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Mengenregler für strömende Mittel mit zusätzlicher,.in Abhängigkeit
von dem Druck und der Temperatur arbeitender Regelungseinrichtung Die Erfindung
bezieht sich auf einen Mengenregler für strömende Mittel, wie er beispielsweise
in der Saugleitung von Pumpen und Kompressoren zur Einregelung auf ein konstantes
Fördervolumen vielfach verwendet wird. Für die allgemeinen Verwendungsfälle der
Pumpen und Kompressoren reicht eine derartige Regelung auf konstantes Fördervolumen
aus; es sind jedoch Fälle denkbar, in denen nicht nur ein konstantes Volumen, sondern
auch ein konstantes Gewicht der Fördermenge verlangt wird. Da das Gewicht aber abhängig
von dem Druck und der Temperatur ist, so ergibt sich die Aufgabe, die Mengenregelung
in Abhängigkeit von Druck und Temperatur so zu beeinflussen, daß stets ein konstantes
Gewicht gefördert wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe hat man bereits eine Mengenregelung vorgeschlagen,
bei welcher das vom Mengenregler gesteuerte Ventil unmittelbar unter dem Einfluß
eines Druck- und eines Temperaturreglers steht, so daß in Abhängigkeit vom Druck
und von der Temperatur die durch das Ventil strömende Menge auf ein konstantes Gewicht
hin geregelt wird. Eine derartige Anordnung bedingt eine verwickelte Übertragungseinrichtung
sowie eine Sonderkonstruktion des Mengenreglers.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile, indem der Druck- und der
Temperaturregler nicht unmittelbar an der Ventilsteuerung angreifen, sondern auf
die Durchflußmenge der Impulsstelle hinwirken, und zwar in dem Sinne, daß in Abhängigkeit
von dem Druck und der Temperatur des strömenden Mittels die durch die Impulsstelle
strömende Menge vermindert oder vermehrt wird. Auf diese Weise wird für den Mengenregler
künstlich ein Impuls herbeigeführt, der eine Verstellung des Reglers und damit eine
entsprechende Einstellung des Ventils bewirkt. Zufolge dieser Anordnung kann man
einen normalen Mengenregler verwenden und diesen in normaler Weise anschließen.
Die zusätzliche, in Abhängigkeit von dem Druck und der Temperatur arbeitende Regeleinrichtung
kann als selbständiger Bauteil ausgeführt und in bestehende Anlagen ohne Schwierigkeiten
nachträglich eingebaut werden.
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Der Druck- und Temperaturregler ist vorzugsweise an eine Leitung angeschlossen,
welche in bekannter Weise die Impulsstelle des Mengenreglers umgeht und deren Querschnitt
in Abhängigkeit von dem Druck und
der Temperatur des durchströmenden
Mittels geändert wird.
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Zur Erläuterung der Erfindung sind in der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele
für einen Mengenregler eines von einer Dampfturbine angetriebenen Kompressors dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i eine schematische Gesamtansicht der Regelung, während in Abb.
2 eine von Abb. i abweichende Ausführungsform der zusätzlichen von Druck und Temperaturen
abhängenden R_ egelung veranschaulicht ist.
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In der Zeichnung bezeichnen i die Dampfturbine mit dem Einlaß 2 und
dem Auslaß 3 und 4 einen Kreiselkompressor mit dem Ansaugstutzen 5 und dem Druckstutzen
6. In dem Einlaß der Dampfturbine befindet sich ein Regelventil 7, das, wie
weiter unten erläutert, von dem Mengenregler verstellt wird. In dem Saugstutzen
5 des Kompressors liegt die Impulsstelle des Mengenreglers, die in dem vorliegende
Falle von einem Venturirohr 8 gebildet wird. Vor und hinter dem Venturirohr zweigen
die Impulsleitungen 9 und i i ab, welche zu dem eigentlichen Regelorgan io führen.
Dieses Regelorgan besteht in an sich bekannter Weise aus einem topfähnlichen Gefäß
12 mit einer ringförmigen Innenkammer 13, welche mit einer Abdichtungsflüssigkeit
14 gefüllt ist. - In diese Abdichtungsflüssigkeit taucht von oben der Rand einer
Glocke 15, die mittels der Stange 16 mit dem bei i9 drehbar gelagerten Steuerhebel
17 verbunden ist, dessen anderes Ende an die Spindel 18 des Ventils 7 angreift.
Ein auf dem Steuerhebel 17 verschiebbar gelagertes Gewicht 2o dient dazu, die Empfindlichkeit
des Mengenreglers io und damit die gewünschte Höhe des Fördervolumens einzustellen.
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Die angegebene Mengenregelung arbeitet in bekannter Weise. Weicht
die durch das Venturirohr 8 strömende Menge von .dem gewollten Betrag nach oben
oder nach unten ab; so wird sich die Glocke 15 entweder nach oben oder nach unten
bewegen und damit das Ventil 7 im Schließ- oder Offnungssinne verstellen. Hierdurch
wird die Dampfzufuhr zur Turbine entweder kleiner oder größer; damit wird auch die
Drehzahl des Kreiselkompressors und dessen Fördermenge kleiner oder größer. Die
Verstellung der Steuerung wird so lange anhalten, bis -die gewünschte Größe des
Fördervolumens wieder erreicht ist.
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Um nun' bei einer derartigen Mengenregelung auch die durch Änderungen
von Druck und Temperatur eintretenden Gewichtsänderungen zu berücksichtigen, ohne
daß an dem Mengenregler selbst etwas geändert zu werden braucht, ist gemäß der Erfindung
noch eine zusätzliche Regeleinrichtung vorgesehen, die im linken Teil von Abb. i
der Zeichnung dargestellt ist und für welche in Abb. 2 eine andere Ausführungsform
angegeben ist.
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Die zusätzliche Regeleinrichtung ist an eine bekannte Leitung 25 angeschlossen,
welche die Impulsstelle 8 des Mengenreglers io umgeht. Im linken Teil dieser Umgehungsleitung
liegt eine hermetisch abgeschlossene Balgmembran 35, 'die mit Luft oder Gas von
bestimmtem Druck und bestimmter Temperatur gefüllt ist. In dem weiteren Teil der
Leitung liegt ein kleiner Schieber 30, welcher den Durchflußquerschnitt 3oa der
Leitung steuert. Der Schieber ist in einem Ansatz 27 geführt, an dem sich der Zylinder
26 für einen Kraftkolben 28 anschließt. Der Kraftkölben ist mit dem Schieber 3o
mittels der Spindel 29 und mit dem Steuerhebel 32 mittels der Spindel 31 verbunden.
Das eine Ende des Steuerhebels 32 steht über eine Stange 41 mit dem Steuerkolben
4o in Verbindung, während das andere Ende über die Stange 42 mit dem beweglichen
oberen Ende der Balgmembran 35 gekuppelt ist. Der Steuerschieber 40 wird in bekannterWeise
in dem Steuerzylinder 33 geführt, welcher mittels der Leitung 34 an die ölzufluß-
und mittels der Leitung 36 an die Olabflußleitung angeschlossen ist. Durch eine
kürze Verbindungsleitung 37 ist die mittlere Auslaßöffnung 39 des Zylinders mit
der Einlaßöffnung 38 des Kraftzylinders 26 verbunden. Der Bewegung der Balgmembran
35 nach unten wirkt eine Fedeg 43 entgegen, deren Spannung mittels einer auf der
Stange 42 verschiebbaren Gewindemutter 44 verstellt werden kann. Unter dem Kraftkolben
28 liegt eine Feder 45, die den Kolben nach oben zu drücken versucht. Oberhalb des
Kraftkolbens ist der Zylinder mit 0146 gefüllt, welches in dem dargestellten Zustand
des Steuerschiebers 40 eine Aufwärtsbewegung des Kolbens verhindert.
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Die Arbeitsweise der Regelungseinrichtung ist folgende: Die Darstellung
zeigt die Regelung im Ruhezustand, d. h. der Steuerschieber 4o und der Membranregler
io befinden sich in ihrer Mittellage. Das angesaugte Mittel hat normalen Druck und
normale Temperatur, in welchem Zustande das geförderte Volumen konstantes Gewicht
besitzt. Tritt nun beispielsweise eine Abnahme des Druckes ein, so wird der Gegendruck,
der auf der Oberfläche der Balgmembran 35 lastet, geringer, und die Membran kann
sich unter der Wirkung der Feder 43 nach oben ausdehnen. Mittels der Stange 42 Wird
der Steuerhebel 32 um das obere Ende der Spindel 31 als Drehpunkt im Uhrzeigersinne
gedreht, wodurch der Steuer-
Schieber 40 nach unten verschoben wird.
Hierdurch wird .die Abflußleitung 36 freigegeben, so daß .das oberhalb des Kraftkolbens
28 befindliche Öl 46 durch das Rohr 37 und den Steuerzylinder 33 abfließen kann.
