NL8403943A - Inrichting voor het regelen van de fluidumstromingshoeveelheid door een leiding. - Google Patents

Description

N.0. 32862 1

Inrichting voor het regelen van de fluïdumstromingshoeveelheid door een leiding.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het regelen van de fluldumstromingshoeveelheid door een leiding, welke inrichting is voorzien van een regelventiel met een klepelement waarvan de stand ten opzichte van de bijbehorende klepzitting direct of indirect bepa~ 5 lend is voor de door de leiding stromende fluïdumhoeveelheid, welk klepelement enerzijds door een progressieve veer in de ene richting ten opzichte van de klepzitting kan worden bewogen en anderzijds door een bestuurbaar bekrachtigingselement tegen de veerkracht in in de tegengestelde richting ten opzichte van de klepzitting kan worden bewogen.

10 Dergelijke inrichtingen met elektromagnetisch, pneumatisch, piëzo- elektrisch of thermisch bestuurde regelventielen zijn op zichzelf bekend. Bij dergelijke rechtstreeks in de fluïdumstromingsleiding geplaatste, bijvoorbeeld elektromagnetisch bestuurde regelventielen, wordt het klepelement bediend door de elektromagneet, die een kracht op 15 het klepelement kan uitoefenen evenredig met de sterkte van de eraan toegevoerde elektrische stroom. Als het klepelement tezamen met de vast daarmee verbonden delen, zoals bijvoorbeeld een klepsteel, wrijvingsloos wordt opgehangen dan blijkt men met een dergelijk ventiel goed te kunnen regelen.

20 Een eerste nadeel van een dergelijk ventiel resulteert uit het feit dat het bekrachtigingselement slechts een begrensde kracht op het klepelement kan uitoefenen. Bij een elektromagnetisch bestuurd ventiel is de maximale stroomsterkte door de elektromagneet begrensd is, enerzijds vanwege de mechanische beperkingen van de elektromagneetkonstruk-25 tie zelf en anderzijds vanwege beperkingen die gesteld worden door de elektrische stuurschakelingen die nodig zijn voor het leveren van de stuurstroom. Vanwege deze beperkte maximale stroom is ook de hefkracht van de elektromagneet beperkt. Soortgelijke overwegingen gelden voor pneumatisch, piëzo-elektrisch of thermisch bestuurde ventielen. Zonder 30 de uitvinding daartoe te beperken zal in het volgende als voorbeeld uitgegaan worden van een elektromagnetisch bestuurd ventiel.

Bij kleppen van het type, waarbij de ingangsdruk werkt op de buitenzijde van het klepelement zal dus bij een bepaald maximaal drukverschil de elektromagneet niet meer in staat zijn om het klepelement van 35 de klepzitting te lichten. Bij hogere drukverschillen blijft het ventiel dus gesloten. Bij kleppen van het type, waarbij de ingangsdruk zodanig werkt dat het klepelement van de zitting wordt gelicht, zal bij ' 8403943 2 ï ,, +1, t 4 een bepaald maximaal drukverschil de elektromagneet niet meer in staat zijn om het klepelement in de richting van de zitting te bewegen en bij hogere drukverschillen blijft het ventiel dan dus continu maximaal geopend.

5 Een tweede nadeel resulteert uit het feit dat de optimale door- laatdiameter van de klepzitting afhankelijk is van de ingangsdruk, de uitgangsdruk of beiden. Over het algemeen moet bij toenemend drukverschil over de klep een kleinere doorlaatdiameter worden toegepast. In de praktijk zal men de doorlaatdiameter veelal kiezen aan de hand van 10 het minimaal te verwachten drukverschil (en de maximale fluïdumstromingshoeveelheid) met als gevolg dat deze doorlaatdiameter binnen het eigenlijke regelgebied van het ventiel in veel gevallen feitelijk te groot is waardoor het regelgedrag van het ventiel sterk nadelig wordt beïnvloed.

15 In de praktijk treden er in de regelsystemen waarin men dergelijke regelkleppen wil gebruiken vaak grotere drukverschillen op dan door een bepaalde klep kunnen worden verwerkt. Men zou maatregelen kunnen treffen om de toelaatbare elektrische.stroomsterkte en daarmee de maximale hefkracht te vergroten, maar dat zal in het algemeen leiden tot ener-20 zijds een veel zwaardere en omvangrijker klepkonstruktie terwijl tevens de bestuurbare stroombron, die de hogere maximale stroomsterkte moet kunnen leveren, ook aan veel hogere eisen moet voldoen. Anderzijds zou men de doorlaatdiameter van de klep-zitting kunnen verkleinen om zodoende met gelijkblijvende maximale stroomsterkte bij een hoger druk-25 verschil nog te kunnen regelen, maar dat zal veelal leiden tot een ongewenste beperking van de maximale fluïdumstromingshoeveelheid.

