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Regelvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf Regelvorrichtungen,
bei denen die von dem zu regelnden Zustand, beispielsweise dem zu regelnden Druck
ausgehenden Impulse !in bekannter Weise auf einen Kolben, eine Membran o. dgl. einwirken,
die diese Impulse dann auf direktem oder ,indirektem Wege weiter auf das zu regelnde
Ventil übertragen.
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Man hat :bereits Vorschläge gemacht, die darauf hinzielen, ein und
dieselbe Regelvorrichtung für verschiedene Regelgebiete (Druckgebiete) brauchbar
zu gestalten.
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Kennzeichnend für die bisher bekannten Einrichtungen dieser Art ist
es, daß diejenigen Teile des Reglers, auf die die von den Zustandsänderungen ausgehenden
Impulse einwirken, nach erfolgter Umjustierung des Reglers auf ein neues Druckgebiet
stets selbst in diesem neuen Druckgebiet arbeiten, d. h. dem netten Druck unterworfen
sind.
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So hat man beispielsweise einzelne Teile des eigentlichen Reglers,
insbesondere die Membranen, durch neue ersetzt, die geeignet sind, anderen Drücken
zu widerstehen, oder man hat die Membranen derartiger Regler auch durch Federspannungen
u. dgl. für die neuenDruckgebiete starrer oder elastischer zu machen gesucht. Diese
Art der Umjustierung von Reglern ist jedoch oft nicht nur schwierig ausführbar,
sondern sie greift .in den eigentlichen Reglerorganismnus ein, was bei feinfühligen
Reglern meist sehr störend wirkt. Es kommt noch dazu, daß derartige Regler trotz
sorgfältigster Umjustierung doch nicht mehr so genau arbeiten wie vorher, weil Membranen
o. dgl., wenn sie in anderen Drücken arbeiten, vielfach andere Eigenschaften annehmen,
die vorher gar nicht übersehen werden können.
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Das in .der vorliegenden Erfindung geoffenbarte Verfahren bezweckt,
diese Übelstände zu beheben.
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Das neue Verfahren kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß
an dem eigentlichen Reglerorganismus selbst, auch wenn der Regler für andere Druckgebiete
eingestellt «-erden soll, nichts geändert wird, was dadurch ermöglicht wird, daß
in die Leitung, die von der Verbrauchsleitung zur Steuerkamtner des Reglers führt,
ein Zwischenglied i z. B. bei Druckregler eine Quecksilbersäule, eine Feder o. dgl.)
eingeschaltet wird, welches es gestattet, den Druck in der Verbrauchsleitung ztt
variieren, ohne den Druck in der Steuerkammer des Reglers zu ändern. Die Steuerkammer
des Reglers arbeitet also
<?ünölig tititer demselben Druck, einerlei
wie 1loch der Druck ist, der beispielsweise durch den Regler konstant gehalten werden
soll.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einigen beispielsweisen
Ausführt;ugsformen veranschaulicht, und zwar beziehen sich die Ausführungsbeispieleder
Einfachheit wegen wiederum nur auf Druckregler.
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In der Abb. i bezeichnet A eine Dampfleitung, durch die Dampf in der
Richtung des eingezeichneten Pfeils hindurchströmt. Der Dampfdurchfluß wird durch
das VentilB geregelt. Es sei die Forderung .gestellt, den Druck in A hinter dem
Ventil konstant zu halten. Der Einfachheit wegen ist von allen Hilfsorganen, wie
Servomotoren, Steuerschiebern, Relais u. dgl., abgesehen, die selbstverständlich
ohne weiteres vorhanden sein können und in ;der Praxis auch meist vorhanden sind.
Wie eine solche Anlage ohne diese erwähnten Hilfsvorrichtungen und ohne die durch
die Erfindung -bedingte Einrichtung wirkt, ist durch die gestrichelte Leitung C
angedeutet. Es sei angenommen, der konstant zu haltende Druck in A hinter dem Ventil
betrage bei einer bestimmten Ventilöffnung gerade io Atm. Steigt jetzt der Druck
infolge irgendeiner Ursache über io Atm., so pflanzt sich ,diese Durcksteigerungdurch
die Leitung C auf die Membran D fort und das Ventil B wird dementsprechend etwas
geschlossen, so daß es weniger Dampf hindurdhläßt und der Druck in der Leitung A
-wiederum auf io Atm. sinkt. Der eigentliche Regler, der in der einfachen Darstellung
der Abb. i nur aus dein -,\Iembrangehäuse, der Membran D und der Gegenfeder E besteht,
der .in Wirklichkeit aber viel verwickelter ist und meist -eine Anzahl sehr feinfühliger
Konstrulztionsteile aufweist, ist genau auf das um ro Atm. herum liegende Druckgebiet
eingestellt, Soll derselbe Regler jetzt dazu benutzt -werden, um einen Druck von
beispielsweise 12 Atm. hinter dem Ventil aufrechtzuerhalten, so ist der eingangs
erwähnte Eingriff in den Reglerorganismus erforderlich. In dem vorliegenden einfachen
Falle wäre zwar nur eine N'er stellung der Feder E, unter Umständen auch ein Austausch
der Membran notwendig, aber selbst dieses ist mit gewissen Schwierigkeiten verknüpft
und recht umständlich. Außerdem können diese Änderungen natürlich nur unmittelbar
an dem Regler selbst vorgenommen werden. Die *#.nderungen .durch eleltrische Fernwirkungen
vorzunehmen, was nian auch vorgeschlagen hat, würde selbst bei der in Abb. i gezeichneten
ganz einfachen Anordnung schon recht komplizierte Anordnungen notwendig machen,
und dieser Weg ist bei Reglern, wie sie in der Praxis Anwendung finden, überhaupt
nicht gangbar. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nuit in die Leitung F, durch
die hindurch die Innpulse auf ,das Ventil. B übertragen werden und die mit der :gestrichelten
Leitung C (die man sich jetzt fortzudenken hat) identisch ist, eine Quecksilbersäule
H eingeschaltet. Auf die Membran wirkt jetzt nicht nur der konstant zti haltende
Druck hinter dem Ventil (ioAtin.), sondern außerdem der Druck p der Quecksilbersäule.
Nimmt man diesen Druck zu 2 Atm. an, so steht also die Membran unter einem Gesamtdruck
von 12 Atm., und sie wird mitsamt ihrer Feder E und allen eventuell sonst vorhandenen
Reglerteilen ein für allemal genau auf diesen Druck einjustiert. Tritt jetzt die
Forderung auf, daß der Regler ;den Druck hinter .dem Ventil nicht mehr auf io Atm.
konstant halten soll, sondern auf 12 Atm., so wird einfach der Quecksilberschlauch
H in der Impulsleitung so weit gesenkt, @daß der durch .das Quecksilber erzeugte
Zusatzdruck p von 2 Atin. fortfällt. was der Fall ist, wenn -die Ouecksilherspiegel
im linken und rechten Schenkel .des Schlauches H gleich hoch stehen. In diesem Fall
ist die Einwirkung der Quecksilbersäule ganz ausgeschaltet.
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Ist umgekehrt beispielsweise die Forderung gestellt, daß hinter dem
Ventil ein Druck von 8 Atm. gehalten werden soll, so wird der rechte Schenkel ,des:
Quecksilberschlauchs H so weit gehoben, .,daß_ das Quecksilber jetzt einen zusätzlichen
-Druck von 4 Atm. zu- dem Impulsdruck ausübt. Der Regler arbeitet .also in .allen
diesen veränderliehen Druckgebieten von 8, io und I2 Atm. bei entsprechender Einstellung
der Quecksilbersäule stets unter dem gleichen unveränderlichen Druck (12 Atm.).
Auf diese Weise kann der Regler für die verschiedensten Druckgebiete benutzt werden,
die auch sehr weit auseinander liegen können, da man es in -der Hand hat, die zusätzlichen
Hilfsgrößen nach Belieben zu wählen. Es können beispielsweise auch mehrere Quecksilbersäulen
nach Abb. i hintereinandergeschaltet werden. Eine Umstellung einzelner Teile in
dem Reglerorganismus selbst beim Gbergang aus einem Druckgebiet auf ein anderes
.ist nicht erforderlich, und da die zusätzliche Quecksilberregelung an jeder beliebigen
Stelle angeordnet und die Höhenlage der Säule mit d.en -einfachsten Mitteln geregelt
werden kann, so bietet ,die Einrichtung nach der Erfindung .auch noch den großen
Vorteil, daß die Umstellung des Reglers auf .ein anderes Druckgebiet von jeder beliebigen
Stelle, z. B. von der Reglerzentrale aus, vorgenommen werden kann.
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Gemäß der Anordnung nach Abb. i ist, wenn die Membran D die auf sie
ausgeübten Impulse direkt auf das Ventil B überträgt und
i_rifolgedrssen
selbst größere Bewegungen ausführt, naturgemäß darauf zu achten, daß diese Bewegungen
der Membran keinen nennenswerten Einfluß auf die Ouecl:silbersäule II ausüben, da
dadurch der von -dieser Säule ausgeübte .zusätzliche oder abzügliche Druck in unzulässiger
Weise geändert würde. Dem kann aber dadurch leicht abgeholfen «-erden, daß der Durchmesser
der Ouecksilbersäule genügend groß gewählt wird, vso .d-aß die Bewegungen .der Membran
auf die Quecksilbersäule ohne nennenswerten Einfluß sind.
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Gemäß der Anordnung nach Abb. i wird die Höhe der Onecksillbersäule
einfach dadurch :geändert, daß das eine Eiule des O.necksilbersclilauciles mittels
eines über eine drehbare Rolle K geführten Seiles L gehoben oder gesenkt wird.
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In vielen Fällen, z. B. wenn der Regler in Verbindung mit einem Kocher
o. dgl. Anwendung findet, ist es erwünscht, den Druck in der Dampfzuführungsleitüng
A hinter dem Ventil B (Speiseleitung) allmählich nach irgendeinem Gesetz zu steigern.
In diesem Falle kann mittels des Reglers nach ,der Erfindung diese fortschreitende
Druckzunahme dadurch .herbeigeführt werden, daß die Seilrolle K selbsttätig in Abhängigkeit
von einem sich ändernden Zustand. oder einem beliebigen anderen Gesetz in Drehung
versetzt wird.
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Die Wirkungsweise der in Abb.2 dargestellten Ausführungsform entspricht
genau derjenigen der A:bb. i. Der einzige Unterschied besteht nur darin, daß der
veränderliche Zusatzdruck p nicht durch Heben und Senken eines Quecksilberschlauches
hervorgebracht wird, sondern dadurch, daß an die Leitung 11T zwischen der Quecksilbersäule
und der Membran D des Reglers, welche Leitung wie auch in Abb. i zweckmäßig mit
Wasser oder .einer anderen Flüssigkeit gefüllt .ist, eine kleine Pumpe o. dgl. angeschlossen
ist, durch die zusätzlich Wasser in .die Leitung 11<7 hineingedrückt werden kann,
wodurch der Onecksiilberspiegel im rechten Schenkel des U-Rohres zum Steigen gebracht
wird. Inder Abb. 2 ist diese Pumpe schematisch durch einen Zylinder N angedeutet,
in dem ein kleiner Kolben P durch Drehung des Handrades R hin und lrer .bewegt .wenden
kann. Geht der Kolben P zurück, so hat dies umgekehrt ein Heben der Quecksilbersäule
im linken Schenkel des U-Rohres zur Folge.
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Zweckmäßig wird der Regler von vornherein auf dasjenige Druckgebiet
eingestellt, das er ohne zusätzliche Hilfsgrößen beherrscht und in dem er am meisten
zu arbeiten hat. Durch Ouecksifberverschlüsse SS oder ;gleichwertige Einrichtungen
kann verhütet werden, daß Quecksilber in die Dampf- , leiteng A oder in das #vIembran:gchäuse
eindringt. Bei der Einrichtung ii,ach Abb. 2 wird das Ventil B nicht unmittelbar
durch die Membran D beeinflußt, sondern die Membran bewegt eine Gabel 0, die in
bekannter Weise eine Austrittsöffnung für Drucköl s l euer t, das unter Verwendung
eines Steuerschiebers dem Servomotor zugeführt wird, dessen Kolben das Ventil B
betätigt. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
383 616 zu üntnehrnen und daher hier nacht weiter erläutert.
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In Abb. 3 ist schematisch angedeutet, daß an Stelle der Ouecksilbersäulen
nach den Abb. i und 2 auch beispielsweise eine Feder ff' Verwendung finden kann,
deren Spannung mittels eines Handrades R !beliebig verändert werden kann. Die Leitung
tll ist wieder zweckmäßig mit einer Flüssigkeit (Ü1 o. dgl.) angefüllt, und auf
den Kolben Z wirkt durch die Leitung F der Impulsdruck vermehrt oder vermindert
um den regelbaren Druck der Feder W. Der Druck der Feder 1l' wirkt zusätzlich zu
dem Impulsdruck, wenn die Feder durch das Handrad R zusammengedrückt wird und abzüglich,
d. h. der Impulsdruck wird zum Teil durch die Feder aufgehoben, wenn die Feder durch
Herausschrauben der Stellschraube R einen Zug auf den Kolben Z ausübt. Die Einrichtung
entspricht also in ihrer Wirkungsweise genau der Einrichtung nach Abb. i.
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Das durch die Erfindung geoffenbarte Verfahren kann sinngemäß auf
andere Regler (Temperaturregler, elektrische Regler usw. ) übertragen werden. Handelt
es sich beispielsweise um einen Temperaturregler, so können dessen Teile ein für
allemal auch auf eine bestimmte ,Temperatur einjustiert werden, auch wenn .der Regler
in verschiedenen Temperaturbereichen zu arbeiten bestimmt jist. In ähnlicher Weise
wie für Druckregler näher beschrieben werden dann Temperaturausgleichsvorrich.tungen
statt Druckausgleichsvorrichtungen in die Impulsleitungen eingesehaltet. Eventuell
können auch beide Einrichturigen miteinander kombiniert werden.
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Besonders sei noch darauf hingewiesen, daß das Verfahren nach der
Erfindung die Möglichkeit bietet, Membranen unter niedrigem Druck arbeiten zu lassen,
auch wenn es sich um die Regelung sehr hoher Druckzustände handelt. Dies ist für
viele Zwecke der Praxis besonders wertvoll, da dauerhafte und gut arbeitende Membranen
bekanntlich für sehr hohe Drücke kaum herzustellen sind. Wie diese Schwierigkeiten
erfindungsgemäß umgangen werden können, sei an Hand der Abb.4 erläutert, in der
A wiederum das Dampfrohr und D die Membran darstellt. In A herrscht beispielsweise
ein konstant zti haltender Druck von ioo Atin., und die atiftretunden
Druckänderungen
(Impulse) pflanzen sich auf den in .dem Zylinder G beweglichen Kolben Z, fort, auf
dessen linke Fläche der Druck der Feder W einwirkt, der mittels des Handrades R
regelbar ist und So kg/cm2 Kolbenfläche betragen möge. Ein zweiter GleitkolbenZ2
ist mitDurchtrittsöfinungen für eine zwischen dem Kolben Z,. und der Membran D befindlicheDruckflüssigkeitversehen.
DieMembran arbeitet unter einem Druck von 2o Atm., und dem auf ,der rechten Fläche
des Kolbens Z, lastenden Impulsdruck wird demnach durch .den Druck der Membran und
den Federdruck W ,das Gleichgewicht gehalten. Durch Einstellung der Feder vT' ,hat
man es in der Hand, Membranen für beliebig niedere Drücke verwenden zu können und
gleichzeitig jedes beliebige Druckniveau rin A zu beherrschen.