DE1978454U - Druckregler mit duesen-rollabschluss. - Google Patents

Description

Druckregler mit Düsen-Rollabschluß

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Druckregler dessen Düse durch einen riemenartigen flexiblen, auf die.Düse auf- und abrollbaren Abschluß geschlossen oder geöffnet werden kann.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, für einen Druckregler einen Düsenabschluß mit kleiner Wirkfläche zu schaffen, bei dem voiv der Düsenfläche nur so viel Querschnitt freigegeben wird, wie dies zur Aufrechterhaltung des S oll druckes (Sollwert) erforderlich ist* Während der Freigabe durch diesen Querschnitt bleibt 1.) die übrige z.Zt. nicht benötigte Düsenfläche aus Gründen der Vermeidung von Kräften die den Soll« wert verändern versperrt,

2») wird der für den jeweiligen Durchfluß nicht benötigte Abschluß aus der Yifirkzone der Düse aus den gleichen Gründen herausgenommen,..-'■:.

Bei den "bisher bekannten Ventil-Konstruktionen wird in den meisten Fällen die Düsenfläche auf dem ganzen Umfang der Düse freigegeben. Die Regelung für die Aufrecht erhaltung des Sollwertes bzw. den Durchfluß erfolgt dadurch, daß der Düsenabschluß mehr oder weniger weit Ton der Düse entfernt wird. Das Entfernen von der Düse erfolgt dabei parallel zur Düsenoberkante oder auch so, daß der Düsenabschluß mit zunehmender Öffnung eine immer schräger, werdende Lage zur DüsenOberkante einnimmt. Dabei bleibt der Abschluß ständig im Wirkungsbereich der Düse, und wird entsprechend der Regelung - nun mehr oder weniger weit von ihr entfernt. Theoretisch bei voller öffnung um eine Strecke, die 25 % des Düsendurchmessers . ausmacht.

Bei einer bekanntgewordenen Konstruktion wird der Düsen·*·, abschluß zuerst parallel zur Düsenoberkante abgehoben., und danach aus dem Wirkungsbereich mit zunehmender Düsenöffhung herausgeschwenkt. Die Kennlinie für einen solchen Düsenabschluß muß zwangsläufig von ihrer Soll-Kennlinie abweichen, weil die Stell- bzw. Haltekräfte die das Meßwerk aufbringen muß, am Anfang des Hubes groß, am Ende aber klein sind.

Es sind noch Düsenabschlüsse bekannt, bei denen z.B. ein bandförmiges Verschlußstück verwendet wird. Dieses wird aber weder aus dem Wirkungsbereich der Düse entfernt, noch wird das nicht benötigte Düsenstück verschlossen gehalten, es wird auch nicht auf- und abgerollt ; jedoch sind diese 3 Punkte als wesentliche Merkmale der Erfindung anzusehen.

Die Konstruktionen solcher Düsenabschlüsse haben Nachteile. Bei höheren Drücken werden die Kräfte am Düsenabschluß sehr groß, so daß insbesondere bei direktwirkenden Reglern, deren Meßwerk auch die Verstellkraft zur Ventilbetätigung aufbringen muß, Kraftausgleich-Einrichtungen erforderlich werden um die Kraft am

Düsenabschluß mehr oder weniger gut zu kompensieren» Ein völliger Kraftausgleich ist nicht möglich, da mit zunehmender Ventilöffnung die Ausgleich-Einrichtung überkompensiert. Das ist deshalb der Fall, weil die Kraft ρ χ F an der Ausgleich- Einrich» tun g, die durch den Druck (p) mal Beaufschlagungsfläche (F) des Düsenabschlusses gebildet wird, gleichbleibt, auch wenn das Yentil seinen Hub ändert. Das ist jedoch am D ü s e η a b s c h 1 u ß nicht der Fall, denn mit zunehmendem Hub verliert der Düsenabschluß ständig an Kraft, bis bei voll geöffnetem Ventil die Kraft am Düsenabschluß nach bekannten Entspannungsgesetzen etwa noch halb so groß ist. Es besteht also bei jedem Ventil mit Kraftausgleich ein praktisch richtiger Ausgleich nur am Anfang des Ventilhubes, während er bei zunehmendem Ventilhub laufend unrichtiger wird, so daß am Ende des Ventilhubes der Kraftausgleich doppelt so stark wirkt wie die Gegenkraft am Düsenabschluß. Diese Ausgleichabweichung geht natürlich bei direktwirkenden Reglern stark in das Meßwerk ein und verändert den Sollwert. Da eine Sollwertabweichung aber nur in bestimmten Grenzen zulässig ist, muß der Druck mit dem die Ausgleicheinrichtung arbeiten kann beschränkt werden, oder es muß die Ausgleich-Einrichtung durch besondere Steuerglieder nochmals verkompliziert werden, um den Auswirkungen der Entspannung am Düsenabschluß zu begegnen. Außerdem neigen Düsenabschlüsse, die die Düsenfläche über den ganzen Umfang der Düse freigeben, am Hubbeginn zum.Vibrieren. -

