DK143208B - Trykregulator for stroemmende medier - Google Patents

Description

( <f§3>

I røV

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 1^3208 DANMARK (51) Int. Cl.3 F 16 K 31/363 §(21) Ansøgning nr. 2735/75 (22) Indleveret den 17· jUfl. 19'5 (24) Lebedag 17· <jun. 1975 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 20. jul. 1981

DiREKTORATET FOR

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Priori,et ^

21. jun. 1974, 5164/74, AT

(41) Altn. tllg. 22. dec. 1975 (71) HOERBIGER FLUIDTECHNIK KG, Wien IV, Prinz Eugen-Strasse 70, AT.

<72) Opfinder: Rudolf Huber, Engerthstrasse 41/27, A-1200 Wien, AT.

\ (74) Fuldmægtig under sagen» behandling:

Internationalt Patent-Bureau.

(54) Trykregulator for strømmende medier.

Opfindelsen angår en trykregulator for strømmende medier med en reguleringsventil, hvis lukkelegeme er styret af et indstillingsdrev, som udgøres af et reguleringsstempel eller en reguleringsmembran, og som er påvirket i reguleringsventilens åbneretning af indgangstrykket via et drøvlested og i lukkeretningen af udgangstrykket, hvorhos det med indgangstrykket forbundne kammer over indstillingsdrevet er forbundet via en fjederbelastet selvvirkende drøvle-ventil med en aflastningsåbning.

Ved trykregulatorer af denne konstruktion ændrer som bekendt reguleringskarakteristikken sig i afhængighed af gennemstrømnings-mængde, dvs. at udgangstrykket sænkes navnlig på grund af reguleringsventilens gennemstrømningsmodstand, med stigende gennemstrømnings- 2 143208 mængde under det indstillede, ønskede tryk. For at forhindre dette er det kendt at anvende en såkaldt mængdekompensation. Den består ved de kendte udførelser i, at det på reguleringsventilen i lukkeretningen virkende tryk under indstillingsdrevet formindskes med stigende gennemstrømningsmængde. Til dette formål er det under stillingsdrevet liggende kammer lukket og forbundet med regulatorens udgangsside alene ved en ledning, som går ud fra et sted med stor strømningshastighed, og som dermed tilfører indstillingsdrevets underside et formindsket statisk tryk, hvorved udgangstrykket tilsvarende forøges. Dette arrangement har imidlertid den ulempe, at kompensationen først er virksom ved store strømningsmængder, da det statiske tryk aftager med kvadratet på hastigheden. For at formindske denne ulempe er det også kendt at indsnævre eller udforme som ven-turidyse det sted, på hvilket det statiske tryk udtages. Imidlertid indskrænkes i høj grad på denne måde den maksimalt mulige mængde, som kan reguleres ved hjælp af regulatoren.

Opfindelsen tilsigter at tilvejebringe en simpel mængdekompensation, som ikke kræver en indsnævring af regulatorens gennemstrømningstværsnit, og som er virksom over et stort reguleringsområde og let kan påvirkes eller i sin karakteristik tilpasses vedkommende betingelser.

Dette opnås ifølge opfindelsen med en trykregulator af den indledningsvis nævnte art, der er ejendommelig ved, at der mellem indstillingsdrevet og drøvleventilens fjederbelastede styrelegeme findes en kompensationsfjeder, som virker på styrelegemet i dettes åbneretning. Kompensationsfjederen er understøttet på det bevægelige indstillingsdrev og ophæver delvis den på drøvleventilens styrelegeme virkende lukkekraft. Med lukket reguleringsventil befinder indstillingsdrevet sig i sin øverste stilling, hvor kompensations-fjederens kraft er størst. Herved indstiller der sig i kammeret over indstillingsdrevet et bestemt styretryk, hvis størrelse bestemmes ved hjælp af forskellen mellem de kræfter, som udøves af drøvleventilens lukkefjedre og kompensationsfjederen. Ved regulering af ven- . tilens åbning forskydes indstillingsdrevet nedad, hvorved kompensationsfjederens kraft tilsvarende formindskes. Dette medfører en forøgelse af styretrykket i kammeret over indstillingsdrevet, hvorved trykregulatorens udgangstryk forøges. Der opnås derved på simpel måde en mængdekompensation, så at reguleringskarakteristikken af trykregulatoren ifølge opfindelsen i høj grad er uafhængig af gennemstrømningsmængden .

3

14320G

Graden af kompensation, som er opnået ved hjælp af foranstaltningerne ifølge opfindelsen, kan påvirkes efter behov ved indbygning af kompensationsfjedre med forskellig karakteristik.

Når der anvendes en skruefjeder ved lineær karakteristik, fås en hovedsagelig lineær karakteristik af mængdekompensationen over det totale reguleringsområde. Ifølge opfindelsen kan kompensations-fjederen have en ikke lineær karakteristik, så at kompensationen er mere virksom ved små mængder end ved store mængder.

I en videre udformning ifølge opfindelsen er det under indstillingsdrevet liggende kammer, i hvilket udgangstrykket virker, kun forbundet med udgangen for det strømmende medie via en kanal, som går ud fra en tværsnitindsnævring i regulatorens strømningsbane på udgangssiden. Mængdekompensationen kan derved på simpel måde tilpasses alle betingelser.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende ved hjælp af udførelseseksempler på en trykregulator ifølge opfindelsen og under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et aksialsnit gennem et eksempel på en trykregulator ifølge opfindelsen, og fig. 2 det samme af et andet eksempel på en trykregulator ifølge opfindelsen.

I begge de viste udførelseseksempler består trykregulatoren af et hus 1, som har en indgang 2 for tilførsel af trykmediet og en udgang 3 for bortledning af det regulerede medium. Indvendigt i huset 1 findes der mellem indgangen 2 og udgangen 3 en reguleringsventil, som består af et ventilsæde 4 og et lukkelegeme 5. Den nederste ende af lukkelegemet 5 er ført tætnet ned i en cylinderboring 6, som via en kanal 7 i lukkelegemet 5 er forbundet med trykregulatorens udgang. På denne måde opnår man en trykudjævning af regulatorventilen. I den øverste ende står lukkelegemet 5 gennem en stempelstang 8 i forbindelse med et reguleringsstempel 9, som udgør et indstillingsdrev til styring af reguleringsventilen. Reguleringsstemplet 9 styres på tætnet måde i et cylinderrum og deler dette i et øverste kammer 10 og et nederste kammer 11. Det Øverste kammer er lukket ved hjælp af et dæksel 12 og står via en ledning 15, hvori der er indbygget et drøvieorgan 14, i forbindelse med indgangen 2. Endvidere er der i dækslet 12 indbygget en selvvirkende drøvleventil 15, hvis styrelegeme 16 er belastet af en lukkefjeder 17, hvis forspænding kan indstilles ved hjælp af et hånd- 143208 4 hjul 18. Drøvleventilen 15 styrer forbindelsen mellem det øverste kammer 10 og en aflastningsåbning 19, som er ført ud af siden af dækslet 12. Endelig er der i det øverste kammer 10 anbragt en kompensationsfjeder 20, som hviler på reguleringsstemplet 9, og som virker via et trykstykke 21 på drøvleventilen 15's styrelegeme 16 i ventilens åbneretning.

I trykløs tilstand er trykregulatorens reguleringsventil lukket, og lukkelegemet 5 hviler mod ventilsædet 4. Når der gennem indgangen 2 tilføres et trykmedium, påvirker dette først via ledningen 13 og drøvleorganet 14 oversiden af reguleringsstemplet 9. Da også drøvleventilen 15 er lukket, opbygges der i det øverste kammer 10 et styretryk, som via stempelstangen 8 løfter lukkelegemet 5 bort fra ventilsædet 4. Der kan nu strømme trykmedium fra indgangen 2 gennem reguleringsventilen til udgangen 3. Det tryk, som nu opbygges på udgangssiden, virker i det nederste kammer 11 på undersiden af reguleringsstemplet 9 og holder ligevægt med trykket i det øverste kammer 10. Styretrykket i det øverste kammer 10 reguleres ved hjælp af drøvleventilen 15 og kan ved ændring af fjederen 17's forspænding indstilles efter ønske ved hjælp af håndhjulet 18. Man opnår på denne måde uafhængigt af det ved indgangen 2 tilførte tryk et konstant af håndhjulet 18’s indstilling afhængigt tryk ved udgangen 3.

Kompensationsfjederen 20 har til opgave også når gennemstrømningsmængden ændrer sig at holde reguleringskarakteristikken konstant. Den virker imod fjederen 17 i åbneretningen på drøvle-ventilens styrelegeme 16. Ved lukket reguleringsventil som vist i fig. 1 befinder reguleringsstemplet 9 sig i den øverste stilling, hvor kompensationsfjederen 20's kraft er størst. Når derimod reguleringsventilen åbnes og mediumstrømningen fra indgangen 2 frigives til udgangen 3, forskydes reguleringsstemplet 9 nedad, og kompensationsfjederen 20 afspændes tilsvarende. Som følge heraf forøges den på styrelegemet 16 virkende lukkekraft, og styretrykket i det øverste kammer 10 forøges. Dette medfører en endnu større åbning af reguleringsventilen 4, 5 og samtidig en tilsvarende forøgelse af udgangstrykket ved udgangen 3. Ved hjælp af kompensationsfjederen 20 kompenseres der således for eventuelle tab, som optræder på grund af strømningsmodstande i trykregulatoren.

I udførelseseksemplet i fig. 2 er der foruden kompensationsfjederen 20 truffet andre foranstaltninger til forstærkning af mængdekompensationen. Det under reguleringsstemplet 9 værende 143208 5 kammer 11 er der adskilt ved hjælp af en mellemvæg 22, i hvilken der er indbygget en kanal 23. Desuden findes der set i strømningsretningen før udgangen 3 en tværsnitsformindskelse, hvorfra kanalen 23 udgår. Derved opnår man, at trykket på grund af trykfaldet i denne tværsnitsindsnævrings område formindskes i det nederste kammer 11, hvilket ligeledes medfører en forøgelse af reguleringsventilens åbning og dermed en kompensation af tryktab ved gennemstrømningen af større mængder. Begge foranstaltninger til mængdekompensation dvs. kompensationsfjederen 20 og tværsnitsindsnævringen 24 for -stærker hinanden, så at der også ved ekstremt store gennemstrømningsmængder og forholdsvis store strømningsmodstande i trykregulatoren opnås en tilstrækkelig kompensation. En tilpasning af kompensationsgraden er i øvrigt på simpel måde mulig ved valg af kompensationsfjederen 20 og om fornødent ved en udskiftning af denne.

Kompensationsfjederen ifølge opfindelsen er ikke blot anvendelig ved trykregulatorer, hvis reguleringsventil styres ved hjælp af et reguleringsstempel, men det er desuden muligt med samme fordel at indbygge kompensationsfjederen ved membranaktiverede reguleringsventiler. Det er også tænkeligt at tilføre det trykmedium, som opbygger styretrykket i det øverste kammer fra en fremmed trykkilde i stedet for via ledningen 13 fra trykregulatorens undgangsside.

Også varianter af den selvstændigt virkende drøvleventil 15, som regulerer styretrykket i kammeret 10, er mulige inden for opfindelsens rammer, og disse varianter kan have passende i og for sig kendte udformninger.