DE519684C

DE519684C - Relais fuer Regelungsvorrichtungen

Info

Publication number: DE519684C
Application number: DEC38061D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-04-01
Filing date: 1926-04-01
Publication date: 1931-03-03

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Relais für mittelbar wirkende Regelungsvorrichtungen mit einem eine konstante Drosselstelle durchströmenden Steuermedium und einem den S Austritt des Mediums in veränderlicher Stellung drosselnden Verschluß, der sich in Richtung des austretenden Flüssigkeitsstrahles bewegt, wobei die Wirkung des Flüssigkeitsstrahles mittels einer ihm entgegenwirkenden Kraft ausgeglichen werden soll und wobei diese Ausgleichung durch einen Druckraurn erreicht werden soll, der mit der das Steuermedium führenden Leitung zwischen konstanter Drosselstelle und Ausflußdüse in Verbindung steht. Bei den bekannten Einrichtungen befindet sich dieser Raum unmittelbar am Düsenverschluß und beeinflußt diesen mit voller Wirkung, so daß eine Veränderung der Stabilität durch Änderung des Ausgleichdruckes nicht möglich ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Veränderung der Regelstabilität durch Änderung der dem Flüssigkeitsdruck entgegenwirkenden Kraft ermöglicht, d. h. die Regelung kann von der statischen Lage der astatischen Lage beliebig nahe gebracht werden. Dies wird dadurch erreicht, daß auf das die Ausnußöffnung verschließende Organ die Gegenkraft als Moment auf den den DüsenverscHuß betätigenden Hebel wirksam wird.

Diese Gegenkraft soll sich möglichst proportional dem Flüssigkeitsdruck an der Düse ändern. Dies kann erreicht werden durch vom Steuerdruck selbst beeinflußte Einriebtungen, wie Membran o. dgl., oder auch vom Düsendruck abhängige Kraftänderung.

Hierbei ist darauf zu achten, daß bei einer kleinen Winkeländerung relativ große Momentänderungen ermöglicht werden. Dies ist z. B. der Fall bei Anordnung von in der Nähe des labilen Gleichgewichtszustandes befindlichen Gewichten, Rollgewichten, Flüssigkeitswaagen oder bei Anordnung einer besonderen Feder. Die Veränderung des Moments zwecks Einstellung der Regelstabilität wird entweder durch Verschiebung der Gewichte auf den Hebelarmen oder durch Veränderung des Auflagers des Hebels erreicht.

Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsformen der Erfindung in Anordnung und Diagramm, und zwar zeigt:

Abb. ι eine Gesamtanordnuug eines Ventils mit zwei Relais,

Abb. 2 eine abgeänderte Ausführungsform des Relais,

Abb. 3 ein Relais mit Ausgleich durch Gewicht,

Abb. 4 ein Relais mit Ausgleich durch eine Flüssigkeitswaage,

Abb. 5 ein Relais mit Ausgleich durch Federkraft,

Abb. 6 das zu Abb. 3 und 4 gehörige Diagramm,

Abb. 7 das zu Abb. 1 und 2 und 5 gehörige Diagramm. .

In Abb. ϊ regelt Ventil 1 das überströmen eines beliebigen Mediums, beispielsweise Dampf, von der Leitung 2 zur Leitung 3. in der Weise, daß bei übernormalem Druck in der Leitung 2 das Ventil geöffnet, bei übernormalen Druck in der Leitung 3 jedoch wieder geschlossen werden soll. Es wirkt also als bekanntes Überstrom- und Druckbegrenzungsventil.

Das Ventil 1 wird durch die Druckmembran 4 entgegen der Wirkung der Feder 5 in Abhängigkeit vom Druck in der Steuerleitung 6 betätigt. Der Druckgeber 7, der an die Leitung 2 angeschlossen ist, schließt die Ausflußöffnung 9 durch Vermittao lung des Hebels 11 und des Verschlußorganes bei Überschreiten des durch Verschiebung des Gegengewichtes 20 einstellbaren Druckes in der Leitung 2. Andererseits öffnet der Druckgeber 7' die Ausflußöffnung 9' durch Vermittlung des Hebels 11' und des Verschlußorganes bei Überschreiten des durch Verschiebung des Gewichtes 20' einstellbaren Druckes in der Leitung 3. Der Mehrweghahn 13 ermöglicht eine wahlweise Umstellung des Ventils auf automatischen Betrieb mit einem oder mehreren Gebern.

Der Ausgleich der Düsendrücke erfolgt gemäß der Abb. 1 und 2 unter Einwirkung des Steuerdruckes. Von der Ausflußöffnung 9 ist die Leitung 15 abgezweigt, die durch eine bewegliche. Membran 14 mittels eines Stiftes den Düsenhebel 11 derart belastet, daß das die Ausflußöffnung 9 verschließende Organ gegen die Öffnung gedruckt wird. Der Ausflußdruck auf das verschließende Organ und der Steuerdruck auf die Membran 14 heben sich also auf, vorausgesetzt, daß das Produkt aus Hebelarm und Querschnitt, bezogen auf den Drehpunkt 10, bei beiden gleich ist. Abb. 2 zeigt an Stelle der Membran 14 einen Metallschlauch 16.

Bei Abb. 3 erfolgt der Ausgleich durch das oberhalb des Drehpunktes 10 des Hebels 11 auf der Stange 19 verschiebbar angeordnete Kompensationsgewicht 18.

Bei Abb. 4 erfolgt der Ausgleich durch eine Flüssigkeitswaage, die aus den beiden oberhalb des Drehpunktes 10 des Hebels 11 angeordneten kommunizierenden Gefäßen 21 und 22 besteht, die durch ein Rohr 23 miteinander verbunden und mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, teilweise angefüllt sind.

Schließlich zeigt noch die Abb. 5 eine Ausgleichseinrichtung, bei der die veränderliche Kraft einer Feder zum Ausgleich des Düsenschließdruckes Verwendung findet. Vor der Ausflußöffnung 9 befindet sich das Verschlußstück, das an dem T-förmigen Hebel 11 angebracht ist. Der Hebel 11 wird von der Kraft eines beliebigen Gebers 8 um den Drehpunkt 10 bewegt. Der Hebel 11 hat einen weiteren Arm 32, gegen den durch eine verstellbare Druckschraube 31 eine Blattfeder 30 im Sinne des Schließens der Ausflußöffnung 9 drückt. Die Feder ist auf einer Kurvenscheibe 28 befestigt, die um den festen Punkt 29 drehbar ist. Eine Drehung des Hebels 11 um den Punkt 10 wird durch Vermittlung der Strebe 26 auf die Scheibe 28 übertragen.

Die Wirkung der Einrichtung ist folgende: Nähert sich der Verschluß der Ausflußöffnung 9, so dreht sich die Scheibe 28 im Uhrzeigersinn. Dem steigenden Federdruck der Ausflußöffnung 9 wirkt sonach eine stei- so· gende Kraft der Blattfeder 30 entgegen, da die freie Länge der Feder infolge der Drehung der Scheibe 28 verringert und ihre Kraft somit vergrößert worden ist. Durch entsprechende Wahl der Scheibenkurve läßt sich die Änderung der Federkraft der Änderung des Steuerdruckes anpassen.

Die Wirkung des Ausgleichs in der in Abb. 3 und 4 angegebenen Form geht aus dem Diagramm Abb. 6 hervor. Als Abszisse ist der Weg zum Schließen der Ausflußöffnung angegeben. Als Ordinate ist nach oben ins Positive der Düsenausflußdruck angegeben, nach unten ins Negative die entgegengesetzt wirkende Kraft des Kompensationsgewichtes der Größe nach bezogen auf ihre Wirkung an der Ausflußöffnung. Bei völlig geschlossener Düse ist der Steuerdruck am höchsten, und es wirkt das Moment des Kompensationsgewichtes am meisten in negativem Sinne. Bei vollständig offener Düse ist der Steuerdruck am kleinsten, ebenso die Wirkung des Kompensationsgewichtes am geringsten. Die Summe beider ist also nahezu xmveränderlich, wenn man durch passende Wahl der Gewichtsgröße i_Op und des Hebelarmes das Kompensationsmoment der Änderung des Düsendruckes anpaßt. Hierdurch ist es möglich, eine äußerst empfindliche Regelung zu erhalten, jedoch kann der Regler dann unter L^Tmständen uo astatisch werden, d.h. es findet eine Überregelung und Pendelung statt. Dies kann man jedoch aufheben und den Regler statisch, die Regelung also stabil gestalten, indem, wie gestrichelt gezeichnet, das Kompensation»- τις moment des Gewichtes 18 kleiner gehalten wird als die Wirkung des Ausflußdruckes. In diesem Falle heben sich die Kräfte nicht vollständig auf, und es bedarf, wie die gleichfalls gestrichelt gezeichnete Additionslinie zeigt, einer gewissen, beliebig einstellbaren Kraft, um den Regler zum Arbeiten zu bringen.

Wie die Linie des Steuerdruckes zeigt, die aus Beobachtungen sich ergeben hat, ändert sich der Druck nicht genau proportional dem Wege, sondern in der Nähe der Schließstellung schneller als in der Nähe der Öffnungsstellung. Die Kurve weist daher eine nach oben offene Krümmung auf. Andererseits ist die Momentzunahme der Kompensationseinrichtung 18 sowie der Flüssigkeitswaage

ίο 2i, 22, 23 innerhalb der geringen benötigten Wege nahezu geradlinig. Daraus ergibt sich, daß die Summenkurve der beiden Momente S₁ und S₂ gleichfalls eine Krümmung aufweisen muß, d. h. also, die Kompensation ist nicht in jeder Stellung gleichmäßig. Eine Vergleichmäßigung ließe sich nun damit erzielen, daß auch die Kurve der Kompensationsmomente der Kurve des Düsendruckes künstlich angepaßt wird, beispielsweise indem das Gewicht 18 nicht auf einem Kreisbogen, sondern auf einer vorgeschriebenen Kurve bewegt wird, oder indem die Gefäße 21 und 22 entsprechende Mantelformen bekommen, derart, daß das Überströmen durch das Rohr 23 nicht eine gleichmäßige Gewichtszunahme in dem einen Gefäß, sondern eine allmählich ansteigende ergibt. Hierdurch könnte ohne weiteres der Kurvencharakter ausgeglichen werden.

Das Diagramm Abb. 7 zeigt die Wirkung des Ausgleichs der in den in Abb. 1 und 2 angegebenen Anordnungen. Bei diesen Anordnungen wirkt der Kurvencharakter des Steuerdrucks nicht störend. Um auch hier eine Stabilisierung des Regelungsvorganges zu ermöglichen, wird man vorteilhaft die Kompensation kleiner halten, wie im Diagramm gezeigt ist, in der der Kurvencharakter der Ausflußdruckkurve sowie der Kompensationskurve im übrigen gleich ist und sich daher bei der Addition eine gerade Linie ergibt. Um die Stabilität des Regelungsvorganges einzustellen, wird man vorteilhaft das Hebelverhältnis veränderlich machen, entweder indem man den Drehpunkt 10 oder den Angriff der Kompensationseinrichtung 14 verschiebbar macht. Die Bewegung des Hebels 11 erfolgt durch die vom Geber her wirkende Kraft 8, die beliebigerweise angreifen kann. Ebenso können die Geber von beliebigen verschiedenen Einflüssen gesteuert werden, als da sind Druck, Temperatur, Wasserstand, Durchflußmenge u. a.

Claims

Patentansprüche:

i. Relais für mittelbar wirkende Regelungsvorrichtungen mit einem eine konstante Drosselstelle durchströmenden Steuermedium und einem den Austritt des Mediums in veränderlicher Stellung drosselnden Verschluß, der sich in der Richtung des austretenden Flüssigkeitsstrahles bewegt und mit Ausgleich der Wirkung des Flüssigkeitsstrahles mittels einer ihm entgegenwirkenden Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkraft als Moment auf den den Düsenverschluß betätigenden Hebel wirksam wird.
2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der das Verschlußorgan tragende Hebel (11) mit einem Gewicht (18) belastet ist, dessen Schwerpunkt im Verhältnis zum Momentpunkt so gewählt werden kann, daß bei Schließbewegungen des Organs das auf Schluß wirkende Gewichtsmoment im gleichen oder ungefähr gleichen Maße zunimmt wie das Moment des Flüssigkeitsdruckes.
3. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der das Verschlußorgan tragende Hebel (11) eine Flüssigkeitswaage aus miteinander verbundenen Gefäßen (21 bis 23) trägt, die mit einer Flüssigkeit (Quecksilber oder Ähnlichem) gefüllt sind, derart, daß bei einer Bewegung des Verschlußorgans die Flüssigkeit wandert und die Schwerpunktlage des Systems entsprechend dem go Steigen des Momentes des Steuerdruckes verlegt wird (Abb. 4).
4. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf den das Verschlußorgan (31) tragenden

. Hebel (11) durch ein elastisches Zwischenglied (14) (Metallschlauch, Membran, Kolben o. dgl.) der Druck der Steuerflüssigkeit im umgekehrten Sinne wirksam gemacht wird, als an der Ausfmßöffnung (Abb. 1 und 2).
5. Regelungs vor richtung nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Glied (14) mit der Steuerleitung vor der Ausflußöffnung (9) einerseits in Verbindung steht, andererseits auf den Hebel (11) im Sinne des Schließens der Ausflußöffnung drückt, wobei die Hebelarme des Düsenverschlusses und des elastischen Gliedes (14) so ge- no wählt sind, daß sie sich umgekehrt wie die belasteten Querschnitte von Ausflußöffnung zum elastischen Glied verhalten (Abb. ι und 2).
6. Regelungsvorrichtung nach Anspruch ι bis S, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationsmoment durch Veränderung des Hebelverhältnisses zwischen Düsenverschluß und Angriffspunkt der Kompensationskraft verstellbar ist, zum Zwecke, die Regelungsempfindlichkeit zu verändern.

7· Regelungsvorrichtung nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (30) auf den das Verschlußorgan tragenden Hebel im Sinne des Schließens der Ausflußöffnung (9) wirkt und daß die Kraft dieser Feder bei der Bewegung des Hebels im Sinne des Schließens sich vergrößert, beispielsweise indem die Feder {3,0) sich auf einer Scheibe (28) abwälzt (Abb. 5).

Hierzu ι Blatt Zeichnungen