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Regelvorrichtung für gasförmige und flüssige Mittel.
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für gasförmige und flüssige Mittel, bei der ein beweglicher Regelkörper den Durchtrittsquerschnitt des Mittels verengt, wodurch ein Druckunterschied vor und hinter dem Regelkörper erzeugt wird, der als Stellkraft dient, wodurch eine grosse Stellkraft erzielt wird, ohne nennenswerte Energieverluste in Kauf nehmen zu müssen.
Die Erfindung besteht darin, dass der Weg des Mitte ! s, in der Strömungsrichtung betrachtet.
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so dass hinter dem Hegelkörper ein wesentlich geringerer Druck als vor und zu beiden Seiten desselben herrscht, wodurch ein erheblicher, die Verstellung des Regelkörpers bewirkender Druckunterschied auftritt.
Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung stellen zwei verschiedene, bekannte Ausführungsarten von Regelvorrichtungen dar. In den fig. 3, 4 und 5 sind verschiedene Ausführungsformen des
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kraft. Da aber die Geschwindigkeit im Durchflussquerschnitt durch Stoss vernichtet und nicht wieder in Druck umgesetzt wird, entsteht ein erheblicher Energieverlust. Demnach erfordert eine solch Regelung einen hohen Kraftverbrauch.
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gehalten wird und dass die Rückumsetzung der Geschwindigkeit in Druck erst da beginnt, wo das Drosselorgau zu Ende ist.
Daher ist am Ende des Drosse ! organes noch der Drosselquerschnitt vorhanden und dahinter beginnt erst. die allmähliche Umsetzung der Geschwindigkeit in Druck. so dass der Rohrqnerschnitt, in dem die Umsetzung zu Ende ist, durch einen grösseren Zwischenraum vom Ende des Drosselorganes getrennt ist. Dadurch wird der der Drosselung entsprechende volle Druckunterschied zum Verstellen der Spindel nutzbar gemacht, und zwar in noch erheblicherem Masse als bei der Einrichtung nach Fig. 1 und ausserdem wird ein bedeutender Energieverlust, ähnlich wie hei der Einrichtung nach Fig. 2, vermieden.
Da die ltegelvorrichtung in verschiedenen Stellungen arbeiten muss, ist auch erforderlich, dass der Drosselquerschnitt sich beim Verstellen des Regelorgans nicht oder nur in geringem Ma. sse Åandert.
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jetzt auf dem ganzen Regelkörper der volle Unterdruck h. Von dem Querschnitt 10 an erweitert sich das Rohr trichterförmig und die Geschwindigkeit c nimmt nahezu verlustfrei bis auf den Rohrquerschnitt bei 28 wieder ab, wobei der Druck bei 28 bis auf den Wert p2 wieder angestiegen ist, der nahezu gleich dem Druck ist.
Eine ähnliche Ausführung, jedoch mit abgeänderter Anordnung, zeigt Fig. 4. Hier ist der Regelkörper 11 als Platte mit aufgebogenem Rande ausgeführt. Diese Anordnung bietet noch den Vorteil, dass bei einer Auf. oder Abwärtsbewegung des Regelkörpers der Drosselquerschnitt 12 konstant bleibt, also auch für die verschiedenen Regelstellungen die Geschwindigkeitsumsetzung in Druck mit dem gleichen Gütegrad erfolgt. Die Geschwindigkeit c bleibt in jeder Lage des Regelkörpers 11 bis an dessen Ende, d. h. bis zu dem Ringspalt 13. erhalten. Erst von dieser Stelle an findet eine allmähliche Erweiterung durch die trichterförmigen Wandungen 14 und 15 statt, so dass auch hier eine Rückwirkung des allmählich zunehmenden Druckes auf den Regelkörper vermieden ist.
Bei dieser Anordnung ist noch der besondere Vorteil erreicht, dass das durch den Spalt 12 mit der Geschwindigkeit c hindurchftiessende Mittel durch den Spalt 13 das Mittel aus dem Raum 16 hinter dem Regelkörper 11 ejektorartig absaugt. Es wird also hinter dem Regelkörper 11 ein noch höherer Unterdruck erzielt, als er der Geschwindigkeitshöhe im Drosselquerschnitt entspricht. Dieser Unterdruck kann dann durch irgend eine geeignete Verbindung des Raumes 16 mit dem Raum vor dem Regelkörper auf ein bestimmtes Mass eingestellt werden.
Eine dritte Anordnung zeigt Fig. 5. Hier ist der Durchtrittsquerschnitt für das Mittel (Drossel querschnitt) 17 in die Mitte gelegt, um durch Vermeidung von Wirbelung eine möglichst verlustfrei Strömung zu erzielen. Diese Anordnung eignet sich besonders für Vorrichtungen, bei denen nur geringe Flüssigkeits-oder Gasmengen zur Verfügung stehen. Der Regelkörper 18 ist an seinem äusseren Umfange mittels einer Membrane 19 in das Gehäuse 20 eingespannt. Man kann hier also den Durchmesser des Regelkörpers sehr gross ausführen und dadurch eine bedeutende Verstellkraft für die Regelvorrichtung erreichen, ohne das Mittel durch einen zu engen Spalt zwängen zu müssen, wodurch grosse Verluste auftreten würden.
Bei den genannten Anordnungen kann auf die Stauscheibe eine weit höhere Kraft ausgeübt werden, als der Druckdifferenz ) j- in der Zu-und Abführungsleitung entspricht. Da die Drosselgeschwindigkeit c fast vollständig wieder in Druck umgesetzt wird, kann man z. B. bei einem Überdruck von nur 1/J ! Atm. dennoch eine Druckdinerenz von 1 Atm. auf den Regelkörper wirken lassen. Man ist daher imstande, ein Vielfaches der bei den bisher bekannten Anordnungen erzielten VersteUkraft zu erreichen.
Der einzige Druckunterschied, der noch zwischen der vor dem Regelkörper und der nach der Druckumsetzung der Drosselgeschwindigkeit verbleibenden Spannung auftritt, tst lediglich durch die Reibungsverluste, die bei dieser Umsetzung auftreten, bedingt. Diese betragen aber nur etwa den zehnten Teil der Verluste bei den bisher bekannten Anordnungen.
Um ausserdem bei den beschriebenen Anordnungen keinen allzugrossen Widerstand in dem Drosselquerschnitt zu erhalten und dadurch die Reibungsverluste auf ein Mindestmass herabzusetzen, kann man um den Drosselquerschnitt herum andere Ventile anordnen, die sich bei einem gewissen Druckunterschied öffnen, wie dies Fig. 4 darstellt. Es sind dort die Ventile 27 angeordnet, deren Wirkungsweise sich aus folgender Überlegung ergibt : Der Druck p, beträgt beispielsweise 1 Atm. rberdruck, gegenüber der Aussenluft, in dem Drosselspalt 12 herrsche
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dem Regelkörper die Spannung P. Für normale Verhältnisse wird alsdann p1=1 Atm., !2= 0'8 Atm. sein. pg wird nur wenig geringer als p also zirka 0'98 Atm. Überdruck betragen.
Nimmt die Menge des durch die Vorrichtung hindurchfliessenden Mittels um etwa das Doppelte
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öffnen, z. B. schon bei einer Druckdifferenz von 0'03 Atm. Man ist also hiedurch imstande, stets die gewünschte Kraft auf den Regelkörper auszuüben und auch bei grosser Menge des durch-
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Bei diesen Vorrichtungen kann auch noch eine gewisse Rückwirkung auf den Stellkörper bei Druck-steigerung längs des Drosselquerschnittes hervorgerufen werden, wenn z. B., wie bei Fig. 3. die Austrittsquerschnitte für die Flüssigkeit mit der Geschwindigkeit c für verschiedene Stellungen des Regelkörpers nicht ganz genau eingehalten werden. Ferner hat es auf die
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strömen lässt.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Regelvorrichtung für gasförmige und flüssige Mittel, bei der ein beweglicher Regelkörper den Durchtrittsquerschnitt des Mittels verengt, wodurch ein Druckunterschied vor und hinter dem Regelkörper erzeugt wird, der als Stellkraft dient, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg des Mittels von der Verengung ab auf die Länge des Regelkörpers (6, 11, 18) gleich oder nahezu gleich grossen Querschnitt aufweist.