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Einrichtung zum Verhüten des Einfrierens von Reglern in Gas-, Dampfader
Flüssigkeitsleitungen Die Erfindung bezieht sich auf Regler in Gas-, Dampf- oder
Flüssigkeitsleitungen, bei denen der Ventilkegel eines in die Leitung geschalteten
Ventils mittels eines Impulsorgans in Abhängigkeit von dem Druck gesteuert wird,
der an einer bestimmten Stelle in der Leitung herrscht. Als Impulsorgan kann beispielsweise
eine Membran, ein Federrohrbalg oder ein ähnlich wirkendes druckempfindliches Glied
dienen. Die Stelle der Leitung, deren Druck für die Regelung maßgebend ist, kann,
in Strömungsrichtung gesehen, sowohl vor als auch hinter dem Ventil liegen. Der
Druck hinter dem Ventil wird beispielsweise dann zur Regelung benutzt werden, wenn
die Einrichtung als Druckminderer wirken soll.
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Bei den bekannten Reglern dieser Art: wirkt auf das Impulsorgan, welches
den Ventilkegel steuert, das in der Leitung strömende Medium unmittelbar ein. Die
Verbindung zwischen der Leitung und dem Impulsorgan kann dabei entweder durch den
hohlen Ventilschaft oder auch durch eine besondere Impuls-Leitung hergestellt sein.
Im letzteren Fall ist es möglich, den Druck an einer beliebigen, von dem Ort des
Ventils entfernten Stelle der Leitung zur Regelung heranzuziehen. Es zeigt sich
nun, daß derartig ausgebildete Regler die Neigung haben, unter bestimmten Betriebsverhältnissen
einzufrieren. Ist der Regler mit seinem Impulsorgan beispielsweise im`' Freien oder
in einem nicht geheizten Raum angeordnet, so kann die in dem Impulsgehäuse oder
in der Impulsleitung befindliche Flüssigkeit in der kalten Jahreszeit gefrieren.
Auch wenn es sich nicht un eine Flüssigkeitsleitung handelt; sondern wenn das strömende
Medium ein Gas oder Dampf ist, kann das
Impulsorgan einfrieren,
da sich in ihm leicht Kondenswasser ansammelt. Dient das Ventil zur Regelung des
Durchflusses von kalter Sole, so kann das Einfrieren auch schon bei Außentemperaturen,
die noch über dem Gefrierpunkt liegen, eintreten. Der Grund für die Neigung zum
Einfrieren liegt in jedem Fall darin, däß in dem Gehäuse des Impulsorgans bzw. in
der Impulsleitung keinerlei Strömung mehr stattfindet, so daß die dort befindliche
Flüssigkeit wesentlich niedrigere Temperaturen annehmen kann, als sie in der Leitung
selbst vorhanden sind.
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Die Erfindung bezweckt, bei Reglern der genannten Art das Einfrieren
zu verhüten. Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Impulsorgan
nicht mehr mit dem in der Leitung strömenden Medium in unmittelbarer Berührung steht,
sondern der Einwirkung des Druckes in einer tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit
unterliegt und daß ein besonderes Zwischensteuerglied vorgesehen ist, welches an
der für die Regelung maßgebenden Stelle der Leitung mit dem in dieser strömenden
Medium in Berührung steht und dessen Druckänderungen in entsprechende Druckschwankungen
der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit umsetzt. Als tieftemperaturbeständige
Flüssigkeit kann dabei in bekannter Weise z. B. Öl, Toluol od. dgl. verwendet
werden.
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Das Zwischensteuerglied kann seinerseits ähnlich -,vie das Impulsorgan
durch eine Membran oder einen Federrdhrbalg gebildet werden: Eine Membran wäre dabei
so anzuordnen, daß sie auf der einen Seite mit dem Innern der Leitung in Verbindung
steht, während sie auf der anderen Seite von einem Gehäuse umgeben ist, das mit
der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit angefüllt und mit dem Gehäuse des Impulsorgans
verbunden ist. Besonders zweckmäßig ist jedoch die Verwendung eines Federrohrbalges
als Zwischensteuerglied. Die feststehende Grundplatte des Federrohrbalges bildet
dann vorteilhaft den Abschluß eines ihn umgebenden, mit der tieftemperaturbeständigen
Flüssigkeit gefüllten Gehäuses. Die Verbindung des Innenraumes des Federrohrbalges
mit der Leitung kann dabei über eine in der Grundplatte angebrachte Öffnung hergestellt
sein.
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Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß das Prinzip der Erfindung nicht
nur dann anwendbar ist, wenn es sich darum handelt, ein Ventil in Abhängigkeit von
dem Druck an einer bestimmten Stelle der Leitung zu steuern. An Stelle des Druckes
kann beispielsweise auch die an einer bestimmten. Stelle der Leitung in dieser herrschende
Temperatur die regelnde Größe bilden. In, diesem Fall müßte dann das Zwischensteuerglied
sinngemäß so ausgebildet sein, däß es die Temperaturschwankungen des in der Leitung
strömenden Mediums in entsprechende Druckänderungen der tieftemperaturbeständigen
Flüssigkeit umwandelt.
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Das Impulsorgan, welches den Ventilkegel steuert und zweckmäßig mit
diesem fest gekuppelt ist; kann, wie. schon erwähnt, als Membran oder als Federrohrbalg
ausgebildet sein. Um den Sollwert der Regelung bzw. die Regelempfindlichkeit einzustellen,
wird zweckmäßig eine Feder mit einstellbarer V orspannung benutzt, die eine zusätzliche
Kraft auf das Impulsorgan ausübt. Dient als Impulsorgan ein Federrohrbalg, so kann
man die genannte Feder in Form einer Schraubenfeder in dem Innenraum des Federrohrbalges
zwischen seinem Deckel und der feststehenden Grundplatte anbringen, wobei die Einstellung
der Federvorspannung zweckmäßig von außen her mittels einer durch die Grundplatte
geführten Stellschraube erfolgt.
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Es ist ratsam, für den Ventilkegel eine Druckentlastung vorzusehen.
Hierzu kann ebenfalls. ein besonderer Federrohrbalg dienen, an dessen Deckel der
Ventilschaft befestigt ist und dessen Innenraum mit dem Eintritts- oder Austrittsraum
des Ventilgehäuses in Verbindung steht. Eine besonders einfache Konstruktion ergibt
sich, wenn der zur Entlastung des Ventilkegels dienende Federrohrbalg mit dem Impulsorgan
in einem gemeinsamen Gehäuse so angeordnet ist, daß er ebenfalls mit seiner Außenfläche
unter der Einwirkung der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit steht. Ob der Innenraum
des zur Entlastung dienenden Federrohrbalges mit dem Eintritts- oder dem Austrittsraum
des Ventilgehäuses zu verbinden ist; richtet sich in diesem Fall unter anderem danach,
ob der Druck vor oder hinter dem Ventil als Regelgröße benutzt wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt die Zeichnung einen Schnitt durch die Leitung, das Ventilgehäuse,
das Impulsorgan und das Zwischensteuerglied. Mit i ist eine Leitung bezeichnet,
der über das Ventil :2 in Richtung des Pfeiles 3 Gas, Dampf oder Flüssigkeit zuströmt.
Die Menge des in: der Zeiteinheit der Leitung i zuströmenden Mediums und damit der
rechts von dem Ventil 2 herrschende Druck hängt von der Stellung des. Ventilkegels
bzw. des Ventiltellers 6 ab, der sich in völlig geschlossenem Zustand des Ventils
auf den Ventilsitz 7 auflegt.
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Als Impulsorgan für die Steuerung des Ventilkegels 6 dient ein Federrohrbalg,
bestehend aus, dem vorzugsweise metallischen Federrohr 13, welches nach oben
hin durch einen Deckel 1q. abgeschlossen ist. Mit dem Deckel rd. ist das untere
Ende des Ventilschaftes 8 fest verbunden. Der untere Rand des Federrohres 13 ist
auf einer Grundplatte 15 befestigt, welche gleichzeitig als Abschlußdeekel für das
Impulsgehäuse io. dient.
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In dem Impulsgehäuse io befindet sich außerdem noch ein zur Entlastung.
des Ventilkegels 6 von dem Druck in dem Eintrittsraum q. des Ventilgehäuses 2 dienender
Federrährbalg, der aus dem Federrohr i i und dem Deckel 12 besteht. Die Grundplatte
dieses Federrohrbalges schließt das Impulsgehäuse nach oben hin ab und ist zweckmäßig
zwischen den beiden Flanschen befestigt, mit welchen das Ventilgehäuse 2 und das
Impulsgehäuse i o aneinandergeschraubt sind. Der Deckel i2 des zur Druckentlastung
dienenden Federrohrbalges ist ebenfalls mit den Deckel 1d. des als Impulsorgan dienenden
Federrohrbalges fest verbunden. Der Innenraum des Federrohres i i steht über eine
Öffnung in der Grundplatte 9 in unmittelbarer
Verbindung mit dem
Eintrittsraum 4 des Ventilgehäuses 2. Im Innern des Federrohrbalges 13, 14 ist eine
Schraubenfeder 16 angeordnet, welche bestimmt ist, das Federrohr 13 zu streeken.
Ihre Vorspannung kann von außen her zwecks Einstellung des Regelsollwertes mittels
einer Stellschraube 17 verändert werden.
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Das Impulsgehäuse io steht über die Impulsleitung 5 mit dem Gehäuse
ig des Zwischensteuergliedes in Verbindung. Als Zwischensteuerglied dient ein Federrohrbalg,
bestehend aus dem Federrohr 21, das durch den Deckel 22 abgeschlossen und an einer
feststehenden Grundplatte 20 befestigt ist. Das Gehäuse ig ist mit Hilfe von Flanschen
an ein kurzes Rohrstück 23 angeschraubt; welches an derjenigen Stelle der Leitung,
deren Druck für die Regelung maßgebend sein soll, in die Leitung mündet. Zwischen
die beiden nicht näher bezeichneten Flansche ist die Grundplatte 2o des Federrohrbalges
21, 22 gelegt. Über eine Öffnung 25 in der Grundplatte 20 steht der Innenraum des
Federrohrbalges mit der Leitung in Verbindung. Der Federrohrbalg 21, 22 ist also
mit dem in der Leitung befindlichen. Medium angefüllt, während der Zwischenraum
zwischen seiner Außenfläche und dem Gehäuse ig ebenso wie der freie Raum des Impulsgehäuses
io und der Impulsleitung 5 mit: tieftemperaturbeständiger Flüssigkeit angefüllt
ist.
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Wenn nun in der Leitung i Druckänderungen auftreten, so bewegt sich
der Deckel 22 des als Zwischensteuerglied dienenden Federrohrbalges auf und nieder.
Dadurch wird aber der Druck in der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit 24 entsprechend
erniedrigt oder erhöht, und diese Druckschwankungen rufen eine Streckung bzw. Verkürzung
des Federrohres 13 und damit ein Heben und Senken des Ventilkegels 6 hervor. Nimmt
beispielsweise der Druck in der Leitung i zu, so steigt auch der Druck der tieftemperaturbeständigen
Flüssigkeit. Dieser Druck wirkt sowohl auf die freie Stirnfläche des zur Entlastung
des Ventilkegels dienenden Federrohrbalges i 1, 12 als auch auf die freie Fläche
des Deckels 14 des Impulsorgans ein. Da letztere aber infolge des Unterschiedes
in den Durchmessern der Federrohre i i und 13 die größere ist, wird durch die Druckzunahme
in der tieftemperaturbeständigen Flüssigkeit 24 das Federrohr 13 zusammengedrückt,
das Federrohr ii dagegen gestreckt werden. Der freie Durchtrittsquerschnitt durch
das Ventil wird kleiner, und der Druck in der Leitung i hinter dem Ventil 2 wird
wieder auf den vorgeschriebenen Punkt erniedrigt. Das Umgekehrte tritt ein, wenn
der Druck in der Leitung i auf der rechten Seite des Ventils 2 zu niedrig werden
sollte.