DE1095561B - Gasdruckregler - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Regler zur Gleichhaltung des Druckes strömender Gase, insbesondere für die pneumatische Längenmessung.

Bekanntlich ist die Qualität solcher Art Messungen abhängig von der mit dem Regler erzielbaren Druckkonstanz des Speisegases für die Vordüsen des Meßeinrichtung, und zwar gleichgültig, ob «der Meßwert vom Anzeigegerät als Funktion der zwischen Vor- und Meßdüse herrschenden variablen Gasdrücke oder der aus der Meßdüse zeitlich strömenden Gasmasse registriert wird.

Auf sehr gute Druckkonstanz regeln nach dem Prinzip der hydrostatischen Säule gebaute Regeleinrichtungen wegen der mit einfachen Mitteln auf unveränderlicher Eintauchtiefe zu haltenden, von Preßluft durchströmten Tauchrohre. Da aber die Bauhöhe des Behälters der hydrostatischen Säule in Grenzen gehalten werden muß, die seine Transportfähigkeit gewährleisten, ist der Druck des den Vordüsen zugeleiteten Gases nur auf einige 100 mm Wassersäule regelbar, der nicht ausreicht zur Überbrückung und Linearisierung von Meßbereichen, die wesentlich größer sind als 0,1 mm, wie sie die pneumatische Messung an den Produktionsmaschinen erfordert.

Die Schwierigkeit der Herstellung höherer konstanter Gasdrücke wird bei pneumatischen Längenmeßgeräten, die nach dem Durchflußverfahren arbeiten, umgangen mittels einer regelbaren Gasdrossel. Durch manuelle Betätigung der Drossel wird die Nullmarke der Anzeigevorrichtung der Gasdruckänderung entsprechend stetig justiert. Unabhängig vom Speisedruck arbeiten nach dem Druckdifferenzverfahren gebaute Geräte, bei denen das Anzeigegerät gemäß einer Wheatstoneschen Brücke zwischen zwei parallel geführte Gasströme geschaltet ist. Zur Ausgleichung der Brücke nach der Nullmarke ist jedoch eine durch Hand oder Motor zu betätigende Einrichtung notwendig.

Weitere Einrichtungen zur Konstanthaltung des Gasdruckes sind Regler mit die Gasdurchlaßöffnung steuerndem Ventil, bei denen das Schließorgan an Membranen oder elastischen Balgdosen befestigt ist und außer durch eine Federkraft noch vom druckgeregelten Gas belastet wird, das entgegengerichtet der Federkraft auf das Schließorgan wirkt. Wegen der Abhängigkeit des geregelten Gasdruckes von der Federkraft, die sich mit der Stellung des Schließorgans zur Gasdurchlaßöffnung ändert, wenn unterschiedliche Gasmengen durch die Öffnung strömen, z. B. wegen der nicht unwesentlichen Abhängigkeit der strömenden Gasmenge von den Gaszustandsgrößen, sind die Abweichungen des geregelten Druckes vom Sollwert nicht klein genug, um eine genaue Längenmessung ausführen zu können.

Gasdruckregler

Anmelder:

VEB Maßindustrie Werdau,
Werdau (Sa.)

Paul Kurt Issbrücker, CTimmitschau (Sa.),
ist als Erfinder genannt worden

Eine präzise Druckkonstanz wird aber mit einem Regler erreicht, dessen Schließorgan zwar gleichfalls in bekannter Weise mit gasdichtenden Organen verbunden ist und entgegengerichtet einer Öffnungsfeder vom geregelten Gasdruck belastet wird, jedoch erfindungsgemäß noch zusätzlich belastet ist, und zwar der Wirkrichtung des geregelten Druckes entgegen, durch den Druck eines vom druckgeregelten Gas (Hinterdruck) abgezweigten Teilstromes, dessen strömende Gasmenge gesteuert wird durch ein Überdruckventil, welches durch eine einstellbare Feder belastet ist. Diese Feder ist auf die Öffnungsfeder des Regelventils so abgestimmt, daß bei Zunahme des Hinterdrucks der Gegendruck um den gleichen Betrag abfällt, wie der Hinterdruck zunimmt, und die Spannung der Öffnungsfeder des dann schließenden Regelventils steigt. Auf diese Weise wird eine reibungsfreie schwimmende Lagerung des Ventilkörpers erreicht, der dadurch auf einem Luftkissen oszilliert, und zwar von der strömenden Gasmenge unabhängig mit praktisch konstanter Frequenz und einer Amplitude, die kleiner ist als die statische öffnungsweite des Organs. Ausbildungsmerkmale des Erfindungsgegenstandes enthalten die Unteransprüche.