Die vorliegende Erfindung soll in sehr einfacher Konstruktionsweise

1.) die Nachteile der Sollwertveränderung weitgehend einschränken,

2.) die Druckausgleich-Einrichtung überflüssig machen^ 3.) das'gefürchtete Vibrieren am Hubbeginn beseitigen, 4·.) durch Verwendung einer zweckmäßig ausgestatteten Düsenplatte die Regelgeschwindigkeit verändern und

dem. Vibrieren weiterhin entgegenwirken. 5.) den bisher üblichen Düsenwechsel (kleiner werdende Düsen) bei zunehmenden Vordrucken überflüssig machen*

Beim Öffnen des Reglers f^ird sich der riemenartige Rollabschluß erfindungsgemäß nicht von der ganzen Düsenfläche abheben, sondern gibt von dieser immer nur einen kleinen Teil abrollend statt abhebend freij deshalb sind auch die Stellkräfte die dabei auftreten um. die Freigabe zu erzwingen, entsprechend gering. Während bisher die ν ο 1 1 e Düsenfläche, wenn auch nur um Bruchteile eines mm für den Hubbeginn freigegeben werden mußten und die eigentliche Regelung über den Ventilhub erfolgte, wird bei der erfindungsgemäßen Ausführung die gleiche Freigabe in cm.2 Strömungsquerschnitt nur auf einem Teil der Düsenfläche, durch Rollbe-wegung'"bewirkt* Durch die nun auftretenden geringen Kräfte kann auf eine Kraftausgleich-Einrichtung verzichtet werden.

Während bei den bisher üblichen Ventilabschlüssen der Abschlußkörper stets mehr oder weniger weit im Wirkungs«· bereich der Düse bleibt, der bekanntlich mit Druck-, .Sog-j Stau- und sonstigen Turbulenzerscheinungen behaftet ist, erfolgt bei der erfindungsgemäßen Ausführung mit zunehmender Düsenöffnung ein ständiges Zurücknehmen des Düsenabschlußkörpers aus diesem turbulenten Wirkungsbereich. Dabei bleibt stets eine sich nur wenig ändernde Teilkraft notwendig, um die Düsenöffnung nach auf oder zu zu verändern« Das für die Aufrechterhaltung des Sollwertes nicht benötigte Stück der Düse bleibt durch den riemenartigen Düsenabschluß mit Hilfe der Federspanneinrichtung und des Vordruckes verschlossen und unterliegt deshalb keinen in das Meß- und Stellwerk eingehenden Kraftäußerungen. Wenn am Düsenabschluß keine Kraftäußerungen- zustande kommen., können diese auch nicht in das Meßwerk eingehen und den Sollwert verändern. Die durch den Rollhub des riemenartigen Düsenabschlusses

auftretenden Kräfte "betragen nur Prozentteile der Verstellkraft eines "bisherigen abzuhebenden Abschlußes, weil die Kräfte die in das Meß- und Stellwerk eingehen, allein aus der augenblicklichen Wirkfläche in der Wirkzone -X« herrühren. Da sie nur Kräfte aus Teilabschnitt» ten der Düsenöffnung sind, ändern sie sich beim Eollhub kaum, und sind im Verhältnis zur Düsenfläche betrachtet über den ganzen Rollbereich gleichbleibend und relativ klein.

Will der Regler schließen, so wird der riemenartige Abschluß Stück für Stück auf die Düsenöffnung gerollt und es geht dabei immer nur der Kraftanteil in das Meßwerk ein, der erforderlich ist, um den Rollabschluß daran zu hindern, den nächsten Teilabschnitt der Düse in der Wirkzone -X- zu verschließen. Diese kleinen Teilabschnitte werden um so kleinere Kräfte erzeugen, ge kleiner der Durchmesser der Rolle ist, über den sich der riemenartige Abschluß abrollt, weil damit die Wirkzone -X- in der Stell- bzw* Haltekräfte erforderlich werden, eben-: falls klein ist.

Da bei kleinem Durchfluß die Düse erfindungsgemäß fast völlig abgedeckt ist, und diese Abdeckkräfte durch den Vordruck aufgebracht werden, gehen nur diejenigen Kräfte in das Meßwerk ein, die erforderlich sind, um den jeweiligen Wirk-Anteil des Restquerschnittes in Position zu halten. Da diese Restkräfte aber wie vorher erläutert nur - einen geringen Prozentsatz ausmachen, gehen auch nur Prozentteile der bisherigen Haltekraft in das Meßwerk ein, das damit gegenüber früher um ein Vieinfaches besser in der Lage ist, nun auch den Vibrationen entgegenzutreten. Auch ist es möglich geworden, die Düsenplatte in ihrer Form dem sogenannten Schließbereich (Hubbeginn) gut anzupassen, indem der Durchströmquerschnitt am Hubbeginn durch eine engere Ausnehmung verkleinert wird, was einer sehr kleinen Düse in einem Regler mit übergroßem Meßwerk und starkem Stellwerk

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entspricht. Solche Regler sind praktisch vibrationsfrei, jedoch in der Praxis kaum in Anwendung, da. diese Bauweise zu teuer ist. Hier wird der Vorteil einer solchen Bauart erfindungsgemäß durch eine sinnvolle und einfache wie "billige Lösung erreicht.

Durch entsprechende Formgebung der Düsenplatte ist es jetzt möglich geworden, die Regelgeschwindigkeit des : Reglers den Betriebsverhältnissen erstmals von der Form der Düse her anzupassen. Pig. 4- zeigt eine beispielsweise Form einer rechteckigen Düsenplatte, die so gestaltet ist, daß der Schließbereich im Durchgang eng und dann sich erweiternd auf gleichprozentige Düsenöffnung ausläuft. Ein mit solcher Düsenplatte ausgerüsteter Regler wird in Bezug auf die Regelgeschwindigkeit genau so wie ein Regler mit den bisherigen runden Düsen und sich parallel zur Düsenkante abhebenden Abschluß arbeiten, weil auch diese Düsen gleichprozentig öffnen bzw. schließen, d.h. Düsenhub und Querschnittänderung haben lineare Beziehungen. Wird eine Dreieckform oder eine ähnliche sich erweiternde Form verwendet, erhöht sich die Regelgeschwindigkeit gegenüber der gleichprozentigen Düsenöffnung und geht in eine stetig größer werdende Öffnung über, die einer beliebigen mathematischen Funktion bezüglich der Querschnittsänderung je mm Rollhub folgen kann.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung durch 5 Darstellungen veranschaulicht:

Fig.1 zeigt einen Druckregler kompl. mit Meß- und Stellwerk in geschlossenem Zustand.

Fig. 2 zeigt einen gleichen Regler mit geöffnetem Düsenabschluß»

Fig. 3 -zeigt in vergrößertem Maßstab den_: Düsen-Rollabschluß in. ausgezogener Form mit geschlossener Düse, in strich- punktierter Darstellungsweise den teilweise geöffneten Düsen-Rollabschluß*

Fig. 4 zeigt eine Düsenplatte in rechteckiger Form für gleichprozentige Öffnung.

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Fig. 5 zeigt eine Düsenplatte in dreieckiger Form "bei der die Querschnittänderung je mm Rollhub laufend größer wird.

Die Arbeitsweise eines Reglers mit Düsen-Rollabschluß ist folgende:

Sinkt infolge größerer Entnahme der Druck hinter dem Regler, so wird die S ollwert änderung dem Meßvierk -1-des Reglers durch die Meßimpulsleitung -2— zugeführt. Das Meßwerk senkt sich und betätigt über die Membranstange -J- den Hebel -4~ und über eine nach außen abgedichtete Achse -5- den Hebel -6- der mit dem riemenartigen Abschluß -7- verbunden ist und im Vordruckraum des Reglers liegt. Der riemenartige Abschluß wird über die Rolle -8- so weit in Richtung -Öffnen- zurückgerollt, bis sich zwischen Abfluß und Zufluß Gleichgewicht eingestellt hat. Damit ist der Sollwert wieder hergestellt. Um den riemenartigen Abschluß -7- auf die zum .Vordruck hin konvex gewölbte Düsenplatte -9- aufzulegen ist die Rolle -8- mit einer Federspannung -10-versehen, die dafür sorgt, daß bei den Auf- und Abrollvorgängen der riemenartige Abschluß -7- fest auf der - Düsenplatte -9- aufliegt.

Bei Veringerung des Durchflusses rollt sich der rie~ menartige Abschluß in Schließrichtung über die Düsenplatte und vermindert den Durchströmquerschnitt so lange, bis. sich Sollwert wieder eingestellt hat_#

In Pig. 3 ist die Wirkzone -X- kenntlich gemacht in der Stell- bzw* Haltekräfte erforderlich werden» Links der Wirkzone -X- liegt der freie Durchströmquerschnitt j in den keine Abschlußteile hineinragen und demzufolge auch keine Kräfte auftreten, die in das Meß- und Stellwerk eingehen können«

Rechts der Zone -X- liegt der durch den riemenartigen Abschluß verschlossene Durchströmquerschnitt der Düsen«=» platte,-auf der der Abschluß durch den Vordruck noch zusätzlich dichtgedrückt wird, so daß auch hier keine

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Kräfte auftreten können, die sonst in das Meß- und Stellwerk eingehen würden«

Dadurch, daß für den geweiligen Durchfluß immer nur ein Teilstück der Düsenfläche freigegeben wird, die unbe« nutzte Fläche aber durch den riemenartigen Abschluß verschlossen bleibt, ist es nicht mehr erforderlich, ge nach verlangtem Durchfluß große oder kleinere Düsen in den Regler einzusetzen. Der Regler erhält entsprechend seiner Baureihe immer die größmögliche Düsenplatte·

Die bisherigen Nachteile einer großen Düse bei kleinem Durchfluß und hohem Vordruck bzw,, einer kleinen Düse bei geringen Vordruck und großem Durchfluß sind durch die erfindungsgemäße Ausführung gegenstandslos geworden.

Patentansprüche -

Claims (6)

1.) Gasdruckregler vorzugsweise mit direkt auf das Stellglied einwirkendem Meß-Stellwerk, dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibles riemenartiges VerschlußstSck in einer geeigneten Form so über die Düsenplatte auf— und abgerollt wird, daß immer nur eine gleich groß bleibende und zur ganzen Düsenfläche prozentual kleine Wirkzone".-X-- während des Rollhubes entsteht.-

2.) Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ö f f η e η des Stellgliedes das nicht mehr zur Düsenabdeckung benötigte Teil des Verschlußstückes aus dem Durchströmbereich der Düsenplatte zurückgenommen wird, und damit dieses Teil aus der Halte- bzw. Stellkraft des Meß-Stellwerkes ausscheidet.

3«) Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß bei Schließen des Stellgliedes das die Düsenplatte abdeckende Teil des Verschlußstückes , das für den Durchfluß nicht mehr benötigt wird, dem Durchströmbereich entzogen wird_s und damit dieses Teil aus der Halte- bzw. Stellkraft des Meß-Stellwerkes ausscheidet,

A.). Gasdruckregler nach Anspruch i_?~ 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche der Düsenplatte konvex zum Eingangsdruck hin ausgebildet ist»

5#) Gasdruckregler nach Anspruch 1 — 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchströmprofil der Düsenplatte dazu benutzt wird, um die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit (Regelgeschwindigkeit) des Reglers über den Kollhub hinweg änderbar zu machen*

6.) Gasdruckregler nach. Anspruch 1-5, dadurch gekenn« zeichnetj daß das Durchströmprofil der Düsenplatte dazu "benutzt wird,, den Schließbereich (Öffnungsbe-. ginn) des Reglers durch ein am Anfang des Rollhubes eng gehaltenes Durchströmprofil zu stabilisieren»