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Pneumatische Steuereinrichtung für automatische Druckregeleinrichtungen
Die Erfindung betrifft eine pneumatische Steuereinrichtung für automatische Druckregeleinrichtungen.
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Es kommt bei der automatischen Steuerung z. B. von Dampfkesseln oft
vor, daß ein Druck, der Änderungen im Betriebszustand anzeigt, sich nach einem Gesetzt
ändert, das verschieden ist von der Gesetzmäßigkeit der Änderungen ödes Druckes,
der auf die Vorrichtungen ausgeübt werden muß, durch welche der Betriebszustand
wieder korrigiert oder aufrechterhalten werden soll. So kann sich z. B. der erstgenannte
Kontroll,druck linear ändern, während der zweitgenannte Druck (Steuerdruck) sich
mit Odem Ouadrat des Kontrolldrucks ändern muß, oder auch umgekehrt. Ziel der Erfindung
ist, ein Gerät zu schaffen, bei demdie Gesetzmäßigkeit"durch die der Steuerdruck
mit dem Kontroll-druck verknüpft ist, durch einen am Gerät selbst angebrachten Eichmechanismusvorherfestgelegtwerdenkann.
Gemäß der Erfindung besitzt die pneurnatische Steuereinrichtung einen Kolbenservomotor,
durch den ein aufgebrachter Druck über ein Hebelwerk au-f ein federbela,stet-es
Steuerventil übertragen v#,ird"das in einer Leitung liegt, wobeiein Hebelarm des
Hebelwerks über eine Führung solcher Form geführt ist, 4as zwischen dem aufgebrachten
Druck und dem vom Steuerventil verursachten Druck. eine bestimmte'Abhängigkeit besteht.
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Die Anordnung wird vorzugsweise derart getroffen, daß in der Einlaßleitung
eine Kammer liegt"die von zwei Membranen begrenzt ist, die ein freibewegliches Glied
tragen, wobei die dem Druck zn
der Einlaßseite ausgesetzten
Teile der einen Meinbran größer sind ails die der anderen Membran, so daß das frei
bewegliche Glied sich bewegt und dadurch eine Konstantdruckleitung steuert, die
über einen Kolben das Hebelweric bewegt.
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Der Ausdruck Konstantdruck, wie er hier gebraucht wird, bedeutet,
daß leichte Druckschwankungen, die ein wirksanies Arbeiten des Gerätes nicht stören,
zugelassen sind.
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Die Eichung des Gerätes erfolgt so,#daß bestimmte Werte von Kontroll-
und Steuerdruck, die einander später entsprechen sollen, am Gerät eingestellt werden
und punktweise eine Kurve aufgenommen wird; diese Kurve, als Rand einer als Führung
dienenden Profilplatte ausgearbeitet, vermittelt den bei der Eichung des Gerätes
festgelegten Zusammenhang zwischen Kontrolldruck und Steuerdruck im Betrieb.
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Die Erfindung wird im folgenden *an Hand eines Ausführungsbeispiels
erklärt. In der Zeichnung bedeutet Fig. i einensenkrechten Schnitt durch -das ganze
Gerät, Fig. 2 einen Teilschnitt nach der Linie II-II aus Fig. i, Fig.
3 einen Teilschnitt durch die Eicheinrichtung nach der Linie III-III aus
Fig. i, Fig. 4 einen vergrößerten Teil der Fig. i.
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Ein kastenförmiges Gasstück i mit ab-nehmbarem Deckel 2 enthält ein
Gestänge und andere Teile der Einrichtung und dientzur Befestigung.der äußeren Bauteile,
die daran mit Bolzen und Schrauben befestigt werden. Ein Kolbenservomotor
3 liegt in einem zylindrischen Gehäuse 4, das am Gußstück i seitlich befestigt
ist. Am Ende des Gehäuses 4 ist eine Ventilhalterung 5 angebracht.
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Eine Konstantdruckleitung 6 ist mit,der Kammer des in der Ventilhalterung
5 sitzenden Ventils über ein Rol#rventil 7 verbunden, dessen Stift
8 in seiner Verlängerung durch eine Kammer 9 im Gehäuse 4 läuft und
zusammen mit einer Bohrung io in einem f rei ibeweglichen Ventilteil i i
ein Ventil bildet. Eine schwache Druckfeder 12, -die zwischen einem Bund
13 am Stift 8 und einer Führung 14 des Rohrventils angebracht ist,
drückt das Ventil in seine Verschlußstellung.
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Das Ventilteil i i wird von drei in Abständen angeordneten
Membranen 15, 16 und 17 getragen, deren äußere Ränder im Gehäuse 4 festgeklemmt
sind. Ein Druckausgleichsrohr 18 verbindet die äußeren Kammern miteinander. Der
Kontrolldruck, der übersetzt werden soll, wird über einen Anschluß ig zwischen die
Membranen 15 und 16 geleitet, Ein Durchlaß 2o zwischen den Meinbranen 16 und 17
führt zur Außenluft.
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Die Bohrung io irL1 Ventilteil ii ist durch eine Kreuzbohrung 21 mit
der zwischen den Membranen 16 und 17 liegenden Kammer verbunden.
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Der am Gußstücki anliegen#deTeil,desGehäuses4 i-st als Zylinder ausgebildet,
in dem ein Kolben 2.2 gleitet. Ein am Kolben angebrachter vergrößerter Rand
23 trägt eine Dichtung und bildet mit dem Zylinder 2:z eine Kammer:24, in
die eine Konstantdruc#kleitung 2,5 führt. Die Druckluft hilft dein Kolben
22, in seine alte Lage zurück, wenn er sich von dem Ventilteil i i fortbe-wegt hat.
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Der Kolben 22, ist an einer Seite mit dem Ventilteil i i über eine
Feder 26 verbunden"deren Anfan-sspannung mit Hilfe einer Schraube
27 und einer Kontermutter justiert werden kann. Die andere Seite des Kolbens
22 trägt eine Hülse 28 zur Auf -nahine einer Kuggel:29 am Ende eines Glieds
30,
dessen anderes Ende an einem Hebel 31 drehbar gelagert ist. Der
Hebel 31 ist mit seinem ein-en Ende an einem Arm eines Winkelhebels
32 drehbar gelagert, der sich in einem Lager 33, das arn Guß-Stück
i befestigt ist, dreht.
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Das andere Ende des Hebels 31 trägt eine Rolle 34, die auf dem Rand
einer Profilplatte 35 gleitet, welche am Boden des Gußstücks i befestigt
ist und deren Profil auf eine unten angegebene Weise bestimmt wird. -
In einen
Arm des Winkelhebels 32, ist ein Stift 3,6 eingelassen-, der in eine
konische Vertiefung einer Platte 37 eingreift, die in eine Druckfeder
38
eingelassen ist.
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Die Druckfeder38 drückt auf einen frei beweglichen Ventilkörper
39, der von einer Membran 40 in einer öffnung des Gußstücks i gehalten wird.
Der Veritilkörper 39 hat eine axiale Durchbohrun,-, 41, deren äußeres Ende
als Ventilsitz ausgebildet ist, w»elcher eine verlängerte Spindel 42 ein-es weiteren
Rohrventils 43 aufnimmt. Eine leichte Druckfeder 44 ist,zwischen einem Bund an der
Spindel 42 und der Rohrventilhalterung eingesetzt und drückt das Ventil in seine
Verschlußstellung.
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Die Konstantdruckleitung 6 ist mit dem Kopf des Rohrventil's
43 durch ein Zuleitungsrohr 45 verbunden. In einer Kammer 47 ist ein Anschluß 46
für die Entnahme des Steuerdrucks vorgesehen.
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Eine Gewindespindel 48 wird von ein-er Buchse 4,9 gehalten, die in
eine Öffnung an der gegenüberliegenden Seite des Gußstücks i eingelassen ist. Die
Achse der Spindel liegt in der Verlängerung der Achse des am Winkelhebel
3:2 befestigten Stifts 36
und in der Verlängerung der Achsen des Ventilkörpers
39 und der Spindel 42. Eine Mutter 5o auf der Gewindespindel 48 ist durch
Schrauben an den Stegen eines ausgekehlten Jochs 51 -befestigt, von dein
der den Stift 36 tragende Arm des Winkelhebels 32, umfaßt wird. Eine,
Nut 52 in einem der Stege des Jochs 51 nimmt einen Stift 53 auf, der
in den Winkelhebel eingeschraubt ist. Die Nut 52 ist so lang, daß der Winkelhebel
32 völlige Bewegungsfreiheit hat, wenn das Joch 51 ganz zurückgeschraubt
ist.
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Mit Hilfe eines auf der Gewindespindel 48 angebracht-en gerändelten
Rades 54 läßt sich das Jozh 51 von außen vor- und zurückschrauben, wobei ein Splint
5 5 am Ende der Spindel 48 diese gegen ein Herausschrauben sichert.
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Im folgenden wird die Eichung der Profilplatte 35 beschrieben,
mit deren Hilfe die Steuereinrichtung in -der gewünschten Weise arbeitet.
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Zur Festsetzung -eines bestimmten Zusammenhanges zwischen Steuerdruck
und Kontrolldruck
wird eine Eichplatte 56 zur Aufzeichnun
'g des Profils am Gußstück i befestigt (s. Fig. 3). Eine dünne Scheibe57
vom Durchmesser der ROlle34 wird an deren Stelle so eingesetzt, daß sie die Platte56
seitlich -berührt. Zu einem bestimmten Wert des Kontrolldrucks wirdder bei Anschluß,46
ausgehende Steuerdruck durch Drehen des Rades 5,4 an der Gewindespindel 48 auf den
gewünschten Wert eingestellt. Der Kolben 22 hat nun eine eranz bestimmte Lage, die
einem bestimmten Kontrolldruck entspricht, und mit ihm das gesamte Gestäng-, und
der Winkelhehel 32. Die Stellung der Scheibe 57 wird auf der Eichplatbc
56 markiert und dieser Vorgang für eine Reihe von Kontrolldrucken wiederholt,
die in dem interessierenden Bereich liegen. Die mit den Markierungen versehene Eichplatte
56 wird entfernt und das Profil nach einer durch die Eichpunkte gelegten
Kurve aus der Eichplatte 56 herausgearbeitet, wodurch die Profilplatte
35 entsteht.
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Die Wirkungs-weise der Einrichtung nach Montierung der Profilplatte
35 ist folgende: der Kontroll#druck wird bei Anschluß ig zwischen die Meinbranen
15 und 16 geleitet. Da die Membran 16 dem Druck eine größere Angriffsfläche bietet
als die Membran 15, wird das Ventilteil i i in Richtung auf das Rohrventil
7 gedrückt. Durch diese Bewegung wird das Rohrventil 7 aus seinem
Sitz gehoben und gibt dem aus der Konstantdruckleitung6 kommenden Druck (etwa 4
kg/cM2) den Zutritt zur Kammer 9 frei. Dieser Druck wird durch das Druckausgleichsrohr
18 in den anschließenden Zylinder geleitet und verschiebt den Kolben.22 so lange,
bis die von der Feder:26 auf das Ventilteil j i ausgeübte Kraft dieses in seine
Ausgangslage zurückzieht, wobei sich das Rohrventil wieder schließt. Die Bewegung
des Kolbens 22 wird durch das Glied 3o auf den Hebel 3 1 übertragen. Die
Bewegung des Hebels 31 senkrecht zum Glied 30 wird von der Stellung der Rolle
34 auf der Profilplatte 35 bestimmt. Diese Bewegung wird über das Zapfenlager
am oberen Ende des Hebels 31 auf den Winkelhebe132 und damit auf die Druckfeder38
am Ventilkörper 39 geleitet. Sowie die Feder 38 bela-stet wird, bewegt
sich Ventillkörper 39 und öffnet das Rohrventil 43. Dadurch kann Druck aus
dem Zuleitungsrohr 45 in die Kammer 47 treten. Dieser steigt dort so lange an, bis
er ausreicht, um den Druck der Druckfeder 38 zu kompensieren, und da dieser
Federdruck vom Profil der Profilplatte 35
bestimmt ist, steht der Stenerdruck,
der bei Anschluß 46 entnommen werden kann, in der Beziehung zum Kontrollpunkt,
die durch die Eichung der Profilplatte festgelegt wurde. Wenn der Kontrol#ldruck
vermindert wird, so bewegen sich die Teile in der entgegengesetzten Richtung, und
die Rohrventile 7 und 43 lassen durch die Bohrungen io und 41 so lange Druck
ab, bis erneut Gleichgewicht hergestellt ist. Die Erfindung ist vorstehend an einem
Ausfülhrungsbeispiel erklärt worden, jedoch sind Abänderungen in der Form und der
Anordnung der Teilt ,bei dem großen Anwendungsgebiet möglich.