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Vorrichtung zum pneumatischen Ubertragen einer Stellungsanzeige Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum pneumatischen Uebertragen einer
Stellungsanzeige mit einem Ventilorgan, das mittels Feder gegen seinen Sitz gedrückt
wird und durch einen veränderlichen meßbaren Druck betätigt wird, welcher das Ventil
von seinem Sitz zu heben strebt, wobei ein vorbestimmter Druck der eingestellten
Spannung der Feder entspricht.
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Alle bisher bekannten Meß- oder Prüfgeräte dieser Art weisen in verhältnismäßig
hohem Maße Hysteresis- und Flattererscheinungen und andere Meßfehler auf, die auch
bei der größten Sorgfalt in der Herstellung des Ventilkörpers und seines Sitzes
nicht vermieden werden konnten.
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Es ist das Ziel der Erfindung, diese Nachteile der bisher bekannten
Meßvorrichtungen zu beheben.
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Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, daß bei einer Vorrichtung
zum pneumatischen Übertragen einer Stellungsanzeige das sich drehende Geberglied
über eine Schraubspindel die Schließfeder eines Druckablaßventils spannt und damit
den Druck in einer Leitung verändert, der über ein Druckregelventil und eine Drossel
ein ständig unter Druck stehendes Medium zugeführt wird, wobei der Druck in der
Leitung zwischen der Drossel und dem Druckablaßventil von einem Manometer angezeigt
wird.
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Nach einem weiteren Merkmal ist das Verschlußstück des Druckablaßventils
als eine flache Scheibe ausgebildet, auf welcher vorteilhafterweise das Widerlager
der zugehörigen Schließfeder punktförmig aufliegt. Diese Ausbildung ergibt eine
sehr genaue Regelung.
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Die Regelung eines Druckkreises über Ventile und die Überwachung
durch einen Geber, z. B. durch einen Thermostatgeber mit Messung des Druckes durch
ein Manometer ist an sich bekannt.
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In einem bekannten Fall erfolgt die Regelung des Druckes einer Kammer
über ein Doppelventil, dessen einzelne Ventile unter Vermittlung einer federnden
Membran und abhängig von dem Thermostaten abwechselnd geöffnet und geschlossen werden,
um dadurch abwechselnd eine Zufuhr- oder eine Abfuhrleitung zu verschließen oder
zu öffnen. Dabei wird der Druck in der Kammer strömungsmäßig gesehen, hinter der
Ventileinrichtung durch die Membran gemessen und ausgewertet.
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Demgegenüber benötigt die Erfindung nur ein Ventil und der Druck
wird nicht hinter, sondern vor der Ventileinrichtung überwacht, während hinter der
Ventileinrichtung praktisch Atmosphärendruck herrscht, der für den Meßvorgang keine
Rolle spielt.
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Es sind ferner Ventilkörper bekannt, die über eine Kugel unter der
Wirkung einer Feder stehen. In dem bekannten Fall wird aber der Ventilkörper in
axialer Richtung genau geführt, so daß die Kugel keinerlei Kippwirkung desselben
gestattet, wie dies bei der Erfindung gerade bezweckt wird. Vor allem fehlt es im
bekannten Fall an einer Meßvorrichtung sowie einer selbsttätigen Einstellmöglichkeit
durch irgendeine physikalische Größe bzw. Übertragung einer Stellungsanzeige.
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Die Erfindung wird in der Beschreibung im einzelnen erläutert, wobei
auf die Zeichnungen verwiesen wird, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Meßgerätes, das eine
Vorrichtung gemäß der Erfindung enthält, und Fig. 2 zeigt dieselbe Vorrichtung in
beträchtlich vergrößertem Maßstab.
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In Fig. 1 ist das Gehäuse der Meßvorrichtung mit 1, eine an das Gehäuse
angeschlossene Rohrleitung mit 2, und ein mit der Leitung in Verbindung stehendes
Manometer mit 3 bezeichnet. Das Manometer ist an die Leitung an einer Stelle zwischen
der Meßvorrichtung und einem Drosselventil 4 angeschlossen, welch letzteres ein
von einem Druckregler 5 in der Leitung zum Drosselventil strömendes Medium in gewünschtem
Maße zu drosseln gestattet. Das erwähnte Medium besteht zweckmäßig aus Luft, obwohl
auch andere Medien verwendet werden können. Die beiden Pfeile in Fig. 1 bezeichnen
die Strömungsrichtung des Mediums in die Leitung 2 bzw. aus der Meßvorrichtung.
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In Fig. 2 ist an einem Ende des zweckmäßig zylindrischen Gehäuses
ein Teil 14 mit einem ringförmig ausgebildeten Ventilsitz 6 befestigt. Der Ventilsitz
steht
mit den anschließenden Teilen über eine mittlere Öffnung7 in Verbindung, die mit
Gewinde versehen ist, um an die Druckmediumleitung 2 angeschlossen werden zu.können.
Auf dem Ventilsitz 6,- der vorzugsaveise scharf oder scbneidenförmig, ausgebildet
ist, rúht elii Flachvèntil 8, dessen mindestens überwiegend ebene, mit deni Ventilsitz
6 zusammenwirkende Fläche mit einer ebenso ebenen Schicht 9 aus Gummi, EZunststoff
oder einem anderén zwecl;dient3nchen elastischen Material bedeckt ist.
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Der Abschluß zwischen dem Ventilkörper 8 und dem Sitz 6 wird durch
eine Selfraubetifeder iO bewirkt, deren 'eines Ende gegen ein Teil 11 drückt, das
in einer später zu beschreibenden Weise beweglich ist, um die Spannung der Feder
zu verändern, während das andere Ende sich gegen eine runde Scheibe2 legt, die teilweise
ausgedreht ist, um -die letzte Windung des Federdrahtes aufzunehmen. Die Scheibel2
weist etwa in ihrer Mitte einen Vorsprung 13 auf, der an das Ventil organ 8 anstößt
und eine gekrümmte, konvexe oder kugelförmige Berührungsfläche aufweist. Wie ohne
weiteres verständlich, ist also zwischen der Feder und dem Ventilorgan eine mittlere
und punktförmige Berührungsstelle vorgesehen.
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Wenn bei Meßvorgängen der Druck des zur Öffnun 7 durch die Leitung
2 strömenden Mediums den Wert erreicht und- überschreitet, der dem von der Feder
10 auf das Ventilorgan in entgegengesetzter Richtung ausgeübten Druck-entspricht,
so führt das Ventilorgan eine Kippbewegung od. dgl. aus, wodurch der eine oder andere
Randteil des Ventilorgans von dem Sitz 6 gehoben wird, so daß das Druckmedium zwischen
dem Sitz und dem Ventilorgan hindurch und weiter in die Umgebung durch eine Austrittsöffