DE1450504A1

DE1450504A1 - Servomechanismus zur Ventilklappenbetaetigung

Info

Publication number: DE1450504A1
Application number: DE19651450504
Authority: DE
Inventors: Henri Magrez
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1964-01-30
Filing date: 1965-01-19
Publication date: 1968-12-05
Also published as: CH427368A; NL6500959A; GB1034142A; LU47749A1; FR1391961A; ES308206A1; BE657959A

Description

Dr. Expl.

Patentanwalt

Dr. Hans Ulridi May

8t>4ünchen2 .

Ottostr. Ia-TeI. 593682 1450504

B. 1085-3 München, den 19. Januar 196li

Dr.i-i./Eh

G-1-P-50/167

Üomuissariat ä I¹ Energie Atoniique in Paris / Frankreich Servomechanismus zur Ventilklappenbetätigung

Die Erfindung betrifft einen Servomechanismus zur Betätigung einer Ventilklappe.

Es ist bereits bekannt, Vorrichtungen zu verwenden, durch, die die Stellung der Ventilklappe eines pneumatischen Ventils mit deiii empfangenen Befahl verglichen und die eventuelle Abweichung korrigiert wird. Iia allgeiaeinen umfassen diese mit der Ventilklappe verbundenen Vorrichtungen ein elastisches System, dessen μ Rückstellkraft der KlapxDenversteilung proportional ist und ö« sich mit einem die Regelung der Stellung bewirkenden modulierten Druck in Gleichgewicht befindet. Dieser Druck wird in einem faltenbalg empfangen, der von eineu liebe lärm getragen wird, an dessen anderer Seite das elastische S/stem befestigt ist. Jede herstellung der Ventilklappe bezüglich ihrer normalen, dem im ji'altexibalg herrschenden Druck entsprechenden Stellung führt zu einer Dehnung oder um.·. ZuaauiHenar Au..eu der ii'cu.er, - d.n. zu ei.-.■-·

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Hebelarms bewirkt. Eine mit diesem fest verbundene- Scheite yer— schiebt sich dadurch vor einer Düse, die an der Leitung für das den Servomotor des Ventils versorgende Druckmedium angeordnet "■■"-'. ist. Die folgende Druckveränderung dieses Mediums bewirkt die Verschiebung der--Ventilklappe in Gegenrichtung zur ursprünglichen Abweichung. ' .

Bei diesen Vorrichtungen ist die Beziehung zwischen demmodulierten Druck und der Klappensteilung stets linear. Man kann daher die Ventilkennliriie, d.h. die Beziehung zwischen demt modu-

und der
lierten Druck P/durch das Ventil gehenden FlÜ3sigkeitsmenge Q , nicht verändern, wobei die Beziehung zwischen Q und der Ventilklappenstellung ζ ein Konstruktionsmerkmal des Ventils ist, das durch die der Ventilklappe gegebene Form festgelegt ist.

Im Gegensatz dazu ermöglicht die Erfindung unter Erhaltung der Vorteile der oben beschriebenen Stellnechanismen, eine nicht notwendigerweise lineare Beziehung zwischen der Ventilklappenstellung χ und. dem modulierten Druck Έ festzulegen und diese Beζiellung Jederzeit durch einfache und schnell: durchzuführende ; i.iaßnahmen zu verändern. Sie: ermöglicht so, je nach den Erf order- ; nissendes zu lös enden Regelproblems,; die !Kennlinie der Funktion Q (P) zu verändern, d.h. beispielsweise einem rasch; öffnenden Ventil eine proportional oder prozentual gleichverlaufende ; Kennlinie zu geben. ■ ■ ^:. ' ■' ' ' - >■ ',

Erfindungsgemäß v/ird daher ein Servomechanismus zur Ventilklappeiibetätigung votg§serlagen, der einen die Verschiebung der Ventil- ;

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kXapx>e (des Ventilkörpers) bewirkenden pneumatischen Servomotor, eine Druckgasveraorgungsleitung für den Servomotor, eine die Üjeitung mit der Atmosphäre verbindende Düse, Betätigungsvorrichtungen für die Verschiebung eines eine Abdeckplatte für die tragenden Hebelarms bezüglich der Düse und diesen Hebelarm der: Yentilklappe verbindende elastische Vorrichtungen auf-

, ,,^t))Bi diooe elastischen Vorrichtungen Einrichtungen auf- ^'J weisen,- um iiire !Me^samlLeit in Abhängigkeit von der Ventilläap-

-rn.

Xm folgenden, si V orr:l·-- "'■-■·-.■ · ■ »..'..·

.-;.' die beigefügten Figuren 1, 3a,

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t äseigt oinen sche.-.utiscr,.--?.-*. öüLüitt der erri^daa^sj Vorrichtung Im Fail» daJ ias o'jal-ou .ilt veränderlicher Biegsamlceit aus ;*„el i!^vedßa?;i ¹OeGt;:at, - ...χ ■....,.. äie eine parallel zur zu betätigenden Vexitjilsta.*.-.;■ :..« iie andere

seilkaftcht zu dieser Ventilstange verläai,%.

2a zeigt ein elastisohes System, v/ie es in den bisher bek»iuaten Ventilen verwendet wird. Es weist nur eine einzige ]?ed»r auf, die parallel zur Ventilstange verläuft.

2b gibt die dem System der Fig. 2a entsprechende Kurve χ * £ (P) wieder, wobei der modulierte Druck P als Abszie*e und die Ventilklappenstellung χ als Ordinate aufgetragen sind.

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Fig..3a zeigt eine andere Aus fülirungs form der erf indunga gemäß en Vorrichtung, die nur eine senkrecht zur Ventilstange verlaufende Feder benutzt.

Pig. 3To gibt die der Ausführungsform der Fig. 3a entsprechende Kurve x= f (P) wieder.

I¹Xg. 4 und t? zeigen andere Aus führungs formen des Systems mit veränderlicher Biegsamkeit.

Im besonderen Pail der Fig. 1 wird die durch die Federn 1 und 2 gekennzeichriet-e erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines pneumatischen Ventils mit Hembranservomotor benutzt. Die Klappe (der Körper) 3 dieses Ventils verschließt mehr oder weniger die Leitung 4 und sitzt fest an der Stange 5, die mit der Membran 6 starr verbunden ist. Eine Feder 7 kompensiert die auf diese Membran durch den Druck:aer ihr auf einer Seite durch die Leitung 8 zugeführten Druckluft ausgeübte: Kraft.

Die Leitung ο weist unterhalb einer Verengung 9 eine Düse 40· auf, uie sich zur freien Luft öffnet und mehr oder weniger durch die Platte 11 verschlossen die Veränderung des der Membran 6 übermittelten Luftdrucks ermöglicht. Die Platte'11 wird von einem waagerechten Hebelarm 12 getragen, der einen festen Hebelpunkt auf einer,Schneide 13 hat. An diesem Hebelarm ist andererseits der Faltenbalg 14 befestigt, in den durch die Leitung 15 die das Steuersignal auslösende Luft unter moduliertem Druck eingeleitet :^:.;ird. Am anderen Ende des Hebelarms 12 ist mittels einer Mutter 16 die Spiralfeder 1 mit senkrechter:Achse befestigt. Baa andere

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Ende der Feder 1 ist mit der Mittelwindung der Feder 2 verbunden. Die letztere'verläuft mit einer waagerechten Achse und ist an ihren beiden Enden mittels Muttern'17 lind 18 an Haltern befestigt, die mit der Stange 19 fest verbunden sind; die Stange 19 wiederum ist mit der Ventilstange b verbunden.

Wenn der Druck der dem Faltenbalg 14 zugeiührten Luft verändert wird, bewirkt die Aufhebung des Gleichgewichts der auf den liebelarm 12 wirkenden Kräfte nacheinander; Die Verschiebung der .Platte f| 11 vor der Düse 10, die Veränderung des auf die lleidbran G ausgeübten Drucks, die Verschiebung der Stange !?, des Ventilkörpers 3 iind der Stange 19, die Verformung der Federn 1 und 2; und ein neues Kräftegleichgewicht stellt sich ein.

Man kann die relativen Biegsamkeiten der Federn 1 und 2 an den Schrauben 16,17 und Io einstellen.

Im Extremfall, wenn die Feder 2 durch ein starres Element er- -

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settst wird, kommt man wieder au den bisher bekannten Aiisführungs- ^ formen zurück (Fig. 2a). Die Rückstellkraft der Feder 1 ist ihrer Dehnung proportional, die der Verschiebung des Veiitilkorpers gleich ist, da das mit dem Hebelarm 12 verbundene Federende als starr betrachtet werden kann. Die Kurve der Veränderung der Ventilkörperstellung χ in Abhängigkei b vom modulierten Luftdruck P ist daher eine Gerade, wie in Fig. 2b dargestellt, deren Steigung von der Spannkraft der Feder abhängt.

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Wenn man in Gegensatz dazu-der Feder 1 ein praktisch unendliche Steifheit gibt, so daß sie einen starren Stab entspricht (Fig. 3a) ist die Beziehung χ = f (P) nicht linear. Zu Beginn der Verformung entspricht einer geringen Veränderung des modulierten Drucks P eine verhältnismäßig große Verschiebung dx, und zwar umso mehr, je weicher die leder ist; die einem gleichen dP eilt sprechende Verschiebung dx nimmt jedoch in dem Maße ab, wie sich der Ventilkörper in Richtung des Verschlusses .des Ven- .< tils verschiebt (iu Sinn wachsender x-¥erte). Die Kurve χ = f (P) nimmt in diesem Fall eine Form ähnlich der in Fig. 3b dargestellten an. Ihre Krümmung erhöht sich nit der Nachgiebigkeit der Feder 2, die ciureh die Schrauben Vj und 18 eingestellt wird.

So kann man durch gleichzeitige Einstellung der beiden Federn 1 und 2 mit Hilfe der Schrauben 16,17 und 18 für eine bestimmte Variationsbreite des modulierten Drucks eine ganze Reihe von Kennlinien der Veränderung von i-i in Abhängigkeit von P und folglich der charakteristischen Funktionen Q (P) erhalten. Die. Form der Kurven χ = f (P) liegt zwischen denen der beiden oben angegebenen Extremfälle (Fig. 2b und 3b).. -

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Claims

Patentansprüche

1.) Servomechanismus zur Ventilklapi^enbetätigung, der einen die Klappenversehiebung bewirkenden pneumatischen Servoiuotor, eine Druckgaszuleitung fur den Servomotor, eine Düse zur "Ver bindung der" Leitung mit der Atmosphäre, Steuervorrichtungen, um bezüglich, dieser Düse einen Hebelarm cu verschieben, der eine Abdeckplatte flir die Düse trägt, und den Hebelarm nit der ^ Yentilklappe verbindende elastische Vorrichtungen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Vorrichtungen Einrichtungen aufweisen, um ihre Biegsamkeit in Abhängigkeit von der Veiitilklappenstellung zu verändern.

2.) Servomechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel eine Spiralfeder (1) mit parallel zur Verschiebungsrichtung der Ventilklappe (3) verlaufender Achse umfassen, die mit der Ventilklappe (3) über zwei schräg J und im wesentlichen symmetrisch zu dieser Richtung verlaufende

Federn verbunden ist.

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