De uitvinding heeft nu ten doel een oplossing voor dit probleem te verschaffen en in het bijzonder aan te geven op welke wijze een nauwkeurige regeling van de fluïdumstromingshoeveelheid door een leiding 30 kan worden gerealiseerd rekening houdend met een uitgebreid traject van voordrukken en nadrukken.

Aan deze doelstelling wordt bij een inrichting van in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding voldaan, doordat de inrichting verder voorzien is van een drukreduceerventiel waarvan het klepelement 35 door een actuatiemechanisme, waaraan met de drukken voor en na het eerste regelventiel resp. daarmee evenredige drukken corresponderende signalen worden toegevoerd, zodanig wordt bestuurd dat de verschildruk over het eerste regelventiel constant gehouden wordt.

Door het drukverschil over het regelventiel constant te houden is 40 het mogelijk om het bekrachtigingselement, bijvoorbeeld de elektromag- 8403943 ' J * 3 neet en de bijbehorende stuurschafcelingen voor het leveren van de stuurstroom door de elektromagneet optimaal te dimensioneren, zodanig dat het klepelement ten opzichte van het kleplichaam in elke willekeurige stand kan worden gebracht. De in het bovenstaande aangegeven be-5 perkingen van de bekende elektromagnetische regelventielen, veroorzaakt door de beperking van de stroomsterkte door de elektromagneet tot een bepaalde maximale waarde, zijn daarmee overwonnen. Hetzelfde geldt voor de al genoemde anderssoortige bekrachtigingselementen.

Ook de doorlaatdiameter van de klepzitting kan dankzij het con-10 stante drukverschil over het regelventiel op een veel optimalere waarde worden gekozen zodat de inrichting volgens de uitvinding ten opzichte van het bekende regelventiel een sterk verbeterd regelgedrag vertoont.

Zoals in het volgende nog in detail zal worden beschreven is de optimale keuze van de doorlaatdiameter van de klepzitting vaak niet al-15 leen afhankelijk van het drukverschil over het regelventiel maar ook afhankelijk van de druk aan de stroomafwaartse zijde van het regelventiel. Een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft derhalve het kenmerk, dat aan het actuatiemechanisme van het drukreduceerventiel tevens een met de druk na het eerste regelventiel 20 resp. een daarmee evenredige druk corresponderend signaal wordt toegevoerd en dat het klepelement van het drukreduceerventiel zodanig wordt bestuurd dat het product van de verschildruk over het eerste regelventiel en de druk na het eerste regelventiel constant gehouden wordt.

Daarmee wordt een inrichting verkregen met een optimaal regelgedrag on-25 afhankelijk van variërende drukken voor en na de inrichting.

Voortbouwend op dit principe draagt een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding het kenmerk dat aan het actuatiemechanisme van het drukreduceerventiel tevens met een of meer andere drukken corresponderende signalen worden toegevoerd en dat het klepelement van het drukre-30 duceerventiel zodanig wordt bestuurd dat het product van de verschildruk over het eerste regelventiel en de andere genoemde drukken constant wordt gehouden. Daarmee kan de besturing van de klep afhankelijk gemaakt worden van willekeurige, bijvoorbeeld in een regelsysteem heersende drukken met de in het bovenstaande beschreven voordelen.

35 In de aanhef is aangegeven dat de stand van het klepelement van het regelventiel ten opzichte van de bijbehorende klepzitting direct of indirect bepalend is voor de door de leiding stromende fluldumhoeveel-heid. In een uitvoeringsvorm waarin deze stand direct bepalend is voor de door de leiding stromende fluïdumhoeveelheid is het regelventiel di-40 reet opgenomen in de fluldumstromingsleiding in serie met het drukredu- 84ü2343 . Ï 1» 4 ceerventiel en wordt het drukreduceerventiel gestuurd met signalen corresponderend met de druk voor en na het regelventiel.

Een uitvoeringsvorm waarin de stand van het klepelement van het regelventiel ten opzichte van de bijbehorende klepzitting indirect be-5 palend is voor de door de leiding stromende fluïdumhoeveelheid draagt volgens de uitvinding het kenmerkj dat in de fluïdumstromingsleiding een derde regelklep is opgenomen met een klepelement dat enerzijds via een veer tegen de bijbehorende klepzitting wordt gedrukt en dat anderzijds gekoppeld is met een membraan dat zich bevindt tussen twee ka-10 mers, waarvan de eerste kamer rechtstreeks verbonden is met het stroom-opwaartse deel van de fluïdumstromingleiding en de tweede kamer is opgenomen in een stuurleiding die verloopt tussen aftakkingen van de fluïdumstromingsleiding voor en na de derde regelklep, welke stuurleiding stroomopwaarts van de tweede kamer voorzien is van een stroomre-15 stroomrestrictie-element en stroomafwaarts van de tweede kamer voorzien is van het eerste regelventiel.

Bij deze laatst beschreven uitvoeringsvorm doet het eerste regelventiel dus dienst als pilootventiel waarmee de derde regelklep wordt bestuurd. Dankzij deze piloot-configuratie wordt op zichzelf de stroom-20 sterkte die aan de elektromagneet van het eerste regelventiel moet worden toegevoerd al sterk beperkt, met andere woorden met behulp van een relatief kleine stroomsterkte wordt een uitgebreid traject van drukverschillen bestreken en kan een relatief grote doorstromingshoeveelheid worden geregeld. Deze pilootconfiguratie biedt echter geen oplossing 25 voor het verschildruk afhankelijke regelgedrag van de pilootklep hetgeen tot uiting komt in een verschildruk afhankelijk gedrag van de gehele inrichting. Dankzij de toevoeging van het drukreduceerventiel en de sturing daarvan zodanig dat de verschildruk over het eerste regelventiel weer constant wordt gehouden, wordt bereikt dat het eerste re-30 gelventiel, dat als pilootklep in deze configuratie functioneert, op optimale wijze kan worden gedimensioneerd en ook een optimaal regelgedrag vertoont. Dit leidt ertoe dat ook het regelgedrag van de regelin-richting als geheel wordt geoptimaliseerd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van deze inrichting met piloot-35 klepconfiguratie is het drukreduceerventiel opgenomen in de stuurleiding stroomafwaarts van de tweede kamer in serie met het eerste regelventiel en wordt het drukreduceerventiel gestuurd met signalen corresponderend met de druk voor en na het eerste regelventiel.

Het is echter ook mogelijk dat het drukreduceerventiel is opgeno-40 men in de fluïdumstromingsleiding in serie met die sectie van de fluï- 8403943 5 dumstromingsleidlng waarin de stuurleidingaftakkingen en de derde re-gelklep zijn opgenomen en dat het drukreduceerventiel wordt gestuurd met signalen corresponderend met de druk voor en na de genoemde sectie. In deze laatstgenoemde uitvoeringsvorm wordt het drukreduceerventiel 5 dus niet rechtstreeks gestuurd met signalen corresponderend met de druk voor en na het regelventiel maar wordt gestuurd met signalen die daarmee een lineair verband bezitten.

Verdere details, voordelen en voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding zullen in het navolgende aan de hand van de figuren nader 10 worden besproken.

Figuur 1 toont schematisch een uit de stand der techniek bekend elektromagnetisch bestuurd regelventiel.

Figuur 2 toont schemaTs van inrichtingen volgens de uitvinding met ΔΡ-regeling.

15 Figuur 3 toont schema's van inrichtingen volgens de uitvinding met ΔΡ. P2-regeling.

Figuur 4 toont schematisch een praktische uitvoeringsvorm van de inrichting uit figuur 2b.

Figuur 5 toont schematisch een praktische uitvoeringsvorm van de 20 inrichting uit figuur 3a.

Figuur 6 toont het schema van een inrichting met pilootklepconfi-guratie.

Figuur 7 toont schema's van inrichtingen volgens de uitvinding toe gepast bij de inrichting van figuur 6.

25 Figuur 8 toont het schema van een inrichting volgens de uitvinding met ΔΡ.(Pa.Pb.Pc...)-regeling.

Figuur 1 toont schematisch een uit de stand der techniek bekend ventiel dat door een elektromagneet wordt bediend. Dit bekende ventiel Is voorzien van de behuizing 1 met de ingangspoort 2, de uitgangspoort 30 3, de klepzitting met doorlaatopening 9, het klepelement 4 dat verbon den is met het anker 5, de progressieve veer 10 verbonden met het klepelement 4 en met de behuizing 1, en de elektromagnetische solenoïde 6 met de aansluitklemmen 7 en 8. De voordruk bedraagt PI, de nadruk bedraagt P2 en over de klep staat dus een drukverschil ΔΡ = Pl - P2. De 35 vertikale opwaartse kracht F voor het optillen van het kleplichaam wordt bepaald door de stroom I door de spoel 6 van de elektromagneet en door het drukverschil ΔΡ over het ventiel. Het verband tussen het drukverschil over het ventiel, de hefkracht en de doorlaatdiameter van de klepzitting wordt bepaald door 40 l/4.77\d2.AP = F.

8403343 ϊ ί 6

Het zal duidelijk zijn dat, indien de diameter d van de doorlaatopening 9 van de klepzitting een maal gekozen is, en tevens vast staat wat de maximale stroom door de elektromagneetspoel kan zijn, ook het maximale drukverschil ΔΡ vast ligt. Het maximale drukverschil kan alleen worden 5 vergroot door ofwel de stroom te vergroten, hetgeen zowel uit mechanisch oogpunt als uit regeltechnisch oogpunt veelal niet wenselijk is, of door het verkleinen van de doorlaatdiameter d, hetgeen echter inhoudt dat de maximale doorstroomhoeveelheid van de klep wordt vermin-derd hetgeen ook veelal ongewenst is.

10 Zoals bekend bestaat er een lineair verband tussen de zittingdia- meter d en de zogenaamde KV-waarde voor kleppen. De KV-waarde wordt tot uitdrukking gebracht door de volgende formules (a) voor gassen: KV = J?!ZE \/£e_lJL onderkritische gebied (1) 15 514 V ΔΡ . P2 KV ίίΖΕ—-l/^n.T overkritische gebied (2)

237 «PIV

(b) voor vloeistoffen KV - 0v\LLï- (3)

20 UAP.IOOO

waarin: 0vn « gasstromingshoeveelheid bij 0°C en 1 atm. (m3/h)

Sn - dichtheid bij 90°C + 1 atm. (kg/m3) T - temperatuur (K) 25 PI = voordruk (bara) P2 = nadruk (bara) AP= drukverschil (bard) 0v = vloeistofstromingshoeveelheid (m3/h) 30 f = dichtheid (kg/m3)

Uit deze formules blijkt dat bij een veranderend drukverschil of bij veranderende voor- of nadruk ook de KV-waarde verandert, zodat in feite ook telkens een andere doorlaatdiameter d van de klepzitting gekozen zou moeten worden. In processen met variërende verschildrukken 35 bij gelijke gas- of vloeistofstromingen is dus in feite slechts êén KV-waarde optimaal. Meestal kiest men de KV-waarde, d.w.z. de doorlaatdiameter d van de klepzitting bij de laagste druk resp. het laagste drukverschil. Dat houdt in dat men bij hogere drukken of hogere drukverschillen in feite een te grote KV-waarde heeft (een te grote door-40 laatdiameter d) hetgeen leidt tot een slecht regelgedrag.

8403943 7

De figuren 2a en 2b tonen in schematische vorm twee uitvoeringsvormen van regelinrichtingen volgens de uitvinding. In beide figuren zijn dezelfde referentiecijfers gebruikt. Beide inrichtingen zijn voorzien van een serieschakeling van een regelventiel 11 van het type dat 5 als voorbeeld getoond is in figuur 1 en een drukreduceerventiel 12 opgenomen in het fluïdumstromingskanaal 13. In figuur 2a bevindt het drukreduceerventiel 12 zich stroomopwaarts ten opzichte van het regelventiel 11. Het drukreduceerventiel 12 wordt via het stuurknooppunt 14 gestuurd door het drukverschil ΔΡ * Pl - P2 zodanig, dat dit drukver-10 schil (althans bij benadering) constant blijft. Als de ΔΡ tevens wordt gehandhaafd op een zodanige waarde dat de klep in het onderkritische gebied functioneert dan blijkt uit de bovengenoemde formule (1) dat, vooropgesteld dat P2 constant is, de KV-waarde in feite een constante waarde is hetgeen inhoudt dat de doorlaatdiameter d van de klepzitting 15 op zijn optimale waarde kan worden gekozen. De KV-waarde is dan verder onafhankelijk van de ingangsdruk PI’ en ook als de uitgangsdruk P2 een variatie vertoont dan is de invloed daarvan ten opzichte van bekende regelventielen sterk gereduceerd.

