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Druckumformer zur Übertragung einer Impulskraft auf Regeleinrichtungen
Gegenstand der Erfindung ist ein Druckumformer zur Übertragung einer Impulskraft
auf Regeleinrichtungen, bei dem durch die Impulskraft eine in zwei parallelen Teilströmen
ständig strömende Steuerflüssigkeit beeinflußt wird, deren Druckänderung auf einen
Steuerkolben einwirkt.
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Die Erfindung besteht darin, daß als die Ausflußquerschnitte der beiden
Flüssigkeitsströme beeinflussendes Verstellorgan ein in der Strömungsachse -beweglicher
rohrförmiger Körper dient, der gegenüber zwei in je einem der beiden Flüssigkeitsströme
liegenden Drosselkörpern derart verstellt wird, daß sich bei dieser Bewegung die
Ausflußquerschnitte wechselseitig ändern.
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In der Abb. i ist das allgemeine Schema einer Regelanordnung mit zwei
parallelen Teilströmen eines Hilfssteuermittels dargestellt, während die Abb. 2
bis 4 Ausbildungsmöglichkeiten des Regelumformers gemäß der Erfindung darstellen.
Das zu regelnde Mittel, das gasförmig oder flüssig sein kann, strömt durch ein Rohr
i einem Reduzierventil zu, das es durch das Rohr 2 verläßt. Um den Zustand des Mittels
im Rohr 2 konstant zu halten, müssen die Ventilkegel 3 entsprechend seinen Schwankungen
verstellt werden. Hierzu dient ein Kraftschalter 4, der in bekannter Weise eine
Druckflüssigkeit steuert, die auf einen mit den Ventilkegeln 3 verbundenen federbelasteten
Verstellkolben 5 einwirkt. Die Beeinflussung der Regeleinrichtung in Abhängigkeit
von den Schwankungen des zu regelnden Mittels kommt folgendermaßen zustande. An
das Rohr 2 ist eine Leitung 6 angeschlossen, die in einen durch eine Membran 7 abgeschlossenen
Raum 8 mündet. Die Membran trägt eine Stange 9, die an einem Verstellhebel io angreift.
Der Drehpunkt des Hebels io wird durch eine Schneide i i gebildet, gegen die der
Hebel io durch eine Feder 1s angedrückt wird.
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Durch eine Leitung 13 wird die Hilfsflüssigkeit sowohl dem
Kraftschalter 4 wie auch der Leitung 14 zugeführt, die sich in zwei Stränge
15 und 16 teilt. Durch die Drosselorgane 17 und 18 wird der Druck der Hilfsflüssigkeit
auf einen bestimmten Wert gemindert. Die Flüssigkeit gelangt durch die Leitungen
15 und 16 zu den Ventilgehäusen i9-und 2o mit den Ventilsitzen :2i und 22 und den
Ventilkegeln 23 und 24. Diese Ventilkegel 23 und 24 sitzen auf einer gemeinsamen
Spindel 25, die am Hebel io gelagert ist. Es sei angenommen, der Hebel io stände
in seiner Mittellage. Dann strömt die Flüssigkeit durch die Ventilgehäuse i9 und
20 in gleichen Mengen, so daß auch der eDruck in den Leitungen 27 und 28 gleich
ist und keine
Kraft auf den im Zylinder 29 beweglichen Kolben
30 ausgeübt wird. Ändert sich jetzt aus irgendeinem Grunde der Druck im Rohr
2 beispielsweise derart, daß er sinkt, so verringert sich dadurch auch der Druck
im Gehäuse 8, so daß sich die Membran 7 nach unten durchbiegt und der Hebel io verstellt
wird. Durch diese Bewegung wird das Ventil 23 etwas geschlossen, das Ventil 24 weiter
geöffnet. Infolgedessen steigt -in der Leitung 27 der Druck, während er in der Leitung
28 abnimmt. Durch die hierbei auftretende Druckdifferenz zwischen den Räumen
31 und 32 des Zylinders 29 wird der Kolben 3o abwärts bewegt und @ dadurch
auch der Steuerkolben 33 des Kraftschalters 4, wodurch in bekannter Weise der Druckflüssigkeit
aus der Leitung 13 ein Weg über den Verstellkolben 5 eröffnet wird, der sich infolgedessen
abwärts `bewegt und dadurch die Ventile 3 so weit öffnet, daß die Drucksenkung des
Rohres 2 ausgeglichen wird. Bei Drucksteigerung im Rohr 2 verläuft der Vorgäng umgekehrt.
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Die Ausbildung der Ventile 23 und 24 in der eben angegebenen Weise
bringt für die Wirkung der Einrichtung den Vorteil mit sich, daß die Ventilbewegung
durch die in den Ventilgehäusen auftretenden Drücke unterstützt wird. Einer Schließbewegung
des Ventils entspricht eine Druckerhöhung im zugehörigen Ventilgehäuse, die auf
ein weiteres Schließen des Ventils hinwirkt.
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Abb. 2 zeigt eine ähnliche Einrichtung wie Abb. i, und zwar mit unmittelbarer
Verstellung des Ventils, d. h. ohne Zwischenschaltung eines Kraftschalters. Für
die gleichen Teile sind die gleichen Bezeichnungen gewählt wie in Abb. i. Der wesentliche
Unterschied gegenüber der Anlage nach Abb. i liegt in der Ausbildung des Organes,
durch das die beiden Flüssigkeitsströme beeinflußt werden. Es besteht nämlich gemäß
der Erfindung nicht aus zwei zwangläufig miteinander gekuppelten Ventilen, sondern
aus einem rohrförmigen Körper mit :Steuerschlitzen. je nach der Bewegung des Hebels
io wird die Länge der Ausflußschlitze 34 und 35 geändert und - dementsprechend auch
der Druck im Raum i9 und 2o. Die Druckdifferenz wirkt dann wie im Falle der Abb.
i auf einen federbelasteten Verstellkolben 5.
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Bei den beiden bisher dargestellten Einrichtungen war nur ein Teil
der die Flüssigkeitsströnme beeinflussenden Einrichtung verstellbar. Die Wirkung
der Einrichtung kann gegebenenfalls dadurch verbessert werden, daß man .auch den
zweiten Teil, der zur Beeinflussung der Flüssigkeitsströme erforderlich ist, einstellbar
macht, d. h., daß die Drosselverhältnisse veränderlich sind.
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Ein Beispiel hierfür bietet die Abb. 3. Zum Verändern der Flüssigkeitsströme
dient ein längs seiner Achse beweglicher rohrförmiger Körper 36, der sich gegen
feststehende nadelartig ausgebildete Bolzen 37 und 38 bewegt. Wie die Abbildung
zeigt, sind die Bolzen 37 -und 38 mit Gewinde versehen, so daß sie beliebig von
Hand eingestellt werden können. Man erreicht durch diese Anordnung, daß die Empfindlichkeit
der Einrichtung verändert werden kann, oder daß man von vornherein den Einfluß der
einzelnen Flüssigkeitsströme ändern kann.
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In Abb. 4 ist schematisch dargestellt, daß die beiden die Flüssigkeitsströme
beeinflussenden Teile auch durch getrennte Impulse gegeneinander verstellt werden
können. Mit dem einen impulsaufnehmenden Teil 37 sind die beiden Ventile 38 und
39 verbunden, mit dem anderen impulsaufnehmenden Teil 4o dagegen der rohrförmige
Körper 41. Welche Impulse auf die Einrichtungen 37 und 4o ein-Wirken, hängt von
den Betriebsbedingungen ab, für die die Einrichtung bestimmt ist.
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In der Abb. 2 ist oberhalb des verstellbaren rohrförmigen Teiles ein
Anschlag vorgesehen. Diese Anordnung. dient dazu, um die Wirkung des Impulses in
der einen Richtung zu begrenzen, damit der Regelbereich der Einrichtung einseitig
geändert werden kann. Die Hubbegrenzung kann naturgemäß auch einstellbar sein.
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Abb. i zeigt außerdem eine Rückführung, und zwar eine starre Rückführung.
Die Regeleinrichtung bleibt trotz starrer Rückführung isodrom. Diese dient nur dazu,
um Pendelungen zu vermelden. Will man eine nichtisodrome Regelung erzielen, so kann
der Kolben 30 gegebenenfalls durch Federn 43 und 44 belastet werden.