DE1983871U - Digital-analog-umsetzer mit elektromagnetisch gesteuerten ventilen. - Google Patents

Description

Unser Zeichens L 7O6x

1IGIES lELEGRAPHIQUES ET TELEPHOHIQüES 89 j rae de la laisanderie-, Paris 16^e

Digital-Analog-Umsetzer mit elektromagnetisch gesteuerten Ventilen

Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Steuerventilanordnung«, deren Öffnung automatiseh in Abhängigkeit von einem digitalen Steuersignal? insbesondere einem binären Signal verändert wird*

Dei/Ba

Es giifc zahlreiche Ausführungsformen von Steuerventilen, deren Öffnung automatisch durch ein analoges Steuersignal gesteuert wird, d„h_e- durch ein Signal, dessen Wert in Form einer Stromstärke oder eines Drucks innerhalb eines bestimmtenfereichs dem gewünschten Öffnungswert zwischen 0 und 1G0$ entspricht. Wenn ein solches Ventil in eine Regel-schleife oder in ein beliebiges automatisches Steuersystem eingesetzt wird, muss man über ein analoges Steuersignal

für

JL 2-

für das Yentil verfügen«, Aus Gründen, die hier nicht näher angegeben zu werden brauchen, besteht zur Zeit die Tendenz, in immer grösserem Masse digitale, nicht analoge Signale für Steuer- und Regelvorgänge zu.verwenden« Die Steuerung des Yentils erfordert daher die zusätzliche Anwendung eines Digital-Analog-Umsetzers? dadurch wird ο einerseits die Genauigkeit der Steuerung beeinflusst, und andrerseits ist ein erheblicher Aufwand von zusätzlichen Elementen -erforderliche Dagegen werden die digitalen Yentile nach der Erfindung direkt durch ein digitales Signal gesteuert, das in der Regelschleife übertragen wird und beispielsweise von einem Programmwerk oder einem Rechengerät geliefert wird, Diese Yentile besitzen gegenüber den üblichen Regelventilen, die nachstehend als "analoge Yentile" .bezeichnet werden sollen, mehrere Vorteiles Das digitale Yentil ist völlig elektrisch ausgeführt, doh_o es enthält kein elektromechanisches Element nach Art von rotierenden Maschinen, welches 'Jsich, abnützen könnte» Die einzigen beweglichen Teile des digitalen Yentils sind die elektromagnetisch gesteuerten Yentiltellerstangen_o Die Genauigkeit des digitalen Yentils ist beliebig■'grossΓ sie hängt, wie bei allen digitalen Systemen im wesentlichen von der für die Steuerung verwendeten Stellenzahl ab, während die Genauigkeit eines analogen Yentils von der getreuen Bewegung

der Ventiltellerstange öder des Yerschlusskörpers abhängt₅ welche unter sehr verschiedenen Anwendungsbedingungen nur schwierig aufrechterhalten werden kann und ausserdem durch die in mechanischen Systemen stets auftretenden Hystereseerscheingungen begrenzt ist_o

Ferner können die erfindungsgemässen digitalen Tentile als Regelventile für eine Steuerung verwendet werden, die dem Nenndurchmesser des Ventils und einem grossen Bereich von kleineren Durchmessern entspricht_o Mit Hilfe eines digitalen Ventils vorgegebener Art,, dessen maximaler Durchfluss einen Wert D entspricht, kann eine Regelung in der Weise erfolgen,'-dass- für ein Steuersignal.', das einer Öffnung des Yentils von 1-QO$ entspricht;, die Durch= flussmenge einem Wert entspricht, der zwischen D und beispielsweise O,7D liegte Diese Eigenschaft ergibt zahlreich Vorteile für den Verbraucher, da dieser das gleiche Ventil unter unvorhergesehenen Bedingungen verwenden kann, welche bei einer bestimmten Anlage auftreten können/ oder das gleiche Ventil in verschiedenen Kreisen verwenden kann, was eine Formung der Elemente in einer Anlage-"ermöglichte Eine solche Normung ist stets sehr willkommen, weil sie eine wesentliche Vereinfachung der Wartung ergibt„ Ausserdem

wi-rd

wird dadurch die Zahl der Ventiltypen, welche für den im industriellenBsreich am häufigsten vorkommenden Bereich von Strömungsmengen erforderlich ist, auf einen verhältnismässig kleinen Wert begrenzt,, was die Fertigung grösserer Serien der Typen ermöglicht und die Investierungen in den verschiedenen Stufen der Kette zwischen dem Her·= steller und demYerbraueher (Vertrieb, Lagerung usw_e) verringert_β Auf Grund der mechanischen Ausführung ist bei dem erfindungsgemässen digitalen Yentil keine Einrichtung zur Trennung des Strömungsmittelkreises von den eigentlichen Steuerorganen erforderlich,, d_oh_o, dass die Stopfbuchsen ent~ fallen«, Diese Vereinfachung ist ein grosser Vorteil hinsieht·= lieh der Betriebssicherheit, der Genauigkeit und des Raumbedarfs,,

