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Differenzdruckrelais Die Erfindung betrifft ein Differenzdruckrelais,
bei dem die Differenz zwischen zwei veränderlichen Drücken dazu verwendet wird,
einen dritten abhängigen Druck zu überwachen und zu steuern.
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Es handelt sich um ein Gerät, dessen Empfindlichkeit gegenüber Druckschwankungen
leicht einstellbar ist und frei dem der abhängige Druck von der Druckdifferenz derart
gesteuert wird, daB mit wachsender Differenz zwischen den variablen Eingangsdrücken
der abhängige Druck wächst. Dies wird in der Hauptsache mit Hilfe eines Balkens
erreicht, der auf einem Zapfen schwenkbar gelagert ist, und der eine von der Druckdifferenz
abhängige Kraft auf ein Steuerventil überträgt. Das Drehmoment einer dem abhängigen
Druck proportionalen Kraft wird entgegenwirkend auf den Balken übertragen. Die Druckkräfte
werden mit einer vom gesteuerten Druck abgeleiteten Kraft derart ausgewogen, daß
eine Verstärkung oder Abschwächung des vom Differenzdruck herrührenden Drehmoments
und damit des gesteuerten Drucks eintritt.
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Dabei kann der Angriffspunkt der dem abhängigen Druck proportionalen
Kraft über ein Stück des Balkens verschoben werden, so daß die ' Empfindlichkeit
der Anordnung verschiedenen Betriebsbedingungen angepaßt werden kann.
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Darüber hinaus kann durch Umsetzen einer Feder und durch Umwechseln
der Druckanschlüsse
dasselbe Gerät auch einen mit wachsender Druckdifferenz
fallenden abhängigen Druck liefern.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung werden die beim Betrieb des
Geräts auftretenden Bewegungen der Membraneh und--VerschluBbälge über den ganzen
Anwendungsbereich so gering, daß die Änderungen der wirksamen Oberflächen und der
Federspannungen vernachlässigbar klein bleiben.
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Außerdem ist durch gekoppelte Verschlug- und Ausgleichsventile dafür
gesorgt, daß beim 'Einschalten . einer zu großen Druckdifferenz keine Schäden auftreten
können.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung
erläutert.
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In der Zeichnung bedeutet Fig. i einen Aufriß des gesamten Relais,
Fig. 2 einen Schnitt entlang, -der Linie B-B aus Fig. i, , Fig.3 das Steuerventil,
einen in vergrößertem Maßstab gezeichneten Ausschnitt aus Eig..2. Fig.4 einen Teilschnitt
durch das Verschlußventil entlang der Linie A-A aus Fig. i, Fig. 5 einen Teilschnitt
durch das Ausgleichsventil entlang der Linie C-C aus Fig. i: Ein Kasten zur Aufnahme
des frei beweglichen Ventilteils i besteht aus zwei Hälften 2 und 3, die durch Zapfen
und @ Bolzen zusammengehalten werden und eine innere Kammer 4 frei lassen.
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Eine Membran 5, die einerseits an der Kastenhälfte 2, andererseits
am Ventilteil i befestigt ist, teilt die Kammer 4 in zwei Teile 4° und 4e.
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Die Drücke, deren Differenz den abhängigen Druck steuert, werden durch
gekoppelte Drehventile 6 und 7 zu beiden Seiten der Membran den Kammern 4a und 4b
zugeleitet: Das Ausgleichsventil 7 hat eine Stellung, in der der durch dieses Ventil
tretende Druck in beide Kammerhälften eingeleitet wird, eine andere Stellung, bei
der der Druck nur zu einer Kammerhälfte Zutritt hat.
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Der Kasten 2, 3 hat in der Mitte eine zylindrische Bohrung; an den
Ansätzen des Ventilteils i sind Balgdichtungen8 und9 befestigt, welche die beiden
Hälften der Kammer 4 gegen an beiden Seiten anliegende; ebenfalls durchbohrte Platten-o
_ und i i abschließen. Die Balgdichtungen 8 und 9 sind gegen die Ansätze des Ventilteils
i durch Zusammenschrauben der Stangen 12, 12° abgeschlossen, die durch die Dichtungen
8 und 9 hindurchragen.
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Die Stange 12 trägt in der Mitte ihres oberen Endes eine konische
Vertiefung 13; in der die Spitze einer Schubstange 14 ruht. Die Stange 12° trägt
an ihrem unteren Ende eine Muffe 15, auf der sich eine Feder 16 abstützt, die durch
eine Stellschraube 17 und durch eine Kontermutter 18 justiert werden kann.
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Ein kastenförmiges Gußstück i9 wird von einem aufgefilanschten Hals
2o getragen, durch den hindurch die Schubstange 14 verläuft.
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Im Gußstück i9 ruht ein Balken 2-1 in einem Schneidenlager 22; das
von einer am Boden des Gußstücks befestigten Konsole 23 gehalten wird. In eine konische
Vertiefung 24 in der Nähe der Stabmitte ragt ein am Ende der Schubstange -14 justierbar
angebrachter Spitzzapfen 25 hinein; ein von einer schwachen, justierbar am Boden
des Gußstücks angeordneten - Druckfeder 27 gehaltener Stift 26 hält den Balken 21
im Gleichgewicht.
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Über dem Balken 21 trägt das Gußstück i9 ein Steuerventil 28, eine
Glocke 29, in der eine Schubstange 3o an einem Balg befestigt und mit diesem beweglich
ist, und einen frei schwenkbaren Hebel 31.
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Das Steuerventil 28 ist über ein Rohrventil 33
(Fig.
3) an eine Konstantdruckleitung 32 angeschlossen und besteht aus einem frei beweglichen,
von einer Membran getragenen Ventilteil 34 und einer Kammer 35, in der der Druck
durch die Bewegungen des Ventilteils 34 gesteuert wird. In der Wand der Kammer 35
befindet sich ein Anschlug 36 zur Entnahme des gesteuerten Drucks. Die Bewegung
des Balkens 21 wird durch eine Schubstange 37, die zwischen der Unterstützung 26
und dem Ende der Schubstange 14 auf dem Balken 21 aufliegt; auf das Ventilteil 34
übertragen.
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Ein Abzweigrohr 38 führt von der Kammer des Steuerventils 28 in die
Glocke 29, so daß der Druck auf den Balg mit der daran befestigten Schubstange
30 wirkt. Diese drückt auf den Hebel 31, der mittels eines verschiebbaren
Keils 39 auf dem Balken 21 abgestützt ist. Die Stellung des Hebels 31 und des Keils
39 kann so gewählt werden, daß letzterer den Balken 21 entweder an der einen oder
der anderen Seite des Schneidenlagers 22 berührt.
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Wie oben erwähnt, wird bei einer der beiden Betriebsarten des Geräts
die Druckfeder 16 zwischen der Muffe 15 der Stange 12a und der Stellschraube 17
mit Kontermutter 18 eingesetzt. Dies ist der Fall, wenn ein Ansteigen des Differenzdrucks
ein Ansteigen des abhängigen Drucks zur Folge haben soll. Wenn umgekehrt ein mit
steigendem Differenzdruck fallender Druck erzeugt werden soll, wird die Druckfeder
16 herausgenommen und zwischen einer äni Ende der Stange 12 liegenden 'Muffe 40
und einer in den _ Hals 20 eingeschraubten Muffe 41 eingesetzt.
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Die Arbeitsweise des Geräts ist folgende: Angenommen, man will durch
ein verhältnismäßig leichtes Anwachsen der Druckdifferenz einen steigenden Druck
haben. Nachdem die Feder 16 richtig eingesetzt ist, wird der Keil 39 am Hebel
31 so eingestellt, daß letzterer zwischen dem Schneidenlager 22 und dem benachbarten
linken Ende des Balkens 21 aufliegt. Der höhere der beiden Drücke wird der Kammer
4b und der niedrigere der Kammer 4" zugeführt. Die gekoppelten Ventile 6 und 7 werden
so bedient, daß anfänglich die beiden Drücke ausgeglichen sind und so eine Überbeanspruchung
der Membran 5 vermieden wird.
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Die Ventile 6 und 7 sind in Fig. 4 und 5 genau dargestellt. Das Ausgleichsventil
7 hat radiale und axiale Schlitze 42 und 43, die die Verbindung mit den Kammern
4b und 4a herstellen. Das Verschlußventil 6 bedient zwei Druckzuleitungen 45 und
46.
Die Verbindung der Druckzuleitung 45 mit der Kammer 4h wird
durch eine Bohrung 47, die Verbindung der Druckzuleitung 46 mit Kammer 4° durch
drei Bohrungen 48, 49 und 5o bewirkt.
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Die Ausnehmungen an zwei Ventilgriffen 51 und 52 sind so konstruiert,
daß das Ausgleichsventil ? geöffnet sein muß, bevor das Verschlußventil 6 geöffnet
werden kann. Daran anschließend kann das Ausgleichsventil 7 geschlossen werden,
damit die Druckzuleitungen 45 und 46 in alleinige Verbindung mit den zugehörigen
Kammern 4b und 4° kommen.
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Die an der Membran 5 liegende Druckdifferenz bewegt die Membran und
damit die Schubstange 14 gegen den Balken 2r. Dieser dreht sich um einen zur Druckdifferenz
proportionalen Betrag um das Schneidenlager 22. Der Balken 2 1 drückt die Schubstange
37 nach oben, so daß Druck aus der Konstantdruckleitung 32 über das Rohrventil 33
in die Kammer 35 eintritt. Der Druck steigt dort an, bis die von der Schubstange
37 ausgeübte Kraft die der Stange 14 kompensiert.
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Der in die Glocke 29 geleitete Druck drückt auf den Balg und überträgt
durch die Schubstange 30 eine Kraft auf den Hebel 31. Der Keil 39 drückt also auf
der der Schubstange 37 gegenüberliegenden Seite des Schneidenlagers 22 den Balken
21 nach unten. Diese Kraft verstärkt das auf den Balken 21
ausgeübte Drehmoment
und damit den bei Arischluß 36 abnehmbaren Druck.
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Durch Verschieben des Keils 39 kann der Verstärkungsfaktor reguliert
werden.
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Wenn die Differenz zwischen den Eingangsdrücken über einen großen
Bereich veränderlich ist, kann der Hebel 31 umgesetzt werden, so daß die von der
Schubstange 30 übertragene Kraft an der Seite des Balkens 21 angreift, an
der das Steuerventil 28 diesen über die Schubstange 37 nach unten drückt.
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Wenn umgekehrt ein mit steigendem Differenzdruck fallender Kontrolldruck
verlangt ist, wird die Druckfeder 16 an der anderen Seite der Membran 5 eingesetzt
und der größere der beiden Eingangsdrücke in Kammer 4a geleitet. Das Gerät arbeitet
dann wie oben beschrieben, mit dem Unterschied, daß sich alle Teile in der entgegengesetzten
Richtung bewegen.