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-Temperatur- oder Druckregler Die Erfindung bezieht sich auf einen
Temperatur- oder Druckregler mit einem durch ein Druckmedium betriebenen Servomotor,
dessen Druckmedium durch ein Düsenventil gesteuert wird.
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Erfindungsgemäß ist bei einem derartigen Temperatur- oder Druckregler
das Verhältnis der Geschwindigkeit, mit der sich die Drosselwirkung des Düsenventils
ändert, und der Geschwindigkeit, mit der sich das von der Meßstelle aus verstellte
Steuerorgan für das Düsenventil bewegt, von Hand stetig einstellbar. Dies bietet
die Möglichkeit, den Regler so einstellen zu können, daß die Abweichung des zu regelnden
Zustandes (Temperatur oder Druck) vom Sollzustand um einen bestimmten Betrag die
Drosselwirkung des Düsenventils mehr oder weniger verändert, so daß die Empfindlichkeit
mehr oder weniger groß wird. Eine geringe Empfindlichkeit des Reglers wird dann
erzielt, wenn sich bei einer bestimmten Geschwindigkeit des von der Meßstelle aus
verstellten Steuerorgans das Düsenventil nur zögernd öffnet oder schließt. Der Regler
wirkt dann träge. Die Veränderlichkeit des Maßes dieser Trägheit bietet aber den
Vorteil, daß man den Regler den Eigenschaften der zu überwachenden Apparatur anpassen
kann, um so die unvermeidlichen Schwankungen des zu beherrschenden Zustandes um
den Sollwert herum auf ein Mindestmaß zu begrenzen.
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Die Erfindung wird dadurch nicht berührt, daß bereits ein Düsenregler
vorgeschlagen wurde, bei welchem mittels eines Exzenters über einen Teil des Drosselbereichs
die Klappe vor der Düse willkürlich einstellbar angeordnet ist. Im Gegensatz hierzu
kommt es erfindungsgemäß gerade darauf an, die Empfindlichkeit über den ganzen Drosselbereich
stetig einstellbar auszubilden.
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Weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
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In den Zeichnungen zeigt Fig. r einen Registrierregler in Vorderansicht
unter teilweiser Fortlassung des kegistrierblattes und des Halters zur Veranschaulichung
seines Inneren, Fig. 2 einen senkrechten Mittelschnitt durch den Registrierregler,
Fig. 3 den Verstellmechanismus in-vergrößertem Maßstab, Fig. q. einen senkrechten
Schnitt durch einen Teil des in- Fig. 3 dargestellten Mechanismus und
Fig.
5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4.
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In dem Gehäuse io ist drehbar ein Registrierblätt i i gelagert, das
in bekannter Weise durch ein Uhrwerk 12 in Drehung versetzt wird und auf das sich
ein Federhalter oder ein Griffel 13 legt, der auf einem im Gehäuse io befestigten
Ansatz 14 drehbar gelagert ist. Die Verstellung des Griffels 13 erfolgt durch einen
Druckmesser, der beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel von einer Bourdonfeder
17 gebildet wird. Diese ist mittels eines an ihren inneren Ende befestigten Armes
16 und eines Lenkers 15 mit dem Griffel verbunden und steht mittels einer Leitung
i 8 und einer Kapillarröhre in Verbindung mit der Quelle eines Druckmittels oder
mit einer Thermometerkugel. Das äußere Ende der Feder 17 ist am Gehäuse befestigt,
während ihr inneres Ende sich frei bewegen und auf Änderungen des Innendruckes in
der. Feder ansprechen kann.
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Gleichachsig mit dem Griffel 13 ist ein Zeiger oder Arm ig drehbar
gelagert, der über das Blatt i i reicht, wie es Fig. i veranschaulicht, und mittels
des nachstehend beschriebenen Mechanismus die Höchsttemperatur oder den Höchstdruck
an dem Punkt bestimmt, an dem die mit der Bourdonfeder 17 verbundene Thermometerkugel
oder ein anderes auf den Zustand ansprechendes Element liegt. Der Zeiger 19
wird durch eine Feder 2o gegen einen auf dem Block 22 sitzenden Anschlag .21 (Fig.
3) gezogen. Ein Stift i g' des Zeigers dient gleichzeitig als Angriffspunkt für
die Feder 2o und für den Anschlag 21.
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Der Block 22 ist auf einer im Gehäuse io sitzenden Grundplatte 23
verschiebbar gelagert und bei seiner Gleitbewegung durch einen Bolzen 24 geführt,
der an der Grundplatte befestigt ist und durch den Schlitz 25 des Blockes hindurchgeht.
Dieser Block trägt an dem einen Ende eine Schraube 26, die in eine mit Gewinde versehene
Hülse 27 eingeschraubt ist. Die Hülse 27 wird gegenüber dem Block 22 durch einen
am Grundgestell 23 befestigten Ring 28 gehalten, der über einen Abschnitt der Hülse
von geringerem Durchmesser greift. Auf das innere Ende der Hülse 27 ist eine Mutter
29 aufgeschraubt, an die sich der Ring 28 mit seiner Innenseite anlegt. Diese Hülse
27 nun ist mit einer Stange 30 verbunden, die durch das Gehäuse io hindurch- und
aus diesem herausragt und deren Ende bei 31 gerändelt ist. Durch Drehung der Stange
30 wird demnach der Block 22 längs verschoben und der Zeiger ig in entsprechender
Weise verstellt, ohne daß es hierzu einer öffnung des Gehäuses io bedürfte.
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Der Block 22 ist innen mit einer Bohrung (Fig.4) versehen, die zur
Aufnahme eines mit Innen- und Außengewinde versehenen Bolzens 32 dient. Im Innengewinde
sitzt eine Hohlschraube 33, deren axialer Kanal 34 oben mit einer Düse 35 in Verbindung
steht, welche durch einen rechts (Fig. 4) in den Blockä:2 eingeschnittenen Schlitz
36 hindurchragt. Das Auslaßende der Düse 35 ist für den nachstehend beschriebenen
Zweck eben gestaltet. Der Bolzen32 ist außen mit Rechts-und innen :mit Linksgewinde
versehen, so daß die nicht drehbare Schraube 33 durch eine Umdrehung von ihm eine
axiale Verschiebung erfährt. Das untere Ende der Schraube 33 trägt einen Kopf 37,
der mit einer Gewindebohrung versehen ist, in die eine Luft-Leitung 38 mit ihrem
Ende so eingeschraubt und eingelötet ist, daß sie mit der Bohrung 34 kommuniziert.
Durch Drehung des Bolzens 32 wird auch' die Düse 35 auf und ab bewegt. Hierbei kann
der Bolzen 32 in beliebiger Lage durch eine Klemmutter 32' festgestellt werden.
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Die Leitung 38 ist mit einem Block 39 verbunden (Fig. i), der
seinerseits mittels des Rohres 40 mit dem Inneren einer Aneroiddose 41 in Verbindung
steht. Diese wirkt auf ein Kugelventil 42 mit einer Kugel 43, welche die Verbindung
zwischen der Ventilkammer 44 und einer Luftzuführungsleitung 45 steuert. Die Ventilkammer
steht mittels einer Leitung 46 mit der Membrankammer eines Membranventils oder mit
anderen geeigneten Servomotoren in Verbindung, die die Strömung eines Heizmittels
o. dgl. zu dem Behälter überwachen, dessen Temperatur oder Druck unter Kontrolle
steht. Eine Leitung 46' verbindet das Lüftzuführungsröhr 45 mit dem Block
39. Dieser weist ein. kleines Loch von etwa 1/4 mm Durchmesser auf, durch
das Luft zur Aneroiddose 41 und der Düse 35 Zutritt hat. Die Mündung der Düse hat
einen Durchmesser von etwa 0,37 mm und gestattet im offenen Zustand der gesamten
durch den Block 39 fließenden Luft freien Austritt, so daß in der Aneroiddose
qa kein Druck herrscht.
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Bei 47' ist auf dem Block 2a oberhalb der Düse 35 ein Platten- oder
Klappenventil 47 gelagert, das mit einem Gegengewicht 48 versehen ist, die Mündung
der Düse 35 verdeckt und somit den Luftaustritt aus ihr verhindert.
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Da die Düsenmündung eben abgeschnitten ist, legt sie sich luftdicht
gegen die Ventilplatte 47. Diese erstreckt sich mit ihrem Teil 49 über ihren Lagerpunkt
nach oben hinaus in die Bahn eines Hebels 50 (Fig. i und 3), der um den Zapfen des
Griffels 13 drehbar gelagert und an dem Griffel zu gemeinsamer Bewegung befestigt
ist.
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Die Wirkungsweise des Reglers ist folgende: In der normalen Betriebslage
legt sich
die Ventilplatte 47 auf die Düsenmündung in der in der
Zeichnung dargestellten Weise, die Düse 35 ist also geschlossen. Durch die Rohrleitung
45 wird der Aneroiddose 41 über den Block 39 und das Rohr 4o Luft zugeführt. Die
Aneroiddose 41 dehnt sich daher aus und stößt gegen einen Schaft 43', der die KugelA
43 zum Abschluß der Verbindung zwischen der Ventilkammer 44 und der Rohrleitung
45 auf ihren Sitz drückt, so daß die Luftzufuhr zum Ventil abgeschnitten wird. Gleichzeitig
wird die Rohrleitung 46 mit der Außenluft in freie Verbindung gebracht. Die Druckluftzufuhr
zum Servomotor durch die Rohrleitung 46 ist also abgeschnitten, und die im Servomotor
befindliche Luft entweicht. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird durch das
Entweichen der Luft das Ventil geöffnet und bleibt offen, so daß das Betriebsmittel,
beispielsweise eine heiße Flüssigkeit, dem Apparat zufließt, dessen Temperatur oder
Druck zu regeln ist.
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Der Griffel 13 zeichnet auf dem Registrierblatt i i hierbei den Temperatur-
oder Druckverlauf auf. Sollte nun die Temperatur (oder gegebenenfalls der Druck,
wenn dieser zu regeln ist) einen bestimmten Höhepunkt überschreiten, der durch die
Einstellung des Armes ig und infolgedessen durch die Lage der Ventilplatte 47 gegeben
ist, so stößt der Hebel 5o gegen den Ansatz 49 des Ventils und schwingt diesen aus,
so daß die Düse 35 etwas geöffnet wird. Ein Teil der Luft aus der Aneroiddose 41
kann daher durch die Düse 35 entweichen, so daß die Ventilkugel 43 unter der Wirkung
einer Feder hochgehen und die Verbindung zwischen Rohr 46 und der freien Außenluft
etwas schließen kann, und zwar unter gleichzeitiger teilweiser Öffnung der Mündung
des Rohres 45 in die Ventilkammer 44.. Nunmehr fließt durch das Rohr 45 genügend
Luft in das Rohr 46 und von da in den Servomotor, um dessen Membran so weit herabzudrücken,
daß das servomotorisch überwachte Betriebsmittelventil nur noch eine solche Strömung
des Betriebsmittels, z. B. Dampf, zuläßt, daß die Temperatur oder der Druck auf
der bestimmten erreichten Grenze bleibt.
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Es wurde bereits erklärt, daß die Düsenmündung größer als die Öffnung
im Block 39 ist. Infolgedessen kann die Luft aus der Düse 41 sehr schnell ausströmen
und ein schnelles Schließen des Betriebsmittelventils bewirken. Die Schnelligkeit,
mit der das Ausströmen der Luft stattfindet, läßt sich durch Verstellung der Düse
35 in senkrechter Richtung regeln. Durch Verschiebung der Düse nach dem Drehpunkt
47' der Ventilplatte 47 hin wird die aus der Düse ausströmende Luft abgedrosselt,
so daß eine größere I Winkelverschiebung des Ventils 47 erforderlich wird, als es
bei größerer Entfernung der Düse vom Drehpunkt und daher bei weiterer Öffnung der
Düse und ungedrosseltem Luftauslaß der Fall wäre. In anderen Worten ausgedrückt,
bedeutet dies, daß die Drosselung des aus der Düse austretenden Luftstromes über
eine zunehmend größere Winkelbewegung des Ventilansatzes 49 hin erfolgt, wenn die
Düse nach dem Lagerpunkt 14 hin verschoben wird. Der Betrag, um den die Düsenmündung
geöffnet wird, also die Geschwindigkeit, mit der die Luft aus der Düse entweichen
kann, nimmt daher mit der Verschiebung der Düse nach ihrem Lagerpunkt hin für eine
bestimmte Winkelverstellung des Ansatzes 49 ab. Das Abdrosseln der Luft empfiehlt
sich dann, wenn in dem Punkt, in dem die Temperaturmessung erfolgt; die Heizwirkung
langsam ist. Wenn dies der Fall ist, wird die Düse also näher an den Lagerpunkt
47' herangerückt. Wird aber der Punkt, an dem die Temperatur gemessen wird, schnell
beheizt, so empfiehlt es sich, die Düse von dem Drehpunkt weiter abzurücken.
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Die Abstände des Lagerpunktes 14 vom Stift ig' und vom Ende des Armes
50 werden zweckmäßig gleich lang gewählt, damit der Berührungspunkt zwischen
dem Stift i9' und dem Anschlag 21 dem Berührungspunkt zwischen dem Hebel
50 und dem Plattenfortsatz 49 entspricht und die Winkelbeziehung zwischen
dem Zeiger und dem Griffel immer dieselbe bleibt.
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Der Registrierregler nach der Erfindung läßt sich etwa durch Verstellung
der Düse 35 gegenüber dem Lagerpunkt 47 in senkrechter Richtung so einstellen, daß
sich ein fast gerader Temperatur- oder Druckverlauf erreichen läßt, gleichgültig,
ob die Temperatur-oder Druckschwankungen im Meßpunkt gegenüber denen am Punkt der
Wärme- oder Druckzufuhr groß oder klein sind.
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Wenn in den Ansprüchen von einem auf Temperatur- oder Druckänderungen
an der Meßstelle ansprechenden Element die Rede ist, so ist damit das ein- oder
mehrteilige Aggregat gemeint, das sich entsprechend den Temperatur- oder Druckänderungen
bewegt und auf die Ventilklappe im entsprechenden Zeitpunkt den zur Öffnung der
Düse erforderlichen Druck auszuüben vermag. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht dieses Aggregat aus der Thermometerkugel, der Bourdonfeder 17, dem Arm 16,
dem Lenker 15, dem zwischen dem Hebel 5o und dem Anschlußpunkt dieses Lenkers liegenden
Abschnitt des Armes 13 und schließlich aus dem Zapfen 14 und dem Hebel 5o. In manchen
Ansprüchen ist in bestimmterer Form von dem Teil (z. B. Hebel 5o) die Rede, der
unmittelbar
den Ventilkörper 47 verstellt. Die Glieder, die diesen
Teil entsprechend den Änderungen der Temperatur oder des Druckes bewegen, sind in
diesen Ansprüchen mit Verstelleinrichtung bezeichnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht diese Verstelleinrichtung aus der Thermometerkugel, der Bourdonfeder 17,
dem Arm 16, dem Lenker 15 und demjenigen Teil des Registrierfederarmes 13, der zwischen
dem Anschlußpunkt des Lenkers 15 und denn Hebel 50 liegt.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist zahlreicher Abänderungen
fähig, ohne daß hierdurch der Bereich der Erfindung verlassen würde.
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So ist es beispielsweise ohne weiteres möglich, an Stelle der Thermometerkugel
ein auf Druckänderungen ansprechendes Meßinstrument zu setzen: Es ließe sich dann
auf diese Weise der Verlauf einer Druckänderung regeln und registrieren, wie es
zuweilen erwünscht ist.