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Druckregler mit Relais und Servomotor.
Bei manchen Anlagen, besonders solchen, die mit Wärmespeichern versehen sind, finden sich häufig Regelorgane, z. B. Ventile, die von mehreren voneinander unabhängigen Anregungen beeinflusst werden sollen, die beispielsweise von Drücken, Geschwindigkeiten oder Temperaturen herrühren. Hiebei kann das Organ direkt oder indirekt von den Zuständen, die geregelt werden sollen, beeinflusst werden.
Gewöhnlich bedient man sich der indirekten Beeinflussungen, da man hiebei für die Verstellung des Regelorganes grössere Stellkräfte und genauere und empfindlicher Regelung erreicht.
Diese indirekte Regelung geschieht gewöhnlich so, dass die Anregungen einen Steuerschieber beeinflussen, der den Zu-bzw. Abfluss einer Druckflüssigkeit zum bzw. von einem Servomotor regelt, welch letzterer seinerseits das Regelorgan verstellt, oder auch es wirkt-falls grosse Genauigkeit der Regelung erforderlich ist-jede der Anregungen zuerst auf ihr eigenes sogenanntes Relais, welche Relais dann ihrerseits eine oder mehrere Vorrichtungen-z. B. Steuerkolben oder Ventile-beeinflussen, die auf den Servomotor einwirken.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine derartige indirekte Regelung.
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wird, so wird die Einwirkung der Anregung auf das Relais demnach auf hydraulischem Wege auf einen Steuerschieber oder ein Ventil übertragen, der bzw. das dann eine zum bzw. vom Servomotor fliessende Druckflüssigkeit regelt, welcher Servomotor das Hauptregelorgan verstellt. Man hat sich hiebei bisher der Zahl der Anregungen-die das Regelorgan beeinflussen sollen-entsprechend, gleiehvieler Relais bedient. Dieses verteuert die Vorrichtung und kompliziert ihren Betrieb in hohem Grade.
Die Einwirkung dieser Anregungen auf das Regelorgan, das hier ein Ventil sein möge, kann sehr
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regungen das Ventil schliessen will. Bei anderen Gelegenheiten wünscht man, dass das Ventil schliessensoll, wenn eine der Anregungen dasselbe schliessen will, unabhängig davon, ob eine der anderen Anregungen die Öffnung des Ventils veranlassen will. Es kommt häufig vor, besonders wenn Wä, rmespeieher, beispielsweise Dampfspeicher in der Anlage vorhanden sind, dass eine gewisse Anregung so auf das Ventil einwirken soll, dass alle Wirkungen der anderen Anregungen aufgehoben werden, wenn ein gewisser Wert im Zustand erreicht wurde-beispielsweise ein Höchstdruck im Speicher. bei welchem das Ventil unter allen Umständen geschlossen werden soll.
Bei anderen Gelegenheiten soll das Ventil unter allen Umständen öffnen, wenn ein gewisser Wert-z. B. die kleinste zulässige Geschwindigkeit einer Maschine usw. - erreicht worden ist.
Die Erfindung bezweckt eine Vereinfachung der vorbeschriebenen, bisher gebräuchlichen Regelvorrichtungen. Dieser Zweck wird im wesentlichen dadurch erreicht, dass zwei oder mehr Anregungen auf ein einziges Relais einwirken, das seinerseits eine oder mehreie Einrichtungen. z. B. Steuerkolben oder Ventile, beeinflusst, die auf den Servomotor einwirken, der schliesslich seinerseits das Regelorgan, beispielsweise das Ventil, betätigt.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher beschrieben werden. Fig. 1 zeigt schematisch
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4 ist ein Relais, das in an sich bekannter Weise auf einen Steuerkolben b einwirkt, der seinerseits. den Kolben c des Servomotors betätigt, an den das Ventil d angeschlossen ist. In dem Relais a ist ein mit Austrittsöffnungen v versehenes Rohr h angeordnet, das durch die Rohrleitung i mit dem Raum k unter dem Kolben b in Verbindung steht, welcher Raum mittels des Rohres l und der Drosselanordnung m mit dem Raum n verbunden ist. Diesem Raum n strömt durch die Rohrleitung o ständig Druckflüssigkeit zu. Die beiden Räume kund nsind durch die Wand x voneinander getrennt, durch die der Steuerkolben s hindurchgeht. Der Raum p steht mittels der Rohrleitung o mit dem Servomotor c in Verbindung und ist vom Raum n durch die Wand y, vom Ablauf t durch die Wand z getrennt.
Es sei nun angenommen, dass das Relais a so beeinflusst werde, dass die Austrittsöffnungen v ver- grössert werden, wodurch der Ablauf der Flüssigkeit aus dem Raum k zunimmt. Da nun die diesem Raum zugeführte Flüssigkeitsmenge durch die Drosselanordnung m begrenzt wird, so sinkt der Druck im Raum k, der Kolben b bewegt sich infolgedessen unter der Einwirkung der Feder r abwärts und gibt infolge der
Form des Steuerkolbens s dem Druckmittel den Weg aus dem Raum p in den Ablauf t frei. Gleichzeitig vermag die Druckflüssigkeit des Servomotors c durch die Leitung q auf demselben Wege auszuströmen, weshalb der Kolben des Servomotors unter Einwirkung der Feder u sich aufwärts bewegt und das Ventil d schliesst.
Sollte dagegen das Relais a so beeinflusst werden, dass die Austrittsöffnungen p verkleinert werden, wodurch im Raum keine Druckerhöhung entsteht, so bewegt sich der Kolben b nach oben, wobei der Steuerkolben s sich ebenfalls aufwärts bewegt, so dass die Druckflüssigkeit vom Raum n nach dem
Raum, p überzuströmen vermag und durch die Leitung q über den Servomotorkolben c tritt. Durch die dadurch hervorgerufene Drucksteigerung bewegt sich der Kolben des Servomotors abwärts, wodurch das Ventil d geöffnet wird.
In dem Relais ist, wie schon erwähnt, ein Rohr h mit Austrittsöffnungen v angeordnet, welches mit dem Raum k in Verbindung steht.
Der Geschwindigkeitsregulator f kann mittels des Hebelarmes 2 der Stange 3 und dem Hebelarm 4 von unten auf die Platte 5 einwirken, so dass-wenn die Geschwindigkeit zunimmt-eventuell der
Hebelarm 4 die Platte 5 nach oben verschiebt. Diese Platte, welche in ihrer Aufwärtsbewegung durch die Feder 6 beeinflusst wird, kann-je nach ihrer Verschiebung in der einen oder anderen Richtung- mittels der Stange 7 die Grösse der Austrittsöffnungen v ändern. Der Temperaturregulator 8, welcher aus einem Thermostaten od. dgl. bestehen kann, kann mittels des Hebelarmes 9, der Hülse 10, der Feder 11 und dem in der Hülse 10 gle : tenden Stift 12 von oben auf die Platte 5 einwirken.
Die Einrichtung ist so getroffen, dass die Feder 11 steifer als die Feder 6 ist, so dass-wenn z. B. infolge fallender Temperatur durch den Temperaturregulator 8 die Stange 10 nach unten bewegt wird- die Feder 11 nicht oder praktisch genommen so gut wie nicht zusammengedrückt wird, sondern statt dessen die Feder 6, so dass sich die Platte 5 nebst der Stange 7 nach unten bewegt.
Ferner wirkt ein Druck (in diesem Fall der Druck vor dem Ventil durch die Rohrleitung 13 auf eine Membran. M, welche bei einer Druckerhöhung die Hülse 15, die Feder 16 und den in der Hülse 15 gleitend angeordneten Stift 17 verschiebt und - weil Feder 16 steifer als Feder 6 ausgeführt istdie Platte 5 ebenfalls nach unten bewegt. An Stelle der Membran 14 kann naturgemäss ein
Kolben treten.
Durch die Rohrleitung M wirkt auf die Membran 19 ein anderer Druck (in diesem Fall der Druck hinter dem Ventil d), welcher mittels der Stange 20, Hebelarm 21, Hülse 22 und Feder 23 auf den in der Hülse. 22 gleitend angeordneten Stift 24 einwirkt. Infolge des aufwärts wirkenden Druckes der Feder 25 auf dieMembran 19 kann bei fallendem Druck in der Rohrleitung 18 die Platte 5 abwärts bewegt werden, (also hinter dem Ventil). Hier ist jedoch die Stange 20 verlängert, so dass bei einer Drucksteigerung über der Membran 19 über eine gewisse Grenze die Platte 5 mittels des Hebels 26 gehoben wird. Sollte dabei eine der anderen Anregungen, z.
B. eine von dem Temperaturregulator herrührende, die Platte 5 nach unten verschieben wollen, so ist die Anordnung so getroffen, dass die entsprechende Feder, in diesem Fal] . Feder 11, zusammengepresst wird, weshalb die erstgenannte Druckanregung, d. h. der Druck auf die Membran 19 infolge des auf die Platte einwirkenden starren Systems für die Regulierung bestimmend wird. Die Verhältnisse werden die gleichen, wenn eine der anderen auf die Platte 5 einwirkenden Anregungen dieselbe aufwärts bewegen will. Das heisst also, die von unten einwirkenden Anregungen werden, wenn sie regeln wollen, immer die ausschlaggebenden.
Wird die Platte 5 und dadurch die Stange 7 nach unten verschoben, so werden die Austrittsöffnungen v verkleinert, weshalb eine Druckerhöhung im Raum k entsteht, was wie oben beschrieben zur Folge hat, dass das Ventil d öffnet. Wird die Platte dagegen nach oben verschoben, so werden die Austrittsöffnungen v vergrössert, weshalb der Druck im Raum k fällt, was wie oben beschrieben ein Schliessen des Ventils d zur Folge hat.
Aus dem Gesagten geht hervor, dass, wenn nicht der Geschwindigkeitsregler bzw. der die Membran 19 beherrschende Druck die Platte 5 von unten aus beeinflussen, so dass das Ventil schliesst, irgendeine der auf die Oberseite der Platte einwirkenden Anregungen das Ventil regeln kann, u. zw. so, dass wenn eine dieser Anregungen dasselbe öffnen will, sie öffnen kann, auch wenn irgendeine der sonstigen von oben wirkenden Anregungen das Ventil schliessen wollte.
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Es wirken zwei Drücke auf die beiden Membranen 30 und 31, die durch Vermittlung der Hülse 32, der Feder 33 und dem in der Hülse 32 gleitenden Stift 34 mit den verstellbaren Anschlägen 35 und 36 sowie mit dem in seiner Längsrichtung mittels der Schraube 37 verstellbaren Flügel 38 auf den Hebelarm
39 einwirken können. Dieser Hebelarm verändert dabei die Grösse der Austrittsöffnungen v. Im Punkt 40 besitzt er eine feste Stütze, gegen die er durch die Feder 41 angedrückt wird. Der Bügel 38 ist mittels der Schraube 37 an der Membran 30 befestigt, während sich die Hülse 32 lose gegen die Membran 31 anlegt. Die die beiden Membranen 30 und 31 beanspruchenden Drücke werden von der Steifigkeit der Membran aufgenommen.
Es wird angenommen, dass das Rohr h, welches die beiden Austrittsöffnungen v besitzt, wieder wie oben mit dem Raum k (Fig. J) in Verbindung steht. Werden die Austrittsöffnungen v aus irgendeinem Grunde vergrössert, so wird das Ventil schliessen ; werden dagegen die Öffnungen verkleinert, so wird das Ventil entsprechend der Verkleinerung mehr oder minder öffnen.
Die Einrichtung arbeitet auf folgende Weise : Es sei angenommen, dass der Druck auf die Membran 31 aus irgendeiner Ursache steige. Das hat zur Folge, dass die Hülse 32 nach links verschoben wird. Die Feder 33 ist nun so ausgeführt, dass sie die Kraft der Feder 41 überwiegt. Der Stift 34 wird also auch nach links verschoben und der Hebelarm 39 um die feste Stütze 40 gedreht, so dass die Öffnungen v ver- kleinert werden. Dies hat zur Folge, dass das Ventil d etwas öffnet. Folglich wird das Ventil in diesem Fall öffnen, wenn der Druck auf die Membran 31 über einen gewissen Wert steigt und kann folglich das Ventil d als sogenanntes Überströmventil dienen.
Da zwischen den Anschlägen 35 und 36 und dem Bügel 38 ein toter Gang vorhanden ist, so ist es klar, dass der auf die Membran 31 einwirkende Druck das Ventil innerhalb gewisser Grenzen unabhängig von dem auf die Membran 30 wirkenden Druck regeln kann.
Fällt der auf die Membran 30 wirkende Druck, so wird der Bügel 38infolge der zurückfedernden Membran 30 nach links gezogen ; sollte der Druck so tief sinken, dass der Bügel 38 auf den Anschlag 36 trifft, so wird der in der Hülse 32 leicht gleitende Stift 34 nach links gezogen, wodurch die Öffnungen v verkleinert werden, was zur Folge hat, dass das Ventil je nach der Verkleinerung der Öffnungen v mehr oder minder öffnet.
Das Ventil d wird folglich in diesem Falle als Reduzierventil arbeiten und unabhängig von dem auf die Membran 31 wirkenden Druck immer öffnen können, wenn der auf die Membran 30 wirkende Druck unter einen gewissen Wert sinken sollte.
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Sollte wiederum der auf die Membran 30 wirkende Druck so hoch steigen, dass der Bügel 38 so weit nach rechts geschoben wird, dass er auf den Anschlag 35 trifft, so hat dies zur Folge, dass die Feder 33 zusammengedrückt und der Stift 34 nach rechts verschoben wird. Dadurch werden die Öffnungen v vergrössert und das Ventil d schliesst, u. zw. spielt sich dieser Vorgang unabhängig davon ab, ob der auf die Membran 31 wirkende Druck gleichzeitig danach strebt, den Stift ss4 in entgegengesetzter Richtung zu bewegen und demnach das Ventil zu öffnen.
Dadurch, dass die Anschläge 35 und 36 auf dem Stift 38 verstellbar sind und die Lage des Bügels 38 mittels der rechts- und linksgängigen Schraube 37 verändert werden kann, ist eine Einstellung der Regelung innerhalb weiter Grenzen möglich.
Es ist klar, dass zur Regelung auch zwei oder mehr Relais angewendet werden können, ein jedes von anderen Anregungen beeinflusst.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Druckregler mit Relais und Servomotor, bei dem ein Absperrorgan (Ventil, Schieber od. dgl.) von zwei oder mehreren Anregungen beeinflusst werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass diese Anregungen auf ein einziges Relais einwirken, welches Relais seinerseits eine oder mehrere Vorrichtungen-z. B.
Steuerkolben oder Ventile-beeinflusst, die den Servomotor beeinflusst bzw. beeinflussen.