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Druckregler Im Patent 825 766 wurde bereits darauf hingewiesen, daß
der der dort beschriebenen Erfindung zugrunde liegenden Konstruktionsidee wesentliche
Vorzüge innewohnen, die auszuwerten die bisher bekanntgewordenen Konstruktionen
nicht gestatten. Im Zusammenhang damit ist auf Mängel hingewiesen worden, die den
der Entlastung vom Vordruck dienenden Sonderausführungen der Ventilkörper anhaften.
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Die Entlastung dient dazu, entweder die Last des Vordrucks in voller
Höhe vom Ventilkörper fortzunehmen oder nur die Laständerungen, die durch Schwankungen
des Vordrucks entstehen. Eine gleichbleibende Höhe des Vordrucks ist im Kräftegleichgewicht,
auf dem die Regelung beruht, ausgewogen. Schwankungen hingegen stören das Gleichgewicht
und ändern den Wert der Regelgröße.
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Die bisher bekanntgewordenen Konstruktionen streben die volle Entlastung
an, vornehmlich weil dann die Gegenkraft niedriger ausfällt als bei Nichtentlastung.
Man spricht von leichterer Verstellbarkeit des Ventilkörpers. Diese Konstruktionen
nehmen keine Notiz davon, daß bei der Entnahme des Steuermittels aus der Regelstrecke
die absolute Höhe des Gegendrucks keine Rolle spielt, es sei denn bei Bemessung
der Blattstärke der Stellmembran.
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Die angewendeten Entlastungsmittel sind: der Doppelsitz und das durch
Hilfsventil entlastete Einsitzventil. Hierzu wurde in der Beschreibung des Hauptpatents
gesagt, daß der freien Einstellbarkeit
des Ventilkörpers auf den
Sitz eine wesentliche Bedeutung zukommt und daß gerade die Anwendung der torstehend
genannten Mittel diesbezüglich Mängel aufweisen. Sie werden beim Doppelsitz darin
erblickt, daß dieser sich nicht auf zwei Sitze zugleich einwandfrei einstellen kann,
mit Verwerfung derselben aber gerechnet werden muß, ganz abgesehen davon, daß die
Gefahr des Zwischenklemmens irgendwelcher Fremdkörper bei zwei Sitzen größer ist
als bei einem. Bei dem durch Hilfsventil entlasteten Einsitzventil werden die Mängel
darin erblickt, daß eine strenge Bemessung des Führungsspalts zwischen Laufbüchse
und Ventilkörper erforderlich ist, und es zeigt sich, daß die unumgängliche ständige
Strömung durch diesen Spalt Salze und andere Schmutzteilchen heranführt, die bei
der während der Spaltdurchströmung stattfindenden Drosselung abgeschieden werden,
den Spalt verengen und Klemmungen hervorrufen. Der Versuch, diesen Übelstand dadurch
zu vermeiden, daß die Büchse mit einer Bohrung versehen wird, verschlechtert nur
alles, da der Spalt nun noch enger bemessen werden muß, soll anders die Übereinstimmung
von Zufluß- und Abflußquerschnitt gewahrt bleiben. Die Strömung durch den Spalt
bleibt außerdem bestehen. Schließlich haftet beiden Lösungen noch der Nachteil an,
daß eine volle Entlastung doch nicht erreicht wird. Bei der wegen der angestrebten
Einfachheit allein in Frage stehenden einfachen Ausführung des Doppelsitzes mit
ungeteiltem Ventilkörper bleibt immer ein nicht entlasteter Ringquerschnitt übrig,
während bei dem durch Hilfsventil entlasteten Einsitzventil ein Kräfteunterschied
besteht zwischen geschlossenem und geöffnetem Ventil. Wenn zur Vermeidung dieses
Übels angestrebt wird, die Ventildurchmesser so zu bemessen, daß die Stellkraft
des nach der Entlastung verbleibenden Restdrucks auf die volle Fläche des Ventilkörpers
gleich ist der des vollen Vordrucks auf das Hilfsventil, so fällt die Höhe des Restdrucks
verhältnismäßig hoch aus und nimmt entsprechend stark an den Schwankungen des Vordrucks
teil. Ohne diese sorgfältige Bemessung der Ventildurchmesser wiirde immer dann Flattern
des Ventilkörpers eintreten, wenn sich das Hilfsventil seinem Sitz so weit nähert,
daß sich über dem Ventilkörper wieder Vordruck ausbildet. Es ist also auch dann
eine Höhe des Restdrucks erforderlich, die hinreicht, den Ventilkörper am Flattern
zu hindern. Dieser Restdruck ist auf alle Fälle höher als die Regelgröße, so daß
wieder nur von einer Teilentlastung gesprochen werden kann mit entsprechendem Anteil
an den Vordruckschwankungen.
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Die Erfindung geht daher grundsätzlich andere Wege und strebt nur
die Entlastung von V ordruckschwankungen an. Einer bestimmten Größe der Vordruckschwankung
entspricht eine ebenso bestimmte in der Regelgröße, und zwar mit gleichem Vorzeichen,
wenn der Vordruck öffnend auf das Ventil wirkt, und mit umgekehrtem, wenn er schließend
wirkt. In Ausnutzung dieses Umstandes wird das Verhältnis der zusammenwirkenden
Druckflächen beim Regler und beim Steuerwerk einander gleich bemessen und der Ventilkörper
im Regler für schließende Beaufschlagung angeordnet, hingegen die Prallplatte für
öffnende.