Der Kraftkolben 28 vermag nunmehr der Spannung seiner Belastungsfeder 45 zu folgen.
Der Schieber 30 wird mit nach oben genommen und damit der Durchflußquerschnitt
3o11 der Umgehungsleitung 25 vergrößert; infolgedessen strömt eine größere Menge
des Fördermittels durch .die Umgehungsleitung. Damit wird die durch das Venturirohr
8 strömende Menge geringer, so daß auf den Membranregler io ein Impuls im Sinne
einer Öffnung des Einlaßventils 7 ausgeübt wird. Durch die vermehrte Dampfzufuhr
wird die Drehzahl der Turbine und damit die des Kompressors erhöht, so daß auch
bei vermindertem Druck des Ansaugmittels die gleiche Gewichtsmenge gefördert wird.
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Tritt eine Vermehrung des Druckes ein, so wird die Balgmembran 35
infolge des entstehenden Überdruckes zusammengepreßt und hierdurch mittels des Steuerschiebers
und Kraftkolbens der Schieber 3o im Sinne einer Verminderung des Durchflußquerschnittes
3o11 verstellt. Durch das Venturirohr 8 fließt nunmehr eine größere Menge, so daß
sich für den Mengenregler io wiederum ein Impuls ergibt, der sich in diesem Falle
im Sinne einer Schließbewegung des Einlaßventils 7 auswirkt. Infolge der verringerten
Dampfzufuhr wird die Drehzahl der Turbine und des Kompressors verringert, so daß
auch in diesem Falle von dem Kompressor die gleiche Gewichtsmenge gefördert wird.
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Bei Abweichungen der Temperatur des angesaugten Mittels von der Normaltemperatur
arbeitet die Einrichtung in ähnlicher Weise. Tritt beispielsweise eine Temperaturabnahme
ein, so wird die Balgmembran zusammengedrückt werden und der Schieber
30 im Sinne einer Schließbewegung abwärts bewegt, so daß durch die Umgehungsleitung
25 eine geringere Menge und durch das Ventur.irohr 8 eine größere Menge strömt.
Hieraus ergibt sich wiederum ein Impuls für den Mengenreglerio im Sinne einer Verringerung
der Drehzahl der Turbine und des Kompressors. Bei Temperaturzunahme wird sich die
Balgmembran ausdehnen und den Schieber 3o aufwärts bewegen, was sich in der geschilderten
Weise in einer Erhöhung der Drehzahl der Turbine und des Kompressors auswirkt.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 der Zeichnung ist der Schieber
30 in der Umgehungsleitung 25 durch einen Drehschieber 5o ersetzt. Die Anordnung
der übrigen Teile ist die gleiche geblieben wie bei der Ausführung nach Abb. i.
Der Drehschieber 5o sitzt drehbar auf der Achse 5 i, die in den Wandungen der Leitung
25 gelagert ist. Mit der Achse 5 1 ist ein Hebelarm 52 starr verbunden, der
an das untere Ende der Stange 29' des in dem Kraftzylinder 26 befindlichen Kraftkolbens
angreift. Die Balgmembran 35' ist in diesem Falle nicht mit Gas oder Luft gefüllt,
sondern evakuiert. Zur Steuerung des Schiebers 5o in Abhängigkeit von der Temperatur
ist daher ein Thermostat in Form eines Bimetallstreifens 53 vorgesehen, dessen eines
Ende sich auf der Achse des Schiebers 51 abstützt, während das andere Ende an einem
der Schieberflügel angreift. Zufolge dieser Anordnung wird der Bimetallstreifen
bei Temperaturänderungen eine Verdrehung des Drehschiebers 50 in dem einen
oder in dem anderen Sinne herbeiführen. Tritt beispielsweise eine Temperaturabnahme
des strömenden Mittels ein, so .erfolgt eine Verdrehiuig des Schiebers 5o im Sinne
einer Schließbewegung, während bei Temperaturzunahme der Schieber durch den Bimetallstreifen
mehr geöffnet wird. Die Beeinflussung des Schiebers bei Druckänderungen erfolgt
in der gleichen Weise wie bei der Ausführung nach Abb. i. Bei Druckzunahme wird
die Membran 35' zusammengepreßt und dadurch mittels des Kraftgetriebes 33', 116
der Drehschieber im Sinne einer Schließbewegung verstellt; bei Druckabnahme ist
der Vorgang ein umgekehrter.