In de uitvoeringsvorm van figuur 2b bevindt het regelventiel 11 20 zich stroomopwaarts ten opzichte van het drukreduceerventiel 12. In dit geval is de werking van de gehele eenheid in feite identiek aan die van figuur 2a. In figuur 2a is echter uitgegaan van een althans bij benadering constante uitgangsdruk P2 terwijl in figuur 2b uitgegaan is van een althans bij benadering constante ingangsdruk Pl. Omdat het drukver-25 schil ΔΡ over het fluïdum regelventiel 11 constant wordt gehouden is in dat geval ook de uitgangsdruk van het fluïdum regelventiel P2 bij benadering constant, onafhankelijk van de druk P2’ na het drukreduceerventiel 12, zodat ook in dit uitvoeringsvoorbeeld de KV-waarde een constante waarde heeft en dus de doorlaatdiameter d van de klepzitting op 30 een optimale waarde kan worden gekozen.

In regelstelsels waarin zowel de ingangsdruk Pl als de uitgangsdruk P2 sterk kan variëren verdient het de voorkeur om een andere uitvoeringsvorm te gebruiken waarin bij de sturing van het drukreduceerventiel tevens rekening wordt gehouden met de uitgangsdruk P2. Voor-35 beelden daarvan zijn getoond in figuur 3a en 3b. In deze figuur 3a bevindt het regelventiel 11 zich stroomafwaarts ten opzichte van het drukreduceerventiel 12. Het drukverschil ΔΡ * P2 - Pl wordt weer constant gehouden doordat zowel P2 als Pl worden toegevoerd aan het regel-knooppunt 14. Het uitgangssignaal van het regelknopoppunt 14 wordt 40 niet, zoals in figuur 2a, rechtstreeks gebruikt als regelsignaal voor 8*03043 δ het drukreduceerventiel 12 maar wordt toegevoerd aan een verder regelknooppunt 15 samen met de uitgangsdruk P2 van het regelventiel 11 en een constant referentie-druksignaal PO dat bijvoorbeeld de normale atmosferische druk kan hebben. Het uitgangssignaal van dit tweede 5 regelknooppunt 15 wordt gebruikt als regelsignaal voor het drukreduceerventiel 12 op zodanige wijze dat het product ΔΡ . P2 constant wordt gehouden. Het zal uit de bovenstaande formule (1) duidelijk zijn dat door het constant houden van ΔΡ.Ρ2 de KV-waarde onder alle omstandigheden constant is onafhankelijk van eventueel 10 variërende ingangsdruk PI en/of variërende uitgangsdruk P2. Met een dergelijke regelinrichting kan dus de fluïdumdoorstromingshoeveelheid door de inrichting op optimale wijze worden geregeld ongeacht variërende voor- of nadrukken.

In figuur 3b is een andere uitvoeringsvorm getoond waarin de druk-15 regelaar 12 zich stroomafwaarts bevindt van de fluïdumregelaar 1. De werking van deze uitvoeringsvorm zal na het voorgaande geen nadere toelichting behoeven.

In het volgende zal aan de hand van een getallenvoorbeeld worden aangegeven welke verbetering er met behulp van de uitvinding wordt be-20 reikt.

Er wordt uitgegaan van de volgende gegevens: APmin = 1 bard PI = 10 - 400 bar P2 - 0 - 399 bar 25 0vn =514 ln/h n =1,25 kg/m^ (stikstof N2)

T = 300 K

Voor een uit de stand der techniek bekend regelventiel (zie bijvoorbeeld figuur 1) zonder de ΔΡ-compensatle volgens de uitvinding 30 geldt dan: - grootste KV-waarde bij Ρχ = 10 bar en P2 = 0 bar KVx = -\\*n x T = £L4.10 3 L 25 χ goo = 3 87.10"3 1 257.PI \| 257.10 ]f 35 - kleinste KV-waarde bij Ρχ = 400 en P2 = 0 bar *2 i" i» KV o = 514Λ0— \/x 25 x 300 = 9,7.10-5