Die Zeichnung veranschaulicht das Wesen des Gasdruckreglers nach der Erfindung.

Drei elastische Balgdosen 1, 2 und 3 sind endseits gasdicht verbunden mit dem durch die Feder 4 belasteten Ventilteller 5 sowie dem Stützrohr 6 für den Ventilsitz 11 und dem Gehäuseboden 7. Die Feder 4 ist mittels Schraube 8 und Mutter 9 lasteinstellbar. Das Stützrohr 6, welches an der einen Stirnseite als Stützkegel 11 ausgebildet ist, an der anderen Seite als Halbkugel 10, lagert hiermit in der Kugelpfanne 12 und ist rastbar mittels der Hutmutter 14 auf der

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Kugelfläche 44. Wendelförmig um den Gehäusemantel annähernden Druckgleichheit des Gases in den Kam-15 windet sich ein Gaskanal 16, der abgedeckt wird mern 31, 33 im Zustand des Reglers seiner größten durch die Buchse 17. Schließlich ist an der Buchse 17 Mengenregelung erfolgt durch Einstellen der Federein Überdruckventil 32 befestigt, dessen durch Feder last mittels der Schrauben 8 und 39 auf einen gerin-36 belasteter Ventilkegel 35 mit einer Balgdose 34 5 gen Teilstrom, bei dem die Fläche der Gasdurchlaßverbunden ist. öffnung zwischen dem schwimmenden Ventilkegel 35

Die drei Dosen 1, 2 und 3 ummanteln gemeinsam und dem Kegelsitz 40 wesentlich kleiner ist als die

mit dem Stützrohr 6, dem Ventilteller 5 und dem Fläche der öffnung in Düse 30.

Gehäuseboden 7 drei Gaskammern 22, 24 und 26, von Wird die maximale strömende Gasmenge mehr

denen die Kammer 22 mittels der Zuleitung 18, 21 io oder weniger gedrosselt, z. B. durch einen Prüfling,

und einem Kompressor in Verbindung steht. Die welcher der Meßdüse vorgelagert wird, dann mindert

Kammer 26 ist durch Leitung 28 und Gasdrossel 30 sich die öffnungsweite des Ventils 5, 11, und der Gas-

mit der Kammer 24 verbunden sowie außerdem durch druck in der Kammer 24 steigt über den justierten

Leitung 13 mit der Kammer 31 des Überdruckventils. Solldruck. Die öffnungsweite des Ventils 35, 40 wird

Die Balgdose 34, welche die Kammer 33 umschließt, ig infolge des höheren Druckes in der Kammer 33 grö-

ist durch Leitung 37 verbunden mit dem Kanal 16, ßer und damit auch das Öffnungsverhältnis zwischen

dessen Querschnittsfläche nicht kleiner sein darf als dem Ventil 35, 40 und der Düse 30. Weil die positive

die Gasdurchströmöffnung im Stutzen 27. Der Änderung des Öffnungsverhältnisses das Fließen eines

Atmungsraum 29 steht mit der Atmosphäre in Ver- größeren, aber druckgeminderten Teilstromes durch

bindung mittels öffnungen 43. 20 die Düse 30 bedingt, ist die pneumatische Gegenlast

