DE556935C - Regelvorrichtung mit Hilfsmotor, dauernd stroemender Steuerfluessigkeit und Relais - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
17. AUGUST 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 556935 KLASSE 47g GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. Dezember 1922 ab

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung mit Hilfsmotor dauernd strömender Steuerflüssigkeit und Relais, bei der mehrere Anregungen auf eine Absperrvorrichtung in der Weise einwirken, daß die in einer Richtung wirkenden Anregungen das Ventil kraftschlüssig betätigen, während die entgegengesetzt wirkenden Anregungen dadurch unwirksam gemacht werden, daß die kraftschlüssige Verbindung der Übertragungsmittel unterbrochen wird.

Derartige Regelvorrichtungen sind vorgeschlagen worden insbesondere für Dampfanlagen mit Wärmespeicher, bei denen ein Ventil von mehreren Anregungen beeinflußt wird. Vor dem Ventil sind in diesem Fall der Kessel und die Hochdruckverbraucher, hinter dem Ventil der Speicher und die Niederdruckverbraucher angeschlossen. Die das Ventil steuernden Anregungen gehen einerseits von dem Druck vor dem Ventil (Hochdruck), andererseits von dem Dampfdruck hinter dem Ventil (Niederdruck) aus. Wenn der Druck vor dem Ventil über einen bestimmten Betrag steigt, so soll das Ventil öffnen, und wenn der Druck unter diesen Betrag sinkt, soll es schließen. Die Steuerung von dem Druck hinter dem Ventil erfolgt in der Weise, daß bei einem Ansteigen des Niederdrucks über einen bestimmten Betrag das Ventil schließt und bei einem Absinken des Druckes unter diesen Betrag das Ventil öffnet. Wenn gleichzeitig entgegengesetzte Anregungen auftreten, so sollen die Öffnungsanregungen vorherrschen, d. h. das Ventil soll öffnen, auch wenn gleichzeitig eine andere Anregung das Ventil schließen will. Dabei ist es gleichgültig, ob die Öffnungsanregungen von dem Druck vor oder von dem Druck hinter dem Ventil ausgehen.

Außer diesem Beispiel sind aber auch andere Fälle möglich, bei denen z. B. das Ventil schließen soll, wenn eine der Anregungen das Ventil schließen will, unabhängig davon, ob gleichzeitig eine der anderen Anregungen das Öffnen des Ventils veranlassen will.

Es kommt ferner vor, besonders bei Dampfanlagen mit Wärmespeichern, daß eine gewisse Anregung (Grenzimpuls) so auf das

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing, Johannes Ruths in Djursholm b. Stockholm, Dipl.-Ing. Nils Persson, Carl Gustav Janson und Matts Bäckström in Stockholm,

Ventil einwirken soll, daß alle Wirkungen der anderen Anregungen aufgehoben werden, beispielsweise wenn der Druck im Speicher seinen Höchstwert erreicht. In diesem Falle soll dann das Ventil unter allen Umständen geschlossen werden. Dieser Grenzimpuls kann in anderen Fällen auch so gewählt sein, daß das Ventil unter allen Umständen öffnet, beispielsweise wenn die Drehzahl einer

ίο Kraftmaschine ihren Mindestwert erreicht. Bei den Regeleinrichtungen, die für derartige Anlagen vorgeschlagen wurden, ist nun für jede Anregung ein besonderes Relais vorgesehen und jedem Relais ein. besonderer Steuerkolben für die Steuerflüssigkeit des Hilfsmotors zugeordnet. Das Kennzeichen vorliegender Erfindung besteht nun darin, daß die Steuergestänge der Anregungen auf ein einziges Relais einwirken, das den Hilfsmotor des Ventils steuert. Dadurch wird nicht nur eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung der Regeleinrichtung erreicht, sondern die Einrichtung arbeitet auch rascher und genauer, da durch die Erfindung eine Reihe von Zwischengliedern in Wegfall kommt. Schließlich wird auch noch die Betriebssicherheit der Regeleinrichtung erhöht. Es sind nun Regelvorrichtungen für Dampfeinlaßventile von Turbinen, die Geblase antreiben, bekannt. Diese Regeleinrichtungen arbeiten mit einem einzigen Relais, auf das der Druck der geförderten Luft und die Drehzahl der Turbine einwirken. Dabei sind die die Veränderungen des Luftdruckes übertragenden Teile mit dem Gestänge des Relais fest verbunden, während in der Übertragung der Geschwindigkeitsanregungen auf das Relais ein toter Gang vorgesehen ist. Bei diesen bekannten Einrichtungen läßt sich die Arbeitsweise nach vorliegender Erfindung nicht erreichen, da die Teile, welche die vom Luftdruck ausgehenden Anregungen übertragen, mit dem Relais fest verbunden sind. Wenn also gleichzeitig entgegengesetzte Anregungen auftreten, so wirken diese Anregungen gegeneinander und beeinflussen sich gegenseitig. Dieser Nachteil wird aber bei vorliegender Erfindung vermieden.

Die Erfindung soll an Hand der Abb. 1 und 2 näher beschrieben werden. Abb. 1 zeigt schematisch eine mit Druckflüssigkeit arbeitende Regelvorrichtung, während Abb. 2 eine Ausführungsform eines Relais in größerem Maßstabe darstellt.

Zunächst sei derjenige Teil der Abb. 1, der als bekannt zu gelten hat, sowie seine Wirkungsweise erläutert, α ist ein Relais, das in an sich bekannter Weise auf einen Steuerkolben b einwirkt, der seinerseits den KoI-ben c des Hilfsmotors betätigt, an den das Ventil d angeschlossen ist.

In dem Relais α ist ein mit Austrittsöffnungen ν versehenes Rohr h angeordnet, das durch die Rohrleitung i mit dem Raum k unter dem Kolben b in Verbindung steht, welcher Raum mittels des Rohres I und der Drosseleinrichtung m mit dem Raum η verbunden ist. Diesem Raum η strömt durch die Rohrleitung ο ständig Druckflüssigkeit zu. Die beiden Räume k und η sind durch die Wand χ voneinander getrennt, durch die der Steuerkolben s hindurchgeht. Der Raum p steht mittels der Rohrleitung q mit dem Servomotor c in Verbindung und ist vom Raum η durch die Wand y vom Ablauf t durch die Wand ζ getrennt.

Es sei nun angenommen, daß das Relais α so beeinflußt werde, daß die Austrittsöffnungen ν vergrößert werden, wodurch der Ablauf der Flüssigkeit aus dem Raum k zunimmt. Da nun die diesem Raum zugeführte Flüssigkeitsmenge durch die Drosselanordnung m begrenzt wird, so sinkt der Druck im Raum k. Der Kolben b bewegt sich infolgedessen unter der Einwirkung der Feder r abwärts und gibt infolge der Form des Steuerkolbens s dem Druckmittel den Weg aus dem Raum p in den Ablauf t frei. Gleichzeitig vermag die Druckflüssigkeit des Servomotors c durch die Leitung q auf demselben Wege auszuströmen, weshalb der Kolben des Servomotors unter Einwirkung der Feder u sich aufwärts bewegt und das Ventil d schließt.

Sollte dagegen das Relais a so beeinflußt werden, daß die Austrittsöffnungen ν verkleinert werden, wodurch im Raum k eine Druckerhöhung entsteht, so bewegt sich der Kolben b nach oben, wobei der Steuerkolben s sich ebenfalls aufwärts bewegt, so daß die Druckflüssigkeit vom Raum η nach dem Raum^> überzuströmen vermag und durch die Leitung q über den Servomotorkolben c tritt. Durch die dadurch hervorgerufene Drucksteigerung bewegt sich der Kolben des Servomotors abwärts, wodurch das Ventil d geöffnet wird.

Die bisher beschriebene Einrichtung stimmt auch hinsichtlich ihrer Wirkungsweise mit dem früher bekannten Regulator überein.

Im folgenden soll nunmehr die Einrichtung beschrieben werden, die es ermöglicht, in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung mehrere Anregungen durch ein einziges Relais hindurch im gewünschten Sinne zu übertragen.

In dem Relais ist, wie schon erwähnt, ein Rohr h mit Austrittsöffnungen ν angeordnet, welches mit dem Raum k in Verbindung steht.

Der Geschwindigkeitsregler/ kann mittels iao Hebelarmes 2, der Stange 3 und dem Hebelarm 4 von unten auf die Platte 5 einwirken,

so daß, wenn die Geschwindigkeit zunimmt, gegebenenfalls der Hebelarm 4 die Platte 5 nach oben verschiebt. Diese Platte, welche in ihrer Aufwärtsbewegung durch die Feder 6 beeinflußt wird, kann, je nach ihrer Verschiebung in der einen oder anderen Richtung, mittels der Stange 7 die Größe der Austrittsöffnung ν ändern. Der Temperaturregulator 8, welcher aus einem Thermostaten o. dgl. bestehen kann, kann mittels des Hebelarmes 9, der Hülse 10, der Feder 11 und dem in der Hülse 10 gleitenden Stift 12 von oben auf die Platte 5 einwirken.

Die Einrichtung ist so getroffen, daß die Feder 11 steifer als die Feder 6 ist, so daß, wenn z. B. infolge fallender Temperatur durch den Temperaturregulator 8 die Stange 10 nach unten bewegt wird, die Feder 11 nicht oder praktisch genommen so· gut wie

ao nicht zusammengedrückt wird, sondern statt dessen die Feder 6, so daß sich die Platte 5 nebst der Stange 7 nach unten bewegt.

Ferner wirkt ein Druck (in diesem Fall der Druck vor dem Ventil d) durch die Rohrleitung 13 auf eine Membran 14, welche bei einer Druckerhöhung die Hülse 15, die Feder 16 und den in der Hülse 15 gleitend angeordneten Stift 17 verschiebt und, weil Feder 16 steifer als Feder 6 ausgeführt ist, die Platte 5 ebenfalls nach unten bewegt. An Stelle der Membran 14 kann naturgemäß ein Kolben treten.

Durch die Rohrleitung 18 wirkt auf die Membran 19 ein anderer Druck (in diesem Fall der Druck hinter dem Ventil d), welcher mittels der Stange 20, Hebelarm 21, Hülse 22 und Feder 23 auf den in der Hülse 22 gleitend angeordneten Stift 24 einwirkt. Infolge des aufwärts wirkenden Druckes der Feder 25 auf die Membran 19 kann bei fallendem Druck in der Rohrleitung 18 die Platte 5 abwärts bewegt werden. Außerdem ist jedoch die Stange 20 verlängert, so daß bei einer Drucksteigerung über der Membran 19 über eine gewisse Grenze die Platte 5 mittels des Hebels 26 gehoben wird. Sollte dabei eine der anderen Anregungen, z. B. eine von dem Temperaturregulator herrührende, die Platte 5 nach unten verschieben wollen, so ist die An-Ordnung so getroffen, daß die entsprechende Feder, in diesem Fall Feder 11,. zusammengepreßt wird, weshalb die erstgenannte Druckanregung, d. h. der Druck auf die Membran 19, infolge des auf die Platte einwirkenden

starren Systems für die Regulierung bestimmt wird. Die Verhältnisse werden die gleichen, wenn eine der anderen auf die Platte 5 einwirkenden Anregungen dieselbe aufwärts bewegen will. Das heißt also, die von unten einwirkenden Anregungen werden, wenn sie regeln wollen, immer die ausschlaggebenden.

Wird die Platte 5 und dadurch die Stange 7 nach unten verschoben, so werden die Austrittsöffnungen ν verkleinert, weshalb eine Druckerhöhung im Raum k entsteht, was, wie oben beschrieben, zur Folge hat, daß sich das Ventil d öffnet.

Wird die Platte dagegen nach oben verschoben, so werden die Austrittsöffnungen ν vergrößert, weshalb der Druck im Raum k fällt, was, wie oben beschrieben, ein Schließen des Ventils d zur Folge hat.

Aus dem Gesagten geht hervor, daß, wenn nicht der Geschwindigkeitsregler bzw. der die Membran 19 beherrschende Druck die Platte 5 von unten aus beeinflussen, so daß das Ventil schließt, irgendeine der auf die Oberseite der Platte einwirkenden Anregungen das Ventil regeln kann, und zwar so, daß, wenn eine dieser Anregungen dasselbe öffnen will, sie öffnen kann, auch wenn irgendeine der sonstigen, von oben wirkenden Anregungen das Ventil schließen wollte.

Daß die von unten auf die Platte einwirkenden Anregungen immer die ausschlaggebenden werden, wenn eine dieser Anregungen das Ventil schließen will, ist, wie früher erwähnt, dadurch ermöglicht worden, daß diese Anregungen durch ein steifes System auf die Platte 5 einwirken, während die von oben auf die besagte Platte wirkenden mittels nachgiebiger Systeme auf die Platte einwirken.

Nimmt man beispielsweise an, daß der Druck vor dem Ventil d steigt, so· wirkt er auf die Membran 14 ein. Diese federt nach unten, und durch Vermittlung der Hülse 15, Feder 16 und des Stiftes 17 wird die Platte 5 nach unten verschoben und das Ventil d geöffnet, natürlich unter der Voraussetzung, daß nicht eine der von unten wirkenden Anregungen durch Empordrücken der Platte 5 danach streben sollte, das Ventil zu schließen.

Sollte nämlich beispielsweise der Druck hinter dem Ventil, der auf die Membran 19 einwirkt, hierbei seinen Höchstwert erreicht haben oder jetzt auf diesen Wert steigen, so kann die Platte nicht abwärts bewegt werden, oder falls sie in der Abwärtsbewegung begriffen ist, wird sie aufwärts zu gehen gezwungen, weshalb dann, wie oben beschrieben, das Ventil wieder geschlossen wird. Durch Veränderung der Längen der zu den verschiedenen Anregungen gehörigen Stifte bzw. Stangen kann die Regelung auf die verschiedenen Werte eingestellt werden.

Aus dem Gesagten geht hervor, daß in vorliegendem Fall das Ventil öffnet, falls der Druck vor demselben über einen gewissen Wert steigen sollte, und zwar unabhängig davon, ob dabei der Druck, soweit er nicht einen gewissen Grenzwert erreicht, hinter

dem Ventil steigen würde; ebenso öffnet es, wenn der Druck hinter dem Ventil sinken sollte, unabhängig davon, ob der Druck vor dem Ventil dabei sinken sollte und folglich das Ventil schließen wollte.

Entgegengesetzte Verhältnisse erhält man, wenn man die auf ein starres System wirkenden Anregungen von oben und die auf ein nachgiebiges System wirkenden Anregungen von unten auf die Platte einwirken läßt oder wenn man die Austrittsöffnungen ν so anordnet, daß sie bei Aufwärtsbewegung der Platte 5 mit ihrer Stange J verkleinert werden.

Aus dem Gesagten geht hervor, daß beliebig viele Anregungen angeordnet werden können und daß alle für die Ventilregelung denkbaren Kombinationen nach diesem Prinzip ausgeführt werden können. Die auf die ao Regelung einwirkenden Anregungen können, wie zu dieser Ausführungsform beschrieben wurde, allein abhängig sein von einer Größe, einem Druck, einer Temperatur o. dgl., aber sie können natürlich ebensogut Funktionen mehrerer Größen sein, z. B. des Unterschiedes der Summe oder des Verhältnisses von zwei oder mehr Drücken o. dgl.

In Abb. 2 wird eine andere beispielsweise Ausführungsform des Relais α gezeigt. Bei dieser Ausführungsform soll das Ventil von zwei Drücken so geregelt werden, daß das Ventil immer öffnen soll, wenn eine der Druckanregungen es öffnen will, doch soll, falls der eine Druck einen gewissen Höchstwert erlangt hat, das Ventil geschlossen bleiben oder geschlossen werden.

Es wirken zwei Drücke auf die Membranen 30 und 31, welche Membranen durch Vermittelung· der Hülse 32, der Feder 33 und dem in· der Hülse 32 gleitenden Stift 34 mit den verstellbaren Anschlägen 35 und 36 sowie mit dem in seiner Lang's riohtung mittels der Schraube 37 verstellbaren Bügel 38 auf den Hebelarm 39 einwirken können. Dieser Hebelarm verändert dabei die Größe der Austrittsöffnungen v. Im Punkt 40 besitzt er eine feste Stütze und wird gegen diesen Punkt und gegen den Stift 34 durch die Feder 41 gehalten.

Der Bügel 38 ist mittels der Schraube 37 an der Membran 30 befestigt, während die Hülse 32 gegen die Membran 31 lose anliegt. Die die Membranen 3 ο und 31 beeinflussenden Drücke werden von der Steifigkeit der Membranen aufgenommen.

Es wird angenommen, daß das Rohr h, welches die beiden Austrittsöffnungen ν besitzt, wieder wie oben mit dem Raum k (Abb. 1) in Verbindung steht. Werden die Austrittsöffnungen ν aus irgendeinem Grunde vergrößert, so wird das Ventil, wie oben beschrieben, schließen; werden dagegen die Öffnungen verkleinert, so wird das Ventil entsprechend der Verkleinerung mehr oder weniger öffnen.

Die Einrichtung arbeitet auf folgende Weise:

Es sei angenommen, der Druck auf die Membran 31 steigt aus irgendeiner Ursache. Das hat zur Folge, daß die Hülse 32 nach links verschoben wird. Die Feder 33 ist nun so ausgeführt, daß sie die Kraft der Feder 41 überwiegt. Der Stift 34 wird also auch nach links verschoben und der Hebelarm 32 gezwungen, sich um die feste Stütze 40 zu drehen, so¹ daß die öffnungen ν verkleinert werden. Dies hat, wie oben beschrieben, zur Folge, daß das Ventil d etwas öffnet. Folglich wird das Ventil in diesem Fall öffnen, wenn der Druck auf die Membran 31 über einen gewissen Wert steigt, und das Ventil d kann daher als sogenanntes Überströmventil dienen. Da zwischen den Anschlägen 35 und 36 und dem Bügel 38 ein toter Gang vorhanden ist, so ist es klar, daß der auf die Membran 31 einwirkende Druck das Ventil innerhalb gewisser Grenzen unabhängig von dem auf die Membran 30 wirkenden Druck regeln kann.

Fällt der auf die Membran 30 wirkende Druck, so wird der Bügel 30 infolge der zurückfedernden Membran 30 nach links gezogen; sollte der Druck so tief sinken, daß der Bügel 38 auf den Anschlag 36 trifft, so wird der in der Hülse 32 leicht gleitende Stift 34 nach links gezogen, wodurch die öffnungen ν verkleinert werden, was zur Folge hat, daß das Ventil je nach der Verkleinerung der Öffnungen ν mehr oder minder öffnet.

Das Ventil d wird folglich in diesem Falle als Reduzierventil arbeiten und unabhängig von dem auf die Membran 31 wirkenden Druck immer öffnen können, wenn der auf die Membran 30 wirkende Druck unter einen gewissen Wert sinken sollte.

Sollte wiederum der auf die Membran 30 wirkende Druck so hoch steigen, daß der Bügel 38 so weit nach rechts geschoben wird, daß er auf den Anschlag 35 trifft, so hat dies zur Folge, daß die Feder 33 zusammengedruckt und der Stift 34 nach rechts, verschoben wird. Dadurch werden die öffnungen ν vergrößert, und das VentLU schließt, und zwar spielt sich dieser Vorgang unabhängig davon ab, ob der auf die Membran 31 wirkende Druck gleichzeitig danach strebt, den Stift 34 in entgegengesetzter Richtung zu bewegen und demnach das Ventil zu öffnen. Dies würde nur zur Folge haben, daß die Feder 33 zusammengedrückt wird.

Dadurch, daß die Anschläge 35 und 36 auf dem Stift 38 verstellbar sind und die Lage

des Bügels 38 mittels der rechts- und linksgängigen Schraube 37 verändert werden kann, ist eine Einstellung der Regelung innerhalb weiter Grenzen möglich.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Regelvorrichtung mit Hilfsmotor, dauernd strömender Steuerflüssigkeit und Relais, bei der mehrere Anregungen auf eine Absperrvorrichtung in der Weise einwirken, daß die in einer Richtung wirkenden Anregungen das Ventil kraftschlüssig betätigen, während die entgegengesetzt wirkenden Anregungen dadurch unwirksam gemacht werden, daß die kraftschlüssige Verbindung der Übertragungsmittel unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergestänge (12, 17, 24) dieser Anregungen auf ein einziges Relais (a) wirken, das den Hilfsmotor des Ventils steuert.
2. 2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergestänge des Relais in der einen Riehtung durch eine Feder (6), in der anderen Richtung durch die mehrere oder sämtliche Anregungen unter Zwischenschaltung von anderen Federn (11, 16, 23) übertragenden Teile bewegt wird, wobei die Federn (11, 16, 23) dieser Teile der Feder (6) des Steuergestänges entgegenwirken und eine größere Federkraft besitzen als diese.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen