DE3423784A1

DE3423784A1 - Negativer druckregler

Info

Publication number: DE3423784A1
Application number: DE19843423784
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. Dr. Wien Bauer
Original assignee: ENFO Grundlagen Forschungs AG
Current assignee: ENFO Grundlagen Forschungs AG
Priority date: 1983-07-19
Filing date: 1984-06-28
Publication date: 1985-01-31
Also published as: IT8421910A1; FR2549567A1; GB2143621A; FR2549567B1; GB8418286D0; IT1176393B; GB2143621B; ATA264583A; IT8421910A0; AT385137B

Description

PATENTANWÄLTE 350

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Köln, den 27«06_o1984 Iu Reg.~Nr_e: Ef 205

Anm_e:

ENFO Grundlagenforschungs AG,

Aaretalstraße 15, CH-5312 Döttingen (Schweiz)

Titeli Negativer Druckregler

Die Erfindung bezieht sich auf einen negativen Druckregler, der Änderungen des ihm am Eingang zugeführten Primärdruckes in dazu gegensinnige Änderungen des am Ausgang abgegebenen Sekundärdruckes überführt, mit einem Gehäuse, in dem eine vom Primärdruck gegen die Kraft einer Feder beaufschlagte Membrane angeordnet ist, die ein Regelventil steuert, wobei zusätzlich zum Eingang und zum Ausgang für das Druckmittel eine von der Ausgangsseite wegführende Entlastungsöffnung vorgesehen ist.

Druckregler dieser Bauart werden zur Betätigung von Stelltrieben in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebsdruck pneumatischer Anlagen verwendet, z.B. bei der Regelung der Liefermenge von Verdichtern. Mittels des Druckreglers kann beispielsweise die Drehzahl der Antriebsmaschine oder eine in die Saugleitung eingebaute Drosselvorrichtung in Abhängigkeit vom Enddruck des Verdichters verstellt werden.

Bei den bekannten negativen Druckreglern der eingangs angeführten Bauart steuert der mit der Membrane antriebsverbundene Verschlußkörper des Regelventils einen Verbindungskanal zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Reglergehäuses. Dieser Verbindungskanal wird durch die auf die Membrane wirkende Feder offengehalten, solange auf der Eingangsseite ein verhältnismäßig kleiner Druck herrscht. Hiebei wird im wesentlichen der volle Eingangsdruck durch den offenen Verbindungskanal auf die Ausgangsseite übertragen. Sobald der am Eingang zugeführte Primärdruck die Kraft der Membranfeder überwindet, schließt das Regelventil, so daß die Zufuhr von Druckmittel zur Ausgangsseite fortschreitend unterbunden wird. Aufgrund des Abströmens von Druckmittel durch die von der Ausgangsseite wegführende Entlastungsöffnung verringert sich hierauf mit steigendem Primärdruck der am Ausgang herrschende Sekundärdruck.

Diese bekannten Regler arbeiten in funktioneller Hinsicht durchaus zufriedenstellend. Sie weisen aber aufgrund der für ihre Funktion unerläßlichen, dauernd offenen Entlastungsöffnung einen ständigen Verbrauch an Druckmittel auf. Dieser Druckmittelverbrauch tritt gerade dann auf, wenn sich am Eingang noch nicht der volle Druck aufgebaut hat, also während einer Betriebsphase, in der zu wenig Druckmittel vorhanden ist. Dadurch wird neben einem überflüssigen Energieverbrauch auch der Aufbau des Betriebsdruckes, z.B. bei einer stufenlosen Regelung der Liefermenge eines Verdichters, verzögert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten negativen Druckregler so zu verbessern, daß ein dauerndes Ab-

strömen von Druckmittel und die damit verbundenen Nachteile und Verluste vermieden werden.

Der erfindungsgemäße Druckregler ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingang und dem Ausgang ein Verbindungskanal mit engem Querschnitt vorgesehen ist und als Regelventil die Entlastungsöffnung durch den mit der Membrane antriebsverbundenen Verschlußkörper gleichsinnig zum Primärdruck gesteuert ist. Im Unterschied zu den bisher bekannten Ausführungen wird beim erfindungsgemäßen Druckregler nicht der Verbindungskanal zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite gesteuert, sondern vielmehr die Entlastungsöffnung. Dadurch werden Verluste durch überflüssiges Abströmen von Druckmittel durch die Entlastungsöffnung weitgehend vermieden. Die durch das Regelventil gesteuerte Entlastungsöffnung ist nur dann offen, wenn der Primärdruck auf der Eingangsseite zu hoch ist, also ohnehin zuviel Druckmittel vorhanden ist.

