DE525880C - Regler - Google Patents

Description

Unter der Bezeichnung Strahlregler sind Kraftvermittler für Regelvorrichtungen bekannt, bei denen ein Gas- oder Flüssigkeitsstrahl unmittelbar oder mittelbar zum Betätigen von Regelorganen für das Regeln irgendwelcher Arbeitsvorgänge oder Zustände dient. Bei der einen Art dieser Strahlregler wird der kraftvermittelnde Strahl durch eine den zu regelnden Zustand überwachende Meßeinrichtung beim Abweichen vom Normalzustand in eine solche Richtung gebracht, daß die dem Strahl innewohnende Kraft z. B. einen Kolben oder ein Flügelrad bewegt, durch welche das den zu überwachenden Zustand beeinflussende Regelglied, z. B. Drosselklappe in Gasleitungen, Ventile in Flüssigkeitsleitungen o. dgl., verstellt wird. Bei einer anderen Art von Strahlreglern wird das freie Ausströmen des Strahles durch eine von einer Meßvorrichtung eingestellte Prallplatte beeinflußt, die der Mündung des Strahlrohres mehr oder weniger genähert wird, und dadurch der Druck in der Zuleitung zum Strahlrohr geändert. Diese Druckänderung bewirkt dann die Einschaltung einer Kraft zum Verstellen der Regelorgane. Bei wieder anderen belcannten Vorrichtungen zum Ein- und Ausschalten von Druckwirkungen wird der Übertritt eines Luft-, Gas- oder Dampfstromes von einem Strahlrohr in eine den Strom zu dem Stellglied weiterleitende Fangdüse durch eine bewegliche feste Platte verhindert oder zur Ausübung eines Regelimpulses freigegeben.

Bei dem Strahlregler gemäß der Erfindung geschieht die Beeinflussung eines Gas- oder Flüssigkeitsstrahles nach Maßgabe des zu überwachenden Arbeitsvorganges oder Zustandes dadurch, daß in die Bahn des Strahles eine Flüssigkeit tritt, deren Stand oder Zu-Standsverhältnisse von dem durch den Regler zu überwachenden' Zustand beeinflußt werden. Unter Flüssigkeit ist hier ganz allgemein eine tropfbare, gasförmige oder sogenannte mechanische Flüssigkeit verstanden, d. h. eine Stoffmasse aus festen Teilchen, welche lose beieinander lagern und wegen Fehlens von inneren Kräften zum Zusammenhalten ähnlich wie Flüssigkeiten bewegt werden können oder rieseln, z. B. Getreide, Pulver, Staub oder sonstige Schüttkörper, z. B. Stückkohle, Salz.

Die Wirkung solcher Flüssigkeiten auf den Strahl kann in verschiedener Weise geschehen, z. B. dadurch, daß eine solche in die Bahn des Strahles tretende Flüssigkeit dem Austritt des Strahles erhöhten Widerstand entgegensetzt oder daß sie den Eintritt des Strahles in eine Fangdüse erschwert oder ihn von letzterer abbiegt.

Tn den Abbildungen sind für die beiden ersteren Möglichkeiten Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt, und zwar in Anwendung der Erfindung auf das selbsttätige Einregeln von Flüssigkeitshöhen z. B. des Wasserstandes b in Kesseln a. Die Strahleinrichtungen können unmittelbar in den Kesseln a selbst angeordnet werden; bei den dargestell-

ten Einrichtungen sind sie in mit dem Kessel α kommunizierenden Nebenräumen c untergebracht.

Bei der Einrichtung nach Abb. ι mündet etwas unterhalb des innezuhaltenden Wasserstandes die Öffnung des Strahlrohres d. Diesem wird durch e mit etwas höherem als dem Kesseldruck eine Druckflüssigkeit zugeführt and ebenso auch dem Zylinder /. Solange ίο der Wasserstand in α und c auf der vorgeschriebenen Höhe oder höher steht, ist das Austreten des Strahles aus d durch die über ihm lastende Flüssigkeit erschwert. Sinkt der Flüssigkeitsspiegel b bis zur Mündung von d oder tiefer, so entfällt dieser Widerstand, der Strahl tritt durch d frei aus, und der Druck in der Leitung e sinkt. Infolgedessen senkt sich der mit Gewicht h belastete Kolben g und öffnet durch Gestänge i das Speiseventil. Nach genügendem Steigen des Wasserstandes & infolge der Speisung steigt der Druck in / wegen der Drosselung der durch d austretenden Flüssigkeit, hebt den Kolben g und stellt die Speisung ab. In Abb. 2 ist der Übertritt des Strahles aus dem durch Leitung e gespeisten Strahlrohr k in die Fangdüse / so lange durch die zwischen k und / befindliche Flüssigkeit gehemmt, als der Flüssigkeitsstand b normal oder höher ist. Dieser Widerstand entfällt, sobald der Wasserstand & unter den normalen sinkt. Dann tritt der Strahl aus k ungeschwächt in Z ein und steigert in dem Stellzylinder f den Druck, so daß der Kolben g die z. B. durch das Gewicht h gegebene Gegenkraft überwindet; g hebt sich und öffnet durch Stellzeug m das Speiseventil oder setzt die Speisepumpe in Tätigkeit oder veranlaßt sonstwie die Speisung so lange, bis die wieder zwischen k und / tretende Flüssigkeit das Übertreten der Druckflüssigkeit, die höheren als den in α und c herrschenden Druck hat, mit vollem Druck unter den Kolben g hemmt. Die Gegenkraft h senkt den Kolben und stellt durch m die Speisung ab.

Außer dieser Einregelung des Wasserstandes auf die normale Höhe kann die Einrichtung zugleich auch dazu dienen, die Speisung noch nach anderen Gesichtspunkten selbsttätig zu regeln, z. B. die Speisevorrichtung einzuschalten, wenn der Dampfdruck über den normalen um ein gewisses Maß steigt. Bei der Einrichtung nach Abb. 2 z. B-.. pflanzt sich der Kesseldruck von c durch / nach f fort. Die auf den Kolben g wirkenden Kräfte, nämlich die Gegenkraft h und der aus dem Dampfdruck und dem Druck der durch e zugeleiteten Flüssigkeit resultierende Druck in /, können so zueinander abgestimmt werden, daß bei bestimmter Erhöhung des Kesseldrucks ein Heben des" Kolbens g und somit Speisung eintritt. Infolgedessen wird von dem größeren Wasserinhalt des Kessels mehr Wärme aufgenommen und gespeichert, und der Dampfdruck sinkt allmäh-Hch auf den normalen.

Das Geltendmachen des Kesseldrucks zur Auslösung der Speisetätigkeit kann auch in mancher anderen Weise geschehen, z. B. dadurch, daß der linke Drehpunkt des Stellzeuges, welches der Kolben g bewegt, nicht fest ist, sondern durch Anordnung an einem von Dampfdruck in Zylinder q auf und ab beweglichen Kolben r angeordnet ist. Auf die untere Seite von r wirkt durch die Leitung η der Dampfdruck ein. Bei wachsendem Dampfdruck wird r nach oben bewegt, i nach unten, es tritt also dieselbe Wirkung ein, als ob der Kolben g sich senkte, d. h. die Speisung. Die Verstellung von r geschieht gegen eine gewisse, z. B. seitens einer Feder 0 gelieferte Gegenkraft. Diese drückt r in die Normallage zurück, sobald der Dampfdruck wieder auf seine normale Höhe zurücksinkt.

Man kann auch in mancher anderen Weise ein Senken von i zwecks Einschaltung der Speisung bewirken, z. B. indem man durch eine vom Dampfdruck beeinflußte Einrichtung das Gewicht h auf dem Hebelarm bei steigendem Dampfdruck nach rechts ver- go schiebt oder die Spannung der Feder 0 vermindert u. dgl. m.

Weitere Möglichkeiten, dem Wasserstand in Kessel <x in Abhängigkeit vom Dampfdruck oder auch nach sonstigen Gesichtspunkten, z. B. der Wärmespeicherung ο. dgl., eine veränderliche Lage selbsttätig zu geben, ergeben sich dadurch, daß man die Lage des kräftvermittelnden Strahles gegenüber der Oberfläche des Wasserstandes veränderlich macht. Ordnet man z. B. das Strahlrohr d (Abb. 1) in der Höhenrichtung verschiebbar an, etwa indem man es durch eine Stoffbüchse in den Raum c einführt, so tritt dieselbe Wirkung ein, wenn man d z. B. bei steigendem Dampfdruck nach oben verschieben läßt und dadurch bei Erreichung der Oberfläche des Wassers einen freien Austritt des Strahles ermöglicht, als wenn der Wasserstand sich senkte. Dieselbe Einschaltung der Speisevorrichtung erzielt man bei der Einrichtung nach Abb. 2 durch eine Veränderung der Höhenlage der Strahleinrichtung k I. Eine solche kann z. B. durch die gestrichelt dargestellte Anordnung des Behälters c auf dem Kolben p erzielt werden, der unten von dem Dampfdruck getragen wird. Bei bestimmtem Druck wird die ganze Vorrichtung behoben und dadurch die Strahleinrichtung ebenfalls außer Wasser gebfacht, so daß die selbsttätige Speisung einsetzt. Letztere hält so lange an, bis die sämtlichen auf p wirkenden