Vor dem Einströmen des Druckgases durch die auf die Druckkammer 33 kleiner, und der Kegel 35 Zuleitung 18 in den Regler rastet der Federkorb 19 nimmt eine neue Stellung in der Ventildurchlaßauf dem Kammerboden 20. In dieser Stellung 'ist das öffnung ein, welche bestimmt ist durch den Gleich-Ventil ganz geöffnet, und es lastet auf dem Ventil- gewichtszustand der den Kegel bewegenden Kräfte, teller 5 eine Federkraft, die nicht größer zu sein 25 Die beiden Federn 4 und 36 sind so aufeinander abbraucht als die Kraft, die zur Dehnung der drei an gestimmt, daß die durch das Venti! 35 abströmende den Teller 5 gekoppelten Dosen 1, 2 und 3 erforder- Menge den Druck in der Kammer 26 um einen Belich ist, um das Ventil ganz zu öffnen. Das Druckgas trag herabsetzt, der der Zunahme der Spannung der strömt durch die Leitung 18 und 21 in den Regler Feder 4 beim Schließen des Ventils 5, 11 entspricht, ein und aus der Gaskammer 22 durch das mittels der 30 Die Regelgenauigkeit ist nicht allein abhängig von Feder geöffnete Ventil in die Kammer 24. Aus der der wegabhängigen Federkraft, sondern auch von Kammer 24 strömt das Gas durch öffnungen 25 in vorhandener mechanischer Reibung und dem Drosseiden gewendelten Kanal 16, in welchem sich der Aus- verlust bei der Strömung des Gases, insbesondere am gleich auf Raumtemperatur vollzieht, und gelangt Ventil 5, 11.

schließlich aus der Ableitung 27 über das nicht darge- 35 Diese die Druckkonstanz mindernden Faktoren

stellte Meßgerät zurück in die Atmosphäre. werden durch das Oszillieren des als Ventilteller dar-

Ein Teil des Gases aus der Kammer 24 gelangt gestellten Abschlußorgans 5 behoben,
durch Düse 30 in die Kammer 26 und belastet ge- Reibungsfreies Schwingen des aus dem Teller 5, meinsam mit der Federkraft den Ventilteller 5 ent- der Feder 4 und den Dosen 1, 2 und 3 bestehenden gegengerichtet dem Gasdruck in der Kammer 24, 40 Massensystems wird durch Justierung des Ventilweicher das Ventil bis auf eine verbleibende öffnungs- sitzes 11 während des Regelvorganges erreicht, die weite schließt, deren Größe bedingt ist durch den durch Einstellen der kugelgelenkigen Lagerung 10, 12 Gleichgewichtszustand der den Teller belastenden der Stütze 6 erfolgt. Die öffnungsweite des Ventils Kräfte und von der Gasmenge abhängt, die den Reg- muß größer sein als die Schwingungsamplitude, denn ler durchströmt. Durch die Abhängigkeit der öff- 45 wenn der Ventilteller auf den Kegel aufschlägt, ist nungsweite des Ventils von der strömenden Gasmenge die Zerstörung der Ventilflächen unvermeidlich. Durch ändert sich mit dieser auch die Federlast auf den Entlastung des Tellers 5 vom Druck des kompressor-Ventilteller und damit die Größe des Gasdruckes in seitigen Speisegases durch gleich große druckwirkder Kammer 24. Dabei wirken die Drücke in den same Gestaltung der vom Speisegas beaufschlagten Kammern 24 und 26 einander so entgegen, daß der 50 beiden inneren Tellerflächen 41 und 42 sowie einer Gasdruck in der Kammer 24 praktisch zu einer kon- Gasdurchlaßöffnung 23 von geringer Spaltbreite zwistanten Größe wird. Denn wird die wirkende pneu- sehen der Tellerfläche 41 und dem Ventilsitz 11 zwecks matischeLast in der Kammer 24 auf den Ventilteller 5 Erzeugung eines Luftpolsters im Spalt wird die Zugrößer, dann mindert sich die wirkende pneumatische nähme der Schwingungsamplitude auf die Größe der Last in der Kammer 26 auf den Teller im gleichen 55 statischen Ventilöffnung wirksam gehindert. Abhän-Maße, wie die Kraft der Feder 4 zunimmt. gig von der Schwingungsfrequenz ist die Güte der

Aufgabe des Überdruckventils ist es, das Wechsel- Frequenzkonstanz. Je größer die Frequenz, um so

spiel der Drücke in den Kammern 24 und 26 zu kleiner ist die Frequenzänderung bei unterschiedlicher

steuern. Das druckgeregelte Gas in der Kammer 24 Mengenströmung. Wesentlich wird die Frequenz gebetätigt entgegengerichtet dem Druck der Feder 36 60 steigert durch Vergrößerung der Differenz zwischen

den schwimmend gelagerten Ventilkegel 35, welcher den herrschenden Gasdrücken in den Kammern 24

vom Druck des Gases in der Kammer 26 gleichsinnig und 22, deren Grenze durch das kritische Druckver-

der Federkraft belastet ist. Der Druck des vom Gas hältnis bestimmt ist, sowie durch Minderung der

aus Kammer 24 abgeleiteten Teilstromes, welcher oszillierenden Massen.

durch die Düse 30 in die beiden Kammern 26 und 6g Die reibungsfreie oder schwimmende Lagerung des

31 strömt und aus der öffnung 38 in die freie Atmo- Ventilkörpers 5 und des Ventilkegels 35 wird wesent-

sphäre, ist in den Kammern 26, 31 von annähernd lieh begünstigt durch größenunterschiedliche Gestal-

gleicher Größe wie der in den Kammern 24, 33 herr- tung des Kegelwinkels von Ventilteller 5 gegen den

sehende Druck, wenn der Regler die Maximalmenge Winkel des Kegels 11 und dem Winkel des Kegels 35 an geregelten Druckgas liefert. Die Herstellung der 70 gegen den des Ventilsitzes 40.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gasdruckregler mit vom Hinterdruck gesteuertem Ventilkörper, der durch eine entgegengeschaltete Feder in öffnendem Sinn beeinflußt ist. dadurch gekennzeichnet, daß vom Gas des Hinterdruckes ein Teilstrom über eine Drosselstelle (30) abgezweigt ist, der zu einem Überdruckventil (35, 40) geführt ist und vor seinem Abströmen dem Hinterdruck (in der Kammer24) flächengleich entgegenwirkt (in der Kammer 26), und daß das Überdruckventil (35, 40) durch den Druck des Teilstromes (Kammer 31) und durch eine einstellbare Schließfeder (36) belastet und vom Hinterdruck (Kammer 33) im öffnenden Sinn gesteuert ist, derart, daß bei Zunahme des Hinterdruckes der Gegendruck (Kammer 26) um den gleichen Betrag abfällt, wie der Hinterdruck (Kammer 24) zunimmt, und die Spannung der Gegenfeder (4) des dann schließenden Ventilkör- ao pers (5) steigt und umgekehrt, so daß der Ventilkörper von der Strömung schwimmend getragen ist und in berührungsfreie Dauerschwingung

zwischen den Hubbegrenzungsflächen (41 und 42) gerät.

2. Gasdruckregler nach Anspruch 1 mit ringförmigem Ventilkörper und zentrischem Ventilsitz, gekennzeichnet durch kugelgelenkige Lagerung des Ventilsitzes (11) in einer Pfanne (12) und Rastung mit Spannelementen auf einer Kugelfläche (44).

3. Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das druckgeregelte Gas den Gehäusemantel wendelartig umströmt.

4. Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Hauptventil (5, 11) als auch beim Überdruckventil (35, 40) die Kegelwinkel des Ventilkörpers (5, 35) gegen die Kegelwinkel der Ventilsitze (11, 40) größenunterschiedlich sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 847 504, 479 341 ;
Oppelt, Kl. Handbuch techn. Regelvorgänge,
Weinheim, 1954, S. 376.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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