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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaus und kann in
Systemen der Gas- und Flüssigkeitsgewinnung und -transport sowie in Gasumpump-,
Energie- und Chemieanlagen Anwendung finden.
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Es ist eine diskrete Vorrichtung bekannt, die eine den Eingang und Ausgang trennende
Scheidewand mit Absperrventilen und elektromagnetischen Steuerventilen umfaßt
(siehe US-PS No 4019533, kl. 137/599, 1977).
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Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist der hohe Energieverbrauch und die
niedrige Zuverläßigkeit unter Verhältnissen eines unbeständigen Betriebes des
Stromversorgungsnetzes sowie beim Ausbleiben des Druckgefälles zwischen Eingang
und Ausgang der Absperr- und Regelungseinrichtung.
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Der für die erfindungsgemäße Ventildrossel am nächsten kommende Stand der
Technik ist eine diskrete Absperr- und Regelungsvorrichtung, die eine in einem
Gehäuse untergebrachte und den Eingangs- und Ausgangsstutzen trennende
Scheidewand mit Absperrventilen, Wandler mit einem elektrischen Eingang und eine
Steuereinheit enthält (siehe RU-PS 2037178, kl. G 05 D 7/06, 1995).
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Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist der ständige Gasauslaß aus
Steueraggregaten in die Atmosphäre, die niedrige Zuverläßigkeit aufgrund der großen
Anzahl von Absperrventilen in der Scheidewand sowie die Notwendigkei, den
Produktionsprozeß bei beliebigen Ausfällen irgendwelcher Baugruppen zur
Durchführung der Reparaturarbeiten einzustellen.
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Diese Nachteile der bekannten Vorrichtungen treten besonders deutlich zutage, wenn
die Vorrichtungen in Produktionsprozessen mit kontinuierlichem Arbeitszyklus
eingesetzt werden, in denen der Funktionstüchtigkeit und Umweltfreunlichkeit der
Absperr- und Regelungsvorrichtungen, insbesondere beim Versagen von Baugruppen,
erhöhte Forderungen gestellt werden. Dabei muß vor Beginn der Reparaturarbeiten für
die Möglichkeit gesorgt werden, den Produktionsprozeß mit verschlechterten
Kenndaten fortsetzen und die Reparatur ohne Ausbau der schadhaft gewordenen
Baugruppen vom Objekt durchführen zu können.
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Das mit der Erfindung erzielbare technische Ergebnis besteht in der erhöhten
Zuverläßigkeit der Produktionsprozesse mit Absperr- und Regelventilen und in der
Verbesserung ihrer umweltbezogenen und Betriebscharakteristiken, und zwar ihrer
Ausfallsicherheit und Reparierbarkeit.
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Dieses Ergebnis wird dadurch erzielt, daß in einer diskreten Ventildrossel mit einem
Impulssteuersystem, die eine in einem Gehäuse untergebrachte und den Eingangs-
und den Ausgangsstutzen trennende Scheidewand, Zu- und Verwertungsleitungen für
Arbeitsmedium, Absperrorgane, Wandler und eine Steuereinheit enthält, die
Scheidewand mit dem Gehäuse durch zylindrische Hohlstangen verbunden ist, die
Absperrorgane eine Meßblende, einen Steuerraum und einen auf Schließen
federbelasteten und in einer innerhalb der Hohlstange befindlichen Hülse bewegbaren
Zweipunktkolben umfassen, die Wandler als ein Dreidurchgangsorgan, bei dem der
Arbeitsmediumeingang mit der Zuleitung, der erste Ausgang mit dem Steuerraum und
der zweite Ausgang mit der Verwertungsleitung verbunden ist, ausgeführt sind und
einen mit Endsignalgebern versehenen elektromechanischen Zweipunktantrieb
aufweisen, dessen elektrischer Eingang mit dem Ausgang der Steuereinheit gekoppelt
ist, während der elektrische Ausgang der Signalgeber mit den zweiten Eingängen der
Steuereinheit gekoppelt ist, und die Steuereinheit selbst mit einem ersten Eingang des
Außensteuersignals und einem Impulsformer versehen ist.
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Dieses Ergebnis wird auch dadurch erzielt, daß in der Ventildrossel zwei Zweipunkt-
Dreidurchgangsventile und ein Rückschlagventil eingebaut sind, wobei der Eingang
des ersten Dreidurchgangsventils mit dem Eingang der Zuleitung, sein erster Ausgang
mit der Arbeitsmediumquelle und sein zweiter Ausgang mit der Verwertungsleitung
verbunden ist, und der Eingang des zweiten Dreidurchgangsventils mit der
Verwertungsleitung, sein erster Ausgang mit dem Ausgangsstutzen und sein zweiter
Ausgang mit dem Eingang des Rückschlagventils verbunden ist, dessen Ausgang mit
der Verwertungsleitung verbunden ist, wobei auch nach der Anzahl der Wandler
Zweipunktventile vorgesehen sind, deren Eingang mit dem ersten Ausgang des
Wandlers und deren Ausgang mit dem Eingang des Steuerraums verbunden ist.
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Dieses Ergebnis wird auch dadurch erzielt, daß die Wandler mit einem handbetätigten
mechanischen Zweipunkt-Eingang versehen sind und die Steuereinheit mit elektrischen
Steuerorganen versehen ist, deren elektrischer Eingang mit der Stromspeisequelle und
deren Ausgang mit den Ausgängen der Steuereinheit gekoppelt ist.
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Dieses Ergebnis wird auch dadurch erzielt, daß der Anzahl der Wandler die Flächen
der Durchgangsquerschnitte der Meßblenden zugeordnet werden, deren Werte von der
ersten bis zur vorletzten einschließlich sich um das Zweifache unterscheiden, und der
Wert der letzten Fläche dem Wert der vorletzten gleich ist, wobei die letzte und die
vorletzte Fläche jeweils in zwei durch einen gemeinsamen Wandler vereinigten
Absperrorganen realisiert wird.
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In Fig. 1 ist die diskrete Ventildrossel mit einem Impulssteuersystem und deren
Verbindungen schematisch dargestellt und in Fig. 2 ist die Abhängigkeit der
Durchgangsquerschnittsfläche von dem Stromsteuersignal abgebildet.
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Die diskrete Ventildrossel (DVD) mit einem Impulssteuersystem umfaßt eine einen
Eingangsstutzen 1 und einen Ausgangsstutzen 2 trennende, mit einem Gehäuse 2
durch Hohlstangen 3 verbundene Scheidewand 7, eine Zuleitung 21 für Arbeitsmedium
und eine Verwertungsleitung 12 für Arbeitsmedium. Die Hohlstangen 3 sorgen für die
Steifigkeit des Systems und verhindern, daß Verformungen des Gehäuses 2 und der
Scheidewand 7 auf die Absperrorgane übertragen werden, die innerhalb der
Hohlstangen 3 untergebracht sind. Diese Absperrorgane weisen eine Meßblende 8,
einen Steuerraum 35 und einen auf Schließen federbelasteten und in einer innerhalb
der Hohlstange befindlichen Hülse 4 bewegbaren Zweipunktkolben 6 auf. Die Wandler
30 umfassen ein Zweipunkt-Dreidurchgangsorgan 16 (eine Kugel oder einen Schieber),
bei dem der Arbeitsmediumeingang mit der Zuleitung 21, der erste Ausgang mit dem
Steuerraum 35 und der zweite Ausgang mit der Verwertungsleitung 12 verbunden ist,
sowie einen elektromechanischen Antrieb 18 mit Endsignalgebern, wobei der
elektrische Eingang 15 des Antriebs 18 mit dem Ausgang 23 der Steuereinheit 29 und
die elektrischen Ausgänge 19 und 20 der Signalgeber mit den zweiten Eingängen 27
der Steuereinheit 29 verbunden sind. Die Wandler 30 sind auch mit einem
handbetätigten mechanischen Zweipunkteingang 17 versehen, der ohne
Stromversorgung funktioniert. Die Steuereinheit 29 ist mit einem ersten Eingang 26
eines Außensignals versehen, das durch eine Kodeeinrichtung 25 in einen der Anzahl
der Wandler 30 entsprechenden Steuerkode umgesetzt wird, der wiedergibt, welchen
Zustand, OFFEN oder GESCHLOSSEN, die Kolben 6 einnehmen müssen, um die
erforderliche Querschnittsfläche der DVD sicherzustellen. Der Kode kommt in den
ersten Eingang des Impulsformers 24 und von dessen Ausgang 23 in den elektrischen
Eingang 15 des Antriebs 18. Der Impulsformer hört mit der Impulsgabe beim Eintreffen
des Signals von den elektrischen Ausgängen 19 und 20 der Endsignalgeber,
beispielsweise der Herkone, des Antriebs 18 auf, wobei die Ausgänge 19 und 20 den
Zustand OFFEN oder GESCHLOSSEN des Organgs 16 des Wandlers wiedergeben.
Die Steuereinheit 29 ist mit handbetätigten elektrischen Fernsteuerungsorganen 22
versehen, deren elektrischer Eingang mit der Stromspeisequelle 28 und deren
Ausgang mit den Ausgängen 23 der Steuereinheit 29 gekoppelt ist.
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Die Realisierung des Zweistellungsprinzips in den Absperrorganen und Wandlern führt
dazu, daß deren bewegbare mechanische Elemente sich in einem Schwebezustand
nur kurzzeitig bei Übergangsbetrieben befinden, während sie in der restlichen Zeit an
den Anschlägen angedrückt bleiben und eine überflüssige Umstellungskraft beim
Wegschieben von ihnen besitzen. Deswegen wandelt sich die DVD nach der
Verarbeitung einer endlichen Impulsfolge in eine Drosselscheibe um. Dies erhöht die
Zuverlässigkeit des Systems, denn der Produktionsprozeß kann beim Eintritt einer
Notsituation durch Versagen irgendeiner Baugruppe der DVD fortgesetzt werden. Die
Steuerorgane 21 und 17 ermöglichen die manuelle Steurung des
Produktionsprozesses beim Versagen, wodurch die Zuverlässigkeit ebenso erhöht
wird.
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Die DVD enthält auch ein Zweipunkt-Dreidurchgangsventil 32 für die Zufuhr des
Arbeitsmediums, wobei sein Eingang mit dem Eingang der Zuleitung 21, sein erster
Ausgang mit der Arbeitsmediumquelle und sein zweiter Ausgang mit der
Verwertungsleitung 12 für Arbeitsmedium verbunden ist, sowie ein Zweipunkt-
Dreidurchgangsventil 11, dessen Eingang mit der Verwertungsleitung 12, dessen erster
Ausgang mit dem Ausgangsstutzen 9 und dessen zweiter Ausgang mit dem Eingang
eines Rückventils 13 verbunden ist. Der Ausgang des Rückventils 13 ist mit der
Verwertungsleitung 14 verbunden. Es sind auch nach der Anzahl der Wandler 30
Zweipunkt-Ventile 10 vorgesehen, deren Eingang mit dem ersten Ausgang des
Wandlers 30 und deren Ausgang mit dem Eingang des Steuerraums 35 verbunden ist.
Auf der Linie zwischen Ventil 32 und Sammeleitung 20 kann ein Filter 31 eingeschaltet
werden. Als Arbeitsmedium für die Wandler 30 kann das durch die DVD fließende
Medium benutzt werden, und in diesem Fall kann die Rohrleitung 33 an den
Eingangsstutzen 1 oder an eine äußere Arbeitsmediumquelle angeschlossen werden,
in der der Druck nicht niedriger als der am DVD-Eingang ist.