Kräfte bei sinkendem Dampfdruck wieder ins Gleichgewicht kommen und auch durch den größer werdenden Wasserinhalt in c dann ein Senken von c und p erfolgt. Selbstverständlieh müssen alle Zuleitungen zu c nachgiebig ausgebildet sein, um die Bewegung von c zu gestatten.

Eine gewisse Proportionalität zwischen der Höhe des Wasserstandes (und gegebenen FaI-les Dampfdruckes) und der Geschwindigkeit der Speisung wird dadurch erreicht, daß die Druckverhältnisse im Zylinder f je nach der Höhe der die aus d oder k austretenden Strahlen überlagernden beeinflussenden Flüssigkeitsschicht verschieden sind und somit der Kolben g je nach diesem Druck und der Gegenkraft h verschieden weit sich bewegt. Zweckmäßig wird die Gegenkraft h z. B. in Gestalt einer Feder veränderlich gemacht. Auch die Veränderung dieser Gegenkraft bietet ein Mittel, irgendwelche Bedingungen, nach denen das Eingreifen der Regelvorrichtung erfolgen soll, zur Geltung zu bringen, ebenso kann man zu diesem Zwecke auch den Druck der durch e zugeleiteten Arbeitsflüssigkeit veränderlich machen als weiteren Faktor zur Verlegung der Eingriffsbereiche je nach den gewünschten selbsttätig innezuhaltenden Zuständen oder Arbeitsverhältnissen. Man kann z. B. die durch e zugeführte Arbeitsflüssigkeit durch Strahlapparate unter Druck bringen lassen, welcher je nach dem Druck im Kessel verschieden ist und diese Verschiedenheit zur Auslösung des Regelvorganges nach Maßgabe des veränderlichen Druckes benutzen.

Die beschriebenen Einregelungen der Kesselspeisung sowohl nach Maßgabe des Wasserstandes als auch des Dampfdruckes im Kessel sind Beispiele für Möglichkeiten, die Regeltätigkeit durch zwei Impulse diktieren zu lassen. Handelt es sich darum, weitere Impulse zum Auslösen der Regeltätigkeit geltend zu machen, z. B. beim Kesselbetrieb die Speisung in Abhängigkeit zu bringen von der überhitzungstemperatur, vom Kohlensäuregehalt der Feuerungsgase, vom Stromverbrauch in einem durch die Dampfkraftanlage gespeisten Kraftnetz o. dgl., so können diese verschiedenen Impulse zusammengefaßt werden für die Auslösung der Regeltätigkeit, indem man die verschieden angegebenen Möglichkeiten der Einwirkung auf die Regelorgane zu mehreren anwendet, also z. B. den Wasserstand verändert, die Lage des Strahles hierzu anders einstellt oder die angegebenen Veränderungen im Druck der kraftvermittelnden Flüssigkeit oder im Stellzeug des Reglers vornimmt.

Außer der Einschaltung der regelnden Organe nach mehreren Impulsen liegt auch häufig die Aufgabe vor, den Eingriffbereich des Reglers zu verjegen. z. B. den Wasserspiegel b im Raum α etwa bei Kochapparaten o. dgl. auf verschieden einzustellender Höhe zu haiten. Mittel hierfür sind auch schon in den beschriebenen Beispielen gegeben, z.B. darin, daß man die Lage des Strahlrohres d oder der Strahleinrichtung k I nach der Höhe veränderlich macht.

Statt des in den dargestellten Beispielen als Stelleinrichtung für die Steuerorgane dargestellten Zylinders und Kolbens können auch andere Einrichtungen zur Übertragung der von den Strahlen übermittelten Stellkräfte auf die Regelorgane, z. B. Ventile, Drosselklappen u. dgl., dienen. Man kann z. B. den Strahl auf ein Flügelrad treffen lassen, welches gedreht wird, solange der Strahl frei auftrifft, während die Drehung aufhört, wenn zwischen Strahlrohrmündung und Turbinenrad eine Flüssigkeit tritt, die den Strahl hemmt und auch auf das Rad, welches dann mit in die Flüssigkeit zu liegen kommt, bremsend wirkt. Die Drehung des Flügelrades wird in irgendeiner Weise dann zum Bewegen des Regelorgans benutzt.

Der Strahlregler gemäß der Erfindung ist nicht nur verwendbar, um, wie in den gezeigten Beispielen, unmittelbar Flüssigkeitsstände einzuregeln, indem von solchen Flüssigkeitsständen eingestellte Flüssigkeiten in die Strahlbahn tretend die Regelvorgänge auslösen, sondern es können mit diesem Strahlregler irgendwelche Aufgaben der selbsttätigen Regelung gelöst werden, bei denen der zu regelnde Zustand oder Arbeitsvorgang zu einer Wirkung auf eine Flüssigkeit (im weitesten Sinne, wie eingangs erörtert) gebracht werden kann, die letztere befähigt, die dar- i°° gelegte Einwirkung (Impuls) auf den Strahl des Strahlreglers zwecks Auslösung des Regelvorganges auszuüben. Es kommt in diesen Fällen darauf an, z. B. den zu überwachenden Zuständen proportional Flüssigkeitsspiegel einzustellen, etwa bei Temperaturreglern, Geschwindigkeitsreglern, oder Druckreglern eine Flüssigkeitssäule je nach der Temperatur oder nach dem Druck einspielen zu lassen und dabei, wie in den dargestellten Beispielen, ein Strahlrohr untertauchen oder die Flüssigkeit in die Bahn des Strahles treten zu lassen.

An Stelle einer solchen Hilfsflüssigkeit, die Jas Einspielen einer Meßeinrichtung zur Wirkung auf den Strahlregler bringt, kann auch die Flüssigkeit, in welcher eine Tätigkeit irgendeines Organs vor sich geht, die geregelt werden soll, selbst zur Einwirkung auf den Strahlregler benutzt werden. Für diese Ausführungsweise des Erfindungsgedankens ist z. B. die selbsttätige Abstellung

von Schiffsmaschinen beim Außerwasserkommen ein Anwendungsfall. Ein Wasserstrahl wird durch ein Strahlrohr in die See geleitet, welches in solcher Höhe angeordnet ist, daß der Strahl in die Luft spritzt, wenn die Schraube austaucht. Die Druckentlastung in der Zuleitung zum Strahlrohr bewirkt dann, wie an Hand der Abb. ι erläutert wurde, das Abstellen der Schiffsmaschine. ίο Mittels solcher auf den Seiten des Schiffes angeordneter, in See spritzender Strahlen können auch selbsttätig Kräfte ein- und ausgeschaltet werden, welche die Schlingerbewegungen des Schiffes dämpfen, z. B. kann die entsprechende Bewegung von Wasserballast von der einen zur anderen Schiffsseite gesteuert werden. In ähnlicher Weise kann der Widerstand gegen einen austretenden Strahl bei Torpedos zum Einregeln der Tauchtiefe benutzt werden.

Bei derartigen Anwendungen von Strahlreglern kann die den Strahl bildende Flüssigkeit außer für die - Kraftübertragung zur Regeltätigkeit auch noch zugleich anderen Zwecken dienen, z. B. bei den angeführten Beispielen der Kesselspeisung das Speisewasser selbst sein, oder bei den Beispielen für die Regelung bei Schiffen oder Torpedos kann der austretende Strahl gleichzeitig durch Reaktionswirkung der Fortbewegung oder Steuerung des Schiffes oder Torpedos dienen. Statt wie in den bisherigen Beispielen eine volle Flüssigkeitsmasse vor das Strahlrohr zu bringen, kann auch ein anderer Flüssigkeits- oder Gasstrahl die Einwirkung auf den Strahl des Strahlreglers bewirken, z. B. kann ein Preßluftstrahl auf Veranlassung eines Meßgerätes dem aus. dem Strahlrohr (d in Abb. 1) austretenden Flüssigkeitsstrahl entgegenwirken und dadurch die Änderung des Druckes im Strahl und somit die Verstellung der Regelorgane, wie in Abb. 1 erörtert, bewirken. Oder es kann ein Gas- oder Flüssigkeitsstrahl seitlich zwischen der Strahlrohrmündung und der dieser gegenüberliegenden Fangdüse k und! I (Abb. 2.) z. B. durch eine Meßvorrichturig geleitet werden, der den kraftübertragenden Strahl von der Fangdüse ablenkt, solange der zu regelnde Zustand normal ist, und ihn in die Fangdüse zur Verstellung des Regelorgans (Kolben g, Abb. 2I gelangen läßt, wenn bei Abweichung vom Normalzustand das Meßgerät diesen seitlichen Strahl nicht mehr in die Bahn des Strahles zwischen Strahlrohr und Fangdüse treten läßt. Dieses Ein- oder Austretenlassen eines solchen Nebenstrahles in die Bahn des Hauptstrahles zwischen Strahlrohr und Fangdüse kann auch dadurch geschehen, daß dieser Nebenstrahl seine Form ändert, je nach dem Druck, durch welchen er gebildet wird. Ist der Druck hoch, so hat dieser NebenstraW eine gestreckte, mehr grundlinige Form, er trifft daher bei einem waagerecht liegenden Strahlrohr, aus welchem er austritt, einen höher liegenden Punkt, als wenn sein Druck geringer und die Strahlform daher gekrümmter ist und deshalb der Strahl schon bald nach Verlassen der Mündung in tiefer liegender Bahn sich bewegt. Diese verschiedenen Höhenlagen der Strahlbahnen können benutzt Werden, um den Hilfsstrahl in die Bahn des Hauptstrahles nach Maßgabe des zu regelnden Vorganges oder Zustandes zu bringen oder daraus zu entfernen. Denselben Gedanken kann man auch für den Hauptstrahl anwenden, derart, daß z. B. der gestreckte Strahl in die Fangdüse trifft, der gekrümmtere Strahl aber daran vorbeigeht.

Der die Strahlform bedingende Flüssigkeitsdruck wird in Abhängigkeit von der zu überwachenden Einrichtung oder Zustand gebracht.

Wie schon gesagt, ist unter Flüssigkeit auch eine sogenannte mechanische Flüssigkeit zu verstehen. Ein Beispiel für die Anwendung des Erfindungsgedankens für solchen Fall ergibt sich, wenn etwa die Füllhöhe von Getreide, Kohlenstaub o. dgl. in Bunkern geregelt werden soll. Denkt man sich in Abb. 1 den Behälter c als Getreidesilo, so wird der Druck z. B. von Preßluft, die durch e zutritt, durch das über das Strahlrohr d sich lagernde Getreide ebenso beeinflußt wie bei Abb. 1 durch die Flüssigkeit.

Durch Anordnung mehrerer Strahlen in verschiedenen Höhen kann ein selbsttätiges Füllen und Entleeren des Behälters zwischen dieser Höhenlage herbeigeführt werden.

Mit der durch die Strahlregler betätigten Steuerung für die Einlaß- und Auslaßorgane kann eine Vorrichtung zum Zählen der Füllungen verbunden werden, so daß dann diese Einrichtung zum Messen dient.

Claims (6)

105 Patentansprüche:

1. Mit einem Flüssigkeits-, Dampf- oder Gasstrahl arbeitender Regler, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung dieses Strahles durch in seine Bahn nach Maßgäbe des zu regelnden Vorganges tretende Flüssigkeit beeinflußt wird.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl das Rad einer zur Verstellung des Regelorgans dienenden Freistrahlturbine dreht oder ruhen läßt, je nachdem die nach Maßgabe des zu regelnden Vorganges eingestellte Flüssigkeit den Strahl auf das Rad gelangen läßt oder nicht.

3. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegbarkeit des

Turbinenrades durch den Stand der nach Maßgabe des zu regelnden Vorganges einspielenden Flüssigkeit beeinflußt wird.

4. Regler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strahl beeinflussende Flüssigkeit selbst wieder die Form eines Strahles hat, der je nach seiner Richtung und Stärke auf den Austritt oder die Richtung des ersten Strahles einwirkt.

5. Ausführungsweise des Reglers nach Anspruch 1, bei welcher die Verstellung der Regelorgane beim Abweichen von willkürlich verlegten Grenzen eintreten soll, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der jeweils beabsichtigten Einstellgrenze in der Weise geschieht, daß die Relativlage des die Regeltätigkeit auslösenden Strahles zu der Oberfläche der Flüssigkeit, die nach Maßgabe des zu regelnden Vorganges oder Zustandes den Strahl beeinflußt, entsprechend eingestellt wird.

6. Ausführungweise des Reglers nach Anspruch 1, bei welcher die regelnde Tätigkeit nach dem Diktat mehrerer Impulse dann geschehen soll, wenn der eine oder andere der zu überwachenden Zustände vom Normalen abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Impuls selbsttätig den Eingriffsbereich des Reglers, z. B. durch eine Änderung der Relativlage des Strahles zu der Oberfläche der Flüssigkeit, die nach Maßgabe des ersten Impulses den Strahl beeinflußt, eingestellt wird, verlegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen