-
Regelventil mit Antrieb durch einen Zugmagneten Zur Regelung von Zustandsgrößen
strömender Medien sind Regelventile mit als Zugmagnet ausgebildetem Magnetantrieb.
und einer hydraulischen oder pneumatischen Dämpfungseinrichtung mit einer den Dämpfungsgrad
bestimmenden Drossel bekannt. Dabei wird bei kleinen über- bzw. Unterschreitungen
des ,mittels Fühler gemessenen Istwertes der Regelgröße vom vorgegebenen, am Regler
eingestellten Sollwert das Stellsignal für den Magnetantrieb nur von der Tendenz
der Regelabweichung gebildet. Die Stehgeschwindigkeit des Regelventils ergibt sich
durch den Dämpfungsgrad der Dämpfungseinrichtung. Sie ist im allgemeinen klein.
Treten größere Regelabweichungen auf, wird beispielsweise der Sollwert beachtlich
verändert, so stört häufig,die kleine, ebenfalls durch die Dämpfungsdrossel bestimmte
Stellgeschwindigkeit. Bei der Dämpfungseinrichtung ist allerdings die Drossel im
allgemeinen einstellbar, so daß unterschiedliche Dämpfungsgrade und Stellgeschwindigkeiten
durch Einstellung der Dämpfungsdrossel ausgewählt werden können. Im Betrieb ist
die Stellgeschwindigkeit bei den bekannten Regelventilen des beschriebenen Aufbaues
jedoch nicht veränderbar. Im Ergebnis ist bei den bekannten Ausführungen von Regelventilen
mit Magnetantrieb und Dämpfungseinrichtung nur eine Auf- und Zustellung möglich,
die Dämpfung beeinflußt lediglich die Schaltgeschwindigkeit. Sollen solche Ventile
für Regelzwecke verwendet werden, so müßte der Strom ein- und ausgeschaltet werden,
um das Verschlußstück des Ventils in der Nähe der Regellage zu halten. Dabei kommt
es zu einend starken Pendeln. Ist die Dämpfung einstellbar, dann kann zwar diese
Bewegung beeinflußt werden, diese Einstellung ist jedoch konstant.
-
Das gilt auch für die Ausführungsform eines speziellen bekannten elektromagnetischen
Regelventils, welches gekennzeichnet ist durch eine Feder, die der durch den Zugmagneten
ausgeübten Stellkraft das Gleichgewicht hält. Bei dieser Ausführungsform ändert
der regelbare Strom nicht die Endlagen. Die Feder muß vorgespannt sein, d. h., eine
Bewegung setzt erst ein, wenn die Magnetkraft die Federkraft übersteigt. Daher ist
keine beliebige Empfindlichkeit gegeben. Der Strom muß vielmehr genau nach der gewünschten
Charakteristik eingestellt werden, was einen großen regeltechnischen Aufwand bedingt.
Eine Anpassung an die Kraft, die durch das Medium ausgeübt wird,. ist nicht möglich.
Dieses bekannte Ventil kann daher zwar an verschiedene Betriebszustände angepaßt
werden, diese Einstellung bleibt jedoch wiederum konstant und kann im Betrieb nicht
ohne .weiteres, geändert werden.
-
Bei elektromagnetischen Regelventilen ist es im üblichen grundsätzlich
bekannt, mit.Hilfsventilen zu arbeiten. Dabei ist: das Hilfsventil vorgesehen, um
unter Benutzung des zu regelnden Mediums im Sinne einer Rückwirkung, das Hauptventil
-zu steuern. Das Hilfsventil dient also dazu, die elektrische Leistung zur Betätigung,
des Regelventils zu-,verringern. Es kann außerordentlich klein gehalten werden,
so daß für die Steuerung des Hauptventils - nur . geringe Kräfte erforderlich sind.
Durch die Hilfe- und Eigen-Steuerung können. bei geringstmöglicher Leistung und
Raumbeanspruchung . Ventile großer. . Druckleistung und Nennweite gesteuert werden:
Die oben erläuterten, bei elektromagnetischen Ventilen auftretenden Probleme der
Anpassung der Stellgschwindigkeit an die Gegebenheiten sind .durch diese bekannten
Maßnahmen jedoch nicht beeinflußt worden. .