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Jede Änderung im Vordruck übt eine Stellkraft auf die Ventile aus,
die sich in einer Verstellung derselben auswirken muß. Bei der Prallplatte ist dies
ohne weiteres möglich, so daß im Gegendruck eine Stellkraft hervorgerufen wird,
die ebenfalls Einfluß auf die Verstellung des Ventilkörpers nimmt. Ohne diesen Einfluß
würde in der Regelgröße ebenfalls eine Änderung eintreten, und zwar genau so groß
wie die im Gegendruck. Es muß daher die Stehkraft der Gegendruckänderung an der
Stellinembran der der Vordruckänderung am Ventilkörper das Gleichgewicht halten,
so daß dieser nicht verstellt und mithin auch keine Änderung in der Regelgröße eintreten
kann.
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Es ist dabei gleichgültig, ob die Vordruckschwankung bei geschlossenem
oder geöffnetem Ventil eintritt, weil beide Ventile sich im gleichen, aber entgegengesetzt
beaufschlagten Zustand befinden und die Gleichgewichtsbedingungen des Regelkreises,
dem ein jedes angehört, einander konform sind. Allenfalls vorhandene Unterschiede
der verbleibenden Kräfte, die aus der Differenz zwischen statischen und dynamischen
Druckverhältnissen herrühren, sind.zu gering, um praktische Bedeutung zu erlangen,
und heben sich außerdem gegeneinander auf, eben weil sie an beiden Ventilen gleichermaßen
auftreten und daher auch eine gleich- große, aber in den Vorzeichen entgegengesetzte
Wirkung auf die von ihnen gesteuerte Regelgröße haben.
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Eine zeitliche Verzögerung der angestrebten Wirkung, die infolge der
Zuführungsleitung zum Steuerwerk zweifellos gegeben ist, tritt in der Regelgröße
wegen der dort auftretenden Anlaufzeit nicht in Erscheinung und könnte allenfalls
auch nur über die Zeitdauer der Verzögerung anhalten.
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Es ist ein weiterer Vorteil, daß die angestrebte Wirkung ohne Einführung
weiterer Teile erreicht wird, so daß die Einfachheit der Konstruktion gewahrt bleibt.
Soweit die Höhe des Betriebsdrucks, dem der Regler ausgesetzt ist, die Fortnahme
des vollen Vordrucks angezeigt erscheinen läßt, behält die neue Art der Entlastung
insofern Sinn und Bedeutung, als die dann in Anwendung kommenden bekannten Arten
der Voll-Entlastung dies nur bis zu einem bestimmten Rest zu erreichen vermögen,
dessen Schwankungen auszugleichen noch immer wichtig sein kann.
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Eine letzte Feinheit der Einstellung auf gleiche Druckflächenverhältnisse
kann durch verschiebbare Anordnung des Drehpunktes der Hebelübersetzung im Steuerwerk
erreicht werden, wodurch das Übersetzungsverhältnis des Hebels geändert werden kann.
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Bild i zeigt eine vereinfachte Darstellung des Reglers gemäß dem Erfindungsgedanken.
Der Regler wird in der Pfeilrichtung durchflossen. Der Vordruck wirkt schließend
auf den Ventilkörper i und öffnend auf die Prallplatte 2 des Kranschalters im Steuerwerk.
Regler und Steuerwerk stellen zwei selbständige Einheiten dar, die an den gleichen
Vordruck angeschlossen sind, wobei die Regelgröße des Steuerwerks den Gegendruck
des Reglers bildet. Eine Drosselstelle 4 ermöglicht den Abfluß des Gegendrucks aus
dem Raum unter der Stellmembran 3
vorwiegend durch ständige Offenhaltung
eines Verdrängungsweges für die in diesem Raum befindliche Wasservorlage. Ein Faltenbalg
6 nimmt die Druckänderungsimpulse aus <lern Gegendruck, die durch `'entilhub
und Änderung der Regelgröße entstehen,
Infolge dieser Anordnung und Bemessung hätten Schwankungen des Vordrucks in beiden
Fällen gleich große, aber im Vorzeichen entgegengesetzte Druckänderungen zur Folge,
wenn nicht die Regelgröße des Steuerwerks als Gegendruck des Reglers jedeÄnderung
der diesem zugehörigen Regelgröße im Ausmaß der eigenen Ändentng berichtigen, d.
h. aufheben würde. Praktisch wirkt sich das so aus, daß Schwankungen des Vordrucks
keine Verstellung des Reglers zur Folge haben, weil der Einfluß dieser Schwankungen
auf den Gegendruck gerade so groß ist, daß das Kräftegleichgewicht am Regler wiederhergestellt
wird. Eine Änderung der Regelgröße könnte dadurch nur insoweit eintreten, als das
geänderte Drosselgefälle eine Änderung des Zuflusses in die Regelstrecke bedingt.
Dies auszugleichen ist jedoch die normale Funktion clcs Reglers.
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Bild 2 zeigt eine besondere Ausführung des Hebels 7, bei der die Schwenkachse
8 verschieblich und der Druckstift zur 1'rallhlaftc 2 längs verstellbar ausgebildet
sind. Alts Gründen der Vereinfachung ist auf und stellt über die Hebelübersetzung
7 mit Schwenkachse 8 den Kraftschalter 2 ein. Das Größenverhältnis der zusammenwirkenden
Druckflächen beim Regler und beim Steuerwerk ist gleich bemessen, d. lt. nicht dargestellt,
wie die Welle 8 in der endgültigen Lage festgestellt werden soll, wofür bekannte
Mittel herangezogen werden können.