DE636879C - Gasdruckregler mit Steuerstrommembranregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasdruckregler mit Venturidüse und Differentialmembrane, bei dem der Druck vor oder hinter der Venturidüse auf eine kleinere Membrane, der Druckunterschied zwischen Ein- oder Ausgang der Venturidüse und an der Saugstelle (ζ. B. bei der Venturidüse an der Einschnürungsstelle) auf eine größere, mit der ersteren fest verbundenen Membrane wirkt, und besteht im wesentlichen darin, daß dieser Gasdruckregler zwecks Erzielung schneller und wirkungsvoller Steuerimpulse auf ein zweiseitig wirkendes, in einem Steuerstrom eingeschaltetes Ventil wirkt und wobei der veränderliehe Druck im Ventilraum als Impulskraft verwendet wird. Diese Einrichtung hat den Zweck, die Strömung bzw. Venturidüsenwirkung als solche ohne Erhöhung des Druckverlustes in der Venturidüse selbst zu er-

ao höhen, da bei diesem System, wie bekannt, das ganze Drucksystem, also auch der Druck in der Saugstelle der Strömungseinrichtung, nach Maßgabe des Verhältnisses der beiden Membranen sich vervielfacht.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Venturidüseneinrichtungen auf Steuerregler mit Differentialmembranen wirken zu lassen, wobei der Ein- oder Ausgangsdruck der Venturidüse auf eine kleine Membrane, der Druckunterschied zwischen Ein- bzw. Ausgang der Venturidüse und der Einschnürungsstelle auf eine größere, mit der ersteren fest verbundenen Membrane wirkt. Dieses Membransystem betätigt dann in an sich bekannter Weise ein Steuerventil, welches einen Steuergasstrom entsprechend beeinflußt. Bei den bekannten Einrichtungen ist in diesem Steuerstrom außer diesem Steuerregler, welcher eine regelbare Drosselung darstellt, noch eine feste Drosselung vorgesehen, und es wird nach Maßgabe der Einstellungen des Steuerreglers der veränderliche Zwischendruck zwischen Steuerregler und festem Drosselorgan als Impuls für Betätigung einer' Arbeitsvorrichtung, wie Membrane, Glocke o. dgl., verwendet. Die bekannte Einrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß die auf den Steuerregler einwirkenden Strömungsimpulse sich wegen der festen Drosselung nur langsam und allmählich auf den Regelvorgang auswirken, so> daß bei Änderung von Strömungszuständen Überreglungen stattfinden und die Arbeitsweise eine lang anhaltende pendelnde wird.

Es ist auch ein Gasdruckregler bekanntgeworden, bei welchem gleichfalls dieselben Nachteile auftreten und bei welchem in der Umgangsleitung von der Vordruckseite zur Hinter drucks eite ein Steuerstrommembranregler eingeschaltet ist, der von dem in einer Venturidüse erzeugten Druckunterschied beeinflußt wird. Diese Vorrichtung ist mit

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Reinhard Wussow in Berlin-Charlottenburg.

einem Ventil in der Umgangsleitung ausgestattet, welches einseitig wirkt.

Die Erfindung vermeidet diesen Übelstand, indem der Steuerregler mit Differentialmembrane statt auf ein einseitig wirkendes Ventil auf ein zweiseitig wirkendes arbeitet und der Zwischendruck im Ventilraum als Impuls für die Betätigung des Regelvorganges dient. Tritt in diesem Falle eine Änderung ίο des Strömungszustandes ein, so wird die Einwirkung auf den Regelvorgang nicht erst geraume Zeit nach Maßgabe des Druckausgleiches durch die feste Drosselung und die Auffüllung des Arbeitsorgans (Membrane, J-5 Glocke, Kolben o. dgl.) erfordern, vielmehr wird unmittelbar nach eintretender Regelung die volle Gegenpulswirkung (der volle hohe bzw. niedrige Steuerstromdruck) als Impuls für die Regelarbeit zur Verfügung stehen, und es findet der Druckausgleich bei voll geöffnetem Ventilquerschnitt statt. Die Pendelungen des Regelvorganges werden hierdurch also mit Sicherheit vermieden, da jede Zustands-. änderung einen unmittelbaren Regelvorgang zur Folge hat. Doppelseitig wirkende Steuerventile sind ah sich bereits vorgeschlagen worden. Es handelt sich jedoch bei den bisherigen diesbezüglichen Vorschlägen um einfache Steuerreglerarten. Bei der vorliegenden kombinierten Einrichtung einer Venturidüseneinrichtung mit einem Steuerregler mit Differentialmembrane treten aber ganz neuartige Verhältnisse ein, da hier die pendelnde Betriebsweise unvergleichlich andere Ausmaße annimmt, und es kommt daher dieser Kombination hier eine ganz besondere Bedeutung zu.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Abb. ι zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung als Membranregler, Abb. 2 eine weitere Aus-. gestaltung als Gasförderanlage.

In Abb. ι bedeutet α eine Venturidüse, b eine zu dieser parallel geschaltete Drossel- +5 klappe, die dazu dient, den durch die Venturidüse α fließenden Teilstrom nach Belieben einzustellen und dementsprechend die den Steuerimpuls auslösende Gasmenge nach Be^- lieben einregeln zu können; c stellt den Steuerregler dar, der eine kleine und direkt belastete Membrane d und eine mit dieser ersteren durch Spindel e fest verbundene große Membrane f erhält. In den Zwischenraum zwischen den beiden Membranen wird nach der Zeichnung mittels der Beeinflussungsleitung g der Druck am Ausgang der Venturidüsen geleitet. Dieser wirkt also auf die kleine Membrane d nach oben, auf die große Membrane f nach unten. Auf der Unterseite der letzteren, /, ist der Saugdruck an der Einschnürungsstelle der Venturidüse α mittels Beeinflussungsleitung/i geleitet. Auf die Membrane/ wirkt also der Druckunterschied zwischen Venturidüsenausgang und Venturidüseneinschnürung nach unten, diese wirkt mithin als zusätzliche Membranbelastung in bezug auf die kleine Membrane d. Im stationären Regelbetrieb wird nun, wie sich aus entsprechenden Überlegungen und Berechnungen ergibt, der Druck am Ausgang der Venturidüseneinrichtung nach Maßgabe der Durchflußmenge geändert. Bei der Durchflußmenge Q = ο ist die große Membrane / wirkungslos, und die kleine Membrane wirkt in an sich bekannter Weise auf einen bestimmten, der Membranbelastung entsprechenden Ausgangsdruck. Fließt nun eine bestimmte Gasmenge durch die Anlage, so würde bei Außerbetrachtlassung der Beeinflussungsleitung g die Reglereinrichtung in an sich bekannter Weise auf einen konstanten Druck an der Einschnürungsstelle der Venturidüse arbeiten, was eine Drucksteigerung am Ausgang der Venturidüse zur Folge hat, die angenähert im Verhältnis der Quadrate der Durchflußmengen wächst. Durch die Wirkung der großen Membrane und der Beeinflussungsleitung g wird nun erreicht, daß sich diese drucksteigende Wirkung der Venturidüse auf den Ausgangsdruck im Verhältnis der Membranflächen d und / vervielfacht. Man kommt also· mit verhältnismäßig geringen Druckverlusten in der Venturidüse aus bzw. man kann hohe Drucksteigerungen erreichen, ohne daß die Venturidüsenwirkung infolge zu starker Strömungen durch diese versagt.

Der Zwischenraum zwischen den Membranen steht anderseitig durch eine Steuerstromleitung i mit der Vordruckseite des Hauptreglers k über das doppelseitig wirkende Ventil / in Verbindung. In der Regel wird bei normaler Arbeitsweise hierbei ein kleiner Teilstrom von der Vordruckseite des Reglers k über die S feuerleitung i, doppelseitig wirkendes Ventil/, Steuerregler c und Steuerleitungg nach der Ausgangsseite des Hauptreglers k umfließen. Je nach Maßgabe der Stellung des Ventiles / wird nun in dem Ventilraum ein Zwischendruck zwischen den Steuerleitungeni und g· erzeugt, der durch Beeinflussungsleitung m als Kraftimpuls nach dem unteren Membranraum, des Membranreglers k geleitet wird. Es stellt sich hierbei naturgemäß ein stationärer Zustand ein, bei dem das Steuerventil / eine solche Lage annimmt, daß der Steuerdruck im Ventilraum gerade das Eigengewicht der Membrane mit Belastungsgewichten in der Schwebe hält. Vermehrt sich der Verbrauch, so wird infolge der erhöhten Saugwirkung der Venturidüse das Membransystem des Steuerreglers nach unten gesaugt, das Doppelventil bewegt sich nach der Drucklei-

tungi hin, und es kommt jetzt der niedrige Ausgangsdruck durch Leitung g·, Steuerregler c und Beeinflussungsleitungm nach dem unteren Membranraum. Die Belastung der Membrane überwiegt, und der Regler öffnet, weiter, wodurch eine vermehrte Gasmenge hindurchströmt und den Druck am Ausgang' erhöht, bis schließlich wieder das vorhin erwähnte Gleichgewicht im Steuerregler hergestellt wird. Findet umgekehrt eine Verminderung des Abflusses statt, so tritt die entgegengesetzte Steuerreglerwirkung ein, und es wird über das doppelsitzige Ventil jetzt der Vordruck auf die Unterseite der Metnbrane des Hauptreglers geleitet, wodurch dieses zum Abschluß bzw. zur stärkeren Drosselung kommt. Da hierbei auf jede Änderung des Strömungszustandes sofort ein entsprechender wirksamer Impuls auf die Membrane des Reglers k geleitet wird, so folgt der Regler diesen Änderungen sofort, es werden Überregelungen mithin vermieden, und es tritt alsbald der stationäre Regelzustand ein, bei dem das Steuerventil / die

²S Zwischenlage einnimmt, bei der der Zwischendruck der Membranbelastung des Hauptreglers wieder entspricht und die Strömung eine stationäre wird.

In der Abb. 2 ist eine gleiche Steuereinrichtung, jedoch in Verbindung mit einer Gasförderanlage, dargestellt. Es bezeichnen in dieser die Buchstaben a, b, c, g, i und tn wieder die gleichen Teile wie in Abb. 1. Der Steuerstrom nimmt hier jedoch den umgekehrten Verlauf, indem er von dem Ausgang der Venturidüse, also von der Druckseite des Gebläses über den Steuerregler c, nach der Saugleitung des Gebläses führt. Im übrigen ist die Ar- \ beitsweise genau die gleiche, wie vorhin beschrieben. Die Beeinflussungsleitung m führt in diesem Falle unter eine Tauchglocke η als Arbeitsorgan. Die Bewegungen der Glocke η werden über einen Hebelmechanismus 0 zur Steuerung/) der Antriebsmaschine zum Gebläse geleitet, im vorliegenden Falle beispielsweise auf die Steuerung einer Dampfmaschine (bzw. auch Drosselklappe in der Dampfleitung). Die Steuerung der Antriebsmaschine wird nun von der Arbeitsglocke η in der Weise beeinflußt, daß die Förderleistung des Gebläses dem Bedarf entspricht, wobei gleichzeitig der mit der Förderleistung wachsende Verdichtungsdruck entsprechend wächst. Die Drucksteigerung mit der Menge erfolgt wieder in einfachster Weise durch entsprechende Einstellung der Drosselklappe b, und die kann beispielsweise so erfolgen, daß der Druck am Ende der Gasleitung auf einer konstanten Höhe gehalten werden kann.

Claims (2)

60 Patentansprüche:

1. Gasdruckregler mit einem in der Umgangsleitung von der Vordruckseite zur Hinterdruckseite angeordneten Steuerstrommembranregler, der von dem in einer Venturidüse erzeugten Druckunterschied beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil des Steuerstromreglers zweiseitig wirkend ausgebildet und der zwischen den Sitzen liegende Ventilraum mit dem Membranraum des Hauptreglers in Verbindung steht.

2. Anwendung des Gasdruckreglers nach Anspruch 1 zur Steuerung einer Gasfördermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsorgan (z. B. Membran, Glocke, Kolben) des Reglers als Steuerorgan einer Gasfördermaschine dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen