NL193391C

NL193391C - Pneumatisch werkende gasdrukregelinrichting.

Info

Publication number: NL193391C
Application number: NL8902084A
Authority: NL
Original assignee: Regel Messtechnik Gmbh
Priority date: 1988-08-18
Filing date: 1989-08-17
Publication date: 1999-08-03
Also published as: NL193391B; IT1231495B; DE3828002C2; GB8918850D0; DE3828002A1; IT8921505A0; US4966188A; NL8902084A; GB2223109A; GB2223109B

Description

1 193391

Pneumatisch werkende gasdrukregelinrichting

De uitvinding heeft betrekking op een pneumatisch werkende gasdrukregelinrichting, omvattende een stelorgaan en een regelorgaan waarbij het regelorgaan een dubbelmembraanstelsel met twee vast met 5 elkaar verbonden membranen bevat, waarbij tussen de beide membranen een pneumatisch werkende versterkerklep aangebracht is, en waarbij het stuurgas voor de energieverzorging van het regelorgaan aan de ingangszijde van de gasdrukregelinrichting wordt ontnomen, via een smoororgaan aan het regelorgaan wordt geleverd en door een afvoerleiding wordt afgegeven, waarbij de afvoerleiding met de uitgangszijde van de gasdrukregelinrichting verbonden is en het regelorgaan via een insteldrukleiding de insteldruk voor 10 het stelorgaan levert.

Een dergelijke gasdrukregelinrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.026.513. Het regelorgaan in deze inrichting is zodanig met het stelorgaan verbonden, dat het openen van de versterkerklep vrijwel uitsluitend bepaald wordt door de uitgangsdruk van de gasdrukregelinrichting. In gesloten toestand is er een evenwicht tussen de op het dubbelmembraanstelsel uitgeoefende krachten, waarbij een 15 toename van de insteldruk een afname van de uitgangsdruk bewerkstelligt doordat de doorstroming in het stelorgaan wordt verkleind. Wanneer tenslotte de op het membraanstelsel werkende krachten resulteren in een kracht die de versterkerklep opent, wordt de insteldruk in hoofdzaak gelijk aan de momentane uitgangsdruk. De doorstroming in het stelorgaan wordt hierdoor groter, zodat de uitgangsdruk zal toenemen en de versterkerklep weer zal sluiten.

20 Een bezwaar van de bekende gasdrukregelinrichting is, dat de insteldruk fluctueert tussen een waarde die afhankelijk is van de ingangsdruk en een waarde die overeenkomt met de uitgangsdruk op het moment van openen van de versterkerklep. Het gevolg is dat de uitgangsdruk fluctueert, waarbij de gemiddelde uitgangsdruk afhankelijk is van de ingangsdruk. In de bekende gasdrukregelinrichting heeft een hogere ingangsdruk een hogere uitgangsdruk tot gevolg.

25 Een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een gasdrukregelinrichting dat dit bezwaar niet heeft.

Hiertoe heeft de gasdrukregelinrichting van het bovengenoemde type volgens de uitvinding het kenmerk, dat de membranen van het dubbelmembraanstelsel verschillend grote oppervlakken hebben en dat in de afvoerleiding een tweede smoororgaan is aangebracht voor het opwekken van een stuwdruk in de ruimte 30 tussen de membranen, een en ander zodanig, dat een op het membraan met het kleinste oppervlak aangebrachte stootplaat van de versterkerklep ten gevolge van de insteldruk een kracht ondervindt die tegengesteld gericht is aan de op het dubbelmembraanstelsel uitgeoefende kracht ten gevolge van de in de ruimte tussen de membranen opgewekte stuwdruk.

Bij een toename van de insteldruk wordt de versterkerklep geopend en zal de stuwdruk in de ruimte 35 tussen de membranen toenemen, doordat in de afvoerleiding een tweede smoororgaan is aangebracht.

Door de vergroting van het werkzame oppervlak van het membraan dat aangebracht is tegenover het aan de kant van het versterkerventiel gelegen membraan, wordt bereikt, dat door de tussen de beide membranen heersende druk een kracht wordt opgewekt, die tegengesteld is aan de door het versterkerventiel opgewekte en op het laatstgenoemde membraan werkende kracht. Bij toename van de stuwdruk 40 tussen de membranen zal de totale kracht op het membraanstelsel het sluiten van de versterkerklep tot gevolg hebben.

Omdat zowel de kracht als de door het versterkerventiel op het membraan uitgeoefende kracht van de hoogte van de insteldruk en daardoor van de ingangsdruk afhangt, zal bij een geschikt verschil van de beide membraanoppervlakken een compensatie van de beide krachten plaatsvinden, wat tot gevolg heeft 45 dat bij een verandering van de ingangsdruk geen verandering van de uitgangsdruk optreedt.

Opgemerkt wordt, dat op zich uit GB-1.494.735 een belastingseenheid bekend is als onderdeel van een regeleenheid voor het waarnemen van een veranderde gasvraag. De belastingseenheid omvat een huis met een membraanstelsel van drie vast met elkaar verbonden membranen. Het membraanstelsel verdeelt het huis in vier kamers. Over de twee het verst uit elkaar gelegen kamers wordt een verschildruk aangebracht, 50 die representatief is voor de doorstroming door de te bewaken gasleiding. Het middelste membraan van het membraanstelsel heeft een kleiner oppervlak dan het bovenste membraan en het onderste membraan. In de kamer tussen het bovenste membraan en het middelste membraan is een ventiel aangebracht waarvan de doorstroomopening geregeld wordt door het membraanstelsel. De aanvoer van gas via het ventiel naar de kamer tussen het bovenste en het middelste membraan vindt plaats onder constante druk. In de afvoer van 55 de kamer is een stromingsweerstand aangebracht. Bij een verandering van de vraag naar gas zal het drukverschil over de stromingsweerstand veranderen. Daardoor verandert de op het membraanstelsel uitgeoefende kracht en beweegt het membraanstelsel in een richting die behoort bij deze krachts- 193391 2 verandering. Het gevolg is dat de doorstroomopening van het ventiel verandert. De druk in de kamer zal dienovereenkomstig veranderen tot zich een nieuw evenwicht heeft ingesteld.

Volgens een gunstige uitvoeringsvorm bevindt zich in de afvoerleiding een instelbaar smoororgaan. Hierdoor is een fijne instelling van de drukvereffening mogelijk omdat hierdoor de druk tussen het dubbel 5 membraanstelsel afhankelijk van de doorvoer en daardoor afhankelijk van de insteldruk te veranderen is en daardoor tolerantie-invloeden bij de membraanvlakken vereffend kunnen worden.

In de tekening is een als voorbeeld genomen uitvoeringsvorm van een dergelijke gasdrukregelinrichting getoond.

10

De gasdrukregelinrichting 1 bestaat uit een in de regelweg aangebracht instelorgaan en een regelorgaan 3, dat via de insteldrukleiding 4 met het instelorgaan 2 verbonden is. Het stuurgas voor de energieverzorging van het regelorgaan 3 wordt aan de ingangszijde van de gasdrukregelinrichting 1 afgenomen en door de leiding 5 via het smoororgaan 6 aan het regelorgaan 3 geleverd; via de afvoerleiding 7 wordt het stuurgas 15 aan de uitgangszijde weer afgevoerd.

Het instelorgaan 2 bestaat uit het instelelement 8 dat met het instelmembraan 9 verbonden is.

Het instelmembraan 9 wordt aan haar onderkant 9a met de ingangsdruk Pe verplaatst; aan de bovenkant 9b van dit membraan werkt de insteldruk Pst. De insteldruk is kleiner dan de ingangsdruk Pe omdat deze druk via het smoororgaan 6 naar de bovenkant 9b van het membraan 9 geleid wordt. Het instelelement 20 opent wanneer het verschil tussen de ingangsdruk Pe en de insteldruk Pst een bepaalde waarde overschrijdt.

Het regelorgaan 3 bestaat in hoofdzaak uit een in haar geheel met het verwijzingscijfer 10 aangegeven dubbel membraanstelsel, dat uit twee boven elkaar aangebrachte, vast met elkaar verbonden membranen 11 en 12 bestaat. Het membraan 12 is hier aan een in haar geheel met verwijzingscijfer 13 aangegeven 25 versterkerventiel toegevoegd. Daarbij werkt de insteldruk Pst op een door het mondstuk 18 bepaald oppervlak AD op de met het membraan 12 verbonden stootplaat 14. Van buiten staat het dubbel membraanstelsel 10 enerzijds onder de uitgangsdruk Pa en anderzijds de klacht FF van de streefwaarde-veer 15. Hierbij stelt de uitgangsdruk Pa de bereikte werkelijke waarde voor die met de door de instel-waardeveer 15 ingestelde streefwaarde vergeleken wordt. Verschillen tussen de streefwaarde en de 30 werkelijke waarde leiden door verandering van de opening van het versterkerventiel 13 tot een benodigde insteldrukbeïnvloeding en daardoor tenslotte tot de telkens benodigde opening van het stelelement 8.

Ter toelichting van de werking van het regelorgaan wordt er eerst vanuitgegaan dat de werkzame vlakken van de membranen 11 en 12 van het dubbel membraanstelsel 10 even groot zijn. Omdat de insteldruk in het versterkerventiel 13 en de streefwaardeveer 15 dezelfde werkingsrichting hebben, is de 35 evenwichtstoestand van het regelorgaan dan bereikt wanneer de som van de op de stootplaat 14 werkende insteldruk (Pst x AD) en de kracht FF van de streefwaardeveer 15 gelijk is aan de kracht die door de uitgangsdruk Pa op de membraanvlakken AM van het membraan 12 opgewekt wordt; dat betekent dat voor de evenwichtstoestand de volgende formule geldt:

Pa x AM12 = FF + Pst x AD.

40 Uit deze formule is af te leiden dat aan een verandering van de insteldruk Pst, die met een verandering van de insteldruk Pe gepaard gaat, automatisch ook een ongewenste verandering van de uitgangsdruk Pa verbonden is.

Om dit tegen te gaan moet een extra kracht opgewekt worden die drie voorwaarden moet vervullen: zij moet tegen de kracht gericht zijn waarmee de insteldruk de met het membraan 12 verbonden stootplaat 45 verplaatst; zij moet zo groot zijn als de door het versterkerventiel 13 op het membraan 12 uitgeoefende kracht (Pst x AD); zij moet tevens afhankelijk van de ingangsdruk veranderen.

Het uitgangspunt voor overwegingen die tot opwekking van een dergelijke kracht leiden, is, dat via het 50 smoororgaan 6 meer gas bij hogere ingangsdruk Pe naar de insteldrukruimte stroomt dat via het versterkerventiel 13 en de afvoerleiding 7 weer aan de uitgangszijde afgevoerd moet worden. Wanneer nu in de afvoerleiding 7 een smoororgaan 16 aangebracht wordt, wekt het tussen de membranen een stuwdruk P op, waarvan de grootte afhankelijk is van de wegstromende gashoeveelheid en daardoor afhankelijk is van de grootte van de ingangsdruk respectievelijk van de insteldruk. Daaruit volgt dat de druk P tussen de 55 membranen 11 en 12 afhankelijk van de insteldruk verandert. Wanneer nu het membraan 11 een met ΔΑΜ groter werkzaam vlak dan het membraan 12 heeft, (ΔΑΜ = AM11 - AM12), dan ontstaat op grond van de druk P in de ruimte tussen de beide membranen 11 en 12 een kracht die tegen de kracht gericht is die door

Claims

3 193391 de insteldruk op de met het membraan 12 verbonden stootplaat 14 uitgeoefend wordt. Een compensatie van de ingangsdruk respectievelijk van de insteldruk volgt dan direct wanneer de volgende formule geldt: p x ΔΑΜ = Pst x AD. Door de aanbrenging van een instelbaar smoororgaan 16 in de afvoerleiding 7 kan de druk tussen de 5 membranen 11 en 12 beïnvloed worden, zodat hierdoor op eenvoudige wijze een fijne afstemming van de drukvereffening mogelijk is. 10

1. Pneumatisch werkende gasdrukregelinrichting, omvattende een stelorgaan en een regelorgaan waarbij het regelorgaan een dubbelmembraanstelsel met twee vast met elkaar verbonden membranen bevat, waarbij tussen de beide membranen een pneumatisch werkende versterkerklep aangebracht is, en waarbij het stuurgas voor de energierverzorging van het regelorgaan aan de ingangszijde van de gasdruk-15 regelinrichting wordt ontnomen, via een smoororgaan aan het regelorgaan wordt geleverd en door een afvoerleiding wordt afgegeven, waarbij de afvoerleiding met de uitgangszijde van de gasdrukregelinrichting verbonden is en het regelorgaan via een insteldrukleiding de insteldruk voor het stelorgaan levert, met het kenmerk, dat de membranen (11, 12) van het dubbelmembraanstelsel verschillend grote oppervlakken hebben en dat in de afvoerleiding (7) een tweede smoororgaan (16) is aangebracht voor het opwekken van 20 een stuwdruk (P) in de ruimte tussen de membranen (11, 12), een en ander zodanig, dat een op het membraan (12) met het kleinste oppervlak aangebrachte stootplaat (14) van de versterkerklep (13) ten gevolge van de insteldruk (Pst) een kracht ondervindt die tegengesteld gericht is aan de op het dubbelmembraanstelsel uitgeoefende kracht ten gevolge van de in de ruimte tussen de membranen (11, 12) opgewekte stuwdruk (P).

2. Pneumatisch werkende gasdrukregelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de versterkerklep (13) verder een mondstuk (18) omvat dat op de met het membraan (12) met het kleinste oppervlak verbonden stootplaat (14) een oppervlak (AD) bepaalt.

3. Pneumatisch werkende gasdrukregelinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het tweede smoororgaan (16) instelbaar is. Hierbij 1 blad tekening