DE1296436B

DE1296436B - Hydraulischer Stellmotor fuer Regelanlagen

Info

Publication number: DE1296436B
Application number: DEK62023A
Authority: DE
Original assignee: KARBACH ROBERT
Current assignee: KARBACH ROBERT
Priority date: 1967-04-15
Filing date: 1967-04-15
Publication date: 1969-05-29
Also published as: BE713699A; FR1567351A

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Stellmotor für Regelanlagen, der mindestens aus einem mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten, beheizbaren Druckgefäß mit einem Federrohrkörper besteht, dessen bewegliche Stirnwand auf ein Stellglied einwirkt.
Es ist bekannt, bei Sammelheizungsanlagen zur Regelung der Vorlauftemperatur der Heizung mit Hilfe von Mischvorrichtungen für den Vor- und Rücklauf einen derartigen hydraulischen Stellmotor zur Steuerung des Stellgliedes, beispielsweise eines Vierwegemischventils, zu verwenden. Die Beheizung des im allgemeinen als »Reglerpatrone« bezeichneten Ausdehnungskörpers kann dabei entweder direkt durch Anordnung im Heizmittelstrom selbst oder elektrisch - mit Hilfe einer den Ausdehnungskörper umgebenden Heizwicklung - erfolgen. Im letzteren Fall wird der Heizstrom meist durch einen Thermostaten gesteuert, der bei bestimmten, vorgegebenen Temperaturen die elektrische Beheizung des Ausdehnungskörpers ein- bzw. ausschaltet.
Die Trägheit solcher Regelvorrichtungen ist weitgehend davon abhängig, welche Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten bei der Betätigung der Ventile erreicht werden können. Bei Verwendung eines elektrisch beheizten Ausdehnungskörpers sind beispielsweise diese beiden Geschwindigkeiten von verschiedenen Eigenschaften der Gesamtvorrichtung, nämlich der Aufheizungs- und der Abkühlungsgeschwindigkeit, abhängig und können dementsprechend mit verschiedenen Mitteln beeinflußt werden.
Die bekannten hydraulischen Stellmotore haben nun den gemeinsamen Nachteil, daß ihre Trägheit verhältnismäßig groß ist, d. h. daß die erreichbaren Reaktionsgeschwindigkeiten in beiden Richtungen verhältnismäßig klein sind. Dadurch wird die Anwendungsmöglichkeit dieser Stellmotore stark eingeschränkt. So wird z. B. bei Regelvorrichtungen zur Durchflußregelung bei Flüssigkeiten oder Gase führenden Systemen, insbesondere bei chemischen Anlagen, häufig die Forderung gestellt, daß in plötzlichen Notfällen, z. B. bei Stromausfall, der Durchfluß innerhalb einer kurzen Zeitspanne unterbrochen werden kann. Ein solcher »Schnellschluß« bei Stromausfall kann z. B. mit einem Stellmotor herkömmlicher Bauart mit elektrisch beheiztem Ausdehnungskörper nicht verwirklicht werden. Die Schließgeschwindigkeit bleibt in diesem Falle immer abhängig von der Abkühlungsgeschwindigkeit der Vorrichtung, die auch mit die Abkühlung beschleunigenden , Mitteln nur in gewissen Grenzen verändert werden kann.
Es bestand also die Aufgabe, einen hydraulischen Stellmotor zu schaffen, bei dem die Reaktionsgeschwindigkeit in einer Richtung, beispielsweise die ; Schließgeschwindigkeit, in schneller und einfacher Weise auf ein Vielfaches des Normalwertes erhöht werden kann. Dies geschieht gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß bei einem hydraulischen Stellmotor der eingangs genannten Art zwischen dem i Druckgefäß und einem zweiten Gefäß eine Rohrleitung mit einem Absperrorgan vorgesehen ist, das in seiner Offenstellung einen im Vergleich zur thermischen Abkühlungszeit der Ausdehnungsflüssigkeit, schnellen Druckabfall in dem Druckgefäß herbei- i zuführen gestattet.
Auf diese Weise ist es möglich, die Reaktionsgeschwindigkeit des Stellmotors in der Richtung, die der Zusammenziehung der Ausdehnungsflüssigkeit, d. h. also ihrer Abkühlung, entspricht, sehr stark zu erhöhen, indem das Absperrorgan geöffnet wird. Die in dem Druckgefäß enthaltene Ausdehnungsflüssigkeit strömt dann in das zweite Gefäß, und der Druck im Druckgefäß nimmt sehr schnell ab.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist das Absperrorgan ein Magnetventil, das sich bei Stromunterbrechung öffnet. Auf die Weise kann der Stellmotor leicht an elektrische Steuer- oder überwachungseinrichtungen angeschlossen werden. Damit nun, z. B. bei einer nur kurz andauernden Stromunterbrechung, das Magnetventil erst dann wieder schließt, wenn die Ausdehnungsflüssigkeit in das Druckgefäß zurückgeströmt ist, ist es zweckmäßig, wenn in dem elektrischen Stromkreis des Magnetventils ein die Schließung desselben verzögerndes Schaltelement vorgesehen ist.
Zur Unterstützung des Rückströmens der Flüssigkeit kann das zweite Gefäß oberhalb des die Ausdehnungsflüssigkeit enthaltenden Druckgefäßes angeordnet sein, und zur Erzeugung bestimmter Druckverhältnisse in beiden Gefäßen kann ein Teil der Wand des zweiten Gefäßes als elastische Membran ausgebildet sein.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung wird im folgenden an Hand der Abbildung näher erläutert.
Die Abbildung zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen Stellmotor gemäß der vorliegenden Erfindung. Es sind dabei nur die Teile dargestellt, die zur Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung wesentlich sind.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Ausdehnungsflüssigkeit 1 in einem Druckgefäß 2, und die Ausdehnung der Flüssigkeit wirkt auf einem mit einem Federrohr 3 und einer nicht sichtbaren Feder umgebenen Stempel 4, der bei Ausdehnung der Flüssigkeit aus dem Ausdehnungskörper herausgedrückt wird und auf ein nicht gezeichnetes Stellglied einwirkt. Die Aufheizung des Ausdehnungskörpers erfolgt mit Hilfe der Heizwicklung 5, wobei der Heizstrom über die elektrischen Anschlüsse 6 zugeführt wird. Der Ausdehnungskörper ist in bekannter Weise von einem Schutzgehäuse 7 umgeben, das Lufteintrittsöffnungen 8 und eine Luftaustrittsöffnung 9 besitzt, durch die ein die Abkühlung beschleunigendes Entlangströmen der Luft am Ausdehnungskörper ermöglicht wird. Die Abkühlung kann dabei selbstverständlich noch durch am Ausdehnungskörper angeordnete, nicht gezeichnete, Kühlrippen unterstützt werden.
Das Druckgefäß 2 ist über eine Rohrleitung 10 mit einem darüber angeordneten zweiten Gefäß 11, bei dem ein Teil der Wand als elastische Membran 12 ausgebildet ist, verbunden. In der Rohrleitung 10 ist als Absperrorgan ein bei Stromunterbrechung öffnendes Magnetventil 13 angeordnet, das über die Anschlußklemmen 14 und ein die Schließung verzögerndes Schaltelement 15, beispielsweise einen Thermoschalter, elektrisch angesteuert wird.
Im Normalbetrieb erfolgt bei Aufheizen der Ausdehnungsflüssigkeit über die Heizwicklung 5 eine Bewegung des Stempels 4 nach außen (in der Zeichnung nach unten), während beim Ausschalten der Heizung die durch die Eintrittsöffnungen 8 und die Austrittsöffnung 9 strömende Luft eine Abkühlung und damit eine Zusammenziehung der Flüssigkeit 1 bewirkt, wodurch der Stempel 4 infolge der Wirkung der nicht eingezeichneten Feder sich nach innen (in der Zeichnung nach oben) bewegt. Diese Bewegung nach innen erfolgt relativ langsam. Soll nun die Vorrichtung auf »Schnellschluß« umgeschaltet werden, so wird über den elektrischen Anschluß 14 das Magnetventil 13 geöffnet, die Flüssigkeit 1 strömt durch das Rohr 10 in den zweiten Behälter 11, und der Druck im Druckgefäß 2 sinkt relativ rasch. Entsprechend rasch bewegt sich der Stempel 4 nach innen. Die Reaktionsgeschwindigkeit der Vorrichtung bei »Schnellschluß« ist weitgehend von der speziellen Konstruktion der Gesamtvorrichtung abhängig. Hat nun der Stempel 4 die angestrebte Endstellung erreicht, so erfolgt in dem Maße, wie sich die Ausdehnungsflüssigkeit weiter abkühlt und dabei zusammenzieht, ein Rückströmen aus dem Gefäß 11 in das Druckgefäß 2. Zum einwandfreien Funktionieren der Vorrichtung ist es erforderlich, daß das Magnetventil 13 so lange geöffnet bleibt, bis die beim öffnen des Magnetventils ausgetretene Ausdehnungsflüssigkeit aus dem Gefäß 11 in das Druckgefäß 2 zurückgeströmt ist. Deshalb ist in dem das Magnetventil 13 ansteuernden Stromkreis das verzögernde Schaltelement 15 vorgesehen. Die Verzögerungszeit muß zweckmäßigerweise so eingestellt sein, daß das Magnetventil 13 erst dann wieder schließt, wenn alle Flüssigkeit zurückgeströmt ist, d. h., die Zeitspanne muß mindestens so lang sein, daß die Ausdehnungsflüssigkeit so weit abgekühlt ist, daß ihr Volumen gleich dem Innenvolumen des Druckgefäßes 2 im Ruhezustand ist. Auch die Verzögerungszeit ist also in starkem Maße abhängig von den speziellen Eigenschaften der Gesamtvorrichtung.

Claims

Patentansprüche: 1. Hydraulischer Stellmotor für Regelanlagen, der mindestens aus einem mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten, beheizbaren Druckgefäß mit einem Federrohrkörper besteht, dessen bewegliche Stirnwand auf ein Stellglied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckgefäß (2) und einem zweiten Gefäß (11) eine Rohrleitung (10) mit einem Absperrorgan(13) vorgesehen ist, das in seiner Offenstellung einen im Vergleich zur thermischen Abkühlungszeit der Ausdehnungsflüssigkeit schnellen Druckabfall in dem Druckgefäß (2) herbeizuführen gestattet.
2. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (13) ein Magnetventil ist, das sich bei Stromunterbrechung öffnet.
3. Stellmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem elektrischen Stromkreis des Magnetventils (13) ein die Schließung desselben verzögerndes Schaltelement (15) vorgesehen ist.
4. Stellmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gefäß (11) oberhalb des die Ausdehnungsflüssigkeit (1) enthaltenden Druckgefäßes (2) angeordnet ist.
5. Stellmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Wand des zweiten Gefäßes (11) als elastische Membran (12) ausgebildet ist.