DE1753062U - Regel-stellglied zur einstellung eines mengenstromes. - Google Patents

Description

• Regel-Stellglied zur Einstellung eines Mengenstromes Die Erfindung bezieht sich auf ein Regel-Stellglied zur Einstellung eines Mengenstromes flüssiger, dampf-oder gasförmiger Stoffe in einer Regelstrecke, gegebenenfalls unter Verwendung eines Stellmotors.
• Regel-Stellglieder in Form von Regelventilen sind an sich bekannt. Diese sind so gebaut, dass der Stoff-Fluss im Ventil eine zweifache Umlenkung von je 900 erfährt.
• Die Kanalführung in dem Ventil verläuft ungradlinig und weist stark wechselnde Querschnitte auf. Eine solche strömungsteohnisoh ungünstige Führung des Stoffes in der Ein-und Auslaufstrecke des Ventils erzeugt lastabhängige, d. h. nur mittelbar durch die Einstellung des Drosselorganes hervorgerufene Druckverluste, die für den Regelvorgang als schädlich zu betrachten sind. Diese machen sich besonders bei der Einstellung auf grössere öffnungsquerschnitte bemerkbar, weil sie stark mit der Flussgesohwindigkeit zunehmen. Die erreichbaren Mengenströme bleiben im oberen Öffnungsbereich des Ventiles wesentlich unter den erwarteten Werten. Die Stellwirkung nimmt im oberen öffnungsbereich erheblich ab.
• Ferner stehen zur Einstellung des Mengenstromes von 0 bis zum Höchstwert, besonders bei grossen Durchflussquer-

  schnitten (Nennweiten), nur relativ kleine Stellwege zur

  ,

  Verfügung. Der kleine stellweg hat, besonders bei Ventilen

  mit großer Nennweite, einen harten Eingriff in die Regel-

  strecke zur Folge, wodurch eine feinfühlige Regelung nieht möglich ist. Es ergibt sich ferner, dass die notwendige Antriebskraft zur Einstellung und zur Sperrung des Stoff-

  Flusses verhältnismässig gross ist, wobei sich der Kratt-

  verlauf über den Stellweg stark ändert. Diese sich ändernde Kraftwirkung am Drosselorgan verhindert die eindeutige Zuordnung des öffnungsquerschnittes zu der vom Antrieb ausgeübten Kraft als Abbild der Regelabweichung.
• Es treten beim schwankenden Betriebsdruck im Stoff-Fluss dynamische Rückstellkräfte am Drosselorgan auf, wodurch die vom Regelbefehl vorgeschriebene freie Öffnung des Ventils verändert wird. Die Kraftspeicherfeder hält der Antriebskraft in jeder Ventilstellung das Gleichgewicht.
• Bei schwankendem Betriebsdruck treten Rüokstellkräfte am Drosselorgan und damit Änderungen des Drosselquerschnittes auf. Durch die Anwendung eines Stellmachers, d.h. eines pneumatischen Verstärkers zur vorübergehenden Erhöhung der Antriebskraft und zur Rückmeldung der Ventilstellung, wird die eingeleitete Veränderung des Drpsselquerschnittes

  wieder aufgehobene Diese Kompensationswirkung erfolgt aber

  t

  mitzeitlicher Verzögerung, wobei die Regelstrecke ungewollt

  beeinflusst wird. Dies ergibt eine Tendenz zur Instabilitat des Regelkreises

  Bei einem bestimmten Verhältnis aus grösserem 6ff"'

  nungsquerschnitt und Betriebsdruck muss vielfach die

  kräftemässig mehr oder weniger ausgegliohene Döppelsitz-

  bauart angewendet werden, um das Ventil auch auf kleine

  DurohtlUssquersohnitte éinstellen zu k8nnen. Die Doppel-

  sitzbauart gestattet keinen dichten Abschluss des Ventiles und die beiden in entgegengesetzter Richtung auf die Drosselkörper wirkenden Kräfte gleichen sich nur teilweise in einer bestimmten Stellung der beiden mechanisch verbun-

  denen Drossalorgane aus. Des weiteren lässt die Doppelnitz-

  Konstruktion nur einen Stelleg zu der etwa der Hälfte

  der Nennweite des Stellgliedes entspricht.

  Zur Änderung des freien Durehflussquerschnittea bez

  derÖffnUngskennlinie oder für die Durohführung beider

  Maßnahmen muss das Ventil (sowohl bei Einsitz-als auch

  bei Doppelsitss-Bauart ausgebaute bearbeitet und mit einem

  neuen Drosselorgan (Sitz und Drosselkörper) bestückt werden.
• Bei Regelventilen mit Glockenkörper als beweglichem Teil des Drosselorganes muss ein Luftspalt zwischen Sitz

  und Glocke vorgesehen erden Diese Masanahme ist nötwen-

  dig, damit die bei Temperaturerhöhungen auftretenden Werkstoffdehnungen nicht zu Reibungen oder Klemmungen am Drosselorgan führen. Als Folge dieser Schutzmassnahme ergibt sieh bei niederen Stofftemperaturen ein Grundfluss, der den Regelbereich nach unten begrenzt. Die Verhältnisse werden ungünstig bei Verminderungen des freien Querschnittes (Sitz), in dem sich die Glocke bewegt. Dies gilt sowohl für die Einsitz- als auch für die Doppelsitz-Bauart.
• Die Anwendung eines pneumatischen Antriebes mit Kraftspeicherfeder hat schliesslioh zur Folge, dass das Ventil bei Ausfall der Druckluft nicht in der vor der Störung innegehabten Stellung verbleibt.
• Die Erfindung hat eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung von Regel-Stellgliedern zum Gegenstand, bei denen die vorstehenden beschriebenen, ungünstigen Eigenschaften nicht mehr oder in einem weit geringeren Maße auftraten. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das, Stellglied einen vom Einlaufe über den einstellbaren Durchflussquerschnitt bis zum Auslauf umlenkfreien, in gerader Richtung führenden Durchströmkanal aufweist und die Stellgrössa (stellweg bis zur Nennweite des Durchströmkanals einstellbar ist. Als beweglicher Teil des Drosselorganes dient vorteilhaft ein senkrecht zur Stromungsrichtung bewegbarer Schieber. Hierbei kann das Schiebergehäuse konisch ausgebildete Strecken für Ein- und Auslauf aufweisen, wobei die Konen zur einstellbaren Drosselstelle hin verlaufen. Die Führung des Stoff-Flusses hat eine erhebliche Verminderung der Druokverluste im Ein-und Auslauf zur Folge. Damit kann der den Durchfluss in der Regelstrecke beherrschende Druckabfall in weit stärkerem Maße durch die Einstellung des Schiebers erfolgen.
• Die Zuordnung des Stellgliedeingriffes zur auftretenden Regelabweichung wird verbessert, d. h. die Notwendigkeit

  der Nachregelung verminderte Die Stabilität des Regelkreises

  erhöht sich. Durch die Möglichkeit eines der Nennweite ent-

  sprechenden, d. h, relativ grossen stellwege, lässt sich eit

  reicher Eingriff in die Begelstreeke und damit eine fein-

  fühlige Regelung erreichen. Zur Einstellung des Schieber «

  dient zweckmässig ein mit Druckluft arbeitender Schubantrieb, dessen Kolben doppelseitig belastet und entsprechend der Regelabweichung (Differenz zwischen Ist-und Sollwert) gesteuert wird. Der Antrieb greift unmittelbar an der Stellspindel an, die den Schieber betätigt. Die Wahl eines Schiebers als Drosselorgan für das Regel-Stellglied hat den Vorteile dass infolge der Bewegungsrichtung des Drossel-

  schiebers senkrecht zur Strömungsrichtung im Einschnürquer-

  schnitt die Tendenz zur Bildung von Rüokstellkrättea unter-

  drückt und damit die Stellungszuordnung zum Regelbefehl

  ohne Stellmacher wesentlich verbessert wird.
• Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung kann am Ende der Einlaufstrecke eine feststehende Blende angeordnet werden, an der die Schieberplatte dicht anliegt. Diese wird auslaufseitig gegenüber dem Schiebergehäuse mit Spiel geführt. Die Blende ist vorteilhaft auswechselbar. Die fläche der Blende wird mit dem notwendigen Öffnungsquerschnitt versehen. dessen Flächenänderung über dem Stellweg nach vorgegebener Kennlinie verläuft. Hierbei

  besteht die Möglichkeit, die Querschnittsänderung der

  öffnung über den stellweg so zu gestalten, dass eine

  lineare, gleichprozentige oder eine der Regelaufgabe ent-

  sprechende Sffnungskennlinie erreicht wird.
• Ferner wird die Einlaufstrecke des Regelschiebers als besondere Baueinheit ausgebildet. Das Einlaufrohrstück erhält zweckmäßig ein elastisches Zwischenglied, vorzugsweise in Gestalt eines Wellrohres. Das Rohrstück mit dem elastischen Zwischenglied kommt gegen den Blendenteil elastisch nachgiebig zur Anlage. Auf diese Weise

  ergibt sich ein selbsttätiges Ausgleiohselement bei auf"

  tretenden Werkstoffdehnungen infolge Temperatur&nderungen

  ohne Beeinträchtigung des Dichtverhältnisses am Drossel-

  schieben. Eine Erhöhung der Reibung beste eine Xlemmung 8.

• Drosselschiebe die vom Antrieb überwunden werden muss und die Einstellsicherung des Stellgliedes gefährden könnte, tritt nicht auf.
• Ferner kann das Stellglied mit einem pneumatischen Stellantrieb ohne Kraftspeicherfeder versehen sein. Dureh Vermeidung der Kraftspeicherfeder am Antrieb des Stellgliedes und durch die doppelt wirkende Steuerung wird erreicht, dass der Schieber bei Druckluftausfall in der

  vor der Störung innegehabten Stellung bleibt. Des weiterem

  bildet diese Art dea Antriebes eine hohe Stellkraft zur

  Einstellung des Schiebers, Was eine Steigrung der Ein-

  stellbesehlounigung und Einstellsicherheit bedeutet.

  DerErfindungsgegenstand und weitere Merkmale werden

  an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungs-

  beispieles nachstehend erlutert

  Fig 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausfuh-

  rungsform des Regel-Stellgliedes gemãss der Erfindung.

  Fig 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II

  derg, 1 t

  Das gemäß der Erfindung verwendete Regel-Stellglied

  ist Im wesentlichen der Regelschieber bestehend aus dCM

  Gehäuse 1 und dem Schieber selbst 2 Der Durchstramkanal

  9

  3 ist hierbei von Umlenkungen völlig frei. Vorteilhaft

  kann die Einlaufstrecke 4 und die Auslaufstrecke 5 konisch

  verlaufen, und zwar mit dem grössten Durchmesser am Stellort 6, d. h. in der Bahn, in der sich der Schieber mit vollem Stellhub auf-und abbewegen lässt. Der geringe Öffnungswinkel der Konen schaltet eine Strahlablösung auch bei hohen Stoffgeschwindigkeiten aus. Am Ende der Einlaufstrecke 4 befindet sich zweckmässig eine Blende 7 an deren der Auslaufstrecke zugekehrten Fläche der Schieber 3 sich auf-und abbewegen kann. Die Blende erhält einen Öffnungsquerschnitt 8, der sich über den

  Stellweg nach vorgegebener rbeitskennlinie ändert. Für

  lineare Sffnungskennlinie verläuft der Blendenausbra&h

  in der Höhe mit gleicher Brei'te. Bei einer anderen õtfnunp.

  kennliniekann der Öffnungsquerschnitt beispielsweise

  dreieckähnlich sein. In der Blende kennene insbesondere

  beigleichprozentiger Sffnangskennlinie alle erforderlieha

  Querschnitteuntergebracht werden.

  Der Anpresadruck zwischen dem Drosselschieber 2'"

  der parallel an diesem anliegenden Lauffläche der Blende 7

  mit der Dsrchflussöffnung 8 lässt sich durch einstellbare

  Gegenlager 9 am Schieber erzeugen. Der Querschnitt des

  Schiebers 2 wird sweckmässig profilförmig zB.'U-o4r

  doppel'-T'-fSrmig gehalten (Fig. 2) e wobei die parallel zu

  der Durhflussrichtnng liegenden Stege 2 a an den einstell-

  barenGegenlagern anliegen Die Gegenlager sind zweckaässig

  gestreckte Kugel-oder Rollenlager. In dem Mittelsteg des

  Schiebers befindet sich die Durehlsssötfnung 2b deren

  obere Stirnfläche 2 zur Seite der Blende 7 hin schneiden-

  artig abgeschrägt sein kann. Die Einlaufstrecke 4 des

  Regelschiebers ist vorteilhaft als besondere Baueinheit

  für sich ausgebildet. Diese besteht aus einem Einsatzstfak

  10 mit einem elastisch elekenden Bauglied 11. Die Verbinduni

  mit dem'Gehäuse erfolgt durch Sehraubes über einen

  flansch 12 als Teil des Einlaufrohres 3. Hierdurch lässt

  sich die Einlaufstrecke leicht aus dem Gehäuse ausbauet

  und die Blende 7 rlt demi Otfliungequerschnitt gegen eine

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  -anderer oxsetzelu Bin » Bearbeit=g 4*s

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  Dar'Kolben 18 un, d der Schieber 2 sind miteinander tut-

  sprechend gekoppe1.'t.

  Dasverstehend beachriebene Stellglied kann e$h

  zur Bgeung anderer Rogo'lgrSsaes eren rhalten sih

  aus de : r Durohflusgre8elung ezgibt » ; euge*andt werdend, 4 : Le

  iere Beispiele gelten die DrückregoHmgy TeNerstur-

  w xe Druekage

Claims (1)

1. Schutzansprüche liegel-Stellalled zur zinstellung dee » ligenstroxm flüssigßydampf-oder gastö3nirStoffein iner Regel- st : reekej, mit oder ohne Stellmotor2, daduroh goken=eiehnutje dasa zur Vesänaerung des offnungs-QueTsohnitts ein aeBk- rooht zue bewesberer Schiel>e : r (2) dient" das stallglid eine om Eislauf überdn einsHbaren QeyseBt bs um <&. slauf aislen&frelem Duohstreaa&sl zu : tveiot und die Stellgrösse bis zur Nennweite den Daiwh- str6mtanals ein$tllbar ist. 2.Begel-Stellglled nach Anspruch , dadurch gekena- zeichnetdass da Sohiebergehäu&e koniseh ausgebildete Strecken fSr Ein-und Auslaut besitzt und die Querschnitts- BrweiteTngen zum tellort hin verlafe&. 3.RegglSteIglied naeh den nprehen usd dadurch gekennzeichnet dass am Ende der Bilalaufstrooke eine fest stehende Blende (7) angeordnet ist, an der die schieber- platteeatt aullegt, und dasa die Sehieberplatte auslaut- sei tig mit Spiel zu dem ; gegenüberliegenden Gahäutirteil getuh : et leirdt, 4. Ragel-Stellglied nach den : to 3e dadurchgekannzelohne'. dass d1e Snh1abelate ausserhalB desDuyßhstTSNkaR8ls auelaufseitig auf Qisstellbar$& ager- flächen(9) läuft. 5* Regel-Stellglied nach den Ansprüehe111 bis 3. dadurch gekennzeichnete dass di obere Begrenzangstl&eht derIn deM Mittelsteg-der Sohiebierplatto berindliohtm Durchlassöffnung sennaidenartig zur Blende hin abp. ehrttp Ist*. 6. Ragel. Stellglied natth den Ansprfiohen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet 1 dees die Einlaufstreeke als besondere Baueinheit ausgebildet-is md. ans iR&Eiast- so (c sti eines, lastiasben Zwischenglied vorzgseis in Fxm eines Wellmhrs besteh üaA dss dieBaueinheit mit dem elastischen Zwisehenglied UNä. der Blende t ? als Abschlnss gegen die Schleberplatte zur Anlage komat und harauaiiehmber angeordnet ist,