DE467985C - Vorrichtung zur selbsttaetigen Einregelung stroemender Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Einregelung strömender Medien (z. B. von Gasen, Flüssigkeiten, Pulvern, Elektrizität usw.) in Abhängigkeit von einer beliebigen, konstant zu haltenden Zustandsgröße (z. B. des Druckes oder der Temperatur), gleichgültig, ob die Schwankungen dieser Größe von der Strömungsgeschwindigkeit jenes Mediums abhängig sind oder nicht.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Strömung des zu regelnden Mediums durch eine Haupt- und eine Hilfsregelung überwacht wird, die beide von der konstant zu haltenden Zustandsgröße beeinflußt werden, und zwar erfolgen bei einer Änderung jener Zustandsgröße so lange Regelstöße der Hilfsregelung in gesetzmäßiger Folge bzw. periodisch, bis der Normalzustand wieder hergestellt ist, während die Hauptregelung, und

ao zwar stufenweise, nur dann einsetzt, wenn die algebraische Summe der Hilfsregelstöße einen vorbestimmten Wert überschreitet, wor-" auf nunmehr die Hilfsregelung wieder allein die Konstanthaltung der Zustandsgröße über-

nimmt und erst bei Überschreitung ihrer Regulierfähigkeit von der Hauptregulierung unterstützt wird. Die Zeitdauer der Hilfsregelstöße kann konstant oder eine Funktion der Schwankung jener Zustandsgröße sein.

Die Haupt- und Hilfsregulierungen werden vorzugsweise auf elektrischem Wege durch das Überwachungsorgan betätigt. Eine wichtige Ausbildung dieses letzteren _umfaßt daher Vorrichtungen, welche zu einem periodischen Kontaktschluß geeignet sind, und zwar für= Zeitabschnitte, welche ihrerseits besonders den Wertschwankungen der zu kontrollierenden Zustandsgröße proportional sind. Wenn z. B. bei der Temperaturkontrolle die Temperatur in die Nähe des gewünschten Wertes kommt, so wird sich nur eine kurze Kontaktzeit ergeben und eine entsprechend geringe Korrektur. Wenn andererseits die Abweichung vom gewünschten Wert groß geworden ist, so erfolgt eine längere Kontaktperiode und mithin auch eine stärkere Korrektur.

Bei dem bisherigen Reguliersystem war es üblich, die Flüssigkeitsströmung, ζ. B. die Brennstoffzufuhr zu einem Ofen oder einem anderen Heizapparat, lediglich dadurch zu regeln, daß man den Durchlaß eines Ventils in der Brennstoffleitung entsprechend d.er gewünschten Änderung der Brennstoffzufuhr variierte. Bei der üblichen Ventilkonstruktion wird aber dadurch keine proportionale Änderung der Strömung erreicht, weil bekanntlich durch die verringerte Öffnung die Flüssigkeit mit größerer Geschwindigkeit strömt als durch die weitere Öffnung, wodurch eben eine strenge Proportionalität zwischen

Ventilhub und Brennstofflänge nicht erreicht wird. Diese Erscheinung ist besonders dann störend, wenn eine genaue Kontrolle der Flüssigkeitsmenge hinter dem Ventil, also in Richtung zur Verbrauchstelle, erwünscht ist.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch umgangen, daß zwei Hilfsventile neben dem Hauptventil vorgesehen werden. Dieses ίο letztere wird so* eingestellt, daß es etwas weniger als die normal erforderliche Menge durchläßt, und seine Öffnung wird durch die Hauptregulierung festgesetzt. Eines der Hilfsventile ist normalerweise geöffnet, das andere geschlossen. Diese Ventile werden durch Hilfsregulierung in Abhängigkeit von den Temperaturschwankungen des zu heizenden Mediums betätigt, und das Öffnen oder Schließen derselben verursacht eine stoßweise Brennao stoffVersorgüng in der bereits beschriebenen Art, Diese Stöße nehmen an Wert immer mehr ab und nähern sich der Null; wenn alber abnormale Bedingungen dies verhindern, tritt die Hauptregulierung in Aktion und stellt das Gleichgewicht wieder her.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Flüssigkeitsstrom unabhängig von irgendwelcher besonderen Ventilstellung reguliert, und zwar direkt durch Kontrolle der Druckhöhe in der Speiseleitung, also desjenigen Faktors, welcher die Flüssigkeitsströmung ursprünglich beherrscht. Um die Druckhöhe und mithin die Strömung durch das Überwachungsorgan zu ändern, wird dasselbe zum Druck in Beziehung- gebracht. Diese Ausführungsform der Erfindung wird besonders für automatische Kombinationen von Druckschwankungen vorgesehen, und zwar durch Ändern der Ventilöffnungen zwischen Quelle und Leitung zum Verbrauchsort.

Bei dieser Abänderung wird die Strömungsregulierung durch Kontrolle des mittleren Druckes auf der der Quelle zugewandten Seite des Ventils erreicht in Abhängigkeit von den Schwankungen des Überwachungsorgans und auch durch unabhängige Änderung des Durchlasses zum Ausgleich irgendwelcher Druckschwankungen derFlüssigkeitsquelle. Hierdurch erreicht man eine genaue Kontrolle der Strömung durch Regulierung des mittleren Druckes, ohne daß es nötig ist, die freie Fläche der Ventildurchläßöffnung zu berücksichtigen.

Die Erfindung ist u. a. anwendbar auf Destillationsvorgänge, bei welchem durch Erhitzen von hochsiedenden ölen solche mit niedrigerem Siedepunkt gewonnen werden. Die Öle (flüssige Kohlenwasserstoffe) werden einem Zersetzungsraum in konstanter Strömung zugeführt, und die Erfindung bezieht sich auf die Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Temperatur auf einer vorbestimmten Höhe,. wobei die Brennstoffzuführung in Abhängigkeit von den Temperaturschwankungen des genannten Raumes erfolgt. Es wurde gefunden, daß eine derartige automatische Regulierung gemäß vorliegender Erfindung gegenüber der besten Handregulierung so sehr überlegen ist, daß nicht nur eine höhere Ausbeute an gewünschten Produkten erreicht wird, sondern auch eine bessere Kontrolle des Charakters dieser Produkte erreicht werden kann.

Weitere Vorteile der Erfindung gegenüber den bisher verwendeten Systemen ergeben sich aus der im folgenden beschriebenen und dargestellten Ausführungsform.

Abb. ι zeigt eine schematische Darstellung (teilweise im Schnitt) des neuen Kontrollsystems in der Anwendung auf die Temperaturregulierung von Rohrschlangen in einem Ofen.

Abb. 2 ist eine Teilansicht der Kontaktdaumen und Bürsten aus Abb. 1.

Abb. 3 ist eine Teilansicht des Kontrollmechanismus für die Hauptventile von Abb. 1.

Abb. 4 ist eine schematische Darstellung (teilweise im Schnitt) einer zweiten Ausführungsform des Kontrollsystems in der Amvendung auf die Temperaturregulierung von Heizschlangen in einem Ofen.

Abb. 5 ist ein teilweise geschnittener Aufriß des in Abb. 4 gezeigten Ventilkontrollmechanismus. Abb. 6 ist eine Teilansicht von Abb. 5. Abb. 7 ist ein teilweise geschnittener Aufriß einer Abänderung des Ventilkontrollmechanismus nach Abb. 4.

Das in Abb. 1 dargestellte Kontrollsystem betrifft die Überwachung der Temperatur am Auslaß 10 der Heizschlangen 11, durch welche in konstantem Strom Öl fließen soll, das durch den in den Ofen 13 eingebauten Brenner 12 auf die Destillationstemperatur erhitzt wird. Ein Thermoelement 14 oder ein anderes geeignetes Meßinstrument ist an dem Punkte angebracht, dessen Temperatur überwacht werden soll. Die beiden Schenkel des Thermoelements 14 werden mit einem Galvanometer oder Potentiometer 15 verbunden, welches letztere einen veränderlichen Widerstand 16, ein Normalelement 17 und die Spulen 18 und 19 umfaßt. Der Ausschlag des Galvanometers wird durch Einstellung des veränderlichen Widerstandes 16 überwacht. Für die Meßanordnung ist es belanglos, ob die elektromotorische Kraft des Thermoelements unter Benutzung der Brückenschaltung und eines Normalerements oder unmittelbar auf das GaI-vanometer wirkt. Die Galvanometernadel ist bei 20 angedeutet; sie schwingt in waagerech-

ter Ebene entsprechend den Temperaturschwankungen des Thermoelements 14.

Zwei Winkelhebel 21 und 22 sind bei 23 und 24 gelagert und derart angebracht, daß die Galvanometernadel 20 beim Ausschwingen aus ihrer Normallage unter den einen oder den anderen Arm der Winkelhebel zu liegen kommt, sonst aber außer deren Bereich liegt. Unterhalb der Galvanometernadel 20 ist eine Klinke 25 angebracht, welche durch einen geeigneten, schematisch bei 26 angedeuteten Mechanismus periodisch mit der Nadel 20 in Berührung gebracht wird, die bei ausgeschwungener Lage auf einen der Winkelhebel 21 und 22 drückt und dieselben ablenkt. Ein Waagebalken 27 kann um einen Zapfen 28 schwingen, wobei die Vorrichtung 29 durch Federdruck eine Dämpfung hervorbringt. Der Balken 27 ist mit Bolzen 30 und 31 versehen, der-

ao art, daß eine geringe Bewegung eines der Winkelhebel 21 und 22 einen Ausschlag des Balkens 27 in entsprechender Richtung bewirkt und dabei eins der isolierten Kontaktstücke 32 und 33 in den Bereich der Gegenkontakte 34 und 35 bringt, die auf einem Halter 36 isoliert angebracht sind. Dieser Halter 36 wird durch eine nicht gezeichnete Vorrichtung in ständiger Umdrehung gehalten, wobei Schleifbürsten 37 und 38 eine leitende Verbindung mit den rotierenden Kontaktdaumen 34 und 35 ermöglichen.

Die Kontaktdaumen 34 und 35 (Abb. 1) sind in Abb. 2 nochmals dargestellt. Ihre Form erlaubt eine veränderliche Kontaktzeit mit Hebel 27, und zwar in Abhängigkeit von der Größe der Temperaturschwankungen. Diese Abhängigkeit kommt dadurch zustande, daß die Nadel 20 des Galvanometers bei ihren periodischen Hubbewegungen mit zunehmendem Ausschlag eine' immer größere Winkeldrehung des beweglichen Gegenstückes 21 bzw. 22 bewirkt, welche seinerseits die Gegenkontakte 32 bzw. 33 mehr oder weniger den umlaufenden Kontaktdaumen 34 bzw. 35 nähert, wodurch die Kontaktzeit in gleichem Maße verändert wird. Um auch eine unabhängig von der Größe jener Winkeldrehung konstante Kontaktzeit mit Balken 27 zu ermöglichen, können die Daumen aus einem Isolator bestehen, während nur an ihren Spitzen leitende Stücke 34^s angebracht sind, die durch die Verbindungsleitung 34* mit einem Schleifring und mithin mit Bürste 37 elektrisch verbunden sind. Dasselbe Ergebnis einer interinitiierenden, aber konstanten Kontaktzeit kann auf mannigfache andere Weise erreicht werden.

Der Brenner 12 wird mit flüssigem Brennstoff von Quelle 40 gespeist und die Brenn-Stoffzuführung durch die Kontrollvorrichtung 41 reguliert. Diese letztere umfaßt eine dreifache Rohrverzweigung 42, 43, 44, die auf der einen Seite mit der Brennstoffquelle 40, auf der anderen mit der Speiseleitung 45 verbunden ist, die ihrerseits zum Brenner 12 führt. Der Hauptstrom fließt durch Rohr 42 und wird von dem Hauptventil 46 seinerseits in noch zu erläuternder Weise durch den Motor 47 geregelt. Die Rohre 43 und 44 sind Hilfsspeiseröhren und werden durch Ventile 48 und 49 kontrolliert. Das Ventil 48 ist normalerweise geöffnet, das Ventil 49 geschlossen, wie es in Abb. 1 dargestellt ist. Die Brennstoffzuführung durch die Hilfsrohre 43 und 44 wird mittels der Magnetspulen 50 und 51 kontrolliert, die ihrerseits die Stellung der Ventile 48 und 49 festlegen. Die Spulen 50 und 51 werden von Strömen durchflossen, die aus Batterie 52 oder 53 geliefert werden.

Der Brenner 12 wird mit der notwendigen Verbrennungsluft durch das Rohr 55 versorgt, das zwei Verzweigungen 56, 57 aufweist. Gegebenenfalls kann die Luft unter geeignetem Druck zugeführt werden. Der Luftdurchgang durch den Zweig 56 wird mittels des Hauptventils 58 kontrolliert, welches durch den Motor 59 gesteuert wird. Die zusätzliche Luft kann durch das Rohr 57 zuströmen, und die Menge dieser Zusatzluft wird durch die Drosselklappe 60 geregelt, deren Stellung von den Magnetspulen 61 und 62 abhängt.

Die Motore 47 und 59 sind beide umsteuerbar und in Reihe mit den Batterien 52 und 53 geschaltet, so daß sie in der einen oder der anderen Richtung rotieren können, je nachdem der eine oder der andere Batteriestromkreis geschlossen wird. Die Magnetspulen 50 und 61 sind parallel geschaltet und zusammen in Reihe mit Batterie 52, Motor 47, Motor 59, Schleifbürste 37, Kontaktdaumen 34 und Kontaktstück 32. Die Magnetspulen 51 und 62 sind ebenfalls parallel geschaltet und zusammen in Reihe mit Batterie 53, Motor 59, Motor 47, Bürste 38, Daumen 35 und Kontakt 33. Man sieht, daß der eine oder der andere dieser Stromkreise geschlossen wird, sobald der Balken 27 von seiner horizontalen Lage aus durch die Winkelhebel 21 und 22 gedreht wird. Es wird also durch die Berührung zwisehen Daumen 34 und Kontaktstück 32 der Stromkreis der Batterie 52 geschlossen und durch Berührung zwischen Daumen 35 und Kontakt 33 jener der Batterie 53. Es ist klar, daß, wenn die Motore 47 und 59 von Batterie 52 aus gespeist werden, sie sich in der einen Richtung drehen und daß, wenn der Stromkreis der Batterie 53 geschlossen wird, sie in der entgegengesetzten Richtung arbeiten. Desgleichen ist augenscheinlich, daß nur einer dieser beiden Stromkreise zu irgendwelcher Zeit geschlossen werden kann, da die Drehung

des Waagebalkens 27 gegen einen Daumen hin zur Folge hat, daß das andere Ende des Waagebalkens sich von dem anderen Daumen

' entfernt. Wenn der Balken 27 in seiner Horizontalstellung ist, so geben beide Daumen 34 und 35 ihre Gegenkontakte frei.

Das Hauptbrennstoffventil 46 und das Hauptluftventil 58 wird durch Motore 47 bzw. 59 kontrolliert, und zwar so, daß sie jeweils nur nach einer Anzahl von einzelnen Regulierstößen stufenweise wirken. Hierzu kann z. B. die Anordnung nach Abb. 3 verwendet werden. 70 stellt die Motorwelle dar, und zwar entweder von Motor 47 oder von Motor 59. Diese Welle 70 trägt eine Schnecke 71, die ein Schneckenrad 72 und Schnecke 73 bewegt, welch letztere auf das Schneckenrad 74 einwirkt. Auf der Achse des letzteren ist ein Stiftrad 75 lose aufgesetzt. Dasselbe ao wird durch den Mitnehmer 76 bewegt, sobald der Finger γγ des Schneckenrades 74 damit in Berührung ist. Das Stiftrad 75 hat nur einen einzigen Zahn 78, der in das Zahnrad 79 eingreift und es um einen Bruchteil einer Umdrehung verschieben kann. Die Zähne 80 des Zahnrades 79 sind an der Stirnseite konkav ausgehöhlt, so daß eine Drehung des Zahnrades 79 lediglich durch den Eingriff des Zahnes 78 erfolgen kann. Das Zahnrad 79 ist axial verschiebbar auf der Hubstange 81 des Ventils 46 oder 58 so angebracht, daß sich die Hubstange und damit das Ventil bei der Drehung hebt oder senkt.

Hiernach ergibt sich die Arbeitsweise ohne weiteres. Erfolgen nur vorübergehende Schwankungen der Temperatur, so wird während der Änderung der Temperatur nach oben oder unten periodisch entweder das Ventil 47 geschlossen, also jedesmal die Hilfsleitung 43 abgedrosselt, oder das Ventil 49 periodisch gehaben, also die Hilfsleitung 44 geöffnet. Wenn nach einer Reihe solcher Regelstöße die Temperaturafoweichung noch anhält, wird das Ventil 46 um einen gewissen Betrag verstellt, was sich nach je einer weiteren Reihe von Regulierstößen so oft wiederholt, bis die Temperatur wieder auf normale Höhe gekommen ist.'

