche Vorteile durch eine Anwendung der Differenzdruckkraft entstehen. Es hat sich gezeigt, daß bei Beginn des Durchflusses durch das Ventil die Vibrationsamplitude sehr niedrig ist und daß der Durchfluß in der Nähe des Abhebpunktes des Kolbens beginnt» Wenn die maximale magnetische Kraft gleich der Resultierenden der beiden anderen auf den Kolben einwirkenden Kräfte ist, beginnt der Ventilkolben von seinem Ventilsitz abzuheben. Bei einer gegebenen maximalen magnetischen Kraft bestimmt deshalb der Differenzdruck längs des Ventilsitzes den Zeitpunkt, zu dem der Durchfluß durch das Ventil A beginnt. Es wird somit ein konstanter Differenzdruck aufrecht-erhalten.The control circuit C according to Figure 3 of the drawing is used to illustrate the advantages of using the Differential pressure force arise. It has been shown that at the beginning of the flow through the valve, the vibration amplitude is very low and that the flow begins near the point of lift-off of the piston »If the maximum magnetic force is equal to the resultant the other two forces acting on the piston, the valve piston begins to lift from its valve seat. At a The differential pressure therefore determines the given maximum magnetic force along the valve seat the point in time at which the flow through valve A begins. There is thus a constant differential pressure upkeep.

Das Ventil kann entweder an eine Flüssigkeits- oder Gaszufuhrleitung angeschlossen werden. Jeder Einfluß, der zu einer Erhöhung des Durchflusses durch das Ventil beiträgt, z. B. durch eine Vergrößerung der Gas- oder Flüssigkeitsmenge oder des Druckes verstärkt, ebenso aufgrund der Einschnürung den Druck stromabwärts des Ventiles. Hierdurch wird innerhalb der Ventilkammer ein gewisser Druck erzeugt und der Einfluß in das Ventil reduziert. Diese hierdurch bedingte "innere Rückführung" stabilisiert die Strömungscharakteristiken des Ventiles, so daß eine lineare Steuer spannung und eine lineare Be-The valve can be connected to either a liquid or gas supply line be connected. Any influence that contributes to an increase in the flow through the valve, e.g. B. by an enlargement the amount of gas or liquid or the pressure, as well as the pressure downstream of the valve due to the constriction. As a result, a certain pressure is generated within the valve chamber and the influence on the valve is reduced. This caused it "Inner feedback" stabilizes the flow characteristics of the valve, so that a linear control voltage and a linear loading

909821/045909821/045

Ziehung zwischen der Steuerspannung und dem Druck zwischen dem Ventil und der Einschnürung entstehen.Draw between the control voltage and the pressure between the valve and the constriction arise.

Die Sitzfläche sollte deshalb so groß als möglich sein, um den Differenzdruck so gut als möglich ausnutzen zu können.The seat area should therefore be as large as possible to accommodate the differential pressure to be able to use it as best as possible.

Beispiel 4Example 4

Nachfolgend wird ein Anwendungsbeispiel des Ventiles Ag beschrieben sowie die Maßnahmen zur Eliminierung der beiden Vibrationszustände. Es wird ein Hoke-Ventil S 90 A 320 TT benutzt, bei dem der untere Ventilkörper und die Ventilsitzanordnung entfernt wurde. Am unteren Ende des Hoke-Ventiles wurde das Ventil Aq gemäß der Erfindung angeschraubt. Es wurde ein ganzmetallischer Kolben aus korrosionsbeständigem Stahl benutzt, dessen unteres Ende zu einer flachen, ebenen Fläche abgeschliffen wurde. Eine Ventilsitzform, die aus einem Messingrohr mit einem Innendurchmesser von ca. 3,2 mm besteht, das an seinem oberen Ende mit einem 60°-Konus versehen ist, dient zur Herstellung eines Polytetrafluoräthylen-Rohres. Dieses wiederum dient zur Herstellung eines Ventilsitzes mit einem Konus-Winkel von 40 bezüglich der Rohrachse. Das Polytetrafluoräthylen-Rohr hat eine Länge von ungefähr 16, 8 mm und ist in eine Büchse aus korrosionsbeständigem Stahl eingesetzt. Die Büchse aus korrosionsbeständigem Stahl wird vonAn application example of the Ag valve is described below as well as the measures to eliminate the two vibration states. A Hoke valve S 90 A 320 TT is used in which the lower Valve body and valve seat assembly has been removed. At the lower end of the Hoke valve, the valve Aq was screwed according to the invention. An all-metal piston made of corrosion-resistant steel was used, the lower end of which is flat and planar Surface has been sanded. A valve seat shape that consists of a brass tube with an inner diameter of approx. 3.2 mm, the is provided with a 60 ° cone at its upper end, is used to manufacture a polytetrafluoroethylene tube. This in turn serves to produce a valve seat with a cone angle of 40 with respect to the pipe axis. The polytetrafluoroethylene tube has a length of approximately 16.8 mm and is inserted into a sleeve made of corrosion-resistant steel. The stainless steel liner is made of

909321/0454909321/0454

15001551500155

einem Ring mit einem Außendurchmesser von 7,95 mm und einem Innendurchmesser von 3,91 mm gebildet. Am oberen Ende der Büchse ist eine Einsenkung mit einem Winkel von 82 vorgesehen, die zur Aufnahme des einen Endes des Polytetrafluoräthylen-Rohres dient. Der Ring dient somit als Begrenzung für den Polytetrafluoräthylen-Konus.a ring with an outer diameter of 7.95 mm and a Formed inner diameter of 3.91 mm. At the top of the can a depression with an angle of 82 is provided for the reception one end of the polytetrafluoroethylene tube is used. The ring thus serves as a limit for the polytetrafluoroethylene cone.

Das untere Ende des Polytetrafluoräthylen-Rohres wird in die Einlaßöffnung des Ventiles 40 eingesetzt und gegen die Wandungen des Einlasses gedrückt, so daß eine Flüssigkeitsdichtung erzielt wird. Zwischen dem unteren Ende des Ventilkolbens und dem konischen Sitz wird eine Kugel mit einem Durchmesser von 5,55 mm angeordnet. Mit einem ganzmetallischen Kolben, wie er zuvor beschrieben wurde, wurde ein leicht instabiler Strömungszustand erreicht. Mit verschiedenen Konus-Winkeln des Ventilsitzes wurden weitere Versuche durchgeführt. Die Werte dieser Winkel waren: 75°, 82°, 90° und 140°. Mit einem Winkel von 82 wurden stabile Ergebnisse erzielt. Ein 7,95 mm großer PoIytetrafluoräthylen-Ring mit einer zentralen Bohrung mit einem Durchmesser von 3,18 mm und einem um ca. 0,125 mm größeren Durchmesser als der Stahlteil des Kolbens wurde zwischen dem Ventilkörper und der Stahlbüchse eingelegt. Der Polytetraüuoräthylen-Ring wurde befestigt und verhinderte SchwingungenThe lower end of the polytetrafluoroethylene tube goes into the inlet port of the valve 40 and pressed against the walls of the inlet so that a liquid seal is achieved. Between a ball with a diameter of 5.55 mm is placed at the lower end of the valve piston and the conical seat. With a all-metal pistons, as previously described, a slightly unstable flow condition was achieved. With different cone angles Further tests were carried out on the valve seat. The values of these angles were: 75 °, 82 °, 90 ° and 140 °. With an angle out of 82 stable results were obtained. A 7.95 mm polytetrafluoroethylene ring with a central bore with a diameter of 3.18 mm and a diameter that is approx. 0.125 mm larger as the steel part of the piston was inserted between the valve body and the steel liner. The polytetrafluoroethylene ring was fixed and prevented vibrations

27012701

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und Vibrationen der Stahlbüchse gegen den Ventilkörper, wodurch ebenfalls die unkontrollierten, radialen Vibrationen reduziert wurden.and vibrations of the steel liner against the valve body, thereby also the uncontrolled radial vibrations have been reduced.

Eine gute Arbeitsweise wurde bei einem von Luft durchströmten Ventil dadurch erreicht, daß eine veränderliche Spannungsquelle benutzt wurde, wodurch die Instabilitäten und "Rückprallvibrationen" zum Verschwinden gebracht wurden. Hieraus läßt sich schließen, daß die Energie durch die Berührungsflächen an Ventilsitz aufgezehrt wird, was im einzelnen durch den Zusammenstoß und die Aufprallbewegungen des Sitzes, des Ventiles und des Kolbens erfolgt.A good way of working was with an air-flow valve achieved by using a variable voltage source, which makes the instabilities and "rebound vibrations" disappear were brought. From this it can be concluded that the energy is consumed by the contact surfaces on the valve seat, which in the individual by the collision and impact movements of the seat, valve and piston.

Das Geräusch mit hoher Frequenz konnte sehr stark durch eine radiale Führung des Ventilkolbens reduziert werden. Ein 1, 65 mm star-The high frequency noise could be very strong due to a radial Guide of the valve piston can be reduced. A 1.65mm star-

Polytetr af luor äthylen
ker -JPe&oft-Streifen wurde in die vier Ausnehmungen des Ventilkolbens eingesetzt. Diese Streifen wurden mit flachen Stahlstücken dicht eingepreßt, so daß im unteren Teil des Ventilkörpers ein Spalt mit einer Weite von ungefähr 0,05 mm entstand. Hierdurch wurde ein metallischer Kontakt vermieden. Die radialen Vibrationen wurden gedämpft, so daß lediglich eindimensionale Schwingungen beobachtet wurden.
Polytetrafluoroethylene
ker -JPe & oft strips were inserted into the four recesses of the valve piston. These strips were tightly pressed in with flat pieces of steel so that a gap of approximately 0.05 mm was created in the lower part of the valve body. This prevented metallic contact. The radial vibrations were dampened so that only one-dimensional vibrations were observed.

Polytet»af luor äthylen Anschließend wurde eine f^efion- Folie um den Tentilkolben gelegt undPolytetrafluoroethylene Subsequently, a foil was placed around the Tentil piston and

im oberen Teil des Ventiles in das Rohr eingesetzt. Der Kolben be-inserted into the pipe in the upper part of the valve. The piston loads

909821/04S4909821 / 04S4

stanc aus einem Stahl mit der Typenbezeichnung 430 F und wies einen Außendurchmesser von 6, 35 mm auf. Der Außendurchmesser der PoIytetraZIuoräthylen-Folie betrug 9, 55 mm. Die Folie war mit einer 6, 25 mm großen Bohrung zur Aufnahme des Ventilkolbens versehen. Das obere Ende derselben wurde mit dem oberen Ende des Ventükolbens bündig abgeschnitten. Durch die vorgenannten Maßnahmen konnten die "Rückprall vibrationen" ausgeschaltet werden. Das Gleiche gilt bezüglich der beiden Vibrationsgleichgewichtszustände.stanc made of a steel with the type designation 430 F and had an outer diameter of 6.35 mm. The outside diameter of the polytetrafluoroethylene film was 9.55 mm. The film was provided with a 6.25 mm hole for receiving the valve piston. The top of the same was cut off flush with the top of the valve piston. The "rebound vibrations" could be eliminated by the aforementioned measures. The same applies to the two vibrational equilibrium states.

eispiel 5example 5

olgend wird ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgeinäßen Venes i-2 beschrieben, wobei die Maßnahmen dargelegt sind, mit denen sich die axialen Vibrationen des Ventükolbens und die beiden Yi-The following describes an application example of the Ven es i-2 according to the invention, the measures being set out with which the axial vibrations of the valve piston and the two Yi

braticr.söleichgewichtszustände eliminieren lassen.Let braticr. eliminate any conditions of equilibrium.

'2s wire, wieder das Hoke-Ventil benutzt, bei dem jedoch die Ventilkugel ciitferiv; wurde. Der Polytetrafluoräthylen-Ventilsitz wies einen Winkel von cu. 32 auf, und das untere Ende des Ventükolbens wurde zu einem 90 -Xe^eI abgeschliffen, der zum Eingriff mit dem konischen Ventilsitz bestimmt ist. "Der Ventilkolben wurde, wie schon in Beispiel 2 beschrieben, mit einer Polytetrafluoräthylenfolie umwickelt, wodurch die beiden Vibra- '2s wire, the Hoke valve is used again, but in which the valve ball is ciitferiv; became. The polytetrafluoroethylene valve seat had an angle of cu. 32 and the lower end of the valve piston has been ground to a 90 -Xe ^ eI designed to engage the conical valve seat. "As already described in Example 2, the valve piston was wrapped with a polytetrafluoroethylene film, whereby the two vibrations

2701 909821/0454 2701 909821/0454

tionsgleichgewichtszustände ausgeschaltet werden konnten. In gleicher Weise wurden hierdurch die Rückprallvibrationen sehr stark reduziert.states of equilibrium could be switched off. In the same In this way, the rebound vibrations were greatly reduced.

Anschließend wurde der gesteuerte Gleichrichter durch einen Spartransformator zur Speisung der Magnetspule ersetzt. Hierbei zeigte sich, daß stabile Ergebnisse zusammen mit sehr niedrigen "Rückprallvibrationen" auftraten. Die Ventilanordnung arbeitet somit mit einer veränderlichen Spannungsquelle, ohne daß Instabilitäten auftreten.Subsequently, the rectifier was controlled by an autotransformer to feed the solenoid. This showed that stable results together with very low "rebound vibrations" occurred. The valve arrangement thus works with a variable voltage source without instabilities occurring.

Beispiel 6Example 6

Das Steuerventil gemäß Figur 22 wurde mit dem Schaltkreis gemäß Figur 26 zusammengeschaltet, um den Einfluß der steuerbaren Parameter, die den Betrieb des Ventües beeinträchtigen, zu studieren^ Es wurde wieder ein Hoke-Series-90-Magnetventil benutzt, das entsprechend der vorliegenden Erfindung abgeändert wurde. Das Steuerventil wies folgende Abmessungen auf:The control valve according to FIG. 22 was interconnected with the circuit according to FIG. 26 in order to reduce the influence of the controllable parameters, which affect the operation of the ventües, study ^ it a Hoke Series 90 solenoid valve was used again, the corresponding of the present invention has been modified. The control valve had the following dimensions:

KolbengewichtPiston weight 16 g16 g cmcm KolbenaußendurchmesserPiston outside diameter 0,920.92 cmcm Außendurchmesser des Kolben
anschlages
Outer diameter of the piston
stop
0,840.84 cm*cm*
KoI janquer schnittsfLächeKoI janquer cutting surface 0,670.67

909821/0454909821/0454

Effektive, axiale Kolbenlänge 4,4 cmEffective, axial piston length 4.4 cm

äußere Schale, Kolbenaußeh-piston outer shell

durchmesser 4,1 cmdiameter 4.1 cm

Dicke der äußeren Schale 0,159 cmThickness of the outer shell 0.159 cm

Öffnungsdurchmesser 0,178 cmOpening diameter 0.178 cm

Luftspalt bei Schließstellung des Kolbens 0, 00762 cmAir gap when the piston is in the closed position 0.00762 cm

Die Magnetspule ist durch die folgenden Angaben und Werte gekenn zeichnet:The solenoid coil is characterized by the following information and values:

Gesamte Windungszahl 4000Total number of turns 4000

Gleichstromwiderstand (einschließlich des Kompensierungs-DC resistance (including the compensation

Widerstandes)
Drahtstärke
Spuleninnendurchmesser
Resistance)
Wire strength
Coil inside diameter
265 Ohm
33 ga
1,35 cm
265 ohms
33 ga
1.35 cm
SpulenaußendurchmesserSpool outside diameter 2,98 cm2.98 cm SpulenhöheSpool height 3,15 cm3.15 cm