Mit besonderem Vorteil kann der erfindungsgemäße Druckregler für die Regelung von Verdichtern verwendet werden, insbesondere für die stufenlose Saugdrosselregelung von Schraubenverdichtern. Dabei ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung der Gesamtanordnung, weil für die Betätigung der Drosselklappe lediglich ein einfacher Stellzylinder erforderlich ist. Bei sich aufbauendem Druck wird der Stellzylinder über den erfindungsgemäßen Druckregler vom Druck beaufschlagt, wodurch die Saugdrossel gegen die Kraft ihrer Schließfeder kontinuierlich geöffnet wird. Die Entlastungsöffnung bleibt bis zur Erreichung des vollen Druckes geschlossen, so daß kein Verbrauch an Druckmittel auf-

'.ritt. T->t wenn der Enddruck über den Sollwert steigt, der Verdichter also zuviel fördert, beginnt der Druckmittelverbrauch des Reglers gleichzeitig mit der Schließbewegung der Saugdrossel. Wenn bei Leerlauf die Saugdrossel geschlossen ist, hat der Regler seinen größten Verbrauch an Druckmittel und sichert dadurch auch den gewünschten Abblaseeffekt für die Undichtheitsmenge der Saugdrossel, die bekanntlich bei Schraubenverdichtern für die Aufrechterhaltung der Schmierung erforderlich ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Verbindungskanal in einer Trennwand zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Gehäuses vorgesehen sein, die der Verschlußkörper des Regelventils oder dessen Antrieb mit kalibriertem Spiel durchsetzt. Dadurch ergibt sich eine einfache Durchführung der Antriebsverbindung zwischen der Membrane und der Entlastungsöffnung, wobei keinerlei Abdichtung erforderlich ist, die z.B. aufgrund von auftretender Reibung, die Regelgenauigkeit beeinträchtigen könnte. Der Verbindungskanal kann aber auch ganz oder teilweise aus wenigstens einer Bohrung in der Trennwand zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Gehäuses oder aus einem Umgehungskanal bestehen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Druckreglers an Hand der Zeichnung, in der eine beispielsweise Ausführungsform im axialen Mittelschnitt gezeigt ist.

Der dargestellte negative Druckregler besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Eingang 2 für den Primärdruck und einem Ausgang 3 für de_ä, Sekundärdruck. Auf das Gehäuse 1 ist ein Deckel 4

aufgesetzt, der eine Membrane 5 festklemmt und eine die Membrane 5 belastende Feder 6 aufnimmt. Die Feder 6 ist auf einem Feder-teller 7 abgestützt, der zur Einstellung der Vorspannung der Feder 6 mit Hilfe einer Schraube 8 verstellt werden kann. Mit ihrem anderen Ende liegt die Feder 6 auf einem Membranteller 9 auf, der mit einer Schraube 10 an der Membrane 5 befestigt ist.

Zwischen dem Eingang 2 und dem Ausgang 3 ist das Gehäuse 1 durch eine Trennwand 11 unterteilt, u.zw. in einen Eingangsdruckraum 12 und einen Ausgangsdruckraum 13. Der Eingangsdruckraurn 12 ist von der Membrane 5 begrenzt, an deren Membranteller 9 der Verschlußkörper 14 eines Regelventils 15 befestigt ist. Der Verschlußkörper 14 durchsetzt die Trennwand 11 mit kalibriertem Spiel,so daß zwischen dem Eingangsdruckraum 12 und dem Ausgangsdruckraum 13 ein Verbindungskanal 16 mit engem Querschnitt gebildet ist. Der Verschlußkörper 14 steuert die Entlastungsöffnung 17 eines Entlastungskanals 18, der aus dem Ausgangsdruckraum 13 ins Freie führt.

Im drucklosen Zustand, den die Zeichnung zeigt, ist das Regelventil 15 geschlossen."Durch den Eingang 2 zugeführtes Druckmittel gelangt aus dem Eingangsdruckraum 12 durch den Verbindungskanal 16 in den Ausgangsdruckraum 13, in dem sich ein Druck aufbaut, der am Ausgang 3 als Sekundärdruck zur Verfügung steht. Der Druckregler bleibt in dieser Stellung, bis sich der volle Solldruck aufgebaut hat. Während dieser Zeit bleibt die Entlastungsöffnung 17 und damit auch der Entlastungskanal 18 geschlossen, so daß keine Druckverluste auftreten. Der Solldruck kann durch Wahl der Vorspannung der Feder 6 mit Hilfe der

Schraube 8 eingestellt werden.

Sobald der im Eingangsdruckraum 12 auf die Membrane 5 wirkende Primärdruck die Kraft der Feder 6 überwindet, wird der Verschlußkörper 14 vonn der Entlastungsöffnung 17 abgehoben und so der Entlastungskanal 18 mit steigendem Druck durch das Regelventil 15 freigegeben. Dadurch sinkt der Druck im Ausgangsdruckraum 13 und der am Ausgang abgenommene Sekundärdruck. Je nach der insgesamt gewählten Regelungsanordnung wird dadurch eine Stellbewegung ausgelöst, die einem weiteren Ansteigen des Primärdruckes entgegenwirkt. Sobald der Solldruck wieder erreicht ist, schließt das Regelventil 15 den Entlastungskanal 18 wieder, so daß der Sekundärdruck nicht weiter gesenkt wird.

Durch die Steuerung des Entlastungskanals 18 wird erreicht, daß während des Aufbaues des Druckes, solange also noch zuwenig Druckmittel vorhanden ist, kein Druckverlust durch Abströmen von Druckmittel durch den Entlastungskanal 18 verursacht wird. Der Entlastungskanal 18 wird erst geöffnet, wenn der volle Enddruck erreicht ist, worauf dann Druckmittel ohne Nachteil abströmen kann, da in dieser Betriebsphase ohnehin zuviel Druckmittel vorhanden ist, bzw. im Falle des Regeins einer Verdichteranlage zuviel Druckmittel gefördert wird. In dieser Betriebsphase ist, z.B. bei der stufenlosen Drosselregelung von Schraubenverdichtern, das Abblasen von Druckmittel im Leerlaufbetrieb sogar erwünscht, da zur Aufrechterhaltung der Schmierung des Verdichters die Förderung desselben nicht zur Gänze abgestellt werden kann und die dadurch über den Verbrauch hinaus geförderte Druckmittelmenge durch das Abblasen beseitigt wird.

Im Ausführungsbeispiel ist der Verbindungskanal 16 aus dem Spiel zwischen dem Verschlußkörper 14 des Regelventils 15 und der Durchführung in der Trennwand 11 gebildet. Entweder zusätzlich zu diesem Spiel oder aber an Stelle desselben können in der Trennwand 11 auch eine oder mehrere Bohrungen vorgesehen seins die den Verbindungskanal bilden. Auch ein eigener Umgehungskanal zwischen dem Eingang und dem Ausgang ist im Rahmen der Erfindung möglich. Die Antriebsverbindung zwischen der Membrane und dem Verschlußkörper des Regelventils kann dann abgedichtet sein, z.B. durch eine eigene Dichtungsmembrane im Zugs der Kraftübertragung für die Betätigung des RegelventiIs „

Patentansprüch-e:

Claims

Patentenspröche:

Ij Negativer Druckregler, der Änderungen des ihm am Eingang zugeführten Primärdruckes in dazu gegensinnige Änderungen des am Ausgang abgegebenen Sekundärdruckes überführt, mit einem Gehäuse, in dem eine vom Primärdruck gegen die Kraft einer Feder beaufschlagte Membrane angeordnet ist, die ein Regelventil steuert, wobei zusätzlich zum Eingang und zum Ausgang für das Druckmittel eine von der Ausgangsseite wegführende Entlastungsöffnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingang (2) und dem Ausgang (3) ein Verbindungskanal (16) mit engem Querschnitt vorgesehen ist und als Regelventil (15) die Entlastungsöffnung (17) durch den mit der Membrane (5) antriebsverbundenen Verschlußkörper (14) gleichsinnig zum Primärdruck gesteuert ist.
2. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (16) in einer Trennwand (11) zwischen dem Eingang (2) und dem Ausgang (3) des Gehäuses (1) vorgesehen ist, die der Verschlußkörper (14) des Regelventils (15) oder dessen Antrieb mit kalibriertem Spiel durchsetzt.
3. Druckregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (16) ganz oder teilweise aus wenigstens einer Bohrung in der Trennwand (11) zwischen dem Eingang (2) und dem Ausgang (3) des Gehäuses (1) besteht.