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Steuerkraftgeber für Regler, wie Differenzdruck- und- Niveauregler
Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuerkraftgeber für Regler, wie Differenzdruck-
und Niveauregler, bei dem au:s einer Druckkammer mittels eines, doppelarmigen Hebels
die Steuerkraft nach außen geführt wird und beü dem die: Druckkammer nach außen
durch eine Membran abgeschlossen eist.
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Es ist bereits eine elastische Durchführung durch die Wand der Druckkammer
eines Differentialdruckiimpulsgeabers nach außen mit Hiilfe eines, doppelarmilgen
Hebels bekanntgeworden, der um den Ort der elastischen Durchführung als Drehpunkt
beweglich angeordnet ist.
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Hierauf bezieht sich die Erfindung nicht. Zwar ist bei dem Erfindungsgegenstand
in die Druckkammerwand ebenfalls eine feste und hochelastiische Membran, beispielsweise
eine Stahlmembran eingebaut, in der indessen, erfindungsgemäß nicht, der Drehpunkt
des doppelseitigen Hebels liegt, sondern die lediglich zur Abdichtung dient und
hierbeii,sowohl von dem zu übertragenden Differenzdruck als ;auch von dem auf ihr
ruhenden Druck entlastet ist.
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Erfindungsgemäß dient also die in der Druckkammerwand eingebaute Membran
nicht zur- Übertragung der Kräfte vom inneren. Arm des doppelseitigen Hebelsi auf
seilneu: äußeren Arm.
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Bei dem Erfindungsgegenstand wird die AW dichtungsmembran überhaupt
nicht durchgebogen. vielmehr wird der mittlere Teil des, doppelseitigen Hebels als
Walzfläche ausgebildet, die seich auf der durch die Wandung der Druckkammer Membran
abwälzt.
Der erfindungsgemäße Steuerkraftgeber hat, beso,ndere Vorzüge
immer da, wo es darauf ankommt, aus einer Druckkammer mit hohem statischem Druck
eine Steuerkraft; relativ kleinen Betrages herauszuführen.
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Die erfindungsgemäße Hinausführung eines Differenzdruckes hat sich
wegen ihrer Eindeutigkeit, ihrer Betriebssicherheit und ihrer großen Genauigkeit
so sehr bewährt, d@aß das Bedürfnis ;besteht, diiesest System gleichzeitig als,
Steuerkradtgeber für die Registrierung und Anzeige zu verwenden.
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Außerdem wird im Gegensatz zu einem älteren Vorschlag der Sollwert
in an sich bekannter Weise mit einer Ausgleichsfeder eingestellt. Bei der Herausführung
eines Differenzdruckes aus, einer Doppelkammer mit Hilfe der Abwälzung eines doppelarmigen,
die Membran durchdringenden Hebels wurde der äußere Arm dieses Heibels, auf ein
aus einer Federröhre und einer Flüssigkeitsr kammier bestehendes System zur Einwirkung
gebracht, an welches außer denn Kraftschalter des Reglers e?m Anzeige- oder Schreibgerät
angeschlossen sein. kann. Hierbei geht die Möglichkeit der Einstellung des Sollwertes
mit einer Ausgleichs@-feder verloren.
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Zur gleichzeitigen Erzielung dieser verschiedenen. Wirkungen ist erfindungsgemäß
nunmehr vorgesehen, daß unbeschadet der Einstellung des, Reglers auf einen beliebigen
Sollwert durch eine Ausgleichsfeder der nach außen geführte Differenzdruck durch
Erzeugung einer Hiilfskraft sichtbar gemacht wird, die auf den, doppelarmigen, die
Membran durchdringenden Hebel einwirkt.
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Die erfindungsgemäße Hilfskraft kann auf verschiedene Art erzeugt
werden.
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So isst es beispielsweise möglich, daß in den äußeren. Arm des Übertragungshebels
ein elastisches Zwischenglied eingefügt ist, durch welches dies Hilfskraft erzeugt
wird. ' In Weiterbildung di2sest Erfindungsgedankens wird vorgesehen, daß das elastische
Zwischenglied aus einer Druckdose besteht, in welcher selbsttätig, ein dem Differenzdruck
proportionaler Luftdruck gesteuert wird.
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Zu diesem Zweck erhält die Druckdose eine konstante Luftzuführung,
während der Auslaß j e nach dem Differenzdruck mehr oder weniger geöffnet wird.
Der sich einstellende Druck wird auf ein Schreibwerk oder einen Druckanzeiger übertragen.
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Es besteht auch die Möglichkeit, eiheil dehn Differenzdruck proportionalen
Druck in einer mit Flüssigkeit gefüllten Dose zu erzeugen, in welche: eine Kapillarrö$re
mündete, die auf' der anderen Seite mit einer Federröhre verbunden ist, welche ihrerseits
den Differenzdruck anzeigt oder aufschreibt.
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Nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann als elastisches
Zwischenglied eiirre Feder Verwendung finden, die mit einer auf dem Steuerhebel
selbst sitzenden Düse zusammenwiirlct, die ihrerseits der Steuerkraftgeber für die
Anzeiige-oder Regilstriervorricht@ing ist. Ferner kann vorgesehen werden, daß die
Düse durch einen veränderlichen;, elastiischen Widerstand: ersetzt wird', der aus
einer Wendel besteht, die einen: hohen elektrischen Widerstand und deren Oberfläche
eine besonders gute Lehrfähigkeit besitzt, so daß beii axialer Einwirkung des Impulses
ganz allmählich mehr oder weniger lange Teile der Windungen aufeinanderzuliegen
kommen. und bereits bei Berührung benachbarter Windungs.teile der Strom quer durch
den geschlossenen Teil der Wendel fließt. Dieser elektrische Widerstand litegt im
Stromkreis eines, elektirischen Anzeige,- oder Registrierelements, wofür in erster
Linie ein Kreuzs.puleninstrument in Frage kommt.
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Nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens. wird als -elastisches
Zwischenglied ein druckabhängiger elektrischer Widerstand, beispielsweise eine Kohlenp.lätbchensäule
verwendet, der auf dem Steuerhebel sitzt. In seinen Stromkrens wird das elektrische
Meß- und Registrierinstrument eingeschaltet, wofür selch wiederum ein Kreuzspuleninstrument
bestens eignet. In diesem Falle bildet der veränderliche Widerstand in an sich bekannter
Weae den Zweig einer Brückenschaltung oder einen Teil dieses Zweiges.
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Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In Fig. i iisti schemabiisch ein der Erfindung gezeigt, bei welchem
eine mit Luft arbehende Druckdose zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Hilfskraft
vorgesehen ist; in Fig. 2 ist eün, nach dem gleichen Prinzip arbeitender Gemischregler
gezeigt; in F.ig. 3 ist als: elastisches Zwischenglied zur Erzeugung der erfindungsgemäßen
Hilfskraft eine Feder vorgesehen, die miit einer Düse zusammenarbeitet; gemäß Fig.
q. arbeitet die Feder von F.ig. 3 mit einer versilberten Wendel als veränderlichem
Widerstand zusammen, der im elektrischen Kreise des Anzeige-oder Registriergeräts
l,iegti; Fig. 5 isst ein Schnitt nach Linib V-V von Fig. i. In Fi'g. i bedeutet
41m einzelnen. i dien Stift, der den Differenzdruck oder einen veränderlichen Druck,
hervorgerufen durch Niveauschwankungen, auf den Hebel 2 übertirägt, der bei; 3,
wiie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich, Wälzflächen besitizt, die sich auf der
von der Kammerwandung abgestützten Abschlußmenibran q. beiim Übertragen der Steuerkraft
abwälzen. Auf diesle Weise wird der Differenzdruck von innen auf den äußeren Hebel
5 übertragen.
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Wie aus Eifg. i weiter ersichtlich, besitzt der Hebel 5 einen Lagerpunkt
6, ih welchem der Steuerhebel 7 angelenkt ist. Während am freien Ende a des. Steuerhebels,
7 das: Steuergestänge, 8 für die Schiebersteuerung 9 angreift, die in an sich bekann:ter
Weise das (nicht gezeichnete) Regelventil betätigt, ist am Punkt b die Einstellfeder
io angelenkt, deren Vorspannung durch das. Kordelrad i i in an sich bekannter Weise
mittels. der Einstellskala 12 zur Einstellung des Sollwertes dient. Damit
die
Durchführmembran q. nicht überbeansprucht wird, sind Anschläge 13 und 14. vorgesehen.
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Am Punkt c des Hebels: 7 greift nun weiter das elastische Zwischenglied
zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Hilfskraft in Form der Membran 15 für -eine
Druckdose 16 an, die mit dem Hebel 5 starr verbunden ist und der durch die Leitung
17 aus der Reduzierstation i3 Druckluft zugeführt wird. i9 bedeutet eine Drossel,
die zur Einstellung der der Druckdose 16 zugeführten Luftmenge dient. 2o ist eine
Auslaßöffnung deir Druckdose 16, die ins Freie führt.
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Ferner isst 21 ein Ventilteller, der an der Membran 15 befesit@i@gt
ist und mit der Auslaßöffnung 2o zusammenarbeitet. 22 ist die Verbindungsleitung
von der Membrankammer 16 zum Schreibgerät 23 an sich bekannter Art.
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Die einzelnen Teile der Druckdose silnd nun so bestimmt, daß je nach
Größe des. Abstandes des Angriffspunktes c vom Drehp.unlkt 6 :des Hebels 7 in der
Druckdose 16 ein dem Differenzdruck proportionaler Druck entsteht. Dieser ist dadurch
gewährleistet, daß beispielsweise bei steigendem Differenzdruck dife Auslaßöffnung
2o der Druckdose 16 gegen die Ventilklappe 2i gedrückt wird, wodurch die Auslaßöffnung
geschlossen wird und der Druck in der Kammer 16 so lange steigt, bis die Membran
15 sich nach oben bewegt und die Auslaßöffnung 2o entsprechend den neuen Druckverhältnissen
geöffnet wird. In entsprechender Weise regeln sich die Druckverhältnisse in der
Kammer 16 bei. fallendem Differenzdruck.
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So erreicht man, daß unbeschadet der Sollwerteinstellung mit Hilfe
der io am ReglIstrierinstrument 23 der Differenzdruck mit größter Genauigkeit sichtbar
gemacht wird, obwohl bei. jedem Differenzdruck das Hebelsystern 2, 3 und 7 waagerecht
Biegt, wodurch der Differenzdruck nicht verfälscht wird.
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Hat der Stift i durch ein konstantes Gewicht (Schwimmer) irgendeine
konstante Vorbelastung, so ist es ratsam, am Hebel 5 eine Einstellfeder anzubringen,
die dieses Gewicht ausgleicht. So erreicht man, da.ß diesle konstante Vorbelastung
i@n Anzeigeinstrumient nicht in, Erscheinung tritt.
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Die Auslaßsteuerun.g der Druckdose 16 kann erfindungsgemäß auch durch
die Steuerung zweier gegenläufiger Ventile ersetzt werden.
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Der in Fig. 2 dargestellte Gemischregler arbeitet nach dem Prinzip
von Fig. i mit dem Unterschied, daß hier zwei Druckdosen 2q., 25 vorgesehen sind,
die an den Enden des Hebels 26 angreifen. Der Drehpunkt 27 ist in an such bekannter
Weise zur Veränderung des Mischverhältniissesmittels, des Betätigungsgriffes 28
verstellbar. Das Mischungsv erhältwis selbst ist auf der Skala 29 abzulesen. Den
Druckdosen24 und 25 sind die Differenzdruckkammern 30 und 3i zugeordnet.
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Die anderen Teile von Fig. 2 erhalten die gleichen Bezugszeichen wie
Fig. i.
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Das gleiche gilt für Fig. 3 und q..
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In Fig.3 ist als. elastisches Zwischenglied die U-förmige Feder 32
auf dem Hebel 5 vorgesehen, die mit der gleichfalls auf dem Hebel 5 sitzenden D.üs.e
33 zusammenarbeitet.
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In Fig. q ist an: Stelle der Düse 33 ein veränderlicher W:flerstand
in Form der versilberten Wendel 34 vorgesehen.