Das nach der Erfindung ausgeführte $ä.g3bt;MeYentil kennzeichnet sich im wesentlichen durch folgende Merkmales

■~ einen massiven zylindrischen Gusskörper mit einem ■Eingangs-kanal-, der einen zentralen scheibenförmigeil Hohlraum versorgt., welcher in einer senkrecht zur Achse des Körpers angeordneten Ebene liegt-,, und mit einem Ausgangs kanal,.. der mit zwei Hohlräumen von gleicher Form wie der erste Hohlraum verbunden ist, die in Ebenen liegen, welche parallel zu beiden Seiten des ersten Hohlraums angeordnet sind, und die diesen

Hohlraum

Hohlraum gabelförmig uragreifen_s sowie mit zylindrischen Ausnehmungen desen Achse parallel zur Achse des zylindrischen Körpers liegt₉ mit Verstärkungen in lorra von Stegen, welche in den beiden äusseren Hohlräumen angeordnet sind₉ und mit einer einzigen bearbeiteten ebenen Aussenflache₉ welche als mechanische Bezugsebene dient;

- entlastete Ventilelemente mit doppeltem Ventilsitz, deren Eingang in Verbindung mit dem ersten Hohlraum steht₉ und deren Ausgänge mit den beiden Hohlräumen verbunden sind, welche dem Ausgangs kanal des Körpers zugeordnet sind', und die in den Ausnehmungen des Körpers angeordnet sind, wobei jedes Ventilelement eine bewegliche Ventiltellerstange mit zwei Profilbuchsen und Einsätze enthält, welche in die Ausnehmungen des Körpers eingepresst sind und die Ventilsitze tragen^ wobei einer dieser Einsätze durch Zusammendrücken einer Dichtung zwischen einem anderen Einsatz und einer anderen Fläche des Körpers direkt gegen die ebene Bezugsfläche gepresst ist und die Achse des Ventilelements definiert, und wobei die Gesamtheit der Einsätze eines Ventilelements eine durch Zusammenpressen abgedichtete Anordnung bildet?

- einstellbare Anschlages welche genau den Hub der Ventiltellerstange jedes Elementarventils unabhängig

begrenzen

begrenzen und Steuerorganen zugeordnet sind, die ausserhalb des Körpers angeordnet sind!

- dass die Ventiltellerstange jedes Elementarventils am einen Ende durch einen massiven Abschnitt mit grösserem Querschnitt abgeschlossen ist, der als Kern für die Steuerspule dient und in einer Hülse aus Magnetmaterial gleitet, welche mit der mechanischen Bezugsfläche des Körpers fest verbunden ist, während das andere Ende der Ventiltellerstange r ein Zentrierungsteil mit dreieckigem Querschnitt trägt, das mit geringer Reibung in dem Endeinsatz des entsprechenden Ventilelements gleitet;

- dass der Magnetkreis der Steuerspule die magnetische Hülse, eine Spule und zwei Endteile enthält, welche durch eine ausserhalb der Spule angeordnete Gruppe von

Stäben miteinander verbunden sind; '

-eine Anzahl von Erregungskreisen für die Steuerspulen der Ventilelemente mit Leiterpaaren, die einem Schalter zugeordnet sind, der durch die Ziffer mit der entsprechenden binären Stellenzahl gesteuert wird, und mit einem S_erien=* kreis aus einem einstellbaren Widerstand und einem Stromrichterglied, das entgegengesetzt zur Speisespannungsquelle gepolt ist, wobei dieser Serienkreis parallel zu

der

der Spule liegt _a

Die Wirkungsweise eines nach, der Erfindung ausgeführten digitalen Yentils lässt sich folgendermassen zusammenfassen % Jeder Ziffer der das Öffnungssteuersignal "bildenden Binärzahl ist ein Ventilelement über den Steuerschalter für den Erregungsstromkreis seiner Spule zugeordnet« Die Arbeitsbedingungen sind durch die Konstruktion des Ventils festgelegt und soaa legt fest, dass das Tentil für den Wert O geschlossen und für den Wert 1 geöffnet ist5 wobei das Schliessen je nach der betreffenden Ausführung der Erregung oder der Nichterregung der Spule entsprechen kann_o Die dem geöffneten Zustand eines Ventilelements entsprechende abgegebene Strömungsmenge wird durch Ventilbuchsen eingestellt, welche auf der Ventiltellerstange befestigt sind, und deren Profil in Abhängigkeit von dem Profil der Ventilsitze so bemessen ist, dass eine bestimmte Strömungsmenge gewährleistet ist«, Infolge der Bearbeitungstoleranzen kann die hiermit erreichte Genauigkeit manchmal unzu-= reichend '-sein, insbesondere bei einer grossen Zahl von Ve nt i !element en-β Deshalb ist es vorgesehen, die Einjustierung der Strömungsmenge jedes Ventileferaents durch einen einstellbaren Ansehlag zu vervollständigen, der die Stellung der Ventiltellerstange in der Offenstellung des Ventils bestimmte Die Verwendung einer

abnehmbaren

abnehmbaren Profilbuchse«, deren Profil für jedes Ventile element entsprechend bemessen ist_s ermöglicht es₉ durch Yeränderung der Stellung der Ventiltellerstange deis vor dem Ventilsitz stehenden Abschnitt der Buchse zu verschieben und dadurch die Strömungsmenge jedes Ventil·= elements in der Offenstellung einzuregeln« Diese Einjustierung ermöglicht ferner die Yeränderung der den Ventilelement@i entsprechenden Strömungsmenge während des Betriebs des digitalen Ventils„ Ein wesentliches Merkmal des Äufbaus des erfindungsgemässen Ventils besteht nämlich darin, dass das Steuerorgan des An= schlags unabhängig vom Ventilkörper und von aussen zugänglich ist«, Bei einer Änderung des Betriebs in einer bestimmten Anlage ist es dadurch möglieh_s das Ventil ohne Ausbau neu einzustellen,,

Der erfindungsgemässe Aufbau des digitalen Ventils ergibt eine grössere G-enauigkeit und eine grössere Vielseitigkeit jedes binär arbeitenden Elements ohne irgendwelche Hystereseerscheingungen«,

Schliesslich ist die Konstruktion leicht iie-£2ustellen und zu warten, da jedea Ventilelement aus einem zerlegbaren Stapel von Teilen besteht, welche durch eine einzige Klemmvorrichtung zusammengehalten werden, die nur ^abgenommen zu werden braucht«,

Die

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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigen?

S¹ISeI einen Schnitt durch eine Diametralebene des Yentil-

"Pig*2 eine perspektivische Ansicht des oberen Teils des Yentils«, wobei das Schlagwetterschutzgehäuse in der Diagetralebene von VS¹Ig₀I aufgeschnitten ist_?

]?ig_o3 Einzeldarstellungen des Kopfs der Tentilteller= stange 9

■ Mg..4 vergrösserte Ansichten der Profilbuchsen,

Pig-e-5 eine andere Ausführungsform der Anordnung zur Einstellung des Anschlags für die Hubbegrenzung der Ventiltellerstange,

Pigoö ein Schaltbild des Erregungsstromkrelses für die Steuerspulen und

ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise«,

Figo!

..;■.-■ ίο - ■

I zeigt den rot&tionssymmetrischen Ventilkörper 1₉ der mit einem Plansch 2 zum Anschluss des Eingangskanals

4 und mit einem !Flansch 3 zum Anschluss des Ausgangs= kanals 6 versehen ist_oDer Eingangskanal 4 setzt sich im Innern des Körpers in einem scheibenförmigen Hohlraum

5 fort« Der Ausgangs kanal 6 setzt sich im Innern des Eörpers 1 in deiner Gruppe von zwei Hohlräumen 7 und 8 fort₉ die von gleicher Porm wie der Hohlraum 5 sind und zu beiden Seiten, von diesem liegen₀ Der Ventilörper enthält ferner eine Anzahl von zylindrischen Ausnehmungen mit unter= schiedlichen Durchmessern, deren Achsen parallel zu der Rotationssymraetriach.se des Ventilkörpers liegen, und welche die Ventilelemente aufnehmen, von denen .in 3?ig_o-1-die Ventilelemente 10 und 11 dargestelltsindv

