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Dokumentenidentifikation DE3246399C2 05.11.1987
Titel Regelklappe
Anmelder Bopp & Reuther GmbH, 6800 Mannheim, DE
Erfinder Schenk, Egon, 6800 Mannheim, DE
DE-Anmeldedatum 15.12.1982
DE-Aktenzeichen 3246399
Offenlegungstag 20.06.1984
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.11.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.11.1987
IPC-Hauptklasse G05D 16/04
Zusammenfassung Die Regelklappe besitzt eine exzentrisch gelagerte Klappenscheibe, die vom Mediumdruck in Öffnungsrichtung bis in die jeweilige Regelstellung geschwenkt und von einem Schließgewicht in Schwenkschließrichtung belastet wird. Als Schließgewicht ist erfindungsgemäß ein Führungstopf vorgesehen, der an seinen beiden Enden jeweils mindestens drei auf dem Umfang verteilte und aus dem Topfmantel vorspringende Laufrollen mit balliger Lauffläche trägt und der in einem senkrecht auf das Klappengehäuse aufgesetzten Belastungszylinder axial verfahrbar ist. Im Innern des Führungstopfes sind die für die jeweilige Regelung notwendigen Zusatzgewichte untergebracht. Die Übertragung der auf die Klappenscheibe einwirkenden Öffnungskräfte auf den Führungstopf erfolgt über einen Kniegelenkhebel, der einerseits fest an der Klappenscheibe und andererseits gelenkig am Boden des Führungstopfes angeschlossen ist. Durch die feinansprechende Rollenführung kann der Führungstopf verzögerungs- und stoßfrei im Belastungszylinder auf- und abwärts fahren, so daß die Regelkennlinie der Klappe verbessert wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelklappe mit im Klappengehäuse exzentrisch gelagerter Klappenscheibe, die vom Mediumdruck selbsttätig in Öffnungsrichtung bis in die jeweilige Regelstellung geschwenkt wird und von einem Schließgewicht, das verschiebbar in einem senkrecht auf das Klappengehäuse lotrecht aufgesetzten Belastungszylinder untergebracht ist, in Schwenk-Schließrichtung belastet wird, wobei das Schließgewicht über einen Kniegelenkhebel an der Klappenscheibe angreift und der Belastungszylinder die Längsführung für das verschiebbare Schließgewicht und den Kniegelenkhebelanschluß bildet.

Es ist bereits eine derartige Regelklappe von dritter Seite vorgeschlagen worden, bei der das Schließgewicht aus einer Anzahl übereinanderliegender, mit einer Achsbohrung versehener Scheiben gebildet wird, die mit Hilfe einer die Achsbohrungen durchdringenden Halteschraube zu einer Baueinheit miteinander verbunden sind. Dieses aus verschiedenen Scheiben gebildete und entsprechend der Regelstellung der Klappenscheibe in dem auf das Klappengehäuse aufgesetzten Belastungszylinder verschiebbare Schließgewicht legt sich mit seinem Rand kolbenartig an die Innenwand des Belastungszylinders an, so daß die Reibung des Schließgewichtes relativ hoch und die Ansprechempfindlichkeit dieser Regelklappe nicht zufriedenstellend ist. Die Auf- und Abwärtsbewegung des Schließgewichtes erfolgt träge und infolge des durch Fertigungstoleranzen bedingten Verkantens auch ruckartig. Der Reibungswiderstand wird hierbei noch größer, wenn der Belastungszylinder nicht genau senkrecht eingebaut ist, sondern eine leichte Schräglage einnimmt. Nachteilig wirkt sich besonders auch der große Unterschied zwischen der Ruhereibung und der Bewegungsreibung aus, so daß die Regelklappe nicht verzögerungsfrei und auch nicht feinfühlig genug anspricht.

Aus der US-PS 15 04 845 ist eine Klappe zur Einstellung der Zugluft für die Feuerung eines Dampfkessels bekanntgeworden, bei der die nach außen geführte Welle der Klappenscheibe einen Schwenkarm mit einem Schließgewicht trägt, das die Klappenscheibe ständig in Schließrichtung belastet. An diesem Schließgewicht greift außerdem über eine über Umlenkrollen geführte Kette ein einstellbares größeres Öffnungsgewicht an, das von einer Kolbenstange getragen wird, deren Kolben in einem Hydraulikzylinder gleitet. Die Steuerung des Hydraulikzylinders erfolgt in der Weise, daß bei normalem Dampfdruck im Behälter keine Flüssigkeit im Hydraulikzylinder ansteht, so daß sich das Öffnungsgewicht mit dem Kolben in der unteren Stellung befindet und die Klappenscheibe dadurch voll geöffnet wird. Bei hohem Dampfdruck strömt Flüssigkeit in den Zylinder und hebt das Öffnungsgewicht an, wodurch das an der Klappenscheibe sitzende Schließgewicht zur Wirkung kommt und die Klappenscheibe in Schließrichtung bewegt. Diese Vorrichtung ist äußerst kompliziert, wegen der vielen Bauteile sehr teuer und arbeitet wegen der hohen Reibungsverluste bei der Bewegungsübertragung sehr träge. Außerdem ist für den Klappenscheibenantrieb ein Durchbruch durch die Rohrwand und damit eine Abdichtung nach außen erforderlich.

Die US-PS 31 77 895 zeigt ein durch eine pneumatische Doppelkammer in Schließrichtung belastetes Druckkonstanthalteventil, dessen obere Belastungskammer mit einer beweglichen Kammerwand versehen ist, auf die Gewichte zur Konstanthaltung des Belastungsdruckes aufgesetzt sind. Die bewegliche Kammerwand ist hier topfartig ausgebildet, und die Abdichtung der Pneumatikkammer erfolgt über eine U-förmige Rollmembran, die einerseits dicht am Topfmantel der Kammerwand und andererseits dicht an einem feststehenden Stützzylinder anliegt und sich bei der Auf- und Abwärtsbewegung zwischen der Kammerwand und dem Stützzylinder abrollt. Da zwischen dem Stützzylinder und der beweglichen Kammerwand ein erheblicher Abstand zum Einbau der Rollmembran vorgesehen ist, kann der Stützzylinder hier keine Längsführung für die die Gewichte tragende topfartige Kammerwand bilden und außerdem muß die Rollmembran dünnwandig und weich-elastisch ausgebildet sein, so daß sie keinerlei Querkräfte bei der Längsbewegung der topfartigen Kammerwand aufnehmen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regelklappe mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß die durch Reibung bzw. Verkantung ausgelöste relativ träge und ruckartige Auf- und Abwärtsbewegung des im Belastungszylinder geführten Schließgewichtes verhindert und dadurch das Regelverhalten verbessert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1.

Durch einen solchen das Grundgewicht bildenden Führungstopf, in dessen Innenraum die für die Regelung erforderlichen Zusatzgewichte untergebracht sind und der an beiden Enden jeweils mindestens drei nach außen aus dem Topfmantel vorstehende Laufrollen mit balligen Laufflächen trägt, wird eine Baueinheit gebildet, die infolge der fein ansprechenden Rollenführung verzögerungs- und stoßfrei in dem Belastungszylinder auf- und abwärts fahren kann, wobei die Reibungskräfte durch die jetzt nur noch auftretende rollende Reibung vernachlässigbar klein sind. Der verfahrbare Führungstopf kann dadurch jeder Schwenkbewegung der Klappenscheibe und des Kniegelenkhebels leichtgängig folgen und spricht auf kleinste Regelbewegungen an, so daß eine hohe Ansprechempfindlichkeit der Regelklappe gewährleistet ist. Auch eine leichte Schräglage des Belastungszylinders kann hierbei wegen der unverändert günstigen Reibungsverhältnisse der Rollenführung des Führungstopfes ohne weiteres in Kauf genommen werden. Da die Laufrollen durch die ballige Ausbildung der Laufflächen nur kugelartig an der Innenmantelfläche des Belastungszylinders anliegen, ist die Reibung der Laufrollen extrem niedrig und in jeder Regelstellung nahezu gleichbleibend, so daß die Regelkennlinie verbessert wird. Der Topfinnenraum wird hierbei in einfacher Weise zur Unterbringung der für das jeweils gewünschte Regelverhalten erforderlichen Zusatzgewichte ausgenutzt, wobei das Gewicht des Führungstopfes mit den Laufrollen das Grundgewicht für die Schließbelastung darstellt.

Zweckmäßigerweise sind die Laufrollen entsprechend den Merkmalen im Anspruch 2 in Radialschlitze des Topfmantels eingesetzt und auf den Topfmantel quer zu den Radialschlitzen durchsetzende Lagerzapfen drehbar gelagert, so daß der bauliche Aufwand für die Rollenführung am Führungstopf gering ist und die Rollenführung nur aus wenigen Teilen besteht.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 eine gemäß der Erfindung ausgebildete Regelklappe mit Belastungszylinder und Schließgewicht im Längsschnitt und

Fig. 2 den im Belastungszylinder verfahrbaren Führungstopf mit Laufrollen in Draufsicht mit einer Laufrolle im Schnitt.

Die dargestellte Regelklappe besteht im wesentlichen aus dem drucklosen Klappengehäuse 1, auf dem der ebenfalls druckdichte Belastungszylinder 2 aufgesetzt ist. Die Klappenscheibe 3 ist über die Schwenkachse 4 exzentrisch im Klappengehäuse 1 gelagert und legt sich in der Schließstellung mit ihrem Rand 5 gegen den Klappengehäusesitz 6. Die Klappenscheibe 3 ist mit einem festen Hebelarm 7 versehen, der zusammen mit dem gelenkig angeschlossenen Deckel 8 den Kniegelenkhebel 9 bildet.

In dem auf das Klappengehäuse 1 aufgesetzten Belastungszylinder 2 ist der Führungstopf 10 verfahrbar untergebracht, an dessen unterem Ende 11 die drei in einer Ebene liegenden Laufrollen 12, 12a und 12b und an dessen oberem Ende 13 die drei in einer Ebene liegenden Laufrollen 14, 14a und 14b vorgesehen sind. Die Laufrollen 12 und 14 sind in Radialschlitze 15 des Topfmantels 16 eingesetzt und auf Lagerzapfen 7 drehbar gelagert, die in Bohrungen 18 sitzen, welche den Topfmantel 16 quer zu den Radialschlitzen durchsetzen. Die Laufrollen 12 und 14 stehen nach außen etwas aus dem Topfmantel 16 vor und rollen mit ihren ballig ausgebildeten Laufflächen 19 an der Innenmantelfläche 20 des Belastungszylinder 2 auf und ab.

Der Innenraum 21 des Führungstopfes 10 dient als Aufnahmekammer für die scheibenförmig ausgebildeten Zusatzgewichte 22, die auf den Achsbolzen 23 aufgeschoben sind. Dieser Achsbolzen 23 ist in der Mitte des Topfbodens 24 befestigt und ragt zentrisch in den Innenraum 21 des verfahrbaren Führungstopfes 10, so daß die aufgeschobenen Zusatzgewichte 22 mittig im Führungstopf 10 gehalten werden. Die Zusatzgewichte 22 sind im Bereich der Laufrollen 12, 14 im Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Topfmantels 16, so daß die Laufrollen 12, 14 ungehindert in den Innenraum 21 des Führungstopfes 10 hineinragen können. Auch zwischen den übrigen Zusatzgewichten 22 und dem Innenmantel des Topfbodens 16 ist Spiel.

Der Hebel 8 des Kniegelenkhebels 9 ist am Boden 24 des Führungstopfes 10 gelenkig angeschlossen und überträgt die auf die Klappenscheibe 3 in Öffnungsrichtung einwirkenden Mediumkräfte auf den Führungstopf 10, der das in Klappenschließrichtung wirkende Gegengewicht bildet. Die Laufrolle 12 der am unteren Ende 11 des Führungstopfes 10 in einer Ebene liegenden drei Laufrollen dient als Tragrolle, während die beiden anderen Laufrollen 12a und 12b die Stützrollen bilden. Die Tragrolle 12 ist in der senkrechten Längsmittelebene 25 des Klappengehäuses 1 in Richtung der größten Kraftkomponente des Kniegelenkhebels 9 angeordnet und befindet sich auf der von der Klappenscheibe 3 abgewandten Seite 26 des Führungstopfes 10. Von den am oberen Ende 13 des Führungstopfes 10 in einer Ebene liegenden drei Laufrollen wirkt die in der Längsmittelebene 25 liegende Laufrolle 14 als Tragrolle, während die anderen beiden Laufrollen 14a und 14b die Stützrollen bilden. Die Tragrolle 14 liegt hierbei der Tragrolle 12 gegenüber auf der der Klappenscheibe zugewandten Seite 27 des Führungstopfes 10, so daß das auf den Führungstopf übertragene Kippmoment voll aufgefangen wird.

Die Funktion der Regelklappe ist folgende:

Das in Pfeilrichtung in das Klappengehäuse 1 einströmende Druckmedium übt auf die exzentrisch gelagerte Klappenscheibe 3 ein Öffnungsmoment aus, wodurch die Klappenscheibe 3 entsprechend der jeweiligen Durchflußmenge verschiedene Drosselstellungen einnimmt. Der das Schließgewicht bildende Führungstopf 10 mit den Zusatzgewichten 22 wirkt dem Öffnungsmoment entgegen und bewegt die Klappenscheibe 3 bei nachlassender Durchflußmenge wieder in Schließstellung. Der Führungstopf 10 mit den Zusatzgewichten 22 befindet sich hierbei geschützt im druckbeaufschlagten Innenraum der Regelklappe, der in diesem Bereich durch den druckdichten Belastungszylinder 2 nach außen abgeschlossen ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Regelklappe mit im Klappengehäuse exzentrisch gelagerter Klappenscheibe, die vom Mediumdruck selbsttätig in Öffnungsrichtung bis in die jeweilige Regelstellung geschwenkt wird und von einem Schließgewicht, das verschiebbar in einem senkrecht auf das Klappengehäuse lotrecht aufgesetzten Belastungszylinder untergebracht ist, in Schwenk-Schließrichtung belastet wird, wobei das Schließgewicht über einen Kniegelenkhebel an der Klappenscheibe angreift, und der Belastungszylinder die Längsführung für das verschiebbare Schließgewicht und den Kniegelenkhebelanschluß bildet, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

    1. a) als Schließgewicht im Belastungszylinder (2) ist ein Führungstopf (10) vorgesehen, in dessen Innenraum (21) die für die Regelung erforderlichen Zusatzgewichte (22) untergebracht sind,
    2. b) die beiden Enden (11, 13) des Führungstopfes (10) tragen jeweils mindestens drei auf dem Umfang verteilte, nach außen aus dem Topfmantel (16) vorstehende Laufrollen (12, 14) mit balligen Laufflächen (19) zum axialen Verfahren des Führungstopfes (10) im Belastungszylinder (2),
    3. c) eine der am unteren Ende (11) des Führungstopfes (10) vorgesehenen Laufrollen liegt in der Längsmittelebene (25) des Klappengehäuses (1), in welcher sich der Kniegelenkhebel (9) bewegt, auf der von der Klappenscheibe (3) abgewandten Seite (26) und eine der am oberen Ende (13) vorgesehenen Laufrollen liegt auf der der Klappenscheibe (3) zugewandten Seite (27) des Führungstopfes (10) in derselben Längsmittelebene (25),
    4. d) der Kniegelenkhebel (9) ist gelenkig an den Boden (24) des Führungstopfes (10) angeschlossen.


  2. 2. Regelklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (12, 14) in Radialschlitze (15) des Topfmantels (16) eingesetzt und auf den Topfmantel (16) quer zu den Radialschlitzen (15) durchsetzende Lagerzapfen (17) drehbar gelagert sind.






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