DE2432675C3

DE2432675C3 - Regelventil

Info

Publication number: DE2432675C3
Application number: DE19742432675
Authority: DE
Inventors: Louis Joseph Droitwich Worcestershire Bloom (Grossbritannien)
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1973-07-09
Filing date: 1974-07-08
Publication date: 1979-09-13
Also published as: DE2432675A1; FR2237103A1; FR2237103B1; IT1016314B; DE2432675B2; JPS5037913A; GB1469926A

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelventil für ein Strömungsmedium, mit einer zwischen Einström- und Ausströmöffnung angeordneten Lochplatte, einer Absperrplatte, die in einer zur Ebene der Lochplatte parallelen Ebene gleitbar über deren Fläche um eine Achse schwenkbar ist, einer Stellvorrichtung ,iur Veränderung der Stellung der Absperrplatte und einer Vorrichtung zur Veränderung der Bewegung der Absperrplatte bei einer durch die Stellvorrichtung veranlaßten Veränderung der Stellung der Absperrplatte.

Aus der britischen Patentschrift 12 74 676 ist bereits ein Regelventil für ein Strömungsmedium bekannt, das eine mit einer Vielzahl von Öffnungen versehene Platte enthält, über die eine Absperrplatte gleitend bewegbar ist, die von einer Stellvorrichtung um eine Achse geschwenkt werden kann. Die Schwenkbewegung dieser Absperrplatte ist durch eine Vorrichtung veränderbar, die sowohl die Schwenkachse als auch die Angriffsteile der Stellvorrichtung an der Absperrplatte zu bewegen vermag.

Bei der Bewegung der Absperrplatte über die mil den öffnungen versehene Platte nimmt die Absperrplatte infolge der Veränderungen der Lage der Schwenkachse als auch der Angriffsstellc der Stellvorrichtung immer einen anderen Weg. Da die Absperrpaltte aus einem harten Werkstoff besteht, neigt sie dazu, Verschleißmurken in die Lochplatte ein/.uschleifen. In den verschiedenen Stellungen der Absperrplatte sind dann die Verschleißmarken teils bedeckt, teils unbedeckt, so daß Strömungsmedium durchlecken kann und die Zumeßfunktion des Ventils beeinträchtigt wird.

Es stellte sich daher die Aufgabe, ein Regelventil der vorstehend beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, bei dem die Absperrplatte immer auf demselben Weg über die Lochplatte bewegt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Regelventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, ίο daß die Vorrichtung zur Bewegungsänderung der Absperrplatte einen drehbaren, von der Stellvorrichtung bewegbaren ersten Hebel, einen an der Absperrplatte befestigten drehbaren zweiten Hebel zum Bewegen eines an dem ersten und zweiten Hebel angreifenden Übertragungsgliedes mit der Absperrplatte und eine Vorrichtung zum Bewegen des Übertragungsgliedes und damit zur Änderung des Angriffspunktes des Übertragungsgliedes an mindestens einem der Hebel in bezug auf die Drehachse des betreffenden -Ό Hebels aufweist.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die

Absperrplatte stets denselben Weg bei der Bewegung über die Lochplatte nimmt. Falls auf diesem Weg Verschleißmarken entstehen, werden sie von der

2'> Absperrplatte abgedeckt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt
S" Fig. 1 einen Schreit durch eine Luftdruckverhältnis-Regelvorrichtung mit einem Ventil nach der Erfindung,

F i g. 2, 3 und 4 Teilschnitte längs der entsprechenden Linien in Fig. 1,

F i g. 5, 6 und 7 Teilschnitte längs der entsprechenden )^r> Linien in F i g. 3,

Fig. 8 eine Einzelheit der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig.9 eine schematische Darstellung der Regelvorrichtung von Fig. 1,

·»" F i g. 10 eine andere Ausführungsform eines Teils der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung und

Fig. 11 und 12 Schnitte längs der entsprechenden Linien in Fig. 10.

Die dargestellte Luftdruckverhältnis-Regelvorrich-

') tung besteht aus einem Gehäuse 10, das in mehrere Kammern unterteilt ist. Eine dieser Kammern 11 enthält ein Ventil 12. Die Regelvorrichtung befindet sich im Ansaugkanal einer Gasturbine, und die Kammer 11 ist mit einer Öffnung 13 versehen, durch die der

'■'ι Ansaugdruck Pt des Turbinenkompressors als erster Druck der Kammer 11 zugeführt wird. Ein zweiter Druck — der Zwischendruck P₁ des Kompressors —

tritt durch eine Öffnung 18 in eine Kammer 19(Fi g. 7) des Gehäuses 10 ein. Das Gehäuse 10 ist mit weiteren

>■"> Öffnungen 14, 15 versehen, durch die ein dritter Druck — der Förderdruck P₄ — des Turbinenkompressors jeweils in Kammern 16, 17 (F i g. 7) in dem Gehäuse 10 gelangt.

An der Kammer 11 befindet sich eine weitere ^W| Kammer 20. Die gemeinsame Wand 21 zwischen den Kammern 11, 20 ist mit mehreren Durchgangsöffnungen 22 versehen. Mittels einer Stellvorrichtung 23 innerhalb der Kammer 11 schwenkbar ist ein Nocken 24 gelagert. Der Nocken 24 ist mit einer haubenartigen ' Verlängerung 24,i versehen und hat daher zwei gegenüberliegende parallele Nockenflächen, /.wischen denen eirie bewegliche .Stößelrolle 25 geführt ist. Die Rolle 25 sitzt an einem Arm 26, der an dem Gehäuse 10

schwenkbar befestigt ist

Ebenfalls um eine Achse schwenkbar ist an dem Gehäuse 10 ein Arm 27 befestigt dessen Schwenkachse mit der Bewegungsachse des Nockens 24 zusammenfällt Der Nocken 24 wird im übrigen von einer Hohlwelle 28 getragen, in der eine Spindel 29 gelagert ist die den Arm 27 trägt Mit dem Arm 27 ist ein streifenförmiges Teil 30 verbunden, das mit dem Arm 27 um dessen Schwenkachse drehbar ist Am freien Ende des Teils 30 ist ein Trägerglied 31 befestigt an dem eine Absperrplatte 32 montiert ist die an einer Fläche der Wand 21 anliegt Die Absperrplatte 32 wird durch eine Feder 33, die zwischen dem Hebel 27 und dem Trägerglied 31 angreift gegen die Wand 31 gedrückt

An dem Gehäuse 10 ist eine um eine Achse schwenkbare Kurbel 34 mit einem Zahnsegment befestigt, das mit einer Schnecke 35 kämmt Mit dem freien Ende der Kurbel 34 ist durch Stifte ein Träger 36 verbunden. Die Hebel 26, 27 haben ebene Flächen 26a, 27a, die einander gegenüberliegen. Zwischen den Flächen 26a, 27a sitzt an dem Ende des Trägers 36, das dessen Verbindung mit der Kurbel 34 gegenüberliegt, eine Rolle 37. An dem Träger 36 befindliche Stifte 38 greifen an den Hebeln 26, 27 an und halten diese in Kontakt mit der Rolle 37. Der Hebel 27 wird durch eine Torsionsfeder 39 in einer Richtung vorgespannt und kann das Ventil mittels der Absperrplatte 32 schließen.

Im Betrieb bewirkt eine Bewegung des Hebels 27 eine Bewegung der Absperrplatte 32, die die Öffnungen 22 nach und nach freigibt und so eine Regulierung des Durchflusses zwischen den Kammern 11,20 ermöglicht. Der Nocken 24 hat ein Profil, wie es durch den gestrichelten Umriß in F i g. 2 dargestellt ist, so daß eine Bewegung des Nockens 24 aus einer Mittellage in die eine oder andere Richtung den Habel 27 um dessen Drehpunkt nach rechts (gemäß der Darstellung in F i g. 2 und 4) drückt und die Öffnungen 22 nach und nach freigegeben werden.

Beim Drehen der Schnecke 35 durch die Welle 40 (F i g. 3) wird die Kurbel 34 verschwenkt und verschiebt den Angriffspunkt der Rolle 37 an den Hebeln 26, 27. Die Konstruktion ist dabei so getroffen, daß der Abstand des Angriffspunkts der Rolle 37 von der Schwenkachse des Hebels 26 größer als von der Schwenkachse des Hebels 27 ist. Der Einfluß der Bewegung der Rolle 37 ist damit auf den Hebel 27 größer als auf den Hebel 26. Die Reaktion des Hebels 27 und damit der Absperrplatte 32 auf Bewegungen der Stellvorrichtung 23 kann daher ohne weiteres eingestelltwerden.

Neben d^n Öffnungen 12 hat die Wand 21 eine Bypass-Öffnung 41, die durch ein Magnetventil 42 verschlossen werden kann. Die Wand 21 hat ferner eine verstellbare Durchflußdrosselstelle 43, deren Querschnittsfläche durch einen Gewindezapfen 44 geändert werden kann, der durch ein Schneckengetriebe 45 gedreht werden kann.

Die Kammer 20 steht über eine Öffnung 50 mit der Kammer 16 in Verbindung. Ein schneidenförmiges Schließglied 51 wirkt mit der Öffnung 50 zusammen und bildet eine verstellbare Durchflußdrosselstelle. Die Schneide 51 ist durch eine Spindel 52 bewegbar, die in dem Gehäuse 10 drehbar gelagert ist und die sich abgedichtet von der Kammer 16 zu einer weiteren Kammer 53 in dem Gehäuse 10 erstreckt. Die Kammer 53 wird durch eine öffn'ing 54 mit dem Kompressor-Ansaugdruck /Ι beaufschlagt. Ein evakuierter Federbalg 55 in der Kammer 53 reagiert auf den Druck P₁, und an ihr liegt ein Hebel 56 an, dessen Stellung von einem Torsionsrchr57 auf die Spindel 52 übertragen wird.

Die Schneide 51 wird von einer Anordnung 58 getragen, mit der die Relativstellungen der Schneide 51 s und der Spindel 52 eingestellt werden können. Die Schneide 51 sitzt an zwei parallelen Federstreifen 60, die die Fläche der Schneide trotz einer Schwenkbewegung der Spindel 52 in Kontakt mit einer ebenen Fläche 61 an der Wand zwischen den Kammern 16,20 halten. An der

ίο Spindel 52 sitzt ein Trägerblock 62 mit einer einstückig angeformten Gewindebuchse 63, durch die sich eine Stange 64 mit einem Flansch erstreckt an der die Streifen 60 befestigt sind. Eine Gewindehülse 65 greift an der Buchse 63 an und legt sich gegen den Flansch der Stange 64. Die Hülse 65 ist durch ein Schneckengetriebe 66 drehbar, um die Schneide von der Fläche 61 weg und auf sie zu zu bewegen.

Der Trägerblock 62 ist so ausgebildet daß der Teil 62a, der die Buchse 63 enthält dem übrigen Teil 62a des Blocks gegenüber federnd bewegbi^ ist. Der Teil 62b trägt eine Schraube 68, die sich gegen de.« Teil 62a legt, so daß die Vorderkante der Schneide 51 der öffnung 50 gegenüber unabhängig von der Bewegung der Spindel 52 eingestellt werden kann. Die Stange 64 kann in der Buchse 'z3 durch ein Werkzeug gedreht werden, das an der Stange 64 angreift so daß der Winkel zwischen der Vorderkante der Schneide 51 und der Achse der Spindel 52 geändert werden kann. Die Geschwindigkeit, mit der die Schneide 51 die öffnung bei konstanter Drehzahl der Spindel 52 bedeckt oder freilegt, ist damit einstellbar.

Die Kammer 20 steht mit dem Inneren eines Balges 70 in Verbindung, der in der Kammer 53 untergebracht ist. Ein weiterer Balg 71, der sich ebenfalls in der

Jj Kammer 53 befindet, ist evakuiert. Die Bälge 70, 71 greifen an gegenüberliegenden Enden eines Hebels 72 an, der an einer Welle 73 befestigt ist, wobei die Anordnung eine solche ist, daß bei einer Erhöhung des Druckes im Balg 70 oder einer Verringerung des Druckes P₁ die Welle 73 in den F i g. 1 und 9 durch den Hebel 72 nach rechts gedreht wird.

Wie in den Fi g. 8 und 9 dargestellt, ist die Welle 73 ferner mit einem weiteren Hebel 74 verbunden, von dem ein Ende als ein Schließglied für eine öffnung 75 dient,

■» j die damit eine dritte verstellbare Durchflußdrosselstelle bildet. Die Einströmöffnung 15 (F i g. 7 und 9) steht mit der Öffnung 18 über ein Strömungspotenliometer in Verbindung, das von einer Durchflußdrosselstelle 76 und einer Venturidüse 77 gebildet wird. Zwischen der

ίο Einströmöffnung 15 und der Drosselstelle 76 befindet sich ein Filter 78; ein weiteres Filter 79 isi in d~~ Verbindungsleitung zwischen der Drosselsteile 76 und dir Venturidüse 77 sowie einer unveränderlichen Durchflußdrosselstelle 80 in einem Kanal 81 angeord-

Vi net. Der Kanal 81 sieht mit der öffnung 75 (Fi g. 8) über eine verstellbare Drosselstelle 82 mit dem Druck P\ und über einen Ausströmkanal 83 mit einem Ausströmanschluß 84 für die Vorrichtung als Ganzes in Verbindung. Im Betrieb strömt Luft aus der Öffnung am

Hi Sehneidenregelglied 51 mit einer Geschwindigkeit vorbei, die von dem Druck P₁ abhängt, der den Balg 55 beaufschlagt. Diese Luft strömt parallel durch die Drosselstelle 43 und das Ventil 12 und zurück zum Druck P\ und erzeigt so in der Kammer 20 einen

■ ' Zwischenregeldruck P</, dessen Wert somit von P\ und von der Einstellung des Ventils 12 abhängt. Zwischen der Verlagerung der Stellvorrichtung 23 aus der Mittellage und dem Wer; des Regeldrucks Pa/ besteht

eine lineare Beziehung. Wie vorstehend beschrieben, kann diese lineare Beziehung so eingestellt werden, daß gewünschte Neigungen der Vcntilkcnnlinic genau eingestellt werden können.

Der durch die Drücke l\ und Pi hervorgerufene Luftstrom zwischen den öffnungen 15, 18 erzeugt oberhalb der Drossclstclle 80 einen Zwischendruck /'4/1 Die Parallel durch die Drosselstelle 80, die Drosselstelle

82 und die öffnung 75 strömende Luft erzeugt im Kanal

83 einen Druck KPu\ der vom Durchfluß durch die Öffnung 75 und damit vom Druck P\ und P₄/ abhängt. Der Druck ΚΡαγ wird einer auf Druck ansprechenden Regeleinrichtung in der Brennstoffzurneßvorrichtung der Turbine zugeleitet.

Das Magnetventil 42 ist normalerweise geschlossen. Wenn das Ventil 42 geöffnet wird, fällt der Druck P,/ in der Kammer auf einen niedrigeren Wert, er kann aber anschließend irotzdcm durch das Ventii i2 linear geändert werden.

Eine andere Schneidcnregelanordnung, die in den Fig. 10, Il und 12 dargestellt ist, weist einen Schlitten 90 mit einem einstückig angeformten Ansatz 91 auf, der eine Bohrung hat, die ein Aufspannen des Schlittens 90 auf einer Eingabespindel 92 ermöglicht. An dem Schlitten 90 ist ein um einen Zapfen 93 schwenkbarer erster Hebel 94 befestigt. Der Hebel 94 hat neben dem Zapfen 93 einen Anschlag 95 und bildet somit einen dreiarmigen Hebel.

Koaxial zu der Bohrung in dem Ansatz 91 ist in dem Schlitten 90 schwenkbar ein Bolzen 96 montiert. An dem Bolzen 96 ist pin zweiter Hebel 97 befestigt, und durch den Bolzen 96 und den Hebel 97 erstreckt sich eine geflanschte Stange 98, so daß der Bolzen 96, der Hebel 97 und die Stange 98 sich gemeinsam um die Achse des Bolzens 96 bewegen. Der Hebel 97 ist ein einarmiger Hebel und greift mit einem Ende an dem Anschlag 95 des Hebels 94 an. Zwischen dem anderen Ende des Hebels 97 und dem dem Bolzen 93 gegenüberliegenden Ende des Hebels 94 ist eine Druckfeder angeordnet.

Am Flansch 99 der Stange 98 sind zwei Federstreifer 100 befestigt, an deren anderen Enden ein Rcgclglied ir Form eines Schneidenblattes 101 angebracht ist Unterlegscheiben 102 zwischen dem Flansch 99 unc einer angrenzenden Fläche des Hebels 97 ermöglichen das Schncidenblatt 10 mit einer Fläche in Berührung zi bringen, die eine zugehörige Zumeßöffnung hat. Rim Fläche des Hebels 97, die den Unterlegscheiben IO; gegenüberliegt, ist mit mehreren sich radial erstrecken den Zähnen 103 versehen. Der Teil 98a der Stange 98 die sich aus dem Bereich des Hebels 97 hinaus erstreckt hat einen Vierkantquerschnitt und geht durch eir Vierkantloch in einer Flanschbuchsc 104. Der Flansch der Buchse 104 ist ebenfalls mit sich radial erstrecken den Zähnen versehen, die den Zähnen 103 komplemen tär sind und mit diesen im Eingriff stehen. Am Hebel 9/ und an der Buchse 104 sind 48 Zähne mit gleichen" Abstand vorhanden. Die vordere Kante des Schneiden blattes 101 kann damit in Schritten von 7,5" gegenüber der Achse der Welle 92 verstellt werden. Zwischen der Buchsen 106, 107, die auf dem Stangenteil 98,· verschiebbar sind, sitzt eine Druckfeder 105. Die Buchse 107 liegt an einem Sprengring 108 auf der Stange 98 an Die Feder 105 spannt somit die verzahnten Teile gegeneinander und drückt auch den Flansch 99 zu derr Hebel 97 hin.

In den. Schlitten sitzt eine Schraube 109. die an einerr Anschlag 110 an dem Ende des Hebels 94 angreift, da< dem Drehbolzen 93 gegenüberliegt. Das Hebelarmverhältnis des Hebels 94 beträgt 10:1, und die Schraube 109 kann deshalb ein relativ grobes Gewinde haben und trotzdem noch eine Feineinstellung der Achse der Stange 98 gegenüber dem Schlitten 90 ermöglichen.

Das Regelventil ist in erster Linie zur Regelung des Brennstoffzuflusses zu einer Gasturbinenanlage be stimmt, kann aber auch zur Durchflußregelung vor Flüssigkeiten und Gasen bei chemischen Prozesser sowie zur genauen Durchflußregelung von Heiz- unc Kühlmedien verwendet werden.

Hierzu / Bian ^.eicnnunaen

Claims

Patentansprüche:

1. Regelventil für ein Strömungsmedium, mit einer zwischen Einström- und Ausströmöffnung angeordneten Lochplatte, einer Absperrplatte, die in einer zur Ebene der Lochplatte parallelen Ebene gleitbar über deren Fläche um eine Achse schwenkbar ist, einer Stellvorrichtung zur Veränderung der Stellung der Absperrplatte und einer Vorrichtung zur Veränderung der Bewegung der Absperrplatte bei einer durch die Stellvorrichtung veranlaßten Veränderung der Stellung der Absperrplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Bewegungsänderung ' der Absperrplatte (30, 32) einen drehbaren, von der Stellvorrichtung (23) bewegbaren ersten Hebel (26), einen an der Absperrplatte (32) befestigten drehbaren zweiten Hebel (27) zum Bewegen eines an dem ersten und zweiten Hebel (26, 27) angreifenden Übertragungsgliedes (37) rrjt der Absperrplatte (32) und «ine Vorrichtung (34—36) zum Bewegen des Übertragungsgliedes (37) und damit zur Änderung des Angriffspunktes des Übertragungsgliedes an mindestens einem der Hebel (26 oder 27) in bezug auf die Drehachse des betreffenden Hebels aufweist.

2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Drehachse des einen Hebels (26) vom Angriffspunkt des Übertragurigsgliedes (37) immer größer ist als der Abstand der Drehachse des anderen Hebels (27) vom Angriffspunkt des Übe. .ragungsgliedes (37).

3. Regelventil nach Ansprucr 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (37) ein an den einander zugekehrten Flächen der Hebel (26, 27) anliegender Wälzkörper ist.