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Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur elektromagnetischen Fernsteuerung von Regulierorganen für Leitungen von Gasen, Flüssigkeiten oder beliebigen viskosen oder festen Massen.
Es sind bereits Absehlussolgane bekannt, bei denen elektrische und magnetische Faktoren (meist handelt es sich um einen permanenten Magneten) mitwirken, doch ist das elektrische oder magnetische Schliessen oder Öffnen abhängig vom Eintritt irgendeines anderen Vorganges z. B. der Über- oder Unterschreitung eines bestimmten Gasdruckes (österr. Pat. Nr. 4756, österr. Pat. Nr. 74521). In vielen Fällen hat die elektrische oder magnetische Energie nur die Aufgabe, den eigentlichen Reguliervorgang bloss auszulösen, z. B. die Arretierung einer Feder aufzuheben (österr. Pat. Nr. 6576).
Bei manchen dieser Konstruktionen ist nur Öffnen, bei manchen nur Schliessen, bei manchen wohl beides durch Elektrizität bewirkbar, bei keiner der bisher bekannten Konstruktionen kann aber jeder gewählte freie Querschnitt für den Durchfluss willkürlich festgehalten werden, was sie den handgesteuerten Abschlussorganen gegenüber in Nachteil setzt. Durch die vorliegende Erfindung hingegen ist es durch Änderung der Stromverhältnisse möglich, willkürlich und mit jeder gewünschten Stetigkeit zu schliessen und zu öffnen und jeden gewünschten freien Querschnitt zwischen Schliess- und Öffnungsgrenzen festzuhalten. Bei den bisher bekanntgewordenen elektrischen Abschlussorganen erfolgt das Öffnen oder Schliessen schlagartig, die Bewegung muss durch Aufschlagen auf ein Hindernis äusserlich begrenzt werden.
In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung passieren die Anker und mit ihnen die Ventilkörper auf dem Wege zwischen Schliess- und Öffnungsgrenzen stabile Gleichgewichtszustände, so dass die Bewegung beliebig verzögert oder in Zwischenstellungen aufgehalten werden kann. Die vorliegende Erfindung ermöglicht also nicht
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entsprechende, regelrechte Steuerung von Rfgulierorganen aller Art.
Das Wesen des Verfahrens der vorliegenden Etfindung besteht darin, dass der als Anker wirkende bewegliche Teil des Regulierorganes von Elektromagneten derait gesteueit wird, dass jeder gewählten Änderung der Stromverhältnisse in den Elektromagneten eine bestimmte Stellungsänderung des beweglichen Teiles des Regulierorganes entspricht. Dieses Velfahren wurde auch zur Schaffung neuartiger Reguliervorrichtungen benutzt, bei denen erfindungsgemäss der als Anker ausgebildete, den Durchfluss regulierende Teil des Regulierorgans innerhalb der Leitung angeordnet ist, ohne an ein aus der Leitung herausführendes mechanisches Zwischenglied angeschlossen zu sein.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen zur näheren Erläuterung der Erfindung schematisch dargestellt. In den Fig. 1-5 sind Ausführungsformen veranschaulicht, bei denen die Reguliemng haupt-
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der Fig. 6-8 durch Änderung der Stromstärke und stetig bewirkt wird.
In den Fig. 1-3 sind Ansführungsformen veranschaulicht, bei denen die Bewegung des Ankers eine drehende ist, u. zw. steht die Achse, um die die Drehung stattfindet, bei der Ausführungsform der Fig. 1 normal zur Richtung des strömenden Mittels, in den Fig. 2 und 3 fällt sie mit ihr zusammen. In den übrigen Fig. 4-7 handelt es sich um Parallelverschiebungen des Ankeis. Fig. 1 veranschaulicht den Erfindungsgedanken in allgemeiner Art. Der Hahnkegcl h, der einen Teil des Ankers a bildet, kann durch der Reihe nach cifolgcnde Einschaltung der Elckt, omagnete Inl'1n2, ma und m4 mittels des
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der zwischen den beiden endständigen Magneten einzuschaltenden Magnete kann je nach dem Verwendungszwecke gewählt werden.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens liegt es auch, den Anker selbst als permanenten oder temporären elektrischen Magneten auszubauen. Auch kann die Drehung statt. durch Bahnänderung des Stromes durch Änderung seiner Stärke bewirkt werden und eventuell eine Gegenkraft (Feder) mitwirken (s. Fig. 6-8). Als Stlomquelle q dienen je nach der aufzuwendenden Energie (Grösse und Zahl der in Bewegung zu setzenden Teile) galvanische Elemente oder Batteiien, Akkumulatoren oder Dynamomaschinen. Hier wie in allen übrigen Ausführungsformen kann gegebenenfalls die Erzeugung und Regulierung des Stromes für die Elektromagnete der Regulierorgane auch mechanisch von der Bewegung der Maschine abgeleitet werden.
Bei grösseren Anlagen empfiehlt es sich, die elektrische Energiequelle in unmittelbarer Nähe des Regulierorgans anzuordnen und die Schaltung aus der Ferne relaisartig durch Schwachstrom oder drahtlos zu bewirken.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Rohrleitung r im Querschnitt. In dieser ist normal zur Wandung eine Scheibe s mit der Ausnehmung o befestigt. Auf der Scheibe s ist drehbar der Anker a angebracht.
Fig. 2 zeigt den Anker in jener Stellung, in der er die Öffnung o der Scheibe völlig freilässt. In Fig. 3 ist die Öffnung durch den Anker a völlig verdeckt und die Rohrleitung dadurch geschlossen. Die Änderung des freien Querschnittes wird durch die Elektromagnete m1, m2, m3, m4 bewirkt, für deren Schaltung und sonstige Gestaltung das oben bei Besprechung der Fig. 1 gesagte völlig gilt. Die Ausführungsform der Fig. 2 und 3 eignet sich insbesondere nicht nur zur Anbringung an Gas-und Flüssigkeitsleitungen, sondern auch an Vorrichtungen für plastische Massen und feste Stoffe (z. B. in stückiger oder pulveiiger Form).
Fig. 4 zeigt eine elektrisch betriebene Drosselklappe. Die Bewegung des Ankers a wird durch der Reihe nach erfolgende Einschaltung der Solenoide s."s"s"s, bewirkt. Diese geradlinige Bewegung wird durch das in der Fig. 4 angedeutete Gestänge in eine drehende der Drosselklappe k übersetzt.
Fig. 5 zeigt ein elektrisch betriebenes Ventil. Die Bewegung des Ankers a erfolgt so wie bei der Ausführungsform der Fig. 4. Hier dient das Gestänge dazu, ein günstiges Übersetzungsverhältnis der Kräfte und Wege zu erzielen ; es ermöglicht einerseits, dass auch bei kleinem Ventilhub eine grössere Zahl von Solenoiden nebeneinander Platz finden und dass anderseits die auf den eigentlichen Ventilkörper übertragene Kraftwirkung entsprechend dem Übersetzungsverhältnis vervielfältigt wird. Für diese Ausführungsformen kommt eventuell eine gemeinsame Rückleitung aller Solenoide in Betracht.
Die folgenden Fig. 6-8 zeigen Ausführungsformen, bei denen die Regulierung hauptsächlich durch Änderung der Stromstärke erfolgt.
Das Schema der Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform, bei der die Anzahl der Elektromagnete verringert ist (hier auf zwei reduziert), der Anker selbst als Magnet ausgebaut ist, eine Gegenkraft mitwirkt (hier elektromagnetischer Alt) und die Regulieiung durch Änderung der Stromstärke erfolgt. Die Bewegung des Ankers ist hier eine geradlinige, doch lässt sich naturgemäss analog dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 auch eine drehende erzielen. Nach der Ausführungsform der Fig. 6 trägt die Stange g mittels quergestellten Verbindungsstücke t den Anker, der die Form eines Hohlzylinders hat und als permanenter Magnet mit dell Polen N und Sausgebildetist. Die beiden Soleniode So 1 und So 11 sind derart stromdurchflossen, dass beide auf den Anker entgegengesetzt gerichtete abstossende Kräfte ausüben.
Sind die abstossenden Kräfte von beiden Seiten gleich, dann befindet sich der Anker in der Mitte im Gleichgewicht ; dadurch, dass man das Verhältnis der Stromstärken in beiden Solenoiden ändert, hat man es in der Hand, das Gleichgewicht und damit den Anker nach links oder rechts zu verschieben.
Eines der beiden Solenoide kann durch einen permanenten Magneten ersetzt werden. Anderseits kann es von Vorteil sein, den Anker als Elektromagneten auszubilden ; in diesem Falle ist es auch möglich, unter entsprechender Berücksichtigung des Windungssinnes Wechselströme zu verwenden. Die Änderung der Stromstärke kann von Hand aus mittels eines Regulierwiderstandes, oder auch automatisch und periodisch durch fluktuierenden Gleichstrom erfolgen. Ist, wie bei Ventilkraftmaschinen, ein bestimmtes Diagramm für den Ventilhub vorgegeben, so lässt sich dessen Einschaltung mittels der vorliegenden Ausführungsformen durch entsprechendes periodisches Ansteigen bzw. Abfallen der Stromstärke bewirken (Anwendungsmöglichkeit für Aggregate von Ventilkraftmaschinen und elektrischen Generatoren).
Das Schema der Fig. 7 zeigt das Solenoid So in ventilöffnender und querschnittvergrössernder, die Feder/in querschnittvermindernder und ventilschliessender Wirkung. In der Ausführungsform der Fig. 8 sind diese Beziehungen umgekehrt, überdies dient der Ventilsitz Si selbst als Elektromagnet. Die Parallelführung des Ventilkörpers k besorgt die Stange g mittels der Führung p. In der Ausführungsform der Fig. 7 trägt die Stange g den eisernen Ring r, der entsprechend der Stärke des Stromes, der das Solenoid durchfliesst, in dieses hineingezogen wird, die Federkraft überwindet und dadurch den Ventilquerschnitt vergrössert. Die elektromagnetische Wirkung des Solenoides kann durch einen fix eingelegten eisernen Ring konzentriert werden.
Der Regulierschalter Sch besorgt die Änderung der Stärke des der Stromquelle g entnommenen Stromes. Dieselbe Stromversorgung und Regulierung kommt auch für die Ausführungsformen der Fig. 6 und 8 in Betracht, wo sie in der Zeichnung weggelassen ist. Die Ausführungsform der Fig. 7 eignet sich für Leitungen, die gewöhnlich geschlossen sind und nur ausnahmsweise geöffnet werden, für Fig. 8 gilt das Umgekehrte.
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Die vorliegende Erfindung gestattet es, den Regulierungsvorgang von allen Aussenkräften, also auch von der Schwerkraft unabhängig zu machen. Die geschilderten Ausführungsformen würden zum Unterschiede von den meisten anderen Abschlussorganen auch im schwerefreien Felde funktionieren und können in beliebiger Stellung und auch an bewegten Maschinenteilen angebracht weiden. Vor den handgesteuerten Abschlussorganen hat. die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass die Betätigung von der Feine erfolgen kann und die dazu nötige Energie durch Elektrizität geliefert wird. Hiezu kommen noch die unter Verwendungszweck J erwähnten Vorteile.
Die Erfindung vermag folgenden Zwecken zu dienen :
1. Die eine Leitung durchströmenden Stoffmengen können von einem entfernt liegenden Orte, z. B. dem Aufenthaltsorte des Betriebsführers genau geregelt werden, was namentlich für schwer zug1inglirhr Leitungen grosser Apparaturen in Betracht kommt.
2. Die bisher gebräuchlichen, meist recht komplizierten mechanischen Steuerungen von Regulierorganen an Dampf-, Wasser- und Gaskraftmaschinen können durch einfache elektrische Steuerungen ei setzt werden.
3. Bei den bisher gebräuchlichen Hähnen und Ventilen muss Bewegung von aussen in den Flüssigkeits-oder Gasraum übertiagen werden. Hiedurch treten Diehtungsschwierigkeiten auf, die in vielen Fällen nur schwer (mittels Stopfbüchsen) zu überwinden sind. Durch die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung jedoch ist es möglich, sämtliche bewegliche Teile innerhalb der Zone des die Leitung durchströmenden Stoffes so anzubiingen, dass sie diese Zone nicht verlassen, so dass alle Dichtungsschwierigkeiten von vornherein ausgeschlossen sind. Diese Vorrichtungen eignen sich daher besonders für Leitungen, die unter hohem Druck, und solche, die unter dem Einflusse chemisch stark wirksamer Stoffe (Säuren, mit der Luft reagierender Stoffe) stehen.
Da die Rohrleitung von keinen Bestandteil n durchsetzt wird, kann sie ihrer ganzen Länge nach mit einem Schutzmantel gegen Kälte, Wanne oder andere schädigende Einflüsse geschützt werden. Die Elektiomagnete können auch innerhalb dor Leitung angeordnet sein, so dass das Regulierorgan von aussen völlig unsichtbar eingebaut werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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Teiles des Regulierorgans entspricht.
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The invention relates to methods and devices for the electromagnetic remote control of regulating organs for lines of gases, liquids or any viscous or solid masses.
There are already Absehlussolgane known in which electrical and magnetic factors (usually it is a permanent magnet) contribute, but the electrical or magnetic closing or opening is dependent on the occurrence of some other process z. B. exceeding or falling below a certain gas pressure (Austrian Pat. No. 4756, Austrian Pat. No. 74521). In many cases, the electrical or magnetic energy only has the task of simply triggering the actual regulation process, e.g. B. cancel the locking of a spring (Austrian Pat. No. 6576).
With some of these constructions only opening, with some only closing, with some both can be effected by electricity, but with none of the previously known constructions can any selected free cross-section for the flow be arbitrarily fixed, which puts them at a disadvantage compared to the hand-operated closing devices. With the present invention, however, it is possible by changing the current ratios to close and open arbitrarily and with any desired continuity and to hold any desired free cross-section between the closing and opening limits. In the case of the electrical closing devices that have become known up to now, the opening or closing takes place suddenly, the movement must be limited externally by striking an obstacle.
In the embodiments of the present invention, the armatures and with them the valve bodies pass stable equilibrium states on the way between the closing and opening limits, so that the movement can be delayed as desired or stopped in intermediate positions. The present invention does not allow
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Corresponding, regular control of regulatory bodies of all kinds.
The essence of the method of the present invention is that the moving part of the regulating element acting as an anchor is controlled by electromagnets so that each selected change in the current conditions in the electromagnets corresponds to a certain change in position of the moving part of the regulating element. This process was also used to create new regulating devices in which, according to the invention, the part of the regulating member designed as an anchor and regulating the flow is arranged within the line without being connected to a mechanical intermediate member leading out of the line.
In the drawing, some embodiments are shown schematically to explain the invention in more detail. In Figs. 1-5 embodiments are illustrated in which the regulation is mainly
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6-8 is effected by changing the current intensity and steadily.
In Figs. 1-3 Ansführungsformen are illustrated in which the movement of the armature is a rotary, u. between. The axis about which the rotation takes place, in the embodiment of FIG. 1, is normal to the direction of the flowing medium, in FIGS. 2 and 3 it coincides with it. The remaining Fig. 4-7 are parallel displacements of the ance. Fig. 1 illustrates the idea of the invention in a general way. The Hahnkegcl h, which forms part of the armature a, can by sequentially cifolgcnde switching on the Elckt, omagnete Inl'1n2, ma and m4 by means of the
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the magnet to be connected between the two terminal magnets can be selected depending on the intended use.
It is also within the scope of the inventive concept to develop the armature itself as a permanent or temporary electric magnet. The rotation can also take place. be caused by changing the path of the current by changing its strength and possibly a counterforce (spring) contribute (see Fig. 6-8). Depending on the energy to be used (size and number of parts to be set in motion), galvanic elements or batteries, accumulators or dynamo machines serve as the power source q. Here, as in all other embodiments, the generation and regulation of the current for the electromagnets of the regulating organs can also be derived mechanically from the movement of the machine.
In the case of larger systems, it is advisable to arrange the electrical energy source in the immediate vicinity of the regulating element and to effect the switching remotely in the manner of a relay using low current or wireless.
FIGS. 2 and 3 show a pipe r in cross section. A disk s with the recess o is attached in this normal to the wall. The armature a is rotatably mounted on the disk s.
Fig. 2 shows the armature in that position in which it leaves the opening o of the disc completely free. In Fig. 3 the opening is completely covered by the armature a and the pipeline is thereby closed. The change in the free cross-section is brought about by the electromagnets m1, m2, m3, m4, for the circuit and other design of which the above in the discussion of FIG. 1 applies completely. The embodiment of FIGS. 2 and 3 is particularly suitable not only for attachment to gas and liquid lines, but also to devices for plastic masses and solid substances (e.g. in lumpy or powdery form).
Fig. 4 shows an electrically operated throttle valve. The movement of the armature a is brought about by the sequential engagement of the solenoids s. "S" s "s. This straight-line movement is translated into a rotating throttle valve k by the linkage indicated in FIG.
Fig. 5 shows an electrically operated valve. The movement of the armature a takes place as in the embodiment of FIG. 4. Here the linkage serves to achieve a favorable transmission ratio of the forces and paths; On the one hand, it enables a larger number of solenoids to be accommodated next to one another even with a small valve lift and, on the other hand, the force effect transmitted to the actual valve body is multiplied according to the transmission ratio. A common return line for all solenoids may be considered for these embodiments.
The following FIGS. 6-8 show embodiments in which the regulation takes place mainly by changing the current intensity.
The diagram in FIG. 6 shows an example of an embodiment in which the number of electromagnets is reduced (here reduced to two), the armature itself is developed as a magnet, a counterforce acts (here electromagnetic Alt) and the regulation by changing the current strength he follows. The movement of the armature is rectilinear here, but a rotating one can naturally also be achieved analogously to the exemplary embodiment in FIG. 1. According to the embodiment of Fig. 6, the rod g, by means of transversely positioned connecting pieces t, carries the armature, which has the shape of a hollow cylinder and is designed as a permanent magnet with the poles N and S. The two solenoids So 1 and So 11 have current flowing through them in such a way that both exert opposing repulsive forces on the armature.
If the repulsive forces are equal on both sides, then the anchor in the middle is in equilibrium; by changing the ratio of the currents in both solenoids, it is up to you to shift the balance and thus the armature to the left or right.
One of the two solenoids can be replaced with a permanent magnet. On the other hand, it can be advantageous to design the armature as an electromagnet; in this case it is also possible to use alternating currents, taking into account the winding sense. The amperage can be changed manually by means of a regulating resistor or automatically and periodically by means of fluctuating direct current. If, as in the case of valve engines, a certain diagram is specified for the valve lift, it can be switched on by means of the present embodiments by a corresponding periodic increase or decrease in the current intensity (possible application for assemblies of valve engines and electric generators).
The diagram in FIG. 7 shows the solenoid So in a valve-opening and cross-section-enlarging, the spring / in a cross-section-reducing and valve-closing action. In the embodiment of FIG. 8, these relationships are reversed, and the valve seat Si itself serves as an electromagnet. The parallel guidance of the valve body k takes care of the rod g by means of the guide p. In the embodiment of FIG. 7, the rod g carries the iron ring r, which is drawn into the solenoid according to the strength of the current flowing through the solenoid, overcomes the spring force and thereby increases the valve cross-section. The electromagnetic effect of the solenoid can be concentrated by a fixed iron ring.
The regulating switch Sch concerns the change in the strength of the current drawn from the current source g. The same power supply and regulation can also be used for the embodiments of FIGS. 6 and 8, where it is omitted from the drawing. The embodiment of FIG. 7 is suitable for lines which are usually closed and are only opened in exceptional cases; the reverse applies to FIG. 8.
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The present invention makes it possible to make the regulating process independent of all external forces, including gravity. In contrast to most of the other closing organs, the described embodiments would also work in the weight-free field and can graze in any position and also attached to moving machine parts. Has before the hand-controlled closing organs. the present invention has the advantage that the actuation can take place from the fine and the energy required for this is supplied by electricity. In addition, there are the advantages mentioned under purpose J.
The invention can serve the following purposes:
1. The amounts of substance flowing through a line can be from a remote location, e.g. B. the whereabouts of the manager can be precisely regulated, which is particularly important for difficult-to-pull lines of large equipment.
2. The previously used, mostly quite complicated mechanical controls of regulating organs on steam, water and gas engines can be set by simple electrical controls.
3. With the taps and valves that have been used up to now, movement from the outside must be transferred into the liquid or gas space. This leads to control difficulties which in many cases are difficult to overcome (using stuffing boxes). With the devices of the present invention, however, it is possible to attach all moving parts within the zone of the substance flowing through the line in such a way that they do not leave this zone, so that all sealing difficulties are excluded from the outset. These devices are therefore particularly suitable for lines that are under high pressure and those that are under the influence of chemically strong substances (acids, substances that react with the air).
Since the pipeline is not penetrated by any component n, its entire length can be protected against cold, tub or other damaging influences with a protective jacket. The electromagnetic magnets can also be arranged inside the line so that the regulating element can be installed completely invisible from the outside.
PATENT CLAIMS:
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Part of the regulating organ corresponds.