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Die Ventile 10, 11 und 32 sind technologischer Art. Sie ermöglichen den Betrieb der
Anlage und die Durchführung von Reparaturen beim Versagen, wobei die mit dem
Wechsel der Absperrorgane zusammenhängenden Arbeiten ohne Ausbau des DVD-
Gehäuses von der Rohrleitung durchgeführt werden und die Reparatur der
Steuereinheit und der Wandler ohne Einstellung des Produktionsprozesses
durchgeführt werden kann.
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Die Verbesserung der ökologischen Charakteristiken der DVD wird durch Auslaß des
Arbeitsmediums aus der Verwertungsleitung 12 in den Ausgangstutzen 9 erzielt. Falls
die DVD bei einem kleinen Wert des Druckgefälles daran betrieben wird, erfolgt der
Auslaß über die Rohrleitung 14 in die Atmosphäre, wozu der Eingang des Ventils 11 mit
seinem zweiten Ausgang gekoppelt wird, während das Rückschlagventil 13 für die
Betriebssicherheit sorgt. Der Einsatz des Ventils 13 verhindert den Eintritt der
atmosphärischen Luft in die Verwertungsleitung 12 und in die Steuerräume 35 und ihre
Vermischung darin mit dem Arbeitsmedium.
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In der diskreten Ventildrossel ist ein Mehrströmungsschema realisiert, wobei die
Strömung in dem Eingangsstutzen 1 vor der Scheidewand 7 in mehrere Teilströme
geteilt wird, in deren jedem ein Absperrorgan angebracht ist, das eine Meßblende eines
bestimmten Durchmessers aufweist (siehe den Schnitt durch die Meßblende nach Linie
A-A in Fig. 1). Im Ausgangsstutzen 9 werden die Teilströme zu einem Strom
zusammengeführt. Die Drosselkennlinie der DVD hat einen diskreten (stufigen)
Charakter (siehe Fig. 2) und zeigt die Abhängigkeit zwischen dem eingangsseitigen
Stromsteuersignal (oder einem anderen Steuersigal) und der durch Einschalten einer
bestimmten Kombination der Wandler (ihre Nummern sind auf der Ordinatenachse
angegeben) und somit einer Kombination der Meßblenden realisierbaren
Durchgangsquerschnittsfläche. Zur Steigerung der Zuverlässigkeit muß die Anzahl der
Wandler minimal sein.
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Wenn einer Menge aus M Zahlan eine Menge aus M durch reelle Zahlen
charakterisierten Gegenständen zugeordtet werden, bilden die letzteren bekanntlich
eine Zahlenfolge, und wenn das Gesetz für deren Aufbau aufgegeben ist, sind solche
Zahlenfolgen diskret.
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Für die DVD werden der Zahl M der Wandler die Durchgangsquerschnittsflächen Fj der
Meßblenden zugeordnet, deren Werte eine diskrete nichtabnehmende Zahlenfolge
bilden:
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{Fj} = {F1, F2, F3, ...., Fm}, j = 1, 2, 3 ... M (1)
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Nach der Teilung der Werte der Elemente der Zahlenfolge 1 durch den Wert des ersten
Elements (Fläche Fmin der Meßblende mit minimalem Durchmesser) erhält man eine
ganzzahlige Folge {Zj}, welche die Funktionalabhängigkeit zwischen den Flächen der
Meßblenden zur Sicherstellung der erforderlichen Diskretheit charakterisiert:
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{Zj} = {Z1, Z2, Z3, ...., Zm}, j = 1, 2, 3 ... M (2)
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Der Wert des ersten Elements der Funktionalabhängigkeit 2 ist immer gleich 1, und
zum Erhalt der Gleichstufigkeit der Drosselkennlinie nach der
Durchgangsquerschnittsfläche muß der Wert jedes nachfolgenden Elements nicht
kleiner als der Wert des vorangehenden Elements und nicht größer als die um Eins
vergrößerte Summe sämtlicher vorangehenden Elemente sein. Jedem Element aus der
Folge entspricht ein Steuerbefehl, der durch den entsprechenen Wandler und das
Absperrorgan realisierbar ist.
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Die Summe der Elemente der Funktionalfolge {Z} vom ersten bis zum letzten (m-ten) ist
gleich der Anzahl der diskreten Positionen N:
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Z1 + Z2 + ... + Zm = (F1/Fmin + F2/Fmin + ... + Fm/Fmin) = Fmax/Fmin = N (3),
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worin
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Fmax für den summarischen Wert der Meßblendenfläche steht.
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Aus 3 geht offensichtlich hervor, daß für die Berechnung der
Durchgangsquerschnittsfläche der Meßblenden folgende Beziehungen gültig sind:
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F1 = Fmax·Z1/N, F2 = Fmax·Z2/N, ..., Fm = Fmax·Zm/N (4).
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Nach der Teilung der Größen Fj durch Fmax in den Beziehungen 4 erhält man eine
Zahlenfolge {Dj}, deren Elemente dem Verhältnis des Wertes des Elements der Folge
{Zj} zur Anzahl der diskreten Ebenen gleich sind, und sie kennzeichnen den Anteil der
Durchgangsquerschnittsfläche jeder Meßblende an der gesamten
Durchgangsquerschnittsfläche der Ventildrossel:
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{Dj} = {Z1/N, Z2/N, ..., Zm/N}, j = 1, 2, 3 ... M (5)
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Bei der Benutzung der Folge 5 für die Analyse der Ausfallsicherheit der DVD geben
ihre Elemente die Degradation der Drosselkennlinie wieder, denn sie geben den Anteil
der Gesamtfläche an, der beim Versagen aus der Steuerung ausgeschlossen wird, und
deshalb ist es zweckmäßig, diese Folgen als Ausfallsicherheitsfolgen mit
Degradationskoeffizienten der Querschnittsflächen zu bezeichnen.
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Die Realisierung der erforderlichen Diskretheit nach der Durchgangsquerschnittsfläche
erfolgt normalerweise durch Benutzung einer Funktionalabhängigkeit eines dualen
Digitalkodes, bei der die Querschnittsflächen der Meßblenden sich voneinander um das
Zweifache unterscheiden. Die entsprechende Funktionalabhängigkeit {Zj} für sechs
Elemente, welche 63 diskrete Positionen sicherstellen, und die Ausfallsicherheitsfolge
{Dj}, bei der die Werte der Degradationskoeffizienten in % berechnet sind, haben die
folgende Form:
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{Zj} = {1, 2, 4, 8, 16, 32}, (6a)
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{Dj} = (1,59; 3,17; 6,35; 12,70; 25,40; 50,79} (6b)
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Die Folgen {Zj} sind nichtabnehmend, so daß sich der Wert der
Degradationskoeffiziente mit der wachsenden Elementnummer der Folge vergrößert.
Dieser Wert ist beim Ausfall einer DVD-Baugruppe, die dem letzten Element entspricht,
maximal, und bei der Benutzung eines Dualkodes liegt der Wert der
Degradationskoeffizienten der Durchgangsquerschnittsfläche bei 51%, d. h., die Fläche
wird beim Ausfall zu 51% aus der Steuerung ausgenommen.
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Die Verminderung des Höchstwertes des Degradationskoeffizientes tritt auch bei der
Benutzung von Zahlenfolgen auf der Basis der Wiederholung der Elemente auf, d. h. in
dem Fall, daß Gruppen der Querschnitte gleiche Flächen aufweisen. Zum Beispiel:
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{Zj} = {1, 1, 1, 1, 5, 5, 5, 5}, (7a)
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{Dj} = {4,17; 4,17; 4,17; 4,17; 20,8; 20,8; 20,8; 20,8} (7b)
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Die Folge 7a ermöglicht eine mehr als zweifache Verminderung des Höchstwertes des
Degradationskoeffizientes, sie realisiert aber nur insgesamt 24 diskrete Ebenen der
Drosselkennlinie. Zum Ausgleich der Abnahme der Anzahl N wird die Vergößerung der
Anzahl der Elemente (Wandler und Absperrorgane) benötigt, was die Zuverlässigkeit
erniedrigt.
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Die positive Eigenschaft der Dualkodefolge, einen raschen Anstieg der Anzahl der
diskreten Ebenen (das ist eine geometrische Progression mit dem Nenner gleich 2) zu
bewirken, sowie die der Folge mit der Wiederholung der Elemente, die Werte der
Degradationskoffiziente zu senken, werden in gemischten Zahlenfolgen auf der Basis
eines Dualkodes und der Wiederholung von zwei letzten Elementen realisiert sein. Für
sechs Elemente einer gemischten Folge gilt:
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{Zj} = {1; 2; 4; 8; 16; 16}, (8a)
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{Dj} = {2,13; 4,26; 8,51; 17,02; 34,04; 34,04} (8b)
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Der Übergang zu den gemischten Folgen mit der Wiederholung von zwei letzten
Elementen in ihnen bewirkt eine Senkung des Höchstwertes des
Degradationskoeffizientes um 17% im Vergleich zum Dualkode, die Anzahl der
diskreten Positionen N vermindert sich dabei geringfügig, während die Anzahl der
Elemente gleich 47 gegen 63 für den Dualkode ist.
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Eine weitere Senkung der Werte der Degradationskoeffiziente wird durch Zweiteilung
der den Höchstwerten der Degradationskoeffiziente entsprechenden Ströme
herbeigeführt werden. Der Steuerbefefehl bleibt derselbe, und bei dessen Ankommen
wird in jedem der Ströme sein eigener Wandler und Absperrorgan ausgelöst, während
bei deren Versagen nur die Hälfte der Fläche aus der Steuerung ausgeschaltet wird.
Die entsprechenen Werte der Degradationskoeffiziente vermindern sich um die Hälfte,
doch beim Versagen der den Steuerbefehl formierenden Baugruppen bleibt der Wert
der Degradationskoeffiziente ungeändert. In diesem Fall werden die
Ausfallsicherheitsfolgen beim Versagen der Absperrorgane und beim Versagen der
Steuerbaugruppen unterschiedlich sein.
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Im Schnitt durch die Meßblenden der Fig. 1 ist die Realisierung einer sechselementigen
gemischten Funktionalfolge auf der Basis des Dualkodes, der Wiederholung von zwei
letzten Elementen und der Teilung der Ströme für sie dargestellt. In Betracht dessen,
daß die DVD längere Zeit mit einer fixierten Stellung der Absperrorgane bei
geschlossenen Ventilen 10 funktionieren kann und daß in dieser Zeit Reparaturarbeiten
an Wandlern und der Steuereinheit möglich sind, ist es zweckmäßig, für die Steuerung
von zwei getrennten Strömen mit Hilfe der Absperrorgane einen einzigen Wandler zu
benutzen (in Fig. 1 sind dies die Wandler 30-5 und 30-6). In diesem Fall ergeben sich
zwei Ausfallsicherheitsfolgen, und zwar: {Dj-A} beim Versagen der Absperrorgane und
{Dj-W} beim Versagen der Wandler und der Baugruppen der Steuereinheit.
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{Zj} = {1; 2; 4; 8; 16; 16}
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{Dj-A} = {2,13; 4,26; 8,51; 17,02; 17,02; 17,02; 17,02; 17,02}
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{Dj-W} = {2,13; 4,26; 8,51; 17,02; 34,04; 34,04}.
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Die durchgeführte Analyse zeigt, daß bei der Benutzung gemischter Funktionalfolgen
auf der Basis des Dualkodes, der Wiederholung von zwei letzten Elementen der Folge
und der Zweiteilung der diesen Elementen entsprechenden Ströme unter gemeisamer
Steuerung (d. h. wenn der Anzahl der Wandler die Durchgangsquerschnittsflächen der
Meßblenden zugeordnet werden, deren Werte, von der ersten bis zum vorletzten
einschließlich, sich voneinander um den Faktor 2 unterscheiden und der Wert der
letzten dem Wert der vorletzten gleich ist, wobei die letzte und die vorletzte Fläche
jeweils in zwei durch einen gemeinsamen Wandler vereinigten Absperrorganen
realisiert werden), die Fortsetzung des Produktionsprozesses unter Einsparung von
mehr als 82% der Durchgangsquerschnittsfläche für die Steuerung beim Versagen der
Absperrorgane und mehr als 65% beim Versagen der Steuerbaugruppen und Wandler
ermöglicht wird. Dadurch wird die Betriebszuverlässigkeit der Anlagen erhöht, weil
keine Notwendigkeit mehr besteht, den Produktionsprozeß sofort einzustellen, und das
Bedienungspersonal Zeit hat, die richtige Entscheidung zu treffen.
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Die DVD werden folgenderweise betrieben. Die Ventile 10 sind im Ausgangszustand
offen und verbinden die Steuerräume 35 mit dem ersten Ausgang der Wandler 30. Das
Ventil 32 ermöglicht die Zufuhr des Arbeitsmediums aus dem Eingangsstutzen 1 über
die Rohrleitung 33 zur Sammelleitung 21, wozu der erste Ausgang des Ventils 32 mit
der Rohrleitung 33 verbunden ist. Das Ventil 11 sorgt für die Abfuhr des
Arbeitsmediums in den Ausgangsstutzen 9, wozu sein erster Ausgang mit der
Rohrleitung 38 verbunden ist. Das Steuersignal fehlt, und sämtliche Kolben 6 der
Absperrorgane verschließen die Querschnitte der Meßblenden (siehe die obere Lage
des Kolbens 6 in Fig. 1), wozu der entsprechende Wandler 30 die Verbindung seines
Eingangs mit dem ersten Ausgang und somit mit der Steuereinheit 35 herstellt. Unter
der Wirkung der Kraft der Feder 36 und des Drucks des Arbeitsmediums auf den
Kolben 6 nimmt der Kolben die äußerst rechte Stellung ein. Im geschlossenen Zustand
verschließt das Stirnende des Kolbens 6 die Öffnung in der Meßblende 8 längs dem
Dichtring 5, dessen Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Kolbens 6 ist.
Der Unterschied zwischen diesen Durchmessern bildet eine nicht ausgeglichene
Fläche 37, deren Flächeninhalt die Kraft zum Öffnen des Kolbens 6 entstehen läßt.
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Beim Ankommen am Eingang 26 der Steuereinheit 29 wird das Steuersignal in der
Kodeeinrichtung 25 und weiterhin im Impulsformer 24 in die Impulse einer gegebenen
Länge und Polarität umgesetzt, wobei die Polarität "+" der Betätigung des Wandlers auf
Öffnen des Querschnitts der Meßblende 8 durch den Kolben 6 und die Polarität "-" auf
dessen Schließen entspricht. Bei Iein = 4 mA werden die Impulse mit der Polarität "+"
nur in den elektrischen Eingang 15 des Wandlers 30-1 gegeben. Dabei bewegt sich
sein Antrieb 18 von einem seiner Anschläge zum anderen und das
Dreidurchgangsorgan 16 verbindet seinen Eingang mit dem zweiten Ausgang, über
den der Auslaß des Arbeitsmediums aus dem Steuerraum 35 erfolgt. Unter der
Wirkung des Druckunterschieds auf die nicht ausgeglichene Fläche 37 des Kolbens 6
bewegt sich der Kolben in die äußerst linke Stellung bis zum Anschlag 34 (siehe die
untere Lage des Kolbens 6 in Fig. 1). Die Meßblende 8 öffnet sich dabei und das
Arbeitsmedium strömt aus dem Eingang der DVD in deren Ausgang. Nach Beendigung
der Bewegung des Antriebs 18 spricht der Endsignalgeber an, und von seinem
Ausgang 19 wird das Signal dem zweiten Eingang 27 der Steuereinheit 29 geliefert und
weiterhin in den Impulsformer 24 zum Abbruch der Impulsgabe.
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Beim Aufbau des Signals Iein auf 4,35 mA gemäß Fig. 2 bilden der Wandler 25 und der
Impulsformer 24 die Impulse mit der Polarität "+" auf Einschalten des Wandlers 30-2
und mit der Polarität "-" auf Ausschalten des Wandlers 30-1. Die
Durchgangsquerschnittsfläche der DVD vergrößert sich auf 4,26%. Eine weitere
Vergrößerung Iein führt zum Öffnen des Querschnitts der DVD gemäß der in Fig. 2
dargestellten Drosselkennlinie.
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Bei Bedarf ist eine handbetätigte elektrische Fernsteuerung der Lage der Organe 16
möglich, indem der elektrische Eingang 15 des Antriebs 18 mittels der Organe 22
kurzzeitig direkt an die Stromquelle angeschlossen wird. Beim Fehlen der
Stromspeisung kann über den mechanischen Eingang 17 eine direkte
Zustandsänderung der Organe 16 der Wandler 30 von Hand bewirkt werden.
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Zur Durchführung von Reparaturarbeiten wird das Ventil 32 in den Verwertungszustand
übergeführt, wozu sein Eingang und somit die Zuleitung 21 für Arbeitsmedium an die
Verwertungsleitung 12 angeschlossen wird. Das Ventil 11 wird aus der Stellung, in der
die Verwertung des Arbeitsmediums in den Stutzen 9 erfolgt, in die Stellung, in der die
Verwertung in die Rohrleitung 14 und weiterhin über das Rückschlagventil 13 in die
Atmosphäre erfolgt, übergeführt. Da die Ventile 10 geöffnet sind, erfolgt nach dem
Umschalten der Ventile 11 und 32 auf Verwertung der Auslaß des Arbeitsmediums aus
den Wandlern 30 und den Steuerräumen 35 in die Atmosphäre. Nach dem Auslaß des
Arbeitsmediums aus den Stutzen 1 und 9 und der Entfernung des Anschlags 34
können die Reparaturarbeiten an den Absperrorganen, nämlich der Wechsel der
Dichtung 5, der Meßblende 8 u. a. durchgeführt werden, ohne daß das Gehäuse 2 von
der Rohrleitung ausgebaut werden muß. Wenn man beim Betrieb der DVD sämtliche
Ventile 10 schließt, erfolgt das Absperren des Drucks in den Steuerräumen 35, und die
DVD wird mit der fixierten Stellung der Kolben 6 der Absperrorgane arbeiten. In diesem
Fall wird das Arbeitsmedium, nachdem die Ventile 11 und 32 in die
Verwertungsstellung übergeführt worden sind, aus den Leitungen 12, 21 und den
Hohlräumen der Wandler in die Atmosphäre ausgelassen, und dies ermöglicht die
Durchführung der Reparatur und Wartungsarbeiten an den Baugruppen der Wandler,
an den elektrischen Verbindungsleitungen u. a..
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Also, der Einsatz der Stangen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verbinden
des Gehäuses mit der Scheidewend, der Zweipunkt-Absperrorgane, Wandler und der
Impulssteuereinheit sowie die Wahl der Funktionalabhängigkeit zwischen den
Meßblendenflächen, welche zur Reduzierung der Anzahl der Wandler und zur
Erhöhung der Ausfallsicherheit führt, steigert die Zuverläßigkeit der diskreten
Ventildrossel. Das Verwertungsventil und das Rückschlagventil verbessern die
ökologischen Charakteristiken der DVD. Das Vorhandensein der technologischen
Ventile in der DVD ermöglicht die Durchführung der Reparaturarbeiten ohne Ausbau
der DVD aus der Rohrleitung und, beim Versagen der Steuereinheit und der Wandler,
auch ohne Stillegung des Produktionsprozesses.