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Luftgesteuertes Stellglied Bei luftgesteuerten Stellgliedern schaltet
man häufig zwischen die vom Regler kommende Steuerluftleitung und das Stellglied
ein weiteres luftgesteuertes Organ, welches den Zweck hat, die Einstellgenauigkeit
und bzw. oderEinstellgeschwindigkeit des Stellgliedes zu erhöhen. In bestimmten
Fällen können nämlich diese Faktoren z. B. durch die Reibung der gleitenden Teile
des Ventils in ,den Stopfbüchsen oder durch Rückwirkung es gesteuerten Mediums auf
das Ventil erheblich beeinträchtigt werden.
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Es ist bekannt, dieses zusätzliche Steuerorgan unter Anwendung einer
Hebelübertragung getrennt vom Regelventil anzuordnen. Eine solche, Anordnung ist
aber nicht nur kompliziert und räumlich ungünstig, sondern sie weist auch infolge
der Übertragung durch ein Hebelgestänge den Nachteil auf, daB in den erforderlichen
zusätzlichen Lagerstellen Reibungskräfte auftreten, welche die Genauigkeit wiederum
ungünstig beeinflussen.
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Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daB .das unmittelbar
auf dem Stellglied angeordnete luftgesteuerte Zwischenorgan eine Steuervorrichtung
besitzt, welche eine unmittelbare kraftschlüssige Übertragung sowohl der Druckänderung
des Reglers auf das Stellglied als auch umgekehrt der Hubänderungen des Stellgliedes
auf die Steuervorrichtung ermöglichen.
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Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. .
Fig.
i zeigt einen Längsschnitt und Fig. 2 einen Ouerschnitt in ,der Linie A-B.
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Das mit i bezeichnete Regelventil besteht in der üblichen eise aus
der zwischen dem Gehäuse 3 und dem Gehäusedeckel 4 luftdicht eingespannten Membran
2. An dieser ist die Ventilspindel 5 befestigt, welche an ihrem unteren Ende beispielsweise
ein-en Ventilkegel 6 trägt, der bei seiner Bewegung das Ventil öffnet oder schließt
und dadurch den Durchfluß des zu regelnden Mediums steuert. Über der Ventilspindel
ist auf der Membran 2 eine Auflageplatte 7 angeordnet, auf welcher ein Fühlstift
8 aufliegt. Dieser bildet bereits einen Teil des unmittelbar auf dem Regelventil
aufgesetzten und mit diesem durch den Gehäusedeckel fest verbundenen Zwischenorgans
g.
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Die Einrichtung g besteht aus dem Gehäuse io, welches durch ein von
oben einschraubbares Verschlußstück i i abgeschlossen ist. Das Verschlußstück 1
i besitzt oben in der Mitte eine Bohrung 12, durch welche die vom luftgesteuerten
Regler kommende Steuerluft eintritt. Das Gehäuse io ist mit drei seitwärts Bohrungen
13, 14a und 14b versehen, von .denen die Bohrung 13 zur Zuführung von Druckluft,
die Bohrungen 14a und 14b zur Abführung der Steuerluft in das Regelventil dienen.
Im Innern des Gehäuses stehen die Bohrungen 13, 14a und 14b in fester Verbindung
mit den- senkrecht zu- ihnen verlaufenden Rohren 16, 17 und 18, die zu dem Steuerzylinder
1g führen und luftdicht mit diesem verbunden sind.
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Das Innere des Gehäuses io und des Verschlußstückes i i ist ausgefüllt
durch den Steuermechanismus. Dieser besteht aus dem Steuerzylinder 1g mit einer
zentralen Bohrung, in welcher sich der Steuerkolben 2o bewegen kann. Die Bewegung
des Steuerkolbens im Steuerzylinder erfolgt entgegen der Federkraft der Sattelfeder
22, welche am oberen Ende des Steuerkolbens in einer Ausfräsung desselben .gehalten
wird und sich gegen die obere Fläche des Steuerkolbens abstützt. Die Feder 2@2 ist
durch eine Splintscheibe 23 gesichert. Der Zylinder 1g ist mit drei radialen Bohrungen
24, 2:5 und 26 versehen, von denen die Bohrung 24 mit dem Kanal 16, die Bohrung
25 mit dem Kanal 18 und die Bohrung 26 mit dem Kanal 17 in Verbindung stehen. Ferner
besitzt der Steuerzylinder noch zwei radiale Bohrungen 34 und 35, welche in das
Freie -münden. Die Steuerkanäle werden durch ringförmige Ausnehmungen im Steuerkolben
und ringförmige Eindrehungen auf dem Steuerzylinder gebildet. So ist der Steuerzylinder
auf seiner Innenseite mit ringförmigen Ausnehmungen 27,:28,:29 versehen, von welchen
die Ausrnehmung a8 mit der Bohrung 24 und die Ausnehmungen 27 und 29 mit den in
das Freie mündenden Bohrungen 34 und 35 in Verbindung stehen. Der Steuerkolben ist
mit zwei ringförmigen Eindrehungen 30 und 31 versehen, die mit den Zylinderbohrungen
25 bzw. #26 in Verbindung stehen.
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Auf dem Steuerkolben 2o liegt oben die bewegliche Verschlußplatte
33 einer Balgmembran 32 auf, die an ihrem unteren Umfang fest und luftdicht an einen
nach innen vorspringenden Flansch des Verschlußstückes 11 angeschlossen ist. Dadurch
entsteht über dem Boden 33 ein Druckraum, in welchem sich der von der Steuerleitung
des Reglers kommende Druck auswirken kann. Der obere Boden der Membran 33 liegt
außer auf dem Steuerkolben 2o auch noch auf einer im Innern der Membran angeordneten
Spiralfeder 21 auf, welche sich unten auf dem Federteller 15 abstützt. Im Federteller
15 ist fest der Fühlstift 8 eingeschraubt.
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Die Wirkung der Anordnung ist folgende: Über die Bohrung 12 wirkt
der in .der Steuerluftleitung des Reglers herrschende Druck auf den beweglichen
Boden 33 der Balgmembran 32 ein, welcher den Druck auf den Steuerkolben 2o überträgt.
In der Mittelstellung, welche der einzuregelnden Stellung des Ventils entspricht,
nimmt der Steuerkolben die in Fig. i gezeichnete Lage ein. Er schließt in dieser
den Steuerkanal 31 gegenüber dem Steuerkanal24 so weit, daß über die Leitungen 26,
17, 14a, 35 etwa der halbe Steuerdruck auf die Membran 2 des Regelventils einwirkt.
Bei einer Drucksteigerung in der Steuerluftleitung des Reglers wird der Boden 33
entgegen der Spannung der Feder 21 nach unten gedrückt. Dementsprechend bewegt sich
der Steuerkolben 2o entgegen der Spannung der Sattelfeder 22 nach unten. Der Steuerkanal
31 wird gegenüber dem Steuerkanal 24 noch weiter geschlossen, wodurch der
Druck über der Membran des Regelventils verringert wird. Die Membrane bewegt sich
unter dem Einfluß der Ventilfeder 36 nach oben. Da der Kanal 31 mit dem in .das
Freie mündenden Steuerkanal 29 in Verbbindung steht, kann die Luft aus der Über
der Membran :2 befindlichen Membrankammer bei dieser Bewegung in das Freie über
die Leitungen 37, 14a, 17, 26, 29, 35 entweichen. Bei der Bewegung der Membran 2
wird der Fühlstift 8 nach oben gedrückt. Die Feder 21 spannt sich .und drückt den
Membranboden 33 wieder nach oben, bis Gleichgewicht zwischen dem von oben auf den
Boden 33 wirkenden Steuerdruck und der Federspannung herrscht. Der Steuerkolben
2o, welcher unter dem Einfluß der Sattelfeder 22 der nach oben gerichteten Bewegung
des Bodens 33 gefolgt ist, nimmt .dementsprechend eine neue Gleichgewichtslage ein.
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Bei einer Druckverminderung in der Steuerluftleitung des Reglers geht
der Membranboden 33 unter dem Druck der Feder 2i nach oben. Desgleichen bewegt sich
der Steuerkolben 2o unter dem Druck der Feder 22 nach oben. Infolge der nunmehr
zwischen dem Steuerkanal24 und dem Steuerkanal 31 hergestellten Verbindung einerseits
und der Absperrung des Abluffkanals 29 andererseits erhöht sich .der Druck über
der Membran 2 des Regelventils. Die Folge davon ist, daß sich die Membran :2 und
die mit dieser fest verbundene Ventilspindel 5 nach abwärts bewegen. Dieser Bewegung
folgt der Fühlstift 8, wobei sich die Spiralfeder 21 entspannt. Die Folge davon
ist, daß der auf den Membranboden 33 von oben wirkende Steuerdruck den Steuerkolben
wieder nach abwärts
führt, so lange, bis wieder der Gleichgewichtszustand
zwischen dem Steuerdruck .und der Spannung der Feder 21 erreicht ist. Der Steuerkolben
nimmt daraufhin wieder eine neue Gleichgewichtslage ein.
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Treten im Betrieb Störungen des Gleichgewichtszustandes auf, etwa
durch Rückwirkung des strömenden Mediums auf den Ventilkegel, welche diesen beispielsweise
nach oben zu drücken versucht, so wird durch die dabei einsetzende, nach oben gerichtete
Bewegung der Membran 2 des Regelventils und des Fühlstiftes 8 die Spiralfeder 21
zusammengedrückt. Unter dem Einfluß dieser Federspannung gehen der Membranboden
33 und der Steuerkolben 2o nach oben. Zwischen dem Steuerkanal 24. und dem Kanal
31 wird wieder eine Verbindung hergestellt; der Abluftkanal 29 wird gesperrt. Das
hat zur Folge, daß der Steuerdruck über der Membran 2 des Regelventils steigt. Die
Membran 2 wird nach unten gedrückt; die Feder 31 entspannt sich, worauf der von
oben auf den Boden 33 wirkende Steuerdruck den Steuerkolben 20 wieder nach abwärts
führt, bis der Gleichgewichtszustand erreicht ist. Tritt eine Störung des Gleichgewichtszustandes
in entgegengesetztem Sinne ein, wobei die Membran 2 nach unten geht, so entspannt
sich zunächst die Feder 21, worauf durch den Steuerdruck auf den Boden 33 der Steuerkolben
:2o nach abwärts geführt wird. Der Kanal"31 wird gegenüber dem Steuerkanal2q. abgesperrt,
dagegen kommt der Kanal 31 nunmehr in Verbindung mit dem Abluftkanal 29. Der Druck
über ,der Membran 2 sinkt, worauf sich die Membran unter dem Einfluß der Ventilfeder
36 wieder nach oben bewegt. Die Folge davon ist wiederum eine Bewegung des Steuerkolbens
nach oben, so lange, bis wiederum Gleichgewicht zwischen dem Steuerdruck und der
Spannung .der Feder 2i herrscht.
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Auf ,diese Weise werden die auf das Regelventil einwirkenden Störungen
des Gleichgewichtszustandes selbsttätig ausgeglichen.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt der Einfachheit halber
ein einseitig beaufschlagtes Regelventil. Die für zweiseitige Beaufschlagung vorgesehenen
Steuerkanäle 30 und 27 kommen hierbei nicht zur Wirkung. Die Bohrungen. iq.b
und 34 sind daher bei einseitigem Betrieb verschlossen.