Was ist der Durchhang bei einem Regler?

Der Druckabfall, ein häufiges Phänomen bei Druckreglern, spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Leistung und Effizienz dieser Geräte. Dieser umfassende Artikel befasst sich mit dem Konzept des Druckabfalls, seinen Einflussfaktoren und verschiedenen Techniken zur Minimierung seines Einflusses auf die Reglerleistung.

Was ist der Durchhang bei einem Regler?

Unter Droop versteht man einen Abfall des Ausgangsdrucks eines Reglers, der auftritt, wenn die Durchflussrate durch den Regler zunimmt. Dies ist eine inhärente Eigenschaft der meisten selbstgesteuerten und pilotgesteuerten Druckregler. Wenn der Durchfluss nachgeschaltet wird, fällt der Ausgangsdruck unter den Sollwert, was zu einer Abweichung vom gewünschten Druck führt.

Faktoren, die den Droop beeinflussen

Drei Hauptfaktoren tragen zum Auftreten und Ausmaß des Druckabfalls bei Druckreglern bei:

1. Membranfläche: Die Größe der Membran wirkt sich direkt auf die Empfindlichkeit des Reglers gegenüber Änderungen der Durchflussrate aus. Eine größere Membranfläche bietet mehr Kraft, um dem Druckabfall entgegenzuwirken, was zu einem geringeren Druckabfall führt.
2. Ventilhublänge: Die Entfernung, die das Ventil während des Betriebs zurücklegt, beeinflusst die Fähigkeit des Reglers, einen konstanten Druck aufrechtzuerhalten. Längere Hublängen neigen dazu, den Druckabfall zu erhöhen, da sich das Ventil weiter bewegen muss, um Änderungen der Durchflussrate auszugleichen.
3. Federrate: Die Steifigkeit der Belastungsfeder bestimmt die Reaktion des Reglers auf Druckänderungen. Eine höhere Federrate führt zu einem geringeren Druckabfall, da die Feder der Ventilbewegung mehr Widerstand entgegensetzt.

Durchhang bei verschiedenen Reglerkonstruktionen

Das Ausmaß des Abfalls variiert je nach Reglerkonstruktion:

• Selbststeuernde Regler: Diese Regler weisen typischerweise einen Druckabfall von 10% bis 30% auf. Der Druckabfall wird hauptsächlich von der Membranfläche, der Ventilhublänge und der Federrate beeinflusst.
• Pilotgesteuerte Regler: Durch das Hinzufügen eines Pilotventils bieten diese Regler eine verbesserte Genauigkeit und einen geringeren Druckabfall, typischerweise im Bereich von 5% bis 10%. Das Pilotventil trägt dazu bei, einen stabileren Ausgangsdruck aufrechtzuerhalten, indem es die Reaktion des Reglers kontinuierlich anpasst.
• Dombelastete Ventile: Domdruckregler erreichen eine sehr hohe Genauigkeit mit einem Druckabfall von nur 2% bis 5%. Der Verzicht auf die Feder zugunsten eines extern angelegten Drucks (Domdruck) ermöglicht eine präzise Steuerung und einen minimalen Druckabfall.

So minimieren Sie das Durchhängen

Um den Abfall zu minimieren und die Reglerleistung zu verbessern, können verschiedene Strategien eingesetzt werden:

1. Auswahl eines Reglers mit passendem Eingangsdruck: Die Wahl eines Reglers, bei dem der Eingangsdruck dem tatsächlichen Systemdruck möglichst nahe kommt, trägt dazu bei, den Druckabfall zu verringern. Dadurch wird sichergestellt, dass der Regler in seinem optimalen Bereich arbeitet und der Druckabfall über dem Ventil minimiert wird.
2. Vergrößerung der Zwerchfellfläche: Eine größere Membranfläche bietet mehr Kraft, um Druckänderungen entgegenzuwirken, was zu einem geringeren Druckabfall führt. Dieser Ansatz kann jedoch einen größeren Reglerkörper und mehr Einbauraum erfordern.
3. Verringerung der Federrate und/oder der Ventilhublänge: Eine Reduzierung der Federrate oder der Ventilhublänge kann helfen, den Druckabfall zu minimieren. Eine weichere Feder ermöglicht es dem Ventil, schneller auf Druckänderungen zu reagieren, während eine kürzere Hublänge die Strecke verkürzt, die das Ventil zurücklegen muss.
4. Verwendung eines pilotgesteuerten oder extern belasteten Reglers für hochpräzise Anwendungen: Für Anwendungen, die eine präzise Druckregelung erfordern, werden pilotgesteuerte oder extern belastete Regler bevorzugt. Diese Konstruktionen bieten im Vergleich zu selbstgesteuerten Reglern eine höhere Genauigkeit und einen geringeren Druckabfall.
5. Implementierung einer externen Druckrückkopplungssteuerung: Durch die Integration einer externen Rückkopplungsschleife kann der Regler den nachgeschalteten Druck kontinuierlich überwachen und seine Reaktion entsprechend anpassen. Dieses geschlossene Regelsystem trägt dazu bei, einen stabileren Ausgangsdruck aufrechtzuerhalten und den Druckabfall zu minimieren.
6. Minimierung von Reibungsverlusten und Druckabfall im Regler-Strömungspfad: Die Reduzierung von Reibungsverlusten und Druckabfall im Durchflussweg des Reglers kann zur Leistungssteigerung und Minimierung des Druckabfalls beitragen. Dies kann durch optimierte Ventil- und Sitzkonstruktionen sowie eine geeignete Dimensionierung des Reglers für die jeweilige Anwendung erreicht werden.
7. Auswahl des richtigen Reglers: Durch Auswahl des geeigneten Reglers für die jeweilige Anwendung kann der Abfall ebenfalls minimiert werden.

FAQs

Was macht ein Regler an einer Pumpe?

Ein Regler an einer Pumpe ist so ausgelegt, dass er unabhängig von Änderungen der Durchflussrate oder des Eingangsdrucks einen konstanten Ausgangsdruck aufrechterhält. Er trägt dazu bei, die nachgeschalteten Komponenten vor übermäßigem Druck zu schützen und sorgt für eine gleichbleibende Leistung des Pumpensystems.

Was macht ein Druckminderer?

Ein Druckminderer ist ein Gerät, das einen höheren Eingangsdruck auf einen niedrigeren, stabilen Ausgangsdruck reduziert. Er hält den Druck hinter dem Druck auf einem vorgegebenen Sollwert, unabhängig von Schwankungen des Drucks vor dem Druck oder der Durchflussrate. Druckminderer werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen hinter einer Hochdruckquelle ein niedrigerer, konstanter Druck erforderlich ist.

Abschluss

Der Druckabfall ist ein wesentlicher Aspekt bei der Auswahl und Anwendung von Druckreglern. Durch das Verständnis der Faktoren, die den Druckabfall beeinflussen, und den Einsatz geeigneter Strategien zur Minimierung seiner Auswirkungen können Benutzer die Reglerleistung optimieren und eine konsistente Druckregelung in ihren Systemen sicherstellen.