Das Ventil wurde dann aus einem korrosionsbeständigen Stahl des Types 430 F hergestellt, der eine anfängliche Permeabilität von 200, eine maximale Permeabilität von 1400 und eine Sättigungsflußdichte von 14 000 G aufwies. Die Öffnungssitzfläche war relativ eben und betrug insgesamt 5,09 mm χ 4,70 mm. Der Außendurchmesser der Öffnung war 6,23 mm.The valve was then made from a corrosion resistant steel of the type 430 F, which has an initial permeability of 200, a maximum permeability of 1400, and a saturation flux density of 14,000 G. The orifice seat was relatively flat and totaled 5.09mm by 4.70mm. The outside diameter of the Opening was 6.23 mm.

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Das obere Ende des Kolbens wurde au einer relativ ebenen. Flttche abgeschliffen uijd· mit einer öffnung vereehtn. Diese Öffnung wies einen Durchmesser von ca. 6,23 mm auf, mit einer Tiefe von Ι,βδ mm. innerhalb dieser öffnung wurde am oberen Ende des Kolbens ein 0-Dlchtring aus Butadienacrylnitril angeordnet. Ein Polytetrelluoräthylen-The top of the piston was made to be relatively flat. Flttche sanded off uijd · covered with an opening. This opening pointed you Diameter of about 6.23 mm, with a depth of Ι, βδ mm. Inside this opening there was an O-ring at the top of the flask arranged from butadiene acrylonitrile. A polytetrelluoroethylene

ΐ ..ft- ΐ ..ft-

f mit einem Außendurchmesser von 1,65 mm wurde in jeder der vier -Amiwv*en des Kolbens angeorlnftt, um eine möglichst gute radiale Füh-f with an outside diameter of 1.65 mm was arranged in each of the four- ami v * s of the piston in order to achieve the best possible radial guidance.

zu ermöglichen und Eelbun|$glsiättsee und unerwünschte, radialeto enable and Eelbun | $ glsiättsee and undesirable, radial

Es Würde festgestellt, daß aufgrund d#r vorstehenden Maßnahmen ein einwandfreier Betrieb in jeder Stellung isiö^ich WAt. Die Messung der Versuc-hsergebniaae erfolgte jedoch In eintr^'Schwerkraftöffnungsstellung" dee Ventilea. Das Ventil wurde sodann mit einem Steuerkreis: gemäß Figur 26 der Zeichnung verbunden, dtr mit folgenden Elementen versehen war. Would it found that due to d # r above measures safe and proper operation in any position isiö ^ I WAt. The measurement of the test results, however, took place in the gravity opening position of the valve. The valve was then connected to a control circuit according to FIG. 26 of the drawing, which was provided with the following elements.

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Teilpart BezugszeichenReference number Spezifikationspecification Widerstandresistance PP. 100 k Q1 100 k Q 1 Widerstandresistance 368368 2,2k Q2.2k Q Widerstandresistance 369369 47 Q47 Q Widerstand.Resistance. 375375 10 k α10 k α Widerstandresistance 378378 50 k Ö50 k Ö Widerstand
Potentiometer
resistance
Potentiometer
in der Leitung 357 zwi
schen den Dioden 355
und 379
372'
in line 357 between
between the diodes 355
and 379
372 '
3,5 k Q3.5 k Q
10 k Q 10 Windungen10 k Q 10 turns
Kondensatorcapacitor 370370 0,1 mfd., 200V0.1 mfd., 200V Diodediode 353353 . 1 N 1695. 1 N 1695 Diodediode 354354 1 N 16051 N 1605 Diodediode 355355 1 N 16851 N 1685 Diodediode 356356 IN 1695IN 1695 Diodediode 363363 1 N 16951 N 1695 PNP-TransistorPNP transistor 372372 2 N 32502 N 3250 Transistortransistor 364364 2 N 16712 N 1671 gesteuerter Gleich
richter
controlled equal
judge
360360 2 N 15972 N 1597
Zener-DiodeZener diode 379379 IN 1779, 22VIN 1779, 22V Transformator für
konstante Spannung
Transformer for
constant tension
Sola Cut. No. 23-13-Sola cut. No. 23-13-
060, UO V Wechsel-060, UO V change

spannungtension

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Bid StrömungseharaMeristilieJS um SfctuerveüSlfiis A* wurde» bti konitgmtem SStalaÖdruefe fe«§ümmi, JMs BareMftiSmenge wurde als Funktion dm VuUnUomai*??* Mm% HIr zwei verschiedene DrucitdiiferenitöEe längt; des Ventilae festg^islellt. Ber arsle IMfferenadruck betrug 0,91 ϊφ/cm , der iweite 1,4 kp/sm . Bie Fotentiomefefstellung, die »f jfl dlrt&t au! die Stiuefepa^niii^ besieht, ist als Funktion der Durchfiu&**te bnHMogßsithmimh auigstragea. Me diesbezu^ichen graphischenThe flow harassment around SfctuerveüSlfiis A * became "bti conitgmtem SStalaÖdruefe fe" §ümmi, JMs BareMftiS amount was lengthened as a function of the VuUnUomai * ?? * Mm% HIr two different pressure diferenitöEe; of the valve fixed. Ber arsle IMfferenadruck was 0.91 ϊφ / cm, the width 1.4 kp / sm. Bie Fotentiomefstellung, the »f jfl dlrt & t au! the Stiuefepa ^ niii ^ is viewed as a function of the Durchfiu & ** te bnHMogßsithmimh auigstragea. Me graphic in this regard

d aus figur 34 um Zsicämimg ©rsicfetlich. Di^ Vere wahren lnnerMb sin*s Bereieiiee von * 0,OEf mm re-ι?. Der BynamlKbereicli des Venüies war größer als 100. allere Kurve der papiiischsn Oa?itellung wurde mit einem kon« ΜΜ*$άτψζΙι van C, 33 kp/cm öralelf, die untere Kurve mit iinlaödruck ?on I5 4 fep/cm .d from Figure 34 to Zsicämimg © rsicfetlich. Di ^ Vere true lnnerMb sin * s regions of * 0, OEf mm re-ι ?. The dynamic range of the venues was greater than 100. All of the curve of the papillic oa? Itation was made with a con " ΜΜ * $ άτψζΙι van C, 33 kp / cm öralelf, the lower curve with inlae pressure? Of I 5 4 fep / cm.

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Claims (11)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Steuerung des Stellgliedes einer Regeleinrichtung, insbesondere eines Magnetventils, mittels eines Erregerstromes, bei dem eine Rückstellkraft auf das Stellglied in Richtung auf eine Endsteilung und die Magnetkraft der Magnetspule In Richtung auf die andere Endstellung wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Maximalwert der zeitlich veränderlichen Magnetkraft größer als die Rückstellkraft und der Mittelwert der zeitlich veränderlichen Magnetkraft kleiner als die Rückstellkraft ist oder daß der Minimal wert der zeltlich veränderlichen Magnetkraft kleiner als die Rückstellkraft und der Mittelwert der zeitlich veränderlichen Magnetkraft größer als die Rückstellkraft ist.1. Method for controlling the actuator of a control device, in particular a solenoid valve, by means of an excitation current a restoring force on the actuator in the direction of an end division and the magnetic force of the solenoid towards the other End position acts, characterized in that on the one hand the maximum value of the time-variable magnetic force is greater than the restoring force and the mean value of the time-varying magnetic force is smaller than the restoring force or that the minimum value of the time-changing Magnetic force smaller than the restoring force and the mean value of the time-varying magnetic force greater than the restoring force is. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlich veränderliche Magnetkraft in Form einer Impulsfolge auf das Stellglied aufgebracht wird, wobei die Amplitude und/oder die Breite und/oder der Abstand der Impulse in Abhängigkeit einer Meßgröße gesteuert werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the time variable magnetic force is applied to the actuator in the form of a pulse sequence, the amplitude and / or the width and / or the distance between the pulses can be controlled as a function of a measured variable. U eue-Unterlagen ιαπ.7Ιιαι*.2Νγ,ι 2701U eue documents ιαπ.7Ιιαι * .2Νγ, ι 2701 BAD ORIGINAL 909821/045-4 BATH ORIGINAL 909821 / 045-4 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einschalten einer Blende oder Verengung (60) im Ausgang der3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that by switching on a diaphragm or constriction (60) in the exit of the j Regeleinrichtung eine Differenzdruckkraft erzeugt wird, welche im Ver- ! gleich zu den übrigen Kräften bei nicht verengtem Ausgang groß ist.j control device a differential pressure force is generated, which is ! equal to the other forces when the exit is not narrowed. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bssrsich der Axialbewegung des Stellgliedes gesteuert wird.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Bssrsich the axial movement of the actuator is controlled. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur ■ Unterdrückung von Rückprallschwingungen des Stellgliedes von einem5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for ■ Suppression of rebound vibrations of the actuator from one Ventilsitz (237, 289) kontrollierbare Radialschwingungen des Stellgliedes erzeugt werden.Valve seat (237, 289) controllable radial vibrations of the actuator be generated. 6. Hegeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, bei der in einem Gehäuse ein zwischen zwei Endstellungen bewegliches Stellglied angeordnet ist, das durch die Magnetkraft einer Magnetspule und mindestens eine, dieser Magnetkraft entgegenwirkende Rückstellkraft beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der beiden Endstellungen ein als Anschlag ausgebildeter an sich bekannter Sitz vorgesehen ist und daß die Magnetspule mit einem Impulse liefernden Schaltkreis (C) verbunden ist.6. Hegel device for carrying out the method according to one or several of claims 1 to 5, wherein in a housing between two end positions movable actuator is arranged by the Magnetic force of a magnetic coil and at least one restoring force counteracting this magnetic force is applied, characterized in that that in one of the two end positions designed as a stop per se known seat is provided and that the solenoid with a Pulse supplying circuit (C) is connected. 909821/0454909821/0454 7. Regeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis (C) eine in Abhängigkeit einer Meßgröße regelbare, die Impulse erzeugende Einrichtung besitzt, wobei die Amplitude und/oder die Breite und/oder der Abstand der Impulse steuerbar sind,7. Control device according to claim 6, characterized in that the Circuit (C) a controllable as a function of a measured variable, the Has pulse generating device, the amplitude and / or the width and / or the spacing of the pulses can be controlled, 8. Regeleinrichtung gemäß Anspruch 0 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen Auslaß besitzt, der mit einer Blende oder Verengung (60) versehen ist.8. Control device according to claim 0 or 7, characterized in that that the control device has an outlet with a diaphragm or Constriction (60) is provided. 9. Regeleinrichtung gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (237) und das Stellglied eine ineinander einpaßbare Kegelfläche besitzen.9. Control device according to one or more of the preceding claims 6 to 8, characterized in that the valve seat (237) and the actuator have a conical surface which can be fitted into one another. 10. Regeleinrichtung gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (289) kegelförmig ist und daß eine Kugel (291) zwischen dem Ventilsitz und dem Stellglied angeordnet ist.10. Control device according to one or more of the preceding claims 6 to 8, characterized in that the valve seat (289) is conical and that a ball (291) between the valve seat and the Actuator is arranged. 11. Regeleinrichtung gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche β bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied in an sich bekannter Weise von wenigstens einem flexiblen Ring (131, 132) umgeben ist, der in Berührung mit der Innenwandung des Gehäuses steht.11. Control device according to one or more of the preceding claims β to 10, characterized in that the actuator is known per se Way is surrounded by at least one flexible ring (131, 132) which is in contact with the inner wall of the housing. 2701 900821 /Q4B4 2701 900821 / Q4B4
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