SE466321B - Sjaelvreglerande tryckstyrventil - Google Patents

Description

466 321' 10 15 20 25 30 35 För uppnaends av syftet med uppfinningen åstadkommas i en- lighet med densamma en Ijälvreglerande tryckstyrventil innefattan- de: en tryckstyrvontilenhet, en detekteringsenhet för att detekte- ra sekundärtrycket, en tryckregleringsenhet för reglering av se- kundärtrycket i tryckstyrventilenheten, en drivenhet för att på- verka tryckregleringsenheten, en styrenhet för att styra drivenhe- ten samt en tryckinställningsenhet för att inställa ett inställt tryck.

Styrenheten styr drivenheten pà basis av den funktionella relationen mellan positionen för tryckregleringsenheten och sekun- därtrycket svarande mot det styrda trycket för att justera sekun- därtrycket till ett önskat värde, nämligen det inställda tryckvär- det.

I en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar styrenheten en dator eller beräkningsenhet inkluderande aritme- tiska organ, korrektionsorgan och minnesorgan.

I enlighet med föreliggande uppfinning gäller att då ett slumpmässigt utvalt tryck inställs med hjälp av tryckinställnings- enheten arbetande organ i styrenheten beräknar en lämplig position för det tryckreglerande elementet i tryckregleringsenheten på ba- sis av den funktionella relationen mellan sekundärtrycket och po- sitionen hos det tryckreglerande elementet, varefter styrenheten sänder en styrsignal till drivenheten för att justera positionen för det tryckreglerande elementet till en beräknad, lämplig posi- tion, sà att sekundärtrycket inregleras till det inställda trycket.

Dä sekundärtryoket sålunda har injusterats till det inställ- da trycket, påbörjar den självreglerande ventilenheten mekanisk tryckstyrdrift på konventionellt sätt. Då ytterligare fin styrning av sekundärtrycket är nödvändig, är det önskvärt att anordna ett sekundärtryckdetekterande organ för att detektera sekundärtrycket kontinuerligt eller periodiskt och styra drivenheten medelst en korrektionssignal beräknad medelst nämnda arbetande organ i styr- enheten pa basis av skillnaden mellan det inställda trycket och det detekterade sekundärtrycket för styrning av sekundärtrycket kontinuerligt eller periodiskt. _ __ g Pa detta sätt har den självreglerande tryckstyrventilen för- måga att svara snabbt på variationer i sekundärtrycket och omedel- à) p 10 15 20 25 30 35 466 321, bart reglera sekundärtrycket, dvs det styrda trycket, till ett inställt tryck, dvs ett önskat tryck eller maltryck.

Ovannämnda och andra syften med, särdrag hos och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå tydligare av följan- de beskrivning av några föredragna utföringsformer av uppfinningen i anslutning till bifogade ritning, på vilken: Figur 1 är en fragmentarisk sektionsvy av en självreglerande tryckstyrventil, särskilt visande dennas tryckregleringsenhet; Figur 2 är en kurvrepresentation som visar förhållandet mel- lan det tryckreglerande elementet i en tryckregleringsenhet och det styrda trycket; Figur 3 är ett blockschema över en självreglerande tryck- styrventil i ett första utförande i enlighet med föreliggande upp- finning; Figur 4 är ett blockschema över en självreglerande tryck- styrventil i ett andra utförande i enlighet med föreliggande upp- finning; och Figur 5 är ett blockschema över en självreglerande tryck- styrventil i ett tredje utförande i enlighet med föreliggande upp- finning.

Pig. 1 och 2 visar en första utföringsform av tillämpandet av föreliggande uppfinning pä en tryckreduceringsventil 1. Med hänvisning till fig. l har tryckreduceringsventilen 1 en tryckin- ställningsfjäder 2, vars ena ände är anordnad pà ett fjädersäte 3 och vars andra ände är anordnad pä ett fjädersäte 6. Fjädersätena 3 och 6 pressas mot ett membran 4 och mot den undre änden (sett i fig. 1) av en tryckregleringsskruv 8 via en kula 7. Tryckreduce- ringsventilens 1 sekundärtryck föreligger i en tryckkammare 5, som är täckt av membranet 4. Membranets 4 position eller läge är bero- ende av tryckbalansen mellan det tryck som appliceras pà membranet av tryckinställningfjädern_2_och sekundärtrycket som rader inne i tryckkammaren 5. Eftersom membranets 4 sekundärtrycksstyrfunktion är väl känd, kommer en beskrivning därav icke att ges.

En yttre gänga 9 är utformad på den undre delen av tryckte- gleringsskruven eller -stången 8. Den gängade undre änden på tryckregleringsstàngen 8 är inskruvad i ett fast element, som är försett med en invändig gänga 10 i elementets centrala del. En axiell urborrning är anordnad i den övre delen (sett i fig. 1) av 466 321 10 15 20 25 30 35 tryckregleringsstången 8. Ett element 11, som kvarhåller kulor 12, är infört i den axiella urborrningen i tryckregleringsstången 8.

En splinesförsedd axel 13 är inpassad i den axiella urborrningen i tryckregleringsstången 8 till ingrepp med kulorna 12. Axeln 13 är via en reduktionsväxel 14 ansluten till en motors 15 utgående axel.

Eftersom tryckregleringsstången är i ingrepp med det fasta elementets invändiga gänga 10, roteras tryckregleringsstången 8 medelst axeln 13 med åtföljande förskjutning nedåt, då motorns 15 utgående axel roterar i den ena riktningen. Härigenom komprimeras tryckinställningsfjädern 2 via fjädersätet 6 av tryckreglerings- stången 8 för att öka det inställda trycket. Då motorns 15 utgåen- de axel däremot roterar i den motsatta riktningen, roteras den tryckreglerande skruvstången 8 i motsatt riktning för förflyttning uppåt, varigenom sammantryckningen av den tryckinställande fjädern 2 minskas för minskning av det inställda trycket.

Den sträcka som den tryckreglerande stångens 8 undre ände förflyttas från en i förväg bestämd referensposition (en position varvid den tryckreglerande stàngens 8 undre ände är i kontakt med fjädersätet 6 via kulan 7 utan någon sammanpressning av den tryck- reglerande fjädern), i fortsättningen refererat till såsom "stångposition“, är proportionell mot graden av sammanpressning eller komprimering av den tryckinställande fjädern 2 och sålunda mot det inställda trycket, såsom visas i fig. 2. Föreliggande upp- finning utnyttjar pa ett effektivt sätt en sådan relation mellan förskjutningssträckan för den tryckreglerande stångens 8 undre ände och det inställda trycket. 1 Med hänvisning till fig. 3, som visar en första utförings- form av föreliggande uppfinning, innefattar den självreglerande tryckstyrventilen en tryckreduceringsventil 1, en tryckreglerings- enhet 50 inkluderande den tryckreglerande stången 8, en drivenhet 52 inkluderande motorn 15, en tryckdetekteringsenhet 54, en signalomvandlingsenhet 55, en styrenhet 56 inkluderande en dator som lagrar stångpositionsdata representerande den funktionella relationen mellan stångpositionen och det styrda trycket, samt en tryckinställningsenhet 58. I den första utföringsformen är motorn 15 en stegmotor.

Tryckdetekteringsenhetens 54 tryckavkännare detekterar 10 15 20 25 30 35 466 52+ tryckreduceringsventilens 1 sekundärtryck och ger en trycksignal representerande sekundärtrycket till signalomvandlingsenheten 55.

Signalomvandlingsenheten 55 omvandlar därpå trycksignalen till en motsvarande digital trycksignal och matar denna till styrenhetens 56 dator.

Efter mottagande av en signal representerande ett inställt tryck från tryckinställningsenheten 58 beräknar datorn en stångpo- sition motsvarande det inställda trycket för den tryckreglerande stången 8 på basis av i datorn tidigare lagrade stångpositionsdata samt matar därpå en pulssignal svarande mot den beräknade stångpo- sitionen till drivenheten 52 för drivning av tryckregleringsen- heten 50, så att den tryckreglerande stången 8 förflyttas till den beräknade stångpositionen; tryckreduceringsventilens 1 sekundär- tryck justeras följaktligen omedelbart till det inställda trycket.

Rotationsvinkeln för stegmotorns 15 utgående axel är proportionell mot antalet pulser i pulssignalen, varför positionen för den tryc- kreglerande stången 8 motsvarar antalet pulser i pulssignalen.

Tryckdetekteringsenheten 54 detekterar sekundärtrycket kon- tinuerligt eller periodiskt, och signalomvandlingsenheten 55 matar digitala signaler till styrenheten 56 på likartat sätt. Styrenhe- tens 56 dator jämför det detekterade sekundärtrycket med det in- ställda trycket. Då det detekterade sekundärtryckets avvikelse från det inställda trycket ligger inom ett i förväg bestämt område för avvikelsen, ger styrenheten icke någon signal för påverkan av drivenheten 52. Då det detekterade sekundärtryckets avvikelse från det inställda trycket är större än gränsvärdet för det i förväg bestämda området för avvikelsen, beräknar datorn en korrektions- sträcka, som den tryckreglerande stången 8 behöver förflyttas för att korrigera avvikelsen, vilket sker på basis av skillnaden mel- lan det detekterade sekundärtrycket och det inställda trycket och i datorn lagrade stångpositionsdata. Härpå åstadkommer datorn en styrsignal representerande den beräknade korrektionssträckan för sekundärtryckskorrigeringen, i och för påverkan av drivenheten så att denna förflyttar den tryckreglerande skruven 8 för finjuste- ringen av sekundärtrycket.

Såsom exempel kan följande anges. Då det inställda trycket är 5 kg/cm2, referensavvikelseområdet är + 0,1 kg/cmz och det de- tekterade sekundärtrycket är 4,5 kg/cmz, beräknar datorn en kor- 466 321 10 15 20 25 30 35 rektionssträcka svarande mot en tryckavvikelse av 0,5 kg/cm2 på basis av nämnda stàngpositionsdata för förflyttning av den tryck- reglerande stången 8 i enlighet härmed.

I samband med en mera avancerad tryckstyrning kan digitala data representerande den funktionella relationen mellan det in- ställda trycket och stàngpositionen, t.ex. en i förväg bestämd korrelation mellan det inställda trycket och stàngpositionen re- presenterad av inställningstryck med 1 kg/cmz intervall och de motsvarande stangpositionerna, lagras i tabellen i datorns minnes- organ, varvid styr- och korrigeringsoperationen utförs pà basis av digitala data i enlighet med den i förväg bestämda korrelationen.

Då en korrigering genomförs, kommer digitala data som represente- rar den tidigare stàngpositionen att ersättas med de korrigerade data som representerar den nya stàngpositionen för uppdatering av tabellen i nämnda minnesorgan.

Antag till exempel att stàngpositionerna S4 och S5 som är lagrade i datorns minnesorgan motsvarar inställda tryck, närmare bestämt inställda sekundärtryck, om 4 respektive 5 kg/cm2. Då ven- tilen inställs för ett inställt tryck av 5 kg/cm2 med hjälp av nämnda tryckinställningsorgan, driver motorn den tryckreglerande stången till den motsvarande stàngpositionen S5. Då referensavvi- kelseomràdet är +0,1 kg/cm2, förblir motorn stoppad så länge avvi- kelsen hos det faktiska sekundärtrycket fràn det inställda trycket ligger inom referensavvikelseomràdet_ Antag att det inställda trycket är 5 kg/cm2, att referensav- vikelseomrädet är +0,1 kg/cm2 och att det rådande sekundärtrycket är 4,5 kg/cmz. Datorn kommer då att beräkna en korrigeringsför- flyttning S för stàngpositionen i motsvarighet till avvikelsen: 5,0 - 4,5 = 0,5 kg/cmz genom utnyttjande av ekvationen: S = (S5 - S4) x 0,5/(5 - 4) Motorn driver därpå den tryckreglerande stången för att ge den beräknade korrigeringsförflyttningen S för stàngpositionen i syf- -te att öka sekundärtrycket fràn 4,5 kg/cm2 till 5,0 kg/cm2. Den ursprungliga stàngpositionen S5 som var lagrad i nämnda minnesor- gan ersätts därpå av S5 + S.

Dà samma inställningstryck ges till styrenheten för juste- ring av det styrda trycket till samma màltryck, efter det att den tryckreglerande stången 8 har förflyttats från den tidigare stäng- 10 15 20 25 30 35 7 - 466 321 positionen för ändring av det inställda trycket, beräknar datorn den korrekta stangpositionen för att omedelbart justera sekundär- trycket till det önskade maltrycket.

Då den självreglerande tryckstyrventilons tryckstyrsystem salunda har ställts i ordning, alstrar tryckstyrsystemet ideala styrdata även da tryckreduceringsventilens driftsvillkor ändras, sa att den självreglerande tryokstyrventilen har förmåga att arbe- ta med "håg" "svafnhantigneu Den i fig. 1 och 4 illustrerade andra utföringsformen är i grunden likartad med den första utföringsformen vad gäller upp- byggnad och funktion. Den andra utföringsformen utnyttjar en ro- terande potentiometer för att detektera den tryckreglerande stàngens 8 position samt en reversibel motor i stället för en stegmotor Med formen en tryckreduoeringsventil 1, för att driva den tryckreglerande stången 8. hänvisning till fig. 4 innefattar den andra utförings- en tryckregleringsenhet 50, en drivenhet 52, en tryckdetektor S4, en signalomvandlare 55, en styrenhet 56, en tryckinställningsenhet 58, en reduceringsvâxel 14 och en roterande potentiometer 20.

Med hänvisning till fig. 1 är den roterande potentiometern 20 operativt eammankopplad med ett av kugghjulen (icke visad) i reduceringsväxeln 14. Potentiometerns 20 utspänning är proportio- nell mot den tryckreglerande stångens 8 förflyttning från refe- renspositionen (en position vari den tryckreglerande stången är i ingrepp med den tryckinställande fjädern 2 utan att sammanpressa den senare), dvs stangpositionen. Utspänningen fran den roterande potentiometern 20 representerar följaktligen stangpositionen och sålunda sekundârtrycket, dvs det styrda trycket. I den andra ut- föringsformen lagras i datorn stangpositionsdata, som represente- rar den funktionella relationen mellan stàngpositionen represente- rad av utspänningen från den roterande potentiometern 20 och se- kundärtryoket.

Den roterande potentiometern 20 kan ersättas av en linjär potentiometer eller en differentialtransformator. Da en linjär potentiometer utnyttjas, är potentiometerns arm anordnad att röra sig linjärt tillsammans med den tryckreglerande stången 8. Da en differentialtransformator utnyttjas, är transformatorns kärna an- ordnad att röra sig linjärt tillsammans med den tryckreglerande stången 8. 466 321 10 15 20 25 30 Styrenheten 56 matar kontinuerligt en signal till drivenhe-' ten 52, till dess att utsignalen från den roterande potentiometern 20, dvs stangpositionssignalen, överensstämmer med en signal som ges till styrenheten 56 med hjälp av tryckinställningsenheten 58.

Eftersom resten av funktionerna är desamma som de hos den första utföringsformen, kommer en beskrivning därav icke att ges för und- vikande av upprepning. _ Den tredje utföringsformen, som visas i fig. 5, innefattar en tryckreduceringsventil 1, en reduktionsväxel 14, en roterande potentiometer 20, en tryckregleringsenhet 50, en drivenhet S2, en styrenhet 70 och en tryckinställningsenhet 72 som inkluderar en potentiometer.

Styrenheten 72 inkluderar icke en dator. Den tredje utfö- ríngsformen har förmåga att pa enklaste sätt styra sekundärtrycket på basis av relationen mellan stangpositionen och sekundärtrycket, dvs det styrda trycket. Den roterande potentiometern 20, som är operativt ansluten till reduktionsväxeln 14, ger en spännings- signal representerande en stàngposition svarande mot sekundär- trycket till styrenheten 70, under det att potentiometern i tryck- inställningsenheten 72 ger en spânningssignal representerande ett inställt tryck till styrenheten 72. Styrenheten 72 jämför spän- ningssignalen som representerar stàngpositionen och spännings- signalen som representerar det inställda trycket och avger däref- ter en styrsignal till drivenheten 52 för att förflytta den tryck- reglerande stången, till dess att spänningssignalen som ges av den roterande potentiometern 20 överensstämmer med spänningssignalen som representerar det inställda trycket.

Den roterande potentiometern 20 kan ersättas av en linjär potentiometer eller en differentialtransformator, såsom nämns i samband med beskrivningen av den andra utföringsformen. ' Även om uppfinningen har beskrivits med hänvisning till föredragna utföringsformer med en viss grad av egenhet, torde det inses att màngra ändringar och variationer är möjliga inom ramen för uppfinningen.

Claims (6)

e-L 10 15 20 25 30 35 40 466 3251,

1. Automatisk tryckstyrventilanordning innefattande en tryckstyrventil (1); tryckregleringsorgan (50) kopplade till tryckstyrventilen (1) för reglering av det av tryckstyrventilen (1) styrda trycket medelst läget för ett tryckreglerande element (8); tryckinställningsorgan (58, 72) för inställning av ett maltryck; samt drivorgan (52) för att driva nämnda _'_ tryckregleringsorgan (50) för positionering av det tryckreglerande elementet (8); kännetecknad av en styrenhet (55, 70) för att styra nämnda drivorgan (52) pà basis av dels det máltryck, som inställts medelst nämnda tryckinställningsorgan (58, 72), dels en i förväg bestämd relation mellan positionen för det tryckreglerande elementet (8) och det faktiska styrda trycket, i och för förflyttning av det tryckreglerande elementet (8) för justering av det faktiska trycket.

2. Ventilanordning enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda styrenhet (56) innefattar minnesorgan, som lagrar styrdata representerande den i förväg bestämda relationen mellan positionen för det tryckreglerande elementet (8) och det faktiska styrda trycket, och datororgan för att beräkna en position, i vilken nämnda tryckreglerande element (8) skall bringas, pa basis av nämnda lagrade styrdata och data avseende det màltryck som inställts medelst nämnda tryckinställningsorgan (58, 72); att positionsdetekteringsorgan är anordnade för att detektera det tryckreglerande elementets (8) position; och att nämnda styrenhet (55) styr nämnda drivorgan (52) för drivning av nämnda tryckregleringsorgan (50), till dess att nämnda positions- detekteringsorgans (20) detekteringssignal överensstämmer med en signal representerande den beräknade positionen för det tryckreglerande elementet (8).

3. Ventilanordning enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda styrenhet (56) inkluderar datororgan, som lagrar styrdata representerande den i förväg bestämda funktionella relationen mellan positionen för det tryckreglerande elementet (8) i nämnda tryckregleringsorgan (50) och det faktiska styrda trycket, varvid nämnda drivorgan (52) inkluderar en stegmotor (15) och nämnda datororgan är anordnade att pà basis av en signal avseende inställt tryck erhàllen från nämnda tryckinställningsor- 466 321 1” 10 15 20 25 30 35 gan (58) beräkna en pulssignal, vars antal pulser motsvarar en position, i vilken det tryckreglerande elementet (8) skall bringas, och mata pulssignalen till stegmotorn (15) för inreglering av det styrda trycket till det inställda trycket.

4. Ventilanordning enligt krav 2 eller 3, kännetecknad av organ (54) för detektering av det faktiska styrda trycket, varvid styrenheten (56) är anordnad att kontinuerligt eller periodiskt jämföra den av nämnda detekteringsorgan (54) avgivna detekteringssignalen och signalen avseende inställt tryck som ges av nämnda tryckinställningsorgan (S8) för bestämning av det styrda tryckets avvikelse fràn det inställda trycket, varjämte nämnda datororgan är anordnade att om det föreligger en signifikant avvi- kelse hos det styrda trycket från det inställda trycket beräkna en korrigeringssträcka, vilken det tryckreglerande elementet (8) i nämnda tryckregleringsorgan (50) behöver förflyttas från den position elementet intar, pà basis av avvikelsen och i styrenheten (56) lagrade styrdata i och för korrigering av det styrda trycket, sa att det styrda trycket överensstämmer med det inställda trycket.

5. Ventilanordning enligt krav 4, kännetecknad av att styrenheten (56) är anordnad att lagra positionen för det tryckreglerande elementet (8) i nämnda tryckregleringsorgan (50), bestämd av styrenheten (56) på basis av skillnaden mellan signalen representerande det detekterade styrda trycket och signalen representerande det inställda trycket, som en ny korrekt position för det tryckreglerande elementet (8) i nämnda tryckregleringsorgan (50).

6. Ventilanordning enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda styrenhet (70) är anordnad att styra nämnda drivorgan (52) för drift därav, tiII“dess att en detekteringssignal svarande mot positionen för det tryckreglerande elementet (8) i nämnda tryckregleringsorgan (50), detekterad av en potentiometer eller dylikt positionsdetekteringsorgan, överensstämmer med en signal representerande ett inställt tryck, vilken signal ges av en potentiometer eller liknande i nämnda tryckinställningsorgan (72).