DE1673465A1 - Verfahren und Geraet zum Regeln des Druckes eines fluessigen oder gasfoermigen Stroemungsmediums - Google Patents

Verfahren und Geraet zum Regeln des Druckes eines fluessigen oder gasfoermigen Stroemungsmediums

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DE1673465A1 DE19681673465 DE1673465A DE1673465A1 DE 1673465 A1 DE1673465 A1 DE 1673465A1 DE 19681673465 DE19681673465 DE 19681673465 DE 1673465 A DE1673465 A DE 1673465A DE 1673465 A1 DE1673465 A1 DE 1673465A1
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Description

K-ifantanwalt
Kciri-A. ßrosa
Dipl -Ing.
8023 München - Puiiach · _ 1 6 7 3 A 6 5
Wi/ Bfiinchen-Pullach, 29. Februar 1968
3992-A
THE BENDIX COiOPORiTIOlT, f&sher Building, Detroit, Michigan, USA
Verfahrest und Gerät zum Regeln des Druckes eines flüssigen oder gasförmigen Strömungsmediume
Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren und Gerät zum Regeln des Druckes eines flüssigen oder gasförmigen Strömungsmediums mittels eines mit einem Steuerorgan versehenen Durchflußgerätes für das Strömungsmedium· Sie bezweckt das Einregeln eines konstanten Enddruckes mit Hilfe eines Gerätes, das mit einem Strömungsverstärker und einem von diesem beeinflußten Steuerorgan versehen ist· Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes sind zwei Verstärker im Zusammenwirken mit einem unter Federdruck stehenden Kegelventil in einem Rückkopplungskreis für die Druckregelung vor-· gesehen«
Bei den bisher üblichen Druckreglern für Strömungsmedien handelte es sich um komplizierte und teure Geräte mit den Nachteilen einer geringen Betriebssicherheit, eines verhältnismäßig großen Schwankungsbereiches für den eingestellten Druck swie verhältnismäßig häufiger Instandhaltungsarbeiten und Nachstellungen«
Die Erfindung schlägt ein einfache·, dauerhaftes, wartungsfreies und billiges Gerät mit einem Strömungsverstärker in Kombination mft?8fnfach ausgebildeten Dämpfungeorgan, ζ·Β« einem unter Federwirkung gesteuerten Ventil, vor, das eine genaue und zuverlässige Druckregelung gewährleistet«
209813/0360
BAD OFUGINAL
Der erfindungsgemäß zur Anwendung kommende Strömungsverstärker weist je einen IUnIaS9 Auslaß und Steuerdruckkanal auf und ist mit einem Organ zur Minderung des Anfangsdruckes im Begelgerät kombiniert« Der geminderte Anfangsdruck wird auf den Einlaß des Verstärkers übertragen, dessen Auslaß hierauf anspricht« Der Steuerdruckkanal des Verstärkers ist an den jeweils eingestellten Enddruck des auströmenden Mediums angelegt» so daß auch der Druck am Auslaß des Verstärkers auf diesen Enddruck des Strömungsmediums verstärkt anspricht« Dieser Auslaßdruck des Vertärkers beeinflußt verstellbare Dämpfungsorgane, die bei ungewollter Zunahme des Enddruckes eine stärkere Minderung und bei ungewollter Abnahme des Enddruckes eine schwächere Minderung des Anfangsdruckes des in das Gerät einströmenden Mediums bewirken« Zwecks Verbesserung der Hegel funktion und -genauigkeit des Gerätes kann dieses mit einem zweiten Verstärker ausgerüstet sein«
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung« In dieser zeigen:
I±g«1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gerätes mit zwei Verstärkern im Druckregelungssystem:
ELg* 2 ein Diagramm, das die Beziehung des Auslaßdruckes Fe zum Steuerdruck Pe für einen gegebenen Ei al aß druck P im ersten. Verstärker veranschaulicht)
Hg« 3 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung des Einlafldruckee P^ sum Steuerdruck PQ für einen gegebenen Aus« laßdruck im zweiten Verstärker)
ilg«4 «inen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Gerätekonstruktion nach dem in £lg«1 dargestellten Schema)
Pig« 5 einen querschnitt nach der Linie 5-5 der Hg· 4 durch den Hrbelveratärker)
Hg« 6 einem Schnitt nach der Linie 6-6 der £Lg«4 durch den Proportionalverstärker.
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BAD ORIGINAL
Bas Schma gemäß Iig.1 zeigt eine druckunbeBtändige Quelle für das Strömungsmedium, z«B« eine Druckgasflasche« aus der das Gras unter ständiger Druckabnahme ausströmt« Bas Strömungsmedium tritt mit dem Druck P_ In das Regelgerät ein, In dem ein
zwischen einer von dem Strömungsmedium beaufschlagten Scheibe 26 und einer federbelasteten Scheibe 28 schwebend getragener Ventilkegel 22 mit seinem Bandsitz zusammenwirkt« BIe Scheibe 28 federt in axialer Richtung und hält den Ventilkegel 22 in einem betimmten Abstand von dem Sitz 24, wobei der Ventilkegel 22 relativ zum Sitz 24 hin- und herbewegbar ist, ohne jedoch den Sitz 24 zu berühren, so daß der Anfangsdruck Ffl j e nach der Stellung des Ventilkegels 22 zum Sitz 24 mehr oder weniger gemindert wird, ohne jedoch ganz abgestellt zu werden«
Der Düsendruckver3tärker 30 - nach Art desjenigen der deutschen Patentanmeldung B 91 527 IXb/42r vom 8* März 1967 hat einen Einlaß 32, einen Auslaß 34 und eine Steuerdrucköff— nung 36· Die Betriebscharakteristik eines solchen Verstärkere ist in EIg, 2 wiedergegeben, in welcher der Auslaßdruck F auf der Ordinate und der Steuerdruck P auf der Abszisse aufgetragen sind» "Wie hieraus ersichtlich, ist P0 : Pc - Verhältnis zwischen den Punkten X und T der Kurve im wesentlichen Iiinear« Pur jeden geminderten Anfangsdruck F&8 am Einlaß 32 des Verstärkers 30 gibt es eine entsprechende P_/P «»Kurve·
Bin zweiter Verstärker 40, bei dem es sich um einen Wirbelverstärker handelt, hat einen Einlaß 42, einen Auslaß 44 und eine Steuerdrucköffnung 46· Die Betriebscharakteristik dieses Verstärkers zeigt die üg«3, in welcher der Einlaßdruck F, auf der Ordinate und der Steuerdruck F0 auf der Abseisse für einen betimmten Auslaßdruck aufgetragen sind«
Ein Raum 52 ist über eine Durchlaßöffnung 50 und die Leitung 42· mit dem Einlaß 42 des Verstärkers 40 verbunden, so daß im Baum 52 und an. Einlaß 42 der gleiche Druck herrscht, der
geminderten
dem/Anfangsdruck F des Teiles des Strömungsmediums, der durch den kurzen Kanal 57 in den Baum 52 eintritt, entspricht. Der geminderte Anfangsdruck F entsteht beim Eintritt des Strömungsmedium« in die Kammer 59«
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BAD ORIGINAL
Die Kammer 59 ist über die Leitung 32' mit dem Einlaß 32 des Verstärkers 30 verbunden und liefert diesem den geminderten Anfangsdruck 3?as» Der Eaum 60 auf der anderen Seite der Scheibe 26 ist über sein« Öffnung 58 mit dem Auslaß 44 des Verstärkers 40 und der Austrittsöffnung 62 des Gerätes verbunden., an welcher der eingestellte Sinddruck F herrscht. Eine vorgespannte Feder 64 im Baum 60 drückt gegen die Scheibe 28 und damit den Ventilkegel 22 nach rechte unter Bildung einer bestimmten öffnung zwischen dem Ventilkegel und dem Sitz 24· Durch entsprechende Vorspannung der Feder 64 wird der gewünda.-te Enddruck F eingestellt·
Nimmt der eingestellte Bnddruck Ρρ bei 62 zu, so erhöht der entsprechend steigende Steuerdruck Fc bei 36 im Verstärker auch den. Druck am Auslaß 34 sowie den Steuerdruck am SLnIaB 46 das Verstärkers 40, wie dies aus dem Verlauf der Kurve in Fig· 2 ersichtlich ist· Da der Druck am Auslaß 44 des VerstäxdM kers 40 an. den eingestellten Enddruck Fr angelegt ist, führen Druckänderungen an der Steueröffnung 46 auch zu Änderungen des Einlaßdruckes F^ an der Öffnung 42 des Verstärkers 40, wie dies der Kurve gemäß Jig·3 *u entnehmen ist· Sine Zunahme des Steuerdruckes an der öffnung 46 hat einen Druckanstieg am Einlaß 42 zur Folg·, wodurch auch der Druck im Baum 52 ansteigt, so daß die Scheibe 28 nach links bewegt und der Abstand zwischen dem Ventilkegel 22 und dem Bundsitz 24 verringert wird· Hierdurch wird der Zufluß des Strömungsmediums zu
gedrosselt den Einlassen 32 und 42 der Verstärker 30 bzw. 40/,so daß durch die damit verbundene Drosselung des bei 62 austretenden Stromes auch der Bnddruck Fp auf seinen eingestellten Wert gesenkt, also der anfängliche Druckanstieg rückgängig gemacht wird.
Bei einem Abfall des eingestellten Inddruckes Fx, nimmt auch der Steuerdruck an der Öffnung/des Verstärkers Am 30 ab, wodurch in stärkerem Maße der Auslaßdruck F0 bei 34 sowie der Steuerdruck am öffnung 46 des Verstärkers 40 vermindert werden· Dies hat einen Abfall des Druckes am Einlaß 42 des Verstärker» 40 sowie in dem Baum 52 zur Folg·, wodurch die Scheit)· 28 und der Ventilkegel 22 nach rechts bewegt werden, so daß die Drosselung dea Zustromes gemindert wird» Der hier« 209813/0350 durch
BAD ORIGINAL
durch, verstärkte» bei 62 austretende Strom führt zu einer Erhöhung des Inddruckes auf den eingestellten Wert, durch welche der anfängliche Druckabfall aufgehoben wird«
Im vorstehenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung "beschrieben worden, doch kann das erfindungsgemäße Gerät auch mit nur einem Verstärker nebst zugehörigen Anschlüssen an das Druckminderungsorgan betrieben werden, indem der Verstärker 40 weggelassen und der Auslaß 3& des Verstärkers 350 an den Raum 52 angeschlossen wird, mährend die übrigen Verbindungen unverändert bleiben· Der Verstärker 30 kann auch außerhalb des Gerätes angeordnet sein, um den eingestellten Enddruck Pp von außen vorzunehmen» Anstelle des Kegel ventile 22 und der Steuerscheibe 28 können auch andere geeignete Sie« mente treten.
Ein weiterer Vorzug des beschriebenen Gerätekreislaufes ist der hiermit verbundene Nutzeffekt, da auf dem Wege vom Ur-> sprungsort 20 durrch den Austrittskanal 62 zum Verbraucher keine Strömungsmittelverluste auftreten·
In Hg·4-6 sind Einzelheiten eines Ausführungsbeispieles für das in 5lg.1 nur schematisch dargestellte Gerat wiedergegeben, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind«
Jig·4 zeigt ein Gehäuse/mit einem darin gleitend gelagerten Hing 29, der die Scheibe 28 trägt, gegen die eine feder 64 nach rechts drückt· Die Scheibe 28 begrenzt einen Raum 60 im Gehäuse 70·
ILa sylindriseher Körper 72 ist in dem Gehäuse 70 gleitend gelagert und sit einem zweiten lylindri saften Körper 7* vej> schraubt, der einen Axial kanal 75 snfweiet· Bin· druokgasbe- aufsohlagte S oh ei be 26 trägt zentral einen Ventilkegel 22 und und ist an ihrem Aul «nabe ohnitt »wischen den ZyIi ade rkörpern 72 und 74 eingeklemmt* im dem Zylindtrkörper 74 befindet *i«h ein Vorsprung 76, der in eine Nut 77 de« Gehäuses 70 gleitend eingreift und die Körper 72 und 74 gegen Verdrehen sichert· In das Gehäuse 70 ist von außen ein Spannring 78 eingeschraubt, 209813/0 3Sq
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schraubt^ der die Zylinderkörper 72,74 gegen den federnden Dichtungsring 79 drückt, wobei eine Bewegung der Körper 72,74 nach rechts die Spannung der Feder 64 vermindert und eine Idnksbewegung dieser Körper die Federspannung vergrößert« Die Spannungsvergrößerung der Jeder 64 bewirkt eine Erhöhung des eingestellten Enddruckes P t während die Spannungsverminderung - dieser Jeder eine Verminderung des eingestellten Enddruckes sur iolg· hat» Nach erfolgter Einstellung des Spannringes 78 wird die Gegenmutter 80 aufgeschraubt«
Auf dem linken linde des Gehäuses 70 sitzt ein Körper 82, dessen Mittelteil mit Abstand zum Gehäuseinnern angeordnet ist unter Bildung eines Zwischenraumes 84 mit einem Einlaßringraum 42, der an die Kanäle 421 (s.Eig. 5) angeschlossen ist« In dem Körper 82 ist ferner ein Regelringraum 88 enthalten, von dem Düsen 46 (s.Fig. 5) ausgehen, die das Strömungsmediitm mit großer Energie tangential in den Singraum 42 leiten und es in diesem in Kreisbewegung versetzen· Der wirbelnde Strom tritt aus der Zentralöffnung 44 aus. Diese Teile bilden den in Pig«1 mit 40 bezeichneten Wirbelverstärker.
Jig« 6 zeigt einen Schnitt des Verstärkers 30« In einer Querbohrung 92 des Körpers 82 befindet sich ein Einsatzstück 94 nit einem in eine Kammer 96 des Körpers 82 hineinragenden Bohr 34« Die Kammer 96 ist zum axialen AuslaSkanal 98 hin offen und weist eine zusätzliche Steueröffnung 36 zum Auslaßkanal 93 auf«
Wtnn während des Betriebes des in JIg. 4-6 dargestellten Gerätes der eingestellte Enddruck P steigt, so nimmt auch der Steuerdruck P. an der öffnung 36 und mit diesem der Druck an der Öffnung 34 des Verstärkers 30 su· Hierdurch wird auch der Steuerdruck an den Düsen 46 des Verstärkers 40 erhöht, da die Öffnung 34 Über die Leitung 46' «it dem Ringraum 88 verbunden ist, aus dem das Strömungsmedium in die Düsen 46 gelangt, wie dies aus Hg« 5 zu ersehen ist«
Sin· Veränderung des Steuerdruckes in den Düsen 46 bewirkt eine Veränderung des EinlaBdruokes im Binl aß ringraum 42 im
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BAD ORIGINAL - Λ
Sinne der Kurve gemäß ELg. 3· Der Druckanstieg Im Singraum 42 hat einen Druckanstieg im Steuerraum 52 zur Folge, weil der Singraum 42 mit dem. Saum 32 über Leitungen 42' in Verbindung steht· Hierdurch wird die Scheibe 28 nach links "bewegt, so daß der Abstand zwischen dem Ventilkegel 22 und seinem Singsitz 24 verkleinert und der Zustrom zum Einlaß 32 des Verstärkers 30 sowie zum Einlaß 42 des Verstärkers 40 gedrosselt wird· Da die Kammer 34, in welcher sich der Ventilkegel 22 hin und her bewegen kann, über die Leitung 29'» den Bingkanal 31 sowie die Kanäle 32' und 32'' alt dem Einlaß 32 verbunden ist, werden der Zustrom des Mediums zum Austrittskanal 98 und. damit der Druck P3, unter Aufhebung der Druckzunahme auf seinen eingestellten Wert vermindert.
Bei einer Abnahme des eingestellten Snddruckes Pr wird der Brück an der Steueröffnung kleiner, wodurch auch der Druck am Verstärkerauslaß Ι'Ά- und der Druck in den Steuerdüeea 46 des Verstärkers 40 abfällt· Dies hat wiederum eine Druckabnahm· im Ringraum 42 der. Verstärkers 40 und im Saum 32 zur JbIge, so daß die Scheibe 28 und der Ventilkegel 22 nach rechts bewegt, die Dämpfung des Anfangs drucke β P_ vermindert und der Zustrom des Mediums zu den Verstärkern 30 und 40 sowie zum Austrittskanal 98 erhöht werden· Durch die hierdurch bedingte Zunahme des Enddruckes Pp wird die anfängliche Druckminderung aufgehoben«
Im Rahmen der Erfindung können an den dargestellten und beschriebenen Ausfüi rungsbeispielen zahlreiche bauliche Abänderungen vorgenommen werden.
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BAD ORIGINAL

Claims (1)

PAI'MTÄHSPRÜCHS
1. Verfahren zum Regeln des Druckes eines flüssigen oder gasförmigen Strömungsmediums mittels eines mit einem Steuerorgan versehenen Durchflußgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungsverstärker mit seinem Einlaß' an den mit dem Anfangsdruck P_ in das Gerät eintretenden
und unmittelbar danach auf einen schwächeren Druck P eingestellten Strom des Mediums, mit seinem Auslaß, an dem der Druck P. herrscht, an die eine Seite des Steuerorganes und mit seinem Steuerdruckkanal sowohl an die Austrittsöffnung 6 c des Gerätes für das unter dem eingestellten Enddruck Pp aus-^ strömende Medium als auch an die Gegenseite des Steuerorganes angeschlossen wird, wobei der an dem Steuerdruckkanal herrschende Steuerdruck P in ein bestimmtes Verhältnis zu den Drücken P und Pe gebracht wird und durch die bei auftretenden Änderungen des eingestellten Enddruckes P beeinflußten
Drücke P_ und PÄ über das hierauf ansprechende Steuerorgan c e
und ein durch dieses verstellbare Ventil der Zustrom des Mediums zum Verstärker unter Aufhebung der Änderungen des Enddruckes Pr gedrosselt bzw« verstärkt wird·
2· Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät mit einem Strömungsverstärker (30) ausgerüstet ist, der mit seinem Einlaß (3^) an den auf einen reduzierten Anfangsdruck (3?aB) gebrachten Stro« Strom des Mediums angeschlossen ist, mit seinem unter einem Auslaßdruck (Pe) stehenden Auslaß (34) an die eine Seite (52) des Steuerorganes (28,52,60) und mit seinem Steuerdruckkanal (36) unter dem Steuerdruck (Pc)y sowohl an die Austrittsöffnung (62) für das unter einem eingestellten Bnddruck (Pr) aus dem Gerät ausströmende Medium als auch an die Gegenseite (60) if» Steuerorgane»· angeschlossen ist, das auf Änderungen des Enddruckes (P_) anspricht undfmit einem Ventil (22) zur Aufhebung der Druckänderungen durch Verstärkung oder Drosselung de»>Mediumstrom··, zum Verstärker (30) in Antriebsverbindung
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BAD ORIGINAL
3· tterät nach. Anspruch. 2, gekennzeichnet durch, einen mit dem Auslaß (34-) des Verstärkers (30) und der einen Seite (52) des Steuerorganes (28,52,60) verbundenen zweiten Verstärker (40)·
4» Gerät nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verstärker (40) mit einem an die eine Seite (52) des Steuerorganes (28,52,60) angeschlossenen Einlaß (42), einem mit dem Auslaß (34·) des vorgeschalteten Verstärkers (30) verbundenen Steuerdruckkanal (46) und einem mit dem Ausströmkanal (62) des Gerätes verbundenen Auslaß (44) versehen ist»
5· Gerät nach den. Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan aus einer Kammer mit einer diese in zwei Bäume (52,60) teilenden, beweglichen Scheibe (28) in Antriebeverbindung mit einem Ventil (22) zum Mindern des Anfangsdruk-
kes (P,,) des in das Gerät einströmenden Mediums auf einen ges
ringeren Druck (P„_) besteht, wobei der eine Raum (52) an den
as
geminderten Anfangsdruck (Pas) sowie an den Druck (P^) amEia· laß (42) des zweiten Verstärkers (40) und der andere Raum (60) an den eingestellten Enddruck (Pr) des (bei 62,98) aus dem Gerät austretenden Mediums angelegt ist und das Ventil (22) durch die bei auf trender Druckdifferenz sich bewegende Scheibe (28) im Sinne einer positiven oder negativen Änderung des Druckes sowohl am Einlaß (32) des ersten Verstärkers (30) als auch am Einlaß (42) des zweiten Verstärkers (40) verstellbar ausgebildet ist.
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