1 257.400 V

Uit deze grootste en kleinste KV-waarde kan een overdimensioneringsfac-40 tor worden berekend: 6403943 9 f ,3,87.10-3 4o L KV2 9,7.10 5 . Voor een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding 5 als schematisch geïllustreerd in figuur 2a of 2b, geldt indien vooropgesteld wordt dat ΔΡ zodanig wordt gekozen dat de gasstroom in het on-derkritische gebied blijft: - grootste KV-waarde bij Pl = 10 bar en P2 = 10 - 1 = 9 bar kv3- M^sr3\[hEm.6,4.10-3 10 514 V 1-9 - kleinste KV-waarde bij Pl a 400 bar en P2 β 399 bar KV4 = 51±:1_0_ 3 \ 11,25.3001 _ g 6>1qw4 514 \l 1.399 15 Uit deze grootste en kleinste KV-waarde weer de kan dimensioneringsfac-tor worden berekend: _ ^3 , 6,4.10“3_ * * KV4 9,6.10^ 20 Dankzij de ΔΡ-compensatie volgens de figuren 2a of 2b wordt dus een duidelijke verbetering bereikt van deze overdimensioneringsfactor hetgeen in de praktijk tot uitdrukking komt door een sterk verbeterd regelgedrag.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvoeringsvormen van de figuren 3a 25 en 3b een nog verder gaande verbetering opleveren en in principe de overdimensioneringsfactor terug brengen naar 1.

In figuur 4 is zeer schematisch een meer praktische uitvoeringsvorm van een regelinrichting volgens de uitvinding getoond corresponderend met de uitvoeringsvorm van figuur 2b. Het regelventiel is aan de 30 linkerzijde in deze figuur aangegeven en de onderdelen daarvan dragen dezelfde referentiecijfers als in figuur 1. Aan de rechter zijde bevindt zich het drukreduceerventiel voorzien van de behuizing 20 met daarin het klepelement 24 dat samenwerkt met het zittingsgedeelte 28 van de behuizing. Het klepelement 24 is verbonden met een klepsteel 25 35 waarvan het andere uiteinde is bevestigd aan een membraan 26 dat gespannen is in de behuizing 20. Tussen het membraan 26 en een instekend deel van de behuizing werkt de veer 27. Via de leiding 30 en de aan-sluitstomp 21 van de behuizing 20 staat het drukreduceerventiel in verbinding met de uitgangszijde van het regelventiel. Via de leiding 29 en 40 de ingangsstomp 22 van de behuizing 20 wordt de ingangsdruk Pl van de 8 4 0 3 Γ 4 3 "· t * 10 inrichting toegevoerd aan het reduceerventiel. De uitgangsstomp 23 van de behuizing 20 vormt tevens de uitgang van de inrichting.

De werking van deze uitvoeringsvorm zal, na de beschrijving van figuur 2b, ook zonder een verdere nadere verklaring duidelijk zijn.

5 Figuur 5 toont een schematisch aanzicht van een meer praktische uitvoeringsvorm van de inrichting uit figuur 3a. Aan de rechter zijde in de figuur bevindt zich weer het regelventiel uit figuur 1 dat aangeduid is met dezelfde referentiecijfers. Aan de linker zijde bevindt zich het drukreduceerventiel dat zowel een ΔΡ compensatie als een P2-10 compensatie uitvoert.

Dit drukreduceerventiel is voorzien van de behuizing 31 met een zittingsgedeelte 32. In deze behuizing bevindt zich het klepelement 33 met de klepsteel 34, welke klepsteel op twee plaatsen verbonden is met een membraan 35 resp. 36. Via een veer 37 wordt het membraan 35 in be-15 nedenwaartse richting geduwd.

De uitgangsdruk P2 van de inrichting wordt via een leiding 38 toegevoerd naar de kamer tussen de membranen 35 en 36. De referentiedruk, in dit geval de atmosferische druk PO staat aan de bovenzijde van het membraan 36 en het fluïdum stroomt de inrichting binnen met de. druk Pl' 20 via het kanaal 39.

Ook de werking van deze uitvoeringvsorm zal na de beschrijving van figuur 3a op zichzelf duidelijk zijn en geen verdere nadere toelichting behoeven.

Figuur 6 illustreert een uitvoeringsvoorbeeld van een indirect ge-25 stuurde ventielinrichting. In de hoofdstromingsleiding bevindt zich het ventiel 41 waarvan de stand van het klepelement wordt geregeld door een membraan 42 dat zich bevindt in de membraankamer 43. In de bovenzijde van de membraankamer 43 bevindt zich verder de veer 47. De onderzijde van deze membraankamer 12 is rechtstreeks verbonden met de inkomende 30 fluïdumleiding 40 en de bovenzijde van de membraankamer 43 is via een op zichzelf bekend drukrestrictie-element 44 aangesloten op de ingangs-leiding 40. Verder is de bovenzijde van de membraankamer 43 tevens via een bestuurbaar ventiel 45, dat gestuurd wordt door een solenoïde 46 verbonden met de uitgangsleiding 47.

35 De voordruk is gelijk aan Pl, de nadruk is gelijk aan P2 en de druk in de bovenzijde van de membraankamer wordt aangeduid met P3. Indien de klep 45 gesloten is en er dus door het drukrestrictie-element 44 geen fluïdum stroomt, dan zal de veer 47 in de membraankamer 43 ervoor zorgen dat het ventiel 41 gesloten blijft en in dat geval geldt 40 Pl * P3 zodat er geen hefkracht op het membraan wordt uitgeoefend.

8403945 Λ 11

Wordt nu via de solenoïde 46 de klep 45 geopend dan zal er fluïdum gaan stromen via het drukrestrictie-element 44, de bovenzijde van de mem-braankamer 43 en de klep 45 naar de uitgangsleiding. Omdat deze flut-dumstroming een drukdaling ondervindt over het drukrestrictie-element 5 zal P3 kleiner zijn dan PI. Vanwege het drukverschil PI - P3 ontstaat er een hefkraeht die groter is dan de kracht van de veer 47 zodat het membraan 42 en daarmee het klepelement van de klep 41 kan worden bewogen zodat het hoofdstromingskanaal 40-47 meer of minder kan worden geopend. Door het besturen van de stroming door de klep 45 kan dus de 10 hefkraeht op het membraan en daarmee de doorstroompassage door het ventiel 41 worden geregeld.

Het voordeel van een dergelijke pilootkonstruktie is dat met een relatief kleine stroomsterkte door de spoel 46 een veel uitgebreider regeltraject kan worden gerealiseerd dan mogelijk is met een direct ge-15 regeld ventiel zoals bijvoorbeeld is geïllustreerd in figuur 1. Ook bij deze inrichting echter zal er over het regelventiel 45 een variërend drukverschil ΔΡ = P3 - P2 staan hetgeen leidt tot een niet ideaal re-gelproces. Afhankelijk van de betreffende situatie kan nu in overeenstemming met de uitvinding op verschillende manieren een drukreduceer-20 ventiel worden toegevoegd waarmee het drukverschil over het regelventiel 45 (nagenoeg) constant wordt gehouden.

In figuur 7a is een schematisch uitvoeringsvoorbeeld getoond waarin het regelventiel 45 van figuur 6 binnen stippellijn 48 vervangen is door een regeleenheid zoals geïllustreerd is in figuur 2b. De verschil-25 lende delen daarvan zijn niet meer afzonderlijk aangeduid. Het zal zonder verdere detailbespreking duidelijk zijn dat in dit uitvoeringsvoorbeeld een sterk verbeterde regeling wordt verkregen. Een nog verdere verbetering wordt verkregen indien tussen de stippellijn 48 een uitvoeringsvorm volgens figuur 3a of 3b wordt toegepast.

30 Figuur 7b illustreert een uitvoeringsvoorbeeld waarin het drukre- duceerventiel 49 opgenomen is in de uitgangsleiding 47 van het ventiel 41. Via de leiding 52 wordt de druk P2 en via de leiding 51 wordt de druk PI aan het regelknooppunt 50 toegevoerd en het drukreduceerventiel tracht nu weer ΔΡ = Pl - P2 constant te houden. Vanwege de kleine druk-35 val over de restrictie 44 zal ook het drukverschil ΔΡ* = P3 - P2 over het regelventiel 45 (nagenoeg) constant gehouden worden resulterend in een verbeterd regelgedrag van de inrichting als geheel.

Het zal duidelijk zijn dat naar analogie van figuur 2a het drukreduceerventiel in figuur 7b ook stroomopwaarts van het ventiel 41 ge-40 plaatst kan zijn. Verder zal het duidelijk zijn dat in figuur 7b ook 8403343 Ψ 12 een ΔΡ.Ρ2 compensatie uitgevoerd kan worden in analogie met figuur 3a of 3b.

In figuur 8 is schematisch een verdere ontwikkeling van de uitvinding aangegeven voorzien van een drukreduceerventiel dat zodanig wordt 5 gestuurd dat de regelinrichting tracht om ΔΡ.(Pa.Pb.Pc...) constant te houden, waarbij Pa, Pb, Pc ... willekeurige drukken zijn waarop de regelinrichting moet reageren. In het bovenstaande is als voorbeeld de druk P2 aangegeven.

In de praktische uitvoeringsvorm van figuur 5 is het drukreduceer-10 ventiel naast het membraan 35 voor de ΔΡ-afhankelijke regeling voorzien van een tweede membraan 36 waarmee de regeling van de inrichting tevens afhankelijk wordt van P2. Door dit tweede membraan wordt een afzonderlijke kamer gecreëerd waaraan de druk P2 wordt toegevoerd. Door het toevoegen van verdere membranen kunnen verdere kamers worden toegevoegd 15 waaraan verdere drukken kunnen wordne toegevoerd. Het zal duidelijk zijn dat daarmee de bovengenoemde ΔΡ.(Pa.Pb.Pc...)-regeling kan worden gerealiseerd.

8 4 0 3 3 A 3

Claims (7)

1. Inrichting voor het regelen van de fluïdumstromingshoeveelheid door een leiding, welke inrichting is voorzien van een regelventiel met een klepelement waarvan de stand ten opzichte van de bijbehorende klep- 5 zitting direct of indirect bepalend is voor de door de leiding stromende fluïdumhoeveelheid, welk klepelement enerzijds door een progressieve veer In de ene richting ten opzichte van de klepzitting kan worden bewogen en anderzijds door een bestuurbaar bekrachtigingselement tegen de veerkracht in in de tegengestelde richting ten opzichte van de klepzit-10 ting kan worden bewogen, met het kenmerk, dat de inrichting verder voorzien is van een drukreduceerventiel waarvan het klepelement door een actuatiemechanisme, waaraan met de drukken voor en na het eerste regelventiel resp. daarmee evenredige drukken corresponderende signalen worden toegevoerd, zodanig wordt bestuurd dat de verschildruk over het 15 eerste regelventiel constant gehouden wordt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat aan het actuatiemechanisme van het drukreduceerventiel tevens een met de druk na het eerste regelventiel resp. een daarmee evenredige druk corresponderend signaal wordt toegevoerd en dat het klepelement van het drukre- 20 duceerventiel zodanig wordt bestuurd dat het product van de verschildruk over het eerste regelventiel en de druk na het eerste regelventiel constant gehouden wordt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat aan het actuatiemechanisme van het drukreduceerventiel tevens met een of 25 meer andere drukken corresponderende signalen worden toegevoerd en dat het klepelement van het drukreduceerventiel zodanig wordt bestuurd dat het product van de verschildruk over het eerste regelventiel en de andere genoemde drukken constant gehouden wordt.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat 30 het regelventiel direct is opgenomen in de fluïdumstromingsleiding in serie met het drukreduceerventiel en dat het drukreduceerventiel wordt gestuurd met signalen corresponderend met de druk voor en na het regelventiel.

5. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat in 35 de fluïdumstromingsleiding een derde regelklep is opgenomen met een klepelement dat enerzijds via een veer tegen de bijbehorende klepzitting wordt gedrukt en dat anderzijds gekoppeld is met een membraan dat zich bevindt tussen twee kamers, waarvan de eerste kamer rechtstreeks verbonden is met het stroomopwaartse deel van de fluïdumstromingleiding 40 en de tweede kamer is opgenomen In een stuurleiding die verloopt tussen 8403943 * 14 aftakkingen van de fluïdumstromingsleiding voor en na de derde regel-klep, welke stuurleiding stroomopwaarts van de tweede kamer voorzien is van een stroomrestrictie-element en stroomafwaarts van de tweede kamer voorzien is van het eerste regelventiel. 5

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het druk- reduceerventiel is opgenomen in de stuurleiding stroomafwaarts van de tweede kamer in serie met het eerste regelventiel en dat het drukredu-ceerventiel wordt gestuurd met signalen corresponderend met de druk voor en na het eerste regelventiel. 10

7. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het druk- reduceerventiel is opgenomen in de fluïdumstromingsleiding in serie met die sectie van de fluïdumstromingsleiding waarin de stuurleidingaftak-kingen en de derde regelklep zijn opgenomen en dat het drukreduceerven-drukreduceerventiel wordt gestuurd met signalen corresponderend met de 15 druk voor en na de genoemde sectie. 8403943