-
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt,, ;ein Regelventil zu
schaffen, dessen . StellgeschwIndigkeit auf einfache Weise ,den Gegebenheiten anpaßbar
ist.
-
Die Erfindung betrifft ein Reg4ventil mit Antrieb durch einen Zugmagneten
und, einer hydraulischen oder pneumatischen Dämpfungsemrichtung mit einer einstellbaren
Drossel. Die Erfindung besteht darin, die Drossel durch einen zusätzlichen Zugmagneten
regelbar zu gestalten.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil ist zwar für die Regelung der Drossel-
auch ein entsprechender Regelaufwand nötig; dieser wird--jedoch dadurch verringert,
daß zwar für die eigentliche Betätigung des Ventils große Ströme erforderlich sind,
besonders bei großen Drücken und: großen Nennweiten, dagegen für die Drossel des
engen Querschnittes bei dem geringen Druck 4es Dämpfungsmittels geringe Ströme.
Von dem -eingangs beschriebenen Regelventil mit Hilfsventil unterscheidet sich -die
Erfindung dadurch, daß die Rückwirkung des strömenden Druckmittels
wegfällt,
so daß das erfindungsgemäße Regelventil auch brauchbar ist, wenn das durchströmende
Medium als Hilfskreigdrückmittel nicht geeignet ist. Weil bei dem erfindungsgemäßen
Ventil das Hilfsventil nicht unter dem Druck des zu regelnden Druckmittels steht,
kann es im übrigen besonders schwach ausgeführt werden.
-
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehn, daß beispielsweise bei größeren Regelabweichungen oder bei Neueinstellungen
des Sollwertes- dem zusätzlichen Zugmagneten ein Impuls zugeführt werden kann, welcher
die Drossel öffnet, so daß das Ventil, solange der Impuls wirksam ist, mit größerer
Stehgeschwindigkeit arbeitet. Im Ergebnis tritt so bei einer größeren Regelabweichung,
deren Wert selbstverständlich einstellbar ist, bei dem erfindungsgemäßen Ventil
selbsttätig eine Erhöhung der Stellgeschwindigkeit ein. Damit wird der Regelabweichung
mit geringer Zeitverzögerung begegnet. Schon während des Ausgleichs der Regelabweichung
geht die erhöhte Stellgeschwindigkeit wieder selbsttätig zurück, was eine Unter-
bzw. Überregelung verhindert. Im übrigen besteht selbstverständlich bei entsprechender
konstruktiver Gestaltung die Möglichkeit, mit Hilfe des zusätzlichen Zugmagneten
die Stellgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Regelventils auch im Betrieb zu verkleinern,
was für andere Anwendungsfälle vorteilhaft sein kann.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Im folgenden wird,die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
erläutert; es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Regelventil,
F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der F i g. 1 und F i g. 3 ein Schaltschema
für das erfindungsgemäße Regelventil.
-
Das Regelventil besitzt ein Ventilgehäuse 1 mit dem Ventilsitz
2 und- dem Verschlußteil 3. Die Ventilstange 4 ist aus dem Ventilgehäuse 1 herausgeführt
und steht mit einem Stellmotor in Verbindung. Dieser Stellmotor besitzt einen Zugmagneten
5, der entweder in beiden Stellrichtungen wirksam ist oder wie im Ausführungsbeispiel
in einer Stellrichtung wirkt, während die Rückstellung über eine Rückstellfeder
6 erfolgt. Diesem Stellmotor 5 ist eine hydraulische oder pneumatische Dämpfungseinrichtung
zugeordnet. Diese Dämpfungseinrichtung besteht aus einem Dämpfungszylinder 7, der
an das Ventilgehäuse 1 angebaut ist und in dem der Dämpfungskolben 8 geführt ist.
In der Kolbenstange 9 befindet sich die Drossel mit den Drosselkanälen
10, der einstellbaren Drosselnadel 11 und dem Sitz 17. Die Dämpfungseinrichtung
besitzt einen zusätzlichen Zugmagneten 12, der die Dämpfungsdrosse110,
11 regelbar verstellt. Dazu ist die Kölbenstange 9 hohl ausgeführt und in
ihr eine Stellstange 13 geführt, die mit ihrem oberen Ende 14 als Anker in den auf
die Kolbenstange 9 aufgesetzten -zusätzlichen Zugmagneten 12 eingeführt ist. Im
Ausführungsbeispiel ist dieser zusätzliche Zugmagnet 12 auf die Kolbenstange 9 aufgeschraubt,
und zwar in verschiedener Höhe einstellbar sowie durch Betätigung der Madenschraube
15 fixierbar. Auch dieser -Zugmagnet 12 arbeitet nur in einer Richtung, so
daß für die Rückstellung die Feder 16 vorgesehen ist. So --wird die Stellstange
13 durch die Rückstellfeder 16 mit ihrem die Drosselnadel 11 tragenden Ende gegen
den in der Kolbenstange 9 ausgebildeten Sitz 17 gedrückt. Zusätzlich ist jedoch
die Drosselnadel 11 in der Stellstange 13 verstellbar. Im Ergebnis kann folglich
durch Einstellung der Drosselnadel 11 in der Stellstange 13 und Einstellung des
zusätzlichen Zugmagneten 12 die Drosselung oder Dämpfung eingestellt werden,
die dann im 'Betrieb durch Betätigung des Zugmagneten 12 regelbar ist.
-
Wird der Stellmotor 5 eingeschaltet, so hebt sich das Verschlußteil
3 in Richtung des Pfeiles 18, wobei die Rückstellfeder 6 gespannt wird. Bei dieser
Bewegung bleibt die Drosselnadel 11 unverändert, auch ändert die Stehstange
13 ihre Lage zur Kolbenstange 9 nicht. Wird nunmehr der zusätzliche Zugmagnet
12 eingeschaltet, so wird die Stehstange 13
in diesen unter Spannung der Rückstellfeder
16 hineingezogen und der Durchströmquerschnitt der Drossel 10, 11 geöffnet.
In Abweichung von der dargestellten Form kann die Ausführung auch so gewählt werden,
daß bei Einschalten des Zugmagneten 12 die Drosselwirkung größer und folglich die
Stehgeschwindigkeit kleiner wird.
-
Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Regelventils in einem Regelkreis
wird in dem Schema nach F i g. 3 erläutert. In diesem Schema möge der Istwert der
Regelgröße über ein Meßgerät gemessen und mit dein Zeiger 19 an der Skala 20 angezeigt
wer&n. Mit diesem Zeiger 19 sind Kontaktfahnen 21, 22 verbunden, die die Impulse
für die Betätigung der Zugmagneten dem Regelventil 1 zuführen, das rechts in der
Figur angedeutet ist. Handelt- es sich um kleinere Regelabweichungen, d. h. um kleine
Über- bzw: Unterschreitungen des Istwertes der Regelgröße vom vorgegebenen Sollwert,
so werden abwechselnd von der Kontaktfahne 21 die Kontakte 23, 24 betätigt und wird
folglich dem Stellmotors je nach Ausschlag ein Impuls zugeführt, der ihn betätigt
oder ausschaltet, wobei sich das erfindungsgemäße Regelventil so verhält, daß mit
geringen Regelabweichungen der Sollwert gehalten wird. Tritt eine größere Regelabweichung
auf, so werden über die Kontaktfahne 22
auch die Kontakte 25, 26 betätigt,
d. h., es wird' der zusätzliche Zugmagnet 12 eingeschaltet und in der schon erläuterten
Weise die Drossel 10, 11 verändert und folglich die Stellgeschwindigkeit des Ventils
geregelt. Damit wird dieser Regelabweichung mit geringer Zeitverzögerung begegnet.
-Während des Ausgleichs der Regelabweichung geht die erhöhte Stehgeschwindigkeit
jedoch wieder selbsttätig zurück, sobald die Kontakte 25, 26 über die Kontaktfahne
22 nicht mehr betätigt sind. Unter- bzw. Überregelung werden auf diese Weise verhindert.