DE973464C

DE973464C - Durchflussregler fuer Gase und Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE973464C
Application number: DEH14116A
Authority: DE
Inventors: Ernst Reimers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-10-14
Filing date: 1952-10-14
Publication date: 1960-03-03

Description

Die Erfindung erstreckt sich auf Durchfluß regler für Gase und Flüssigkeiten mit einem Steuerkörper, der durch den Gas- oder Flüssigkeitsdruck gegen eine einstellbare Gegenkraft verschiebbar ist und die Durchflußmenge lastunabhängig gleichbleibend hält. Durch die Verschiebung des Ventilkörpers soll erreicht werden, daß trotz Veränderung des Druckes in der Zu- oder Abflußleitung immer die gleiche eingestellte Menge durch den

ίο Regler hindurchfließt oder bei Druckreglern der Druck gleichbleibt. Dazu ist es nötig, daß der Durchtrittsquerschnitt des Reglers in jeder Stellung des Ventilkörpers umgekehrt proportional der Wurzel aus den Druckdifferenzen eingestellt wird, während die einstellbare Gegenkraft einer Feder sich mit der auf den Ventilkörper einwirkenden Druckdifferenz im Gleichgewicht befindet. Da es praktisch nicht möglich ist, die Federkennlinie dementsprechend auszubilden, verwendet man im wesentlichen linear arbeitende Federn und muß dann den Ventilkörper in bekannter Weise so gestalten, daß unter Berücksichtigung des quadratischen Zusammenhangs zwischen Staudruck und strömender Menge diese lastunabhängig gleichbleibend gehalten wird.

Bei einer bekanntgewordenen Reglerart läßt sich zwar durch Verschieben des Regelnullpunktes die Durchflußmenge auf einen anderen Wert einstellen. Bei Änderung der Einstellung ergibt sich aber keine genaue Regelung mehr, denn bei verschieden großen Druckdifferenzen wird jetzt die Durchflußmenge verschieden groß. Besonders empfindlich wirkt sich dieser Fehler aus, wenn der Regler für einen großen Druckbereich gebaut wird. Auch bei

den bekannten Menibrangasdruckreglern ist keine Einstellung des Reglers auf verschieden große Gasmengen ohne Verfälschung derRegelkennlinie möglich.

Dieser Mangel wird durch die Erfindung dadurch behoben, daß die Einstellung der Regelnulllage bei Änderung der einstellbaren Neigung der Kennlinie der veränderlichen Gegenkraft erhalten bleibt.

ίο Wenn die Gesetzmäßigkeit der Gegenkraft, wie z. B. bei einer Schraubenfeder, eine lineare Funktion ist, ist sie durch die sogenannte Federkonstante gegeben, das ist das Verhältnis der Kraftänderung zur Wegänderung des Federkörpers. Der Quotient: Durchfluß menge geteilt durch die Wurzel aus der Federkonstanten muß dann gleichbleibend gehalten werden. Daraus ergibt sich, daß nur durch Veränderung der Federkonstanten eine Veränderung der Durchflußmenge unter Beibehaltung der Regelgenauigkeit erreicht werden kann. Bei einer zylindrischen Schraubenfeder kann in Ausbildung der Erfindung die Federcharakteristik durch Eindrehen einer Schraube in die Windungen der Feder geändert werden, wodurch diese teilweise unwirksam gemacht werden. Dadurch wird die Federkonstante vergrößert. Da die Federkonstante umgekehrt proportional der Federlänge ist, so wird der Regler bei Veränderung der wirksamen Federlänge von I₀ auf I₁ die Durchflußmenge von Q₀ auf Q₁ = Q₀ j/jj/j einregeln. Diese Gesetzmäßigkeit gilt für alle Ausführungen des Reglers. Es ist dabei gleichgültig, ob der Ventilkörper eine steuernde Kante hat und der Ventilsitz als Steuerkurve ausgebildet ist oder, umgekehrt, die steuernde Kante am Ventilsitz liegt und der Ventilkörper die Steuerkurve trägt oder aber Ventilsitz und Ventilkörper als zwei aufeinander abgestimmte Steuerkurven ausgebildet sind. Für die Rechnung am einfachsten ist im letzten Falle, wenn die Kurven gleichgemacht werden. Möglich ist natürlich auch die Anwendung verschiedener Kurven, z. B. kann eine Kurve durch den Teil eines Kreises, einer Elipse oder einer Parabel gebildet werden. Die veränderliche Gegenkraft kann statt durch eine Schraubenfeder z. B. auch durch ein Luftpolster od. dgl. gebildet werden. Bei einem Luftpolster kann man die gewünschte Gesetzmäßigkeit durch Änderung des Luftvolumens erreichen.