In ähnlicher Weise wird zuerst die Drosselklappe 60 periodisch geschlossen und geöffnet und dabei stufenweise das Ventil 58 verstellt. Die vorübergehenden periodischen Drosselungen der Hilfsleitung 43 oder die in gleicher Weise erfolgenden Öffnungen der Hilfsleitung 44 erfolgen jedesmal vollständig und sind. also in ihrer Gesamtwirkung unabhängig von der Zeit, aber nicht vom öffinungsgrad. Die einzelnen Stöße werden in der Hauptleitung gedämpft, so daß jeweils eine annähernd konstaute, entsprechend verringerte oder erhöhte Strömung entsteht.

Abb. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Brennstoffzufuhr dadurch geregelt wird, daß die Regelvorrichtung direkt auf die Druckhöhen in der Speiseleitung zwischen Ventilen und Brenner einwirkt. Ofen 13 und Galvanometersystem 15 bleiben die gleichen wie in der Ausführungsform nach Abb. 1, aber die. Kontroll- und Regelvorrichtungen sind wesentlich geändert. Der Brenner 12' ist ebenfalls von etwas anderer Ausführung, insofern für ihn keine automatische Regelung der Verbrennungsluft vorgesehen ist.

Wie im vorhergehenden Beispiel, so'ist auch hier die Galvanometernadel derart gelagert, daß sie in der horizontalen Ebene schwingt. Schaltorgane 100 und 101 sind schwingbar innerhalb des Bewegungsbereiches der Nadel 20 montiert, aber in einer Ebene, die etwas oberhalb der Schwingungsebene der Nadel liegt. Die Schaltorgane werden normalerweise mittels Federn o. dgl. auf die Stellschrauben 102 und 103 niedergedrückt. Unterhalb der Galvanometernadel 20 ist eine Klinke 104 vorgesehen, die kontinuierlich durch irgendeine geeignete Vorrichtung, wie sie bei 105 schematisch angedeutet ist, periodisch mit der Nadel 20 in Berührung gebracht wird, wodurch eines der beiden Schaltorgane 100 oder 101 angehoben werden kann. Dies geschieht natürlich nicht, wenn die Nadel 20 in ihrer mittleren Stellung zwischen diesen Organen sich befindet, was dänii der Fall ist, wenn die gewünschte Temperatur im Ofen gerade herrscht. Die Schaltorgane 100 und ior werden durch die Leitungen 107 bzw. 108 mit den Magnetspulen 119 verbunden, die die Schalter 120 zu schließen imstande sind. Letztere werden normalerweise durch Federn in ' ihrer Öffnungsstellung gehalten. Die anderen Anschlüsse der Magnetspulen 119 sind unter sich verbunden und werden durch Leitung 121 mit dem einen Pol einer Stromquelle 122 verbunden. Der andere Pol dieser Stromquelle ist durch eine Leitung 123 mit der Klinke 104 verbunden. Die Schalter 120 kontrollieren den Strom durch die Motore 124 und 125, welche parallel geschaltet sind, und die nötige Energie mittels der Leitungen no 126 aus irgendeiner geeigneten Stromquelle, die nicht gezeichnet ist, beziehen.

Durch die periodische Aufwärtsbewegung der Klinke 104 kann die Galvanometernadel mit einem der beiden Schaltorgane 100 oder 101 in Berührung gebracht werden, je nach der Richtung, in welcher die Nadel entsprechend der Temperaturänderung durch das Thermoelement 14 albgelenkt worden ist. Der Kontakt von Klinke 104, Galvanometernadel 20 und eines der Glieder 100 oder 101 -■' schließt einen der Stromkreise durch Leitunr

gen 107 bzw. 108 und erregt die eine Magnetspule 119, die den zugehörigen Schalter 120 betätigt. Wie man sieht, sind die einander zugekehrten Enden der Glieder 100 und 101 nach oben abgeschrägt, wodurch eine mit dem Ausschlag der Galvanometernadel veränderliche Kontaktzeit erreicht wird. Dementsprechend hängen auch die Zeiten, während welcher die Motore 124 und 125 gespeist werden, von der Größe der Temperaturschwankung ab, die am Auslaß 10 gemessen wird.

Die Motore 124 und 125 kontrollieren die Stellung des Ventils 126, welches in die Verbrauchsleitung 127 zwischen Brenner 12' und Brennstoffquelle 128 eingeschaltet ist. Eine detaillierte Abbildung des Ventilkontrollmechanismus wird in Abb. 5 und 6 gezeigt. Man sieht innerhalb des Ventilgehäuses 126 das Ventil 130 in teilweise geöffneter Stellung. Letzteres ist an der Ventilstange 131 befestigt, die von der Membran 132 im Gehäuse 133 getragen wird. Letzteres ist auf dem Gehäuse 134 montiert, das seinerseits starr mit dem Ventilgehäuse 126 verbunden ist. Die Motore 124 und 125 sind ebenfalls starr mit den Gehäusen 133 und 134 verbunden.
Die Welle des Motors 124 trägt eine Schnecke, durch deren Bewegung die Schnekken 135 und 137,, bzw. die Schneckenräder 136 und 138 gedreht werden. Auf der Welle von Zahnrad 138 ist ein Zahnrad 139 lose aufgesetzt, welches einen Mitnehmer 140 hat, der durch den mit der Welle des Schneckenrades

138 fest verbundenen Finger 141 mitgenommen werden kann, so daß das Zahnrad

139 sich dreht, wenn der Finger 144 gerade eine genügende Drehung durch den Motor 124 erfährt \-ermittels der Schnecken und Schnekkenräder 135, 136, 137, 138. Das Zahnrad 139 hat einen einzigen Zahn 142, welcher in das Zahnrad 143 eingreifen und letzteres um ! einen Bruchteil einer Umdrehung mitnimmt.

Die Zähne des Zahnrades 143 tragen an ihrer Stirnseite konkave Flächen, die der Krümmung des Zahnrades 139 derart angepaßt sind, daß eine Bewegung des Zahnrades 143 nur durch Eingriff des Zahnes 142 möglich ist. Auf der Ventilspindel 131 ist verschiebbar eine Hülse 150 angeordnet, deren oberer Teil als Sitz für das eine Ende der Druckfeder 151 ausgebildet ist. Das andere Ende dieser Feder 151 drückt gegen die Unterseite der Membran 132, während die Federwindungen die Ventilspindel 131 einschließen. Eine weitere Hülse 152 ist drehbar auf einem Teil des Gehäuses 134 gelagert. Diese Hülse ist auf der Innenseite mit einem Schraubengewinde versehen, das an die Hülse 150 angreift, die ihrerseits auf der Außenfläche ein Gewinde trägt, so daß die Hülse 152 durch ihre freie Umdrehung die Spindel 150 heben oder senken kann. Das Rad 143 lagert auf der Oberseite eines Flansches auf Hülse 152, während das Rad 143 und Hülse 152 fest, aber zugleich nachgiebig aneinandergehalten werden durch eine steife Feder 153, die zwischen der Unterseite des Flansches und einem Vorsprung von Rad 143 eingepreßt ist. Diese Reibungskupplung dient dazu, eine Beschädigung des Zahnradmechanismus zu verhindern, falls aus irgendeinem Grunde der betreffende Mechanismus festgeklemmt werden sollte.

Ein Arm 154 ist auf der Achse des Motors 125 befestigt und nachgiebig verbunden mit dem einen Ende des Hebels 155 mit Hilfe der Führungsstange 156 und darauf befindlichen Federn. Der Hebel 155 dreht sich um 157, sein anderes Ende ist mit der verschiebbaren Hülse 158 auf der Ventilspindel 131 in Verbindung. Die Hülse 158 wird derart mit der Feder 151 verbunden, daß jede Bewegung des Hebels 155 eine Vermehrung oder Verminderung des Federdruckes gegen die Membran 132 bewirkt. Der Dämpfer 159 ist an dem Membrangehäuse 133 aufgehängt und ebenfalls mit dem Hebel 155 verbunden und soll dazu dienen, plötzliche Bewegungen dieses Teiles zu verhindern.

Eine Rohrleitung 160 bildet die Verbindung zwischen der Speiseleitung 127 und der oberen Kammer des Membrangehäuses und dient zur Änderung der Ventilstellung 130, falls irgendwelche ungewöhnlichen Schwankungen in der Zuführungsleitung 'erfolgen sollten. Die Leitung 160 kann mit einem Ventil 161 ausgestattet sein, welches gestattet, den Flüssigkeitsdurchtritt zu kontrollieren.

Eine weitere günstige Wirkung des Dämpfers 159 besteht darin, daß er eine plötzliche Einwirkung auf die Membran 132 durch die Rohrleitung 160 verhindert, und zwar im Hinblick auf irgendwelche vorhergehenden Druckstöße, die z. B. durch die Reguliertätigkeit des Motors 125 entstehen könnten. Wenn nun eine plötzliche Regulierung die Durchgangsöffnung des Ventils 130 vergrößert, so wird die Feder 151 durch den Hebel 155 nach oben gepreßt. Dieser erhöht den Druck der Feder 151, hebt die Membran 132 und verursacht eine weitere Öffnung von Ventil 130. Diese Bewegung des Ventils hat eine plötzliche Drucksteigerung in der Zuleitung 127 zur Folge, welche unmittelbar durch die Rohrleitung 160 in die obere Membrankammer weitergeleitet wird, wodurch das Ventil 130 durch Niederdrücken der Membran 132 und Niederpressen des Hebels 155 durch die Feder 151 geschlossen werden würde. Die Vorrichtung 159 jedoch ver-

hindert diesen Vorgang, indem sie die Rückkehr des Hebels 155 in seine normale; Stellung dämpft.

Die Wirkungsweise des Ventilkontrollmechanismus, wie er in Abb. 5 dargestellt ist, sei im folgenden beschrieben. Wie bereits erwähnt, sind die Motore 124 und 125 parallel geschaltet und empfangen periodische Stromstöße in der einen oder der anderen Richtung durch Kontaktgebung von einem der beiden Schalter 120, entsprechend dem periodischen Kontaktmechanismus, wie er in Abb. 4 dargestellt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Kontaktzeiten proportional den Temperaturschwankungen gewählt, jedoch kann diese Beziehung durch irgendeine andere ersetzt werden. Wenn der Motor 124 auf diese Art in Drehung versetzt wird, so geschieht dies nur für eine kurze ao Zeit, so· daß der Finger 141 nur einen kurzen Weg zurücklegt. Infolgedessen wird das Zahnrad 139 keine Bewegung ausführen, es sei denn, daß der Finger 141 zufällig den Mitnehmer 140 berührt. Der nächste Stromkreis im Motor 124 wird den Finger 141 über eine weitere geringe Strecke hin bewegen, so daß es einer beträchtlichen Anzahl von periodischen Impulsen bedarf, bis der Finger 14Ϊ eine vollständige Umdrehung vollführt. Wenn der Finger 141 durch die Wirkung des Mitnehmers 140 des Zahnrades 139 auf das Zahnrad 143 eingewirkt hat, wobei letzteres um die Breite eines dieser Zähne 143 bewegt worden ist, so ist eine weitere Drehung des Zahnrades 143 erst nach einer vollen Umdrehung von Finger 141 möglich. Wie "bereits ' erwähnt, sind sowohl positive wie negative Regulierstöße möglich; dies hängt von der Ausschlagsrichtung der Galvanometernadel aus ihrer Mittellage gemäß der Temperaturschwankung ab. Infolgedessen kann der Finger 141 im Sinne des Uhrzeigers oder in entgegengesetzter Richtung bewegt werden, ohne daß er eine volle Umdrehung vollführt und mithin auch ohne daß er eine Bewegung des , Rades 143 verursacht. In der Tat wird die Hauptregulierung, sobald der Zustand des Systems mehr oder weniger stabil geworden ist, ganz selten, und Finger 141 wird vor- und rückwärts gedreht, ohne eine Bewegung des Rades 143 zu veranlassen. Wenn das Zahnrad 143 um eine Zahnbreite gedreht wird, so wird diese Bewegung durch die Feder 153 auf die Hülse 152 übertragen, welch letztere die Ventilhülse 150 auf oder nieder bewegt, je nachdem wie der Drehsinn der Regulierung erfolgte. Diese Änderung in der Stellung der Hülse 150 ändert die Spannung auf die Feder 151 und mithin auch auf die Membran 132 und verursacht ein öffnen oder Schließen des Ventils 130. Die Änderungen, welche derart auf den Sitz des Ventils 130 durch die Umdrehung des Motors 124 ausgeübt werden, entsprechen der Hauptregulierung.

Wenn der Motor 125 eingeschaltet wird, so wird seine Bewegung in eine entsprechende Bewegung des Hebels 155 übersetzt, welcher momentan die Spannung der Feder 151 vermittels der Hülse 158 erhöht oder erniedrigt. Diese Bewegung jedoch ist nur vorübergehend, insofern, als die Basis, von welcher aus diese Regulierungen ausgeführt werden, durch Motor 124 und den damit verbundenen Mechanismus kontrolliert wird. Die Dämpfung 159 verlangsamt die Rückkehr des Hebelsi55, nachdem der Motor 125 stromlos geworden ist, und verhindert zu plötzliche Bewegungen des Ventils, wie schon vorher auseinandergesetzt wurde.

Die Regulierungen des Ventils, welche durch die Bewegungen vom Motor 125 veranlaßt werden, bilden die Hilfsregulierung, welche eine Änderung der Flüssigkeitsströmung zur Folge hat, und zwar bei jedem periodischen Kontakt des Kontaktmechanismus. Es versteht sich von selbst, daß diese Regulierstöße sich in kurzen Intervallen folgen, aber man ersieht leicht, daß nach jedem Stoß die Druckhöhe auf den Wert zurückkehrt, welcher durch die Umdrehung des Motors 124 vermittels Feder 151 und Diaphragma 132 festgesetzt ist. Wenn während der Wirksamkeit der oben beschriebenen Überwachungs- und Zwischenregulierungsvorrichtungen eine Druckänderung in der Flüssigkeitsquelle stattfinden sollte, so würde eine entsprechende Änderung in der Flüssigkeitsströmung der Speiseleitung stattfinden. Um solche Änderungen zu kompensieren, leitet das Rohr 160 unmittelbar alle Druckänderungen zu der oberen Kammer des Diaphragmas und verursacht dadurch eine entsprechende Änderung in der Stellung des Diaphragmas 132 und vermittels Ventilspindel 131 auch in der Stellung des Ventils 130. Wenn z. B. der Druck der Flüssigkeitsquelle 128 zunimmt, so wird das Diaphragma 132 nach unten gedrückt, das Ventil 130 zurück, infolgedessen teilweise geschlossen, und kompensiert dadurch diese Drucksteigerung. Der entgegengesetzte Effekt wird erreicht, wenn der Druck in der Zuleitung abnimmt.

Es leuchtet aus der vorhergehenden Beschreibung ein, daß die Membran 132 zum Ausgleich entgegengesetzter Kräfte und zur Aufrechterhaltung der gewünschten Druckhöhe in der Speiseleitung dient. Eine dieser Kräfte besteht in dem Druck, der auf die Oberseite der Membran 132 (Abb. 5) durch die Flüssigkeit in Rohrleitung 160 atisgeübt wird, die ihrerseits mit der Speiseleitung 127 verbunden ist. Die zweite Kraft, welche diese

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erste Kraft kompensieren soll, wenn die Membran 132 im Gleichgewicht ist, wird durch die Feder 151 ausgeübt, die nach oben gegen die Membran 132 wirkt. Eine von diesen beiden Kräften kann sich ändern, und wenn nicht die Änderung zu gleicher Zeit und in gleicher Stärke erfolgt, so wird sich die Lage der Membran 132 ändern und mithin die Stellung des Ventils 130, das durch die Ventilspindel 131 mit der Membran direkt verbunden ist. Wenn auf diese Art irgendwelche Schwankungen im Druck der Zuleitung erfolgen, so werden diese unmittelbar durch Rohr 160 auf die obere Membrankammer übertragen, und die Öffnungsweite von Ventil 130 wird sich ändern, damit die Druckschwankung kompensiert wird; auf diese Art wird der Druck in der Speiseleitung 127 auf dem gewünschten Wert gehalten. Andererseits kann die zweite Kraft eine Änderung erfahren, und zwar durch das Überwachungsorgan. Um das Gleichgewicht zwischen den beiden entgegengesetzten Kräften wiederherzustellen, wird ein größerer oder geringerer Druck in der oberen Diaphragmakammer erforderlich sein. Setzt man einen konstanten Druck der Flüssigkeitsquelle voraus, so wird diese Änderung natürlich herbeigeführt durch eine Änderung in der Durchlaßöffnung des Ventils. Es ist jedoch klar, daß, wenn eine Erhöhung des Flüssigkeitsstromes und infolgedessen des Druckes in der Speiseleitung 127 durch das Überwachungsorgan hervorgerufen worden ist und eine Druckzunahme von dem gewünschten Betrage gleichzeitig in der Zuleitung erfolgt, keine Bewegung von Ventil 130 stattfindet, um die gewünschte Erhöhung in der Strömung zu erreichen. Es ist also einleuchtend, daß man durch die vorliegende Erfindung imstande ist, die Strömung in der Speiseleitung zu regulieren, ohne Rücksicht auf eine besonders ausgestaltete Ventildurchgangsöffnung.

In Abb. 7 ist die Speiseleitung durch Rohrleitung 170 mit einem Raum 171 verbunden, welcher mit der unteren Membrankammer 132 in Verbindung steht. Diese Anordnung ermöglicht es, daß Druckschwankungen in der Speiseleitung auf das Ventil einwirken, so wie es in der Anordnung von Abb. 5 gezeigt ist. In der Ausführungsform nach Abb. 7 ist der Motor 125 zentral gelagert und trägt mit der Motorwelle verbunden einen Hebel 172, der durch die Umdrehungen des Motors betätigt \vird und die Ventile 173 und 174 in den Leitungen 175 und 176 steuert, wobei 176 mit der Zuleitung verbunden ist und zu der unteren Kammer der Membran 132 führt. Rohrleitung 175 ist ebenfalls mit dieser Kammer verbunden, und da sie eine Ausströmungsleitung darstellt, kann sie zu einem besonderen Brenner in dem Ofen führen, im Falle, daß die zu regulierende Flüssigkeit tin Brennstoff ist, sonst aber zu irgendeinem geeigneten Auslaß. Man sieht, daß durch Öffnen des Ventils 174 Flüssigkeit unter Druck in den unteren Membranraum einströmt und die Membran 132 anhebt, wodurch ein teil weiser Schluß des Ventils 130 erfolgt, welches gegenüber der in Abb. 4 gezeichneten Lage umgekehrt ist.

Ein Balken 177 ist drehbar bei 178 am Membrangehäuse gelagert und trägt eine Schneide 179, welche auf dem Ständer 180 ruht. Dieser ist starr mit der Membran 132 verbunden. Der Balken 177 ist mit von Hand zu bewegenden Gewichten 181 versehen, welche es gestatten, einen bestimmten Druck auf den Ständer 180 und mithin auf die Membran 132 auszuüben. Es ist ferner ein drittes Gewicht 182 vorgesehen, dessen Stellung durch Drehung der Schraubenspindel 183 mittels des Motors 124 festgelegt wird. Der Motor 124 überträgt seine Drehung mit Hilfe eines Schneckenrad- und Zahnradmechanismus ähnlich dem in Abb. 5 gezeigten, welcher im Gehäuse 184 eingebaut ist. Die Bewegungen des Zahnrades werden auf die Schnecke 183 übertragen durch die Universalkupplung 185.

Um eine Beschädigung des Apparates zu verhindern für den Fall, daß die Hauptregulierung zu weit geht, sind die Schraubenwindungen der Spindel 183 an beiden Enden abgedreht, wie es bei 186 zu sehen ist, und Ringe 187 werden gegen die Mitte der Spindel 183 mit Hilfe von Federn 188 gepreßt. Für den Fall, daß das Gewicht 182 nach einem der beiden Enden der Schraubenspindel 183 bewegt wird, bleibt es auf dem abgedrehten Teil 186 so lange liegen, bis die Umdrehungsrichtung der Schraubenspindel sich umkehrt, worauf infolge des Federdruckes auf Ring 187 das Gewicht wieder in die Schraubengänge der Spindel eingreift und in seine normale Lage zurückbewegt wird.

Die in Abb. 7 gezeigte Anordnung arbeitet auf ähnliche Weise wie jene von Abb. 5. Die Hauptregulierung wird durch die Umdrehung des Motors 124 bewirkt, welche die Verstellung des Gewichts 182 durch Drehung der Spindel 183 zur Folge hat. Eine Bewegung des Gewichts 182 hierdurch findet nur dann statt, wenn das Zahnrad um eine Zahnbreite weiter rückt, so wie oben beschrieben ist. Durch Änderung in der Stellung des Gewichts 182 wird der nach unten gerichtete Druck auf die Membran 132 entsprechend geändert und mithin die Stellung des Ventils 130. Die Hilfsregulierungen werden, wie bereits beschrieben, mit Hilfe des Motors 125 ausgeführt. Wenn dieser Motor sich im Sinne des

Claims (11)

1. Uhrzeigers dreht, so wird das Ventil 174 geöffnet und dadurch ein Teil der Flüssigkeit von der Zuleitung in die untere Membrankammer eingelassen. Dies hat zur Folge, daß die Membran gehoben bzw. das Ventil 130 zum Teil geschlossen wird. Durch eine Drehung des Motors entgegen dem Sinne des Uhrzeigers wird Ventil 175 geöffnet, wodurch ein Teil der in der unteren Membrankammer befindlichen Flüssigkeit abgelassen bzw. das Ventil 130 geöffnet wird. Die Rohrleitung entspricht der in Abb. 5 gezeichneten Leitung 160 und dient zur Kompensation von irgendwelchen Druckschwankungen, welche in der Speiseleitung auftreten. In dieser Abbildung jedoch ist die Rohrleitung 170 mit der unteren Membrankammer durch Raum 171 verbunden, so daß eine Druckvermehrung sogleich eine Hebung der Membran 132 und einen teilweisen Abschluß des Ventils 130 bewirkt. Der entgegengesetzte Effekt wird durch Druckverminderung in der Zuleitung hervorgerufen.

   ²S Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zur selbsttätigen Einregelung strömender Medien in Abhängigkeit von einer beliebigen konstant zu haltenden Zustandsgröße (z. B. Druck oder Temperatur), gekennzeichnet durch folgende Arbeitsweise: Bei einer Änderung der Zustandsgröße erfolgen bis zur Wiederherstellung des Normalzustandes in gesetzmäßiger Folge Regelstöße einer Hilfsregulierung (vorzugsweise durch Drosselung oder Erweiterung des Durchflußquerschnittes), wobei jene Regelstöße von einem bestimmten Wert des Strötnungszustandes aus erfolgen, der von einer Hauptregulierung überwacht und nur dann von dieser stufenweise geändert wird, wenn die algebraische Summe jener Einzelstöße eine vorbestimmte Größe überschreitet, worauf der von der Hauptregulierung nunmehr eingestellte neue Wert des Strömungszustandes den Ausgangspunkt für die Regelstöße der Hilfsregulierung bildet.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Zeitdauer der einzelnen Hilfsregelstöße von der Größe der jeweiligen Änderung der Zustandsgröße abhängig und ihr vorzugsweise proportional ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzielung der Taktfolge jener Hilfsregelstöße ein von der zu überwachenden Zu-Standsgröße beeinflußtes Ausschlagsorgan periodisch gegen zwei in einiger Entfernung symmetrisch zu beiden Seiten seiner Nullstellung angeordnete Gegenstücke angedrückt wird, die ihrerseits die positiven bzw. negativen Hilfsregelstöße auf mechanischem oder elektrischem Wege auslösen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (20) eines von der zu überwachenden Zustandsgröße (z. B. der Temperatur) beeinflußten Meßinstruments durch einen darunter befindlichen, über den ganzen Ausschlagsbereich sich erstreckenden Bügel (25, 104) periodisch gehoben wird, welcher seine Auf.undabwärtsbewegung durch ein stetig umlaufendes Exzenter (26, 105) erhält (Abb. ι und 4).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Beeinflussung der Zeitdauer der vorübergehenden, periodischen Hilfsregelstöße in Abhängigkeit von der Größe der jeweiligen Zustandsänderung die Nadel (20) bei ihren konstanten Hubbewegungen längs eines um einen festen Drehpunkt (24) beweglichen Gegenstücks (22) angreift, so daß dessen Winkelausschlag um so größer wird, je mehr sich die Nadel seinem Drehpunkt nähert, wodurch ein ebenfalls schwingbar gelagertes Kontaktstück (32) go einem mit konstanter Geschwindigkeit umlaufenden Kontaktdaumen (34) genähert wird, so daß deren Kontaktzeit eine Funktion ihres Abstandes ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubbügel (104) für die Nadel (20) mit dem gemeinsamen Pol zweier elektrischer Steuerstromkreise und die symmetrisch zur Nadel (20) gelagerten Gegenstücke (100 bzw. 101) je mit dem anderen Pol der beiden Stromkreise verbunden sind, während ihre der Nadel zugekehrten Kontaktflächen derart abgeschrägt sind, daß die Kontaktdauer proportional dem Nadelausschlag zunimmt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 in Anwendung auf die Temperaturkontrolle von öl- oder gasbeheizten öfen usw., dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Regulierung der Brennstoffzufuhr zum Ofenbrenner (12) eine Hauptbrennstoff leitung (42) mit Hauptregelventil (46) von normalerweise konstantem Durchlaß sowie zwei Nebenleitungen (43, 44) mit den Hilfsregelventilen (48, 49) vorgesehen sind, die normalerweise offen bzw. geschlossen bleiben.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Zufuhr des Brennstoffes auch die Zufuhr der Verbrennungsluft geregelt wird, wobei das Hauptregelventil (58) der Hauptluft-

   leitung (56) mit dem Hauptregelventil (46) der Hauptbrennstoffleitung und die Hilfsdrosselklappe (60) der Nebenluftleitung (57) mit den Hilfsventilen (48 bzw. 49) elektrisch gekuppelt sind, so daß eine gleichzeitige und gleichsinnige Regelung der Verbrennungsluft und des Brennstoffes erfolgt.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsregulierung (154 bis 158) und die Hauptregulierung (124, 150, 153) an ein und demselben Regelorgan (z.B. Hubstange 131 des Ventils 130) angreifen, derart, daß erstere ein periodisches Anheben und Senken des Ventils, letztere ein dauerndes Verstellen desselben nach einer Reihe von Regelstößen bewirkt (Abb. 5).
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil

    (130) in an sich bekannter Weise durch Vermittlung einer mit der Hubstange (131) verbundenen Membran (132) als selbstregelndes Ventil ausgebildet ist, wobei die Übertragung sowohl der Hilfs- als auch der Hauptregelstöße auf das Ventil indirekt mittels einer die Membranspannung beeinflussenden Feder (151) erfolgt (Abb.-S).
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dauernde Einregelung des Ventils durch Belastung oder Entlastung der Membran nach Art eines Sicherheitsventils (179 bis 182) mit Laufgewicht erfolgt, während die Hilfsregelung durch zwei miteinander gekuppelte Ventile (172-174) ausgeübt wird, welche den auf die Membran wirkenden Flüssigkeitsdruck erhöhen bzw. verringern (Abb. 7). '

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen