HU177219B - Pressure regulator of medium in motion - Google Patents

Description

A találmány áramló közegeknél alkalmazható szabályzószeleppel ellátott nyomásszabályzóra vonatkozik, amelynek az elzáróelemét egy szabályzódugattyú vagy egy szabályzómembrán segítségével alkotott állítómű vezérli, ezt a szabályzószelep nyitásának irányában egy fojtási helyen keresztül a belépő oldali nyomás, a zárás irányában pedig a kilépő oldali nyomás terheli, miközben a bemenő oldali nyomással terhelt kamra az állítóművön keresztül egy kiömlőnyílással áll kapcsolatban egy sugárterhelésű, önbeálló fojtószelepen át.

Az ilyen felépítésű nyomásszabályzóknál tudvalevőleg változik az átáramló mennyiség függvényében a szabályozás jelleggörbéje, egyebek között különösen a szabályzószelep áramlási ellenállása következtében a növekvő átáramló mennyiséggel a kimenő oldali nyomás a beállított megkívánt nyomás alá csökken. Ennek az elkerülésére ismeretes már az úgynevezett mennyiségi kompenzáció alkalmazása. Ez az ismert megoldásoknál abban áll, hogy a szabályzószelepre a zárás irányában ható nyomást az állítómű alatt a növekvő átáramló mennyiség mértékében korlátozzák. E célból az állítómű alatt lévő kamra zárt és a szabályzó kimenő oldalával csak egy olyan vezetéken keresztül áll kapcsolatban, amely nagy áramlási sebességű helyről indul ki és így az állítómű alsó oldalához csökkentett statikus nyomást juttat, aminek következtében a kimenő oldali nyomás megfelelő mértékben megnövekszik. Ennek az elrendezésnek azonban az a hátránya van, hogy a kompenzáció csak nagy átáramló mennyiségeknél hatékony, mivel a statikus nyomás a sebesség négyzetével csökken. Azért, hogy ez a hátrány csökkenjen, ismeretes már az. hogy azt a helyet, ahonnan a statikus nyomást származtatják, erősen beszűkítik vagy Venturi-csőként képezik ki. Ezáltal azonban az a lehetséges maximális menynyiség, amelyet a szabályzóval szabályozni lehet, erősen 5 behatárolódik.

A találmány alapját az a feladat jelenti, hogy olyan egyszerű mennyiségkompenzációt szolgáltasson, amely nem követeli a szabályzó átáramlási keresztmetszetének semmiféle szűkítését, továbbá lehetőleg széles szabályzási tar0 tományban hatásos és könnyen befolyásolható, illetve a karakterisztikája a mindenkori követelményekhez egyszerűen illeszthető.

Ez a cél kiindulva a bevezetés szerinti nyomásszabályzó felépítési módjából a találmány szerint oly módon érhető 5 el, hogy a meghajtómű és a fojtószelep rugóterhelésű vezérlőelem között egy kompenzáló rugó található, amely a vezérlőelemre ennek nyitási irányában hat. A kompenzáló rugó a mozgó állitóművön támaszkodik meg és részben kioltja a fojtószelep vezérlőtestére ható záróerőt. Lezárt sza0 bályzószelepnél az állítómű a felső állásában van. akkor a kompenzáló rugó ereje a legnagyobb. Ekkor az állítómű feletti kamrában olyan meghatározott vezérlőnyomás lép fel, amelynek a nagyságát a fojtószelep zárórugójának ereje és a kompenzáló rugó által kifejtett erő közötti különb5 ség határozza meg. A szabályzószelep nyitása során az állítómű lefelé tolódik el, aminek következtében a kompenzáló rugó ereje csökken. Ennek az állítómű feletti kamrában a vezérlőnyomás növekedés a következménye, ezáltal pedig a nyomásszabályzó kimenőoldali nyomása növeko szik meg. Ezáltal egyszerű módon érhető el a mennyiségi kompenzáció úgy. hogy a találmány szerinti nyomásszabályzó szabályzási jelleggörbéje az átáramló mennyiségtől messzemenően független.

A találmány szerinti megoldás segítségével elérhető kompenzáció mértékét a különböző jelleggörbéjű kompenzáló rugók beépítésével az igényeknek megfelelően lehet befolyásolni. Ha lineáris jelleggörbéjű csavarrugó kerül alkalmazásra, akkor messzemenően lineáris karakterisztikájú mennyiségkompenzálás adódik az egész szabályzási tartományban. A találmány egy további igénypontja szerint azonban a kompenzáló rugónak nem lineáris jelleggörbéje is lehet, aminek következtében a kompenzálás hatásosabb a kis mennyiségeknél mint a nagyoknál.

Végezetül a találmány további kivitelénél a találmány szerinti tömegkompenzáció ismert mértékben kombinált is lehet, amelyben az állítómű alatt lévő, a kimenőnyomással terhelt kamra az önmagában ismert módon a kimenettel csak egy olyan vezetéken keresztül van kapcsolatban, ami a szabályzó kimenőoldali áramlási útjában lévő keresztmetszetszűkülettől vezet tova. Ily módon lehetséges a tömegkompenzációt mindenfajta követelményhez egyszerűen illeszteni.

A rajzokon a találmány szerinti nyomásszabályzó két kiviteli példája van ábrázolva. Ezek a következők:

ábra, egy nyomásszabályzó tengelyirányú keresztmetszete. és ábra, egy másik kiviteli példa tengelyirányú keresztmetszete.

Mindkét kiviteli példában a nyomásszabályzónak olyan

I háza van, ami a sűrített közeg bevezetésére a 2 bemenettel és a szabályzott közeg elvezetésére a 3 kimenettel van ellátva. Az 1 ház belsejében a 2 bemenet és a 3 kimenet között van az a szabályzószelep, amely a 4 szelepülésből és az lezárótestből áll. Az 5 lezárótest alsó vége tömítve van a hengeres furatban megvezetve, amely az 5 lezárótestben kialakított 7 csatornán keresztül kapcsolatban áll a nyomásszabályzó kimenetével. Ezáltal elérhető a szabályzószelep nyomásmentesítése. Az 5 lezárótest a felső végénél a dugattyúrúdon keresztül kapcsolatban van a 9 szabályzódugattyúval, ami a szabályzószelep vezérléséhez egy állítómüvet képez. A 9 szabályzószelep egy hengeres térben van tömítve megvezetve és ezt a felső 10 kamrára és az alsó

II kamrára osztja szét. A felső 10 kamrát a 12 házfedél zárja le és ez a 13 vezetéken keresztül, amelybe a 14 fojtás van beépítve, a 2 bemenettel áll összeköttetésben. Ezenkívül a 12 házfedélbe be van építve az önműködő 15 fojtószelep, amelynek a 16 vezérlőelemét a 17 zárórugó terheli, ennek az előfeszítését pedig a 18 kézikerékkel lehet beállítani. A 15 fojtószelep vezérli a felső 10 kamra és a 19 kieresztő nyílás közötti kapcsolatot, ami a 12 fedélből oldalirányban vezet ki. Végezetül a felső 10 kamrában van a 20 kompenzáló rugó, amely a 9 szabályzódugattyún támaszkodik meg és a 15 fojtószelep 16 vezérlőelemére hat ennek a nyitási irányában a 21 nyomódarabon keresztül.

Nyomásmentes állapotban a nyomásszabályzó szabályzószelepe zárva van, amikor is az 5 lezárótest a 4 szelepülést elzárja. Ha a 2 bemeneten keresztül sűrített közeg érkezik. ez először a 13 vezetéken és a 14 fojtáson keresztül a szabályzódugattyú felső oldalát terheli. Mivel a 15 fojtószelep is zárva van, a felső 10 kamrában olyan vezérlőnyomás lép fel, ami az 5 lezárótestet a 8 dugattyúrúdon keresztül felemeli a 4 szelepülésről. Ily módon a sűrített közeg a 2 bemenettől a szabályzószelepen keresztül a 3 kime- nethez áramolhat. A kimeneti oldalon ezáltal fellépő nyomás az alsó 11 kamrában a 9 szabályzódugattyú alsó oldalára gyakorol hatást és egyensúlyt tart a felső 10 kamrában lévő nyomással. A felső 10 kamrában a vezérlőnyomást a 15 fojtószelep szabályozza és a 17 záró rugó eiőfeszítésének változtatásával a 18 kézikerék segítségével tetszés szerint állítható be. Ily módon a 2 bemenetnél fellépő nyomástól függetlenül a 3 kimeneti oldalon mindig állandó, a 18 kézikeréken történő beállítástól függő nyomás érhető el.

A 20 kompenzáló rugónak az a feladata, hogy a szabályozási karakterisztikát az átáramló mennyiség változásánál is változatlanul megtartsa. A 17 záró rugó ellenében hat a fojtószelep 16 vezérlőelemére a nyitási irányban. A lezárt szabályzószelepnél, amint ezt az 1. ábra feltünteti, a 9 szabályzódugattyú a felső állásában van, miközben a 20 kompenzáló rugó ereje a legnagyobb. Ha ezzel szemben a szahályzószelep megnyílik és a közeg áramlása a 2 bemenettől a 3 kimenet felé szabaddá válik, a 9 szabályzódugattyú lefelé tolódik el, ezáltal ennek megfelelő mértékben a 20 kompenzáló rugó is tehermentessé válik. Ennek következtében a 16 vezérlőelemre ható záróerő és a felső 10 kamrában a vezérlő nyomás megnövekszik. Ez a 4, 5 szabályzószelep bizonyos mértékben nagyobb megnyílását eredményezi, és ezzel egyidejűleg a 3 kimeneten a kimenő oldali nyomás megfelelő mértékű megnövekedését is. A 20 kompenzáló rugó segítségével ezáltal mindenfajta veszteség, ami a nyomásszabályzó áramlási ellenállása következtében lép fel, kompenzálódik.

A 2. ábra szerinti kiviteli példában további intézkedések szerepelnek a 20 kompenzáló rugó kiegészítéseképpen a mennyiségi kompenzáció erősítésére. Itt a 9 szabályzódugattyú alatt lévő alsó 11 kamrát az a 22 közfal osztja meg, amelybe a 23 vezeték van beépítve. Ezen kívül az áramlás irányában a 3 kimenet előtt van a 24 keresztmetszetszűkítés, amelyből a 23 vezeték kiindul. Ezáltal elérhető az, hogy a keresztmetszetszűkület szakaszán fellépő nyomáscsökkenés következtében az alsó 11 kamrában a nyomás csökken, aminek egyértelmű következménye a szabályzószelep nyílásának megnövekedése és ezáltal a nagyobb mennyiség átáramlásához a nyomáscsökkenés kompenzálása. A mennyiségkompenzáció érdekében tett mindkét intézkedés, úgymint a 20 kompenzáló rugó és a 24 keresztmetszetszűkítés alkalmazása, egymást elősegíti, úgyhogy igen nagy átáramló anyagmennyiségnél és a nyotoásszabályzó viszonylag nagy áramlási ellenállása esetén is kielégítő kompenzálást lehet elérni. A kompenzáció fokának az illesztése általában a 20 kompenzáló rugó megválasztásával és szükség esetén ennek cseréjével tehetséges egyszerű módon.

A találmány szerinti kompenzáló rugót nemcsak azoknál a nyomásszabályzóknál lehet alkalmazni, amelyeknek a szabályzószelepét egy szabályzódugattyú vezérli, hanem még inkább lehetséges azonos előnyök mellett a kompenzáló rugót membránvezetésű szabályzószelepekbe beépíteni. Elképzelhető az is. hogy a felső kamrában a nyomásszabályzó bemenő oldalától kiinduló 13 vezetéken keresztül kialakított vezérlőnyomás helyett valamilyen idegen nyomást táplálnak be. Lehetséges a találmány keretében az önműködően működő és a felső 10 kamrában a vezérlőnyomást szabályzó 15 fojtószelep más variánsa is; ez lehet bármely tetszésszerinti, önmagában ismert felépítésű megoldás.

Claims (3)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Nyomásszabályzó áramló közegekhez olyan szabályzószeleppel, amelynek a lezárótestét (5) egy szabályzódugattyúval (9) vagy a szabályzómembránnal kialakított állítómű (8, 9) vezérli, továbbá, amelyet a szabályzószelep nyitásának irányában egy fojtási helyen (14) keresztül a bemenő nyomás, és a zárás irányába a kimenő oldalon (3) lévő nyomás terhel, miközben a bemenő oldalon (2) lévő nyomással terhelt kamra (10) az állítómű felett egy rugóval (17) terhelt önműködő fojtószelepen (15) keresztül egy kieresztő nyílással (19) áll kapcsolatban, azzal jellemezve, hogy az állítómű (8. 9) és a fojtószelep (15) rugóterhelésű vezérlőeleme (16) a vezérlőelemre (16) annak nyitási irányába ható kompenzáló rugóval (20) rendelkezik.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti nyomásszabályzó kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kompenzáló rugónak (20)

   5 nem lineáris jelleggörbéje van.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti nyomásszabályzó kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kompenzáló rugóval (20) ellátott az állítómű (8, 9) alatt lévő és a kimenő oldali nyomással terhelt kamra (11) önmagában ismert módon a

   0 kimenettel (3) csak egy olyan vezetéken (23) keresztül van kapcsolatban, amely a nyomásszabályzó kimenőoldali áramlási útjában lévő keresztmetszetszűkülettől (24) ágazik ki.