Bamit dem Körper 1 trotz der zahlreichen Hohlräume eine, ausreichende mechanische !Festigkeit erteilt wird₉ ist eine Anzahl vonVersteifungsgliedern 9 in !Form von Streben ■vorgesehen, welche eine Brücke quer durch die Hohlräume 7 und 8 bilden,, Wie aus lig_e2 erkennbar ist₉ enthält jede Ventilanordnung eine bestimmte Anzahl von Ventil= ■. elementen₉ beispielsweise sieben» Die Zahl der Ventil= elemente ist gleich der grössten Stellenzahl des Befehls, welcher Jeiner Öffnung der Ventilanordnung von 100$ entspricht₉ wobei diese Stellenzahl durch die gewünschte

G-eneuigkeit

Genauigkeit bestimmt-1st„Der maximale absolute fehler bei der Steuerung der Strömungsmenge ist bekanntlich gleich einem Quantum_s d_oh„ demWert einer Einheit des niedrigsten Stellenwerts der Zahl_o Je grosser die Stellenzahl des Steuerbefehls ist, umso grosser ist die Genauigkeit, Hieraus ergibt sich ein weiterer vorteil der digitalen Yentile_o¥enn die einen Regelkreis steuernde Messung mit bestimmten vom gesteuerten Vorgang stammenden fraktionellen Schwankungen behaftet ist( die dem elektrischen Rauschen einer Schaltung vergleichbar sind) erhält man eine stbilere Regelung, wenn die Einheit des kleinsten Stellenwerts von der gleichen G-rössenordnung wie die zufälligen Schwankungen des Rauschens gewählt wirdo

Die Yentilelemente sind entlastete Steuerventile;, die so ausgeführt sind, dass sich die Eingänge der verschiedenen Ventile in dem Hohlraum 5 und die Ausgänge in dea Hohlräumen 7 und 8 befinden«, In lig_o1 sind die Steueranordnungen der Ventilelemente nicht gezeigt? wie aus J¹Ig₁,2 erkennbar ist, befinden sie sich oberhalb des Ventilkörpers 1, und sie werden später unter Bezugnahme auf l?ig_#2 im einzelnen erläutert« Diese Steueranordnungen sind vollständig in einem Schlagwetterschutzgehäuse 12 untergebracht, das gegebenenfalls fest mit

dem

mit dem Körper 1 verbunden sein kann«.

Die Ventilelemente sind im wesentlichen gleich ausgeführt und bestehen aus den gleichen Elementen?

- einem zylindrischen Hohlkörper 10, der aus drei Einsätzen , 101, 102 s 103 und zwei Schlussstücken 104 und 105 besteht, die mit Öffnungen versehen sind₉ nämlich einer Eingangsöffnung 5^a und zwei symmetrisch dazu liegenden Auslass= öffnungen 7^! und 8", wobei die Innenseiten der Einsätze die beiden Ventilsitze 106 und 107 tragen.;

- einer Stange 20_s welche die Ventilteller 21 und 22 trägt und in der Mittelöffnung desHohlkörpers gleitbar gelagert "ist;

<= Profilbuchsen 23 und 24 ₉ welche auf der Höhe öder Ventilsitze--fest, .mit der Ventiltellerstange verbunden sind und das G-esetz für die Änderung der abgegebenen Strömungsmenge bestimmen;

■=· ednem einstellbaren Anschlag 25» welcher den Hub der Ventiltellerstange in der Offenstellung des Ventils begrenzt;

einer

Λν

- einer Steuerspule 26 (3?ig_o2)₉ die einen Kern umgibt, welcher fest mit dem dem Anschlag gegenüberliegenden. Ende der Ventil-= tellerstange verbunden ist 5 ■

- einer 3?eder 27 (l⁾ig*2)_s die gegen das Venti!gehäuse abgestützt ist und auf die Ventiltellerstange eine axiale Kraft ausübt,, welche der von der Steuerspule ausgeübten Kraft entgegenwirkt«

Verschiedene Ventile haben gleiche Nenndurchmesser des Durchlasses, aber sie weisen im Offenzustand verschiedenartige Werte der Strömungsmenge auf_s welche durch das Profil des Zwischenraums zwischen der Profilbuchse mad dem Ventilsitz und durch die Stellung des Anschlags bestimmt sind₀ lia digitales Ventil mit sieben Ventilelementen braucht beispielsweise nur drei oder vier verschiedene Typen von Ventilelementen oder sogar noch weniger zu enthalten,,

Die wesentliche Bedingung für die Erzielung und Aufrechterhaltung der Genauigkeit der abgegebenen Strömungsmenge im Betrieb des Ventils ist eine genaue gegenseitige Lage des Körpers des Ventilelements und der Ventiltellerstange diese gegenseitige Lage muss unabhängig von de© Druck- und Teraperturbedingungen₉ unter denen das Ventil-arbeitet,-, mit der gleichen Genauigkeit aufrechterhalten -bleiben.

Diese Genauigkeit wird dadurch aufrechterhalten, dass eine ebene Fläche an der Oberseite des Körpers 1 abgedreht und als Bezugsebene für die Montage verwendet wird_o Wie erkenn bar ist, liegt das Schlussstück IO4 des Yentilhohlkörpers an dieser Fläche über eine grosse gleichfalls metallische Oberfläche an₀ Die verschiedenen Einsätze 101, 102 ₉ IO3 und das Schlussstück 105 stehen der Reihe nach miteinander gleichfalls über Metallflächen in Berührung, die also sehr genau definiert sind_o Diese Teile sind ohne Einfügung von Dichtungen durch Zusammendrücken eines Dichtungsrings 28 gegeneinander gepresst«, Zwischen den Einsätzen und dem Yentilkörper 1 sind am Umfang Dichtungsringe 28⁵ USWo angeordnet», Sie dienen zur Abdichtung der ]?ugen₀ Die Zentrierung der Ventiltellerstange 20 im Hohlkörper des Ventilelements erfolgt ausschliesslich durch den Einsatz 103 und das Endteil 29_s das auf das untere Ende der Stange 20 aufgeschraubt ist«, Dieses Endteil hat vorzugsweise ein dreieckiges Profil;, damit die Reibung zwischen dem Teil 29 und dem Einsatz 103 verringert wird und ein Druckausgleich möglich ist_o Damit die Genauigkeit der gegenseitigen Lage mit Sicherheit beibehalten wird;, ist Jede Dichtung zwischen den Metallteilen vermieden«, welche mit Ausnahme des Yentil-

körpers

körpers 1 aus .dem gleichen MaterM-₉ im allgemeinen Stahl hergestellt sind« Der Yentilkörper 1 ist vorzugsweise ein G-ussstück₉Die Dichtungsringe 28* dienen zum Ausgleich der unterschiedlichen Ausdetamg des Yentilkörpers 1 und der übrigen Teile! sie tragen nicht zur Zentrierung des Yentil«= elements bei., welche ausschliesslich durch die bearbeitete obere Fläche des Yentilkörpers 1 bestimmt wird, wodurch die Lage der Einsätze des Hohlkörpers des Ventilelements und des Teils 29 der Ventiltellerstange definiert wirdo

Zum Ausbau eines Ventilelements braucht lediglieh die ■ Dichtung 28 abgeschraubt zu werden^ Mit Hilfe eines Werkzeugs wird die ganze Anordnung aus dem Ventilkörper herausgezogen«, Jedes Ventilelement ist ferner so ausgeführt_s dass eine genaue Einjastierung des Wertes der abgegebenen Strömungsmenge im Offenzustand möglich ist ₉ wobei die Bearbeitungstoleranzen und die Härte des Stahls begrenzt sind, aus welchera die mechanischen Teile besteheny welche diesen Wert durch das Profil der Ventilsitze und der Prfilbuchsen bestimmen« Zu diesem Zweck ist das Ende des Hubs der Yentiltellerstange im Offenzustand des Yentils durch einen Anschlag definiert_s der für jedes Yentilelement einzeln einstellbar ist, so dass eine genaue Einjustierung jedes Yentilelements bei jeder Betriebsbedingung möglich ist„

- Die

Die Einstellung der Lage des Anschlags 25 erfolgt von aussen über eine an sich bekannte Einstellschraube 30_o Diese Ein-= Stellvorrichtung ist in einem Gehäuse 31 untergebracht, das auf einem Ansatz des Einsatzes 103 des entsprechenden Ventileleraents aufgesteckt ist«

Bei der in I¹Ig₀I dargestellten Ausführungsform sind die Ventilelemente geöffnet, wenn kein Erregungsstrom durch die Steuerspulen fliesst, und sie sind geschlossen*, wenn die Spule erregt wird_o Wenn die Ventilteller oberhalb der Ventilsitze und die Profilbuchsen unterhalb der Ventilsitze angeordnet werden.,, kann der umgekehrte Betrieb erhalten werden (vergloi^tig_e5)_e Die leder bestimmt die Lage der Stange 20 beim Fehlen eines Steuersignals in der Spule, d._eh"e bei dem in Tig„5 dargestellten AuBführungsbeispiel die Lage,, in welcher die Ventilteller auf die Sitze gepresst sind (Ventil geschlossen)_o

Die Elastizität der leder 27 bestimmt im allgemeinen die Ansprechzeitkonstante des Ventilelements_β Zur Verringerung dieser Zeitbnstante wird vorzugsweise eine Anordnung von konischen Sdern verwendete

lig_o2 lässt im einzelnen den Aufbau des oberhalb des Körpers 1 liegenden Teils des digitalen Ventils erkennen_o Das

Schlag-

Schlagwetterschutzgehäuse 12 ist in einerdiametralen Ebene aufgeschnitten, ebenso wie eine der Steuerspulen, die einem Ventilelement zugeordnet ist, von dem zur Vereinfachung angenommen ist, dass es das in I¹Ig₀I gezeigte Yentil IO istoDie verschiedenen-'Spulen sind im wesentlichen einander gleich, bis auf die Windungszahlen, welche von der Kraft der auf die Stange 20 drückenden Peder 27 abhängen«,

Der obere !Teil der Ventiltellerstange 20 endet in einem Kern 40, in welchem eine Ausnehmung vorgesehen ist, die die Feder 27 aufnimmt, deren anderes Ende gegen den verstärkten Boden 41 einer Hülse 42 abgestützt ist, welche über einen Befestigungsring mit der Oberseite des Ventil-

■'körpers 1 mechanisch fest verbunden ist. Die Hülse 42 besteht aus einem magnetischen Material, dessen magneti-■ sehe Kontinuität auf der Höhe eines Rings 42 ^r unterbrochen ist, der aus einem nicht magnetischen Material (beispielsweise Kupfer) besteht, wodurch ein Luftspalt auf der Höhe des Rings 40 gebildet wird, während die mechanische Kontinuität gewährleistet ist₀ Die Steue^spule 26 umgibt die Hülse 42«, üur Vereinfachung der Darstellung sind die die Spule bildenden Drähte nur in der oberen rechten und in der unteren linken Ecke dargestellt, doch bedecken natürlich die Windungen der Spule die ganze Hülse 42_O

. ■ .' Der

Der der Steuerspule zugeordnete Magnetkreis wird durch einen Käfig aus Magnetmaterial vervollständigt, der aus einem Ring 46s, den Stäben 48 und der Endscheibe 49 besteht,. Dieser Aufbau ist ausreichend durchbrochen,, dass eine Abfuhr der in der Spule durch denErregungsstrom erzeugten Wärme möglich ist_s Der Erregungsstrom wird den verschiedenen Spulen über die L©ter eines Kabels 51 zugeführt _s das schematisch bei der Öffnung 52 dargestellt ist, die zu diesem Zweck im Gehäuse 12 vorgesehen ist„ Das Kabel ist über einen Kabelkasten mit dem Speisestromkreis der Spulen verbunden₉ der später an Hand von I¹Ig₀O und 7 genauer beschrieben wird₀

Pig,, 3 zeigt im einzelnen den oberen Teil der Hülse 42, wobei I¹Ig₀ 3a die Ausführungsform von U¹Ig₀2 zeigt₉ während in ]?ig_e3b eine andere Ausführungsform dargestellt ist_o Wenn dieTerteilung des Magnetflusses im Innern des so gebildeten Magnetkreises untersucht wird₉ ist zu erkennen, dass sich das Magnetfeld der Spule 26 in den Eisenteilen des Aufbaus, also in der Hülse 42, deren Boden 41 und dem Kern 40 zu konzentrieren sucht«, Er schliesst sich über die Stäbe 48 und die Teile 46 und 49 ₉ die in Berührung mit der Hülse 42 stehen,, In einem Magnetkreis bleibt der Fluss an allen Stellen gleich gross, so dass das Magnetfeld an einem beliebigen Punkt des. "Magceb kreis esumgekehrt proportional zu dem Querschnitt des Magnetkreises an diesem Punkt 'ist«, In

der

der Zeichnung ist gestrichelt eine Feldlinie H dargestellte Auf der Höhe des Luftspalts 42" geht der Magnetfluss durch den Kern 40 mit verhältnismässig grossem Querschnitt«, Unter= halb des Kerns 40 tritt der Magnetfluss in luft ein₉ wobei sich die Feldlinien krümmen₉ und dann wird der Fluss von der Hülse 42 mit geringerer Dicke zusammengefasst «,Daher ist die magnetische Feldstärke in diesem leil des Magnetkreises grosser als in den übrigen Teilen,, und sie kann in bestimmten Fällen den Wert erreichen,, welcher der Sättigung des die Hülse bildenden Materials entspricht₉ was einen magnetischen Streufluss in der Luft und eine ungünstige Zunahme des magnetischen Widerstands des Kreises zur Folge hat₀ Bei der in Fig_o3b dargestellten Ausführungsform ist die Dicke des Bodens 41 der Hülse derart vergrässert«, dass die Länge der Hülse 42 kleiner als der Hub des Kerns 40 bleibt«, In diesem Fall ist der Magnetfluss niemals allein im Querschnitt der Hülse 42 zusammengefasst«, so dass keine Gefahr einer Sättigung mehr besteht₀

Figo4a und 4b zeigen sehr schematisch zwei Ausführungs« formen des Profils des Sitzes 106 und der Profilbuchse 123_e Die in Fig*4s dargestellte Ausführungsform entspricht einem grossen Wert der abgegebenen Strömungsmenge₉ während die Ausführungsforra von Fig«4b einem kleinen Wert der Strömungsmenge entspricht. Diese Ausführungsformea sind

natürlich

natürlich nur als Beispiele angegeben«,

]?ig₀5 zeigt schematisch die Yentiltellerstange und die Ansciiageinrichtung 25 für die Begrenzung des Hubs der Ventiltellerstange für den JaIl₉ dass der Betrieb gegenüber der zuvor beschriebenen Ausführungsform umgekehrt ist« Das untere Ende des Anschlags 25 trägt ein Gewinde, in welchem ein Eräger 53 festgelegt ist _oAuf diesen Träger stützt sich eine Buchse 54 ab_? die an ihrem oberen Ende durchlooht ist und am unteren Ende ein'Gewinde trägt, das mit einer Einstellschraube 55 zusammenwirkte Diese Ein·= stellschraube entspricht der Schraube 30 bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform« Es ist leicht zu erkennen, dass durch Verdrehen der Schraube 55 der Anschlag nach oben oder unten bewegt werden kann, -o.fe.ne dass er eine Drehbewegung erleidet«

ö zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Erregungsstromkreises für die Steuerspu^en 26 der Ventiltellerstangenj und J¹Ig₀? zeigt eine Kurvenschar der zeitlichen Änderung des durch dieErregungswicklung fliessenden Stroms im Zeitpunkt der Unterbrechung des Erregerstroms₀ i*ig_o6 zeigt die für die Erregung der Spule 26 verwendete Gleich-= stromquelle 62_Φ Die lolung ist in der Zeichnung durch die Vorzeichen + und ~ angedeutete Xn Serie mit der Quelle und der Spule 26 liegt ein Schalter 63₉ der den Steuer-=

organen

organen für das Ventil zugeordnet ist„Wenn der Schalter 63 geschlossen ist₉'fliesst ein bestimmter Strom durch die Spule 26 in der Richtung des Pfeils 64«> Parallel zu der Spule 26 in Bezug auf die Quelle 62 ist ein Serienkreis geschaltet, der aus einer Diode D und einem einstellbaren Widerstand R besteht«, Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, ist die Diode D so angeschlossen;, dass sie sich gegenüber der Quelle 62 wie eine unendlich grosse Impedanz verhalte Dies bedeutet, dass der Kreis D-R keine Rolle spielt, wenn der Schalter 63 geschlossen ist und der Erregungsstrom durch die Spule 26 fliesst₀ Sobald der Schalter 63 geöffnet wird, versucht die an den Klemmen der Spule 26 "induzierte Gegen~EMK sich der 11us©änderung zu widersetzen, welche durch das Öffnen des Schalters 63 hervorgerufen wird«, Diese Gegen—EME erzeugt an den Klemmen des Kreises D=R eine Potentialdifferenz, welche einen in der Richtung des Pfeils 65 durch den aus der Spule 26, dea Widerstand R und der Diode D gebildeten Kreis fliessenden Strom hervorruft, da die Diode D für den Durchgang dieses Stroms nur eine sehr kleine Impedanz aufweist„ Dadurch wird der normalerweise von der Quelle 62 hervorgerufene Strom verlängert« Es lässt sich zeigen, dass der zeitliche

Abfall

Abfall des Stroms vom Wert des Widerstands R abhängt₀ I¹Ig₉T zeigt drei verschiedene Änderungen dieses Stroms,, dessen Anfangswert bei m dargestellt ist, für drei Werte R.,R₂ und R~ des Widerstands R₀ Je kleiner der Widerstand R ist, d_eh«, beim Übergang vom Wert T~ zum Wert IL , umso langsamer nimmt der Strom in der Spule 26 ab_G Bei b ist der Stromwert dargestellt, der dem Abfallen der Ventiltellerstange eines Yentilelements entspricht,, Daraus ist zu ersehen, dass die mit t,₅ to und.'t~ bezeichneten Zeiten verschiedenen Ansprechzeiten des Yentils entsprechen, wenn angenommen wird, dass die Steuerung (Öffnen des Schalters 63) im Heitpunkt 0 erfolgtoDurch eine geeignete Staffelung der Widerstände R ist es daher möglich^ die Ansprechzeiten einer G-ruppe von Yentilelementen mit ähnlichen, aber verschiedenen Eigenansprechzeiten gleich zu machen und dadurch Ungleichmässigkeiten der Federn 27 auszugleichen_o

S chutzansprüche

Claims (1)

1. Schutsansprüche

   ο Digital-Analog-Umsetzer mit einer Gruppe von elektromagnetisch gesteuerten entlasteten Ventilelementen₉ "bei denen die Werte der abgegebenen Strömungsmenge den Gliedern einer geometrischen Reihe der Potenz zwei entsprechen^ dadurch gekennzeichnet, dass die entlasteten Ventilelemente in parallelen Öffnungen angebracht sind, die in einem im allgemeinen zylindrischen gegossenen Ventilkörper vorgesehen sind_s der einen ersten mittleren scheibenförmigen Hohlraum aufieist, welcher mit dem Strömungsmitteleinlass in Verbindung steht_s und zwei Hohlräume gleicher Form, die zu beiden Seiten des ersten Hohlraums liegen und mit dem Strömungsmittelauslass in Verbindung stehen und dass stegförraige Versteifungsglieder brückenartig quer durch die Hohlräume angeordnet sind«,

   Anordnung nach Anspruch 1·, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Aussenseite des Ventilkörpers abgerichtet ist₉ dass der feststehende Teil jedes Ventilelements aus einem Stapel von ringförmigen Metallteilen gebildet ist, welche ohne Einfügung von Dichtungen gegeneinander gepresst sind, dass das erste Metallteil gegen die abgerichtete Fläche angepresst ist, während die übrigen Metallteile an das erste durch Zusammenpressung einer an der gegenüberliegenden

   Aussenseite

   Aussenseite des Ventilkörpers angebrachten Dichtung ange« presst sind j dass zwei der Metallteile Ventilsitze tragen, welche mit beweglichen Ventiltellern und Profilbuchsen zusammenwirken^ und dass derfeststehende Teil darch einen hubbegrenzenden Anschlag abgeschlossen ist_s dessen Lage durch eine ausserhalb des Ventilkörpers angeordnete Einstellschraube einstellbar ist₀

   Anordnung nach Anspruch 2₉ dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Teil jedes Ventilelements aus einer Stange besteht5 die am einen Ende durch ein Zentrierungsteil mit dreieckigem Querschnitt abgeschlossen ist, welches mit dem letzten ringförmigen Teil des Stapels von ringförmigen Teilen zusammenwirkt und eine Ausnehmung aufweist,- in welche der hubbegrenzende Anschlag eingreift, und dass die Stange zwei Ventilteiller und zwei Profilbuchsen trägt und am anderen Ende durch einenKern aus magnetischem Material abgeschlossen ist, in welchem eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Feder angebracht ist»

   4e Anordnung nach Anspruch 3_S dadurchgekennzeichnet₉ dass der obere Teil der Ventiltellerstange jedes Elementar-=· ventils in einem magnetischen Aufbau beweglich ist₉ der ,

   aus

   aus einer dichten zylindrischen Hülse gebildet ist, die einen Ring aus einem nichtraagnetischen Material aufweist, welcher auf der Höhe des die Ventilteller= stange abschliessenden Kerns angeordnet ist, dass die Hülse durch eine Scheibe abgeschlossen ist, welche als Widerlager für die der Ventiltellerstange zugeordnete Feder dient, dass eine Steuerspule die Hülse umgibt, und dass der Magnetkreis durch einen Käfig aus magnetischem Material vervollständigt ist, der aus Stegen gebildet ist, welche durch zwei Schlussstücke miteinander verbunden sind, von: denen das eine an &,r Aussenseite des Ventilkörpers fest angebracht ist.