Wie bereits erwähnt wurde, ist es erforderlich, die Regelnullage genau einzuhalten, damit der Regler von der kleinsten bis zur größten Druckdifferenz immer die gleiche Menge durchläßt. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird daher zweckmäßig der Festpunkt der Feder' in einem verstellbaren Bauteil angebracht, das gleichzeitig die Einstellschraube für die Veränderung der Federcharakteristik trägt. Zu diesem Zweck kann man die Steigung der Schraube gleich der Steigung der Feder in ungespanntem Zustande und ihren Außendurchmesser größer als den Federdurchmesser machen, dabei die Gewindegänge der Schraube noch in die Gänge einer Mutter hineinreichen lassen, deren Gewindeinnendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser der Feder. Die Feder muß gegen Verdrehen gesichert sein.

Die Einstellbarkeit der Regelnullage gibt im Zusammenwirken mit der Veränderbarkeit der Federkonstanten die Möglichkeit, geringe Herstellungstoleranzen im Regelquerschnitt weitgehend auszugleichen. Wird z. B. durch die Herstellungstoleranz der Regelquerschnitt größer als der errechnete, so wird sich der Fehler am Anfang des Hubes weniger auswirken als am Ende des Hubes. Die Regelkennlinie hat daher eine »steigende« Tendenz. Wenn man aber die Regelnullage gegenüber der mathematisch richtigen Lage derart verschiebt, daß eine größere Menge hindurchfließt, so ist umgekehrt diese Mengenänderung am Anfang des Hubes größer als am Ende des Hubes. Die Regelkennlinie bei »verschobener Nullage« hat daher eine »fallende« Tendenz. Sie verläuft somit entgegengesetzt zu der Regelkennlinie bei »vergrößertem Regelquerschnitt«, so daß bei einer Überlagerung der beiden Kennlinien annähernd eine waagerechte Regelkennlinie erreicht wird. Man kann also geringe Herstellungsfehler durch entsprechende Verschiebung der Regelnullage ausgleichen.

In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt einen Gasmengenregler, bei dem das Gas von unten in das Gehäuse 1 einströmt. Das Gas fließt am Ventilkörper 2 vorbei und gelangt durch den Ventilquerschnitt 3 hindurch zum Ausgang 4. Der beim Strömen entstehende Druckunterschied hebt den Ventilkörper 2 entlang der Führungsstange 5 gegen die Kraft der Feder 6 an und verändert den Regelquerschnitt, der zwischen der Steuerkurve, die von Punkt 7 bis Punkt 8 reicht und der steuernden Kante des Ventilsitzes 9 gebildet wird. Der Regelquerschnitt ist in jeder Stellung des Ventilkörpers so groß, daß bei dem entsprechenden Druckunterschied immer die gleiche Gasmenge durchströmt. Die Feder 6 ist am oberen Ende der Mutter 11 gegen Verdrehen gesichert. Die Mutter hat außen ein Gewinde zur Einstellung der Regelnullage. In die Mutter 11 ist die Einstellschraube 10 eingeschraubt, durch die die Veränderung der Federcharakteristik möglich ist. Die Steigung des Einstellschraubengewindes entspricht der Steigung der Feder 6 in ungespanntem Zustand. Wird die Einstellschraube nach unten gedreht, so werden alle Windungen der Feder 6 unwirksam gemacht, die von der Einstellschraube 10 durchlaufen wurden.

In Abb. 2 ist die Anwendung der Erfindung für einen Membrangasdruckregler dargestellt. Beim Membrangasdruckregler mit einfachem Ventil entsteht ein Regelfehler, der hervorgerufen wird durch die verschieden große Druckdifferenz, die auf den Regelkörper· einwirkt. Der Fehler kann vermieden werden, wenn der Regler nach dem Erfindungsgegenstand ausgebildet wird, d. h., die Neigung der Kennlinie der Feder kann unter Einhaltung der Regelnullage durch Verstellen der Schraube 10 der gewünschten Durchlaßmenge des Reglers angepaßt werden, wobei die Regelnullage unabhängig von

der Verstellung der Schraube io wiederum durch die Schraube 11 eingestellt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Durchflußregler mit einem Steuerkörper, der durch den Gas- oder Flüssigkeitsdruck gegen eine einstellbare Gegenkraft verschiebbar ist und die Durchflußmenge lastunabhängig gleichbleibend hält, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelnullage des Steuerkörpers derart einstellbar ist, daß diese Einstellung der Regelnulllage bei Änderung der einstellbaren Neigung der Kennlinie der veränderlichen Gegenkraft erhalten bleibt.

2. Durchflußregler nach Anspruch i, bei dem eine Schraubenfeder als Gegenkraft an dem Staukörper angreift, gekennzeichnet durch eine Schraube io, die beim Eindrehen in die Windungen der Feder 6 diese teilweise unwirksam macht.

3. Durchfluß regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Festpunkt der Feder 6 sich in einem verstellbaren Bauteil 11 befindet, das die Einstellschraube 10 für die Veränderung der Federcharakteristik trägt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 823 144, 253 814; österreichische Patentschrift Nr. 163 401;
USA.-Patentschrift Nr. 2197954;

Feller, Instrument and Control Manual for operating Engineers, 1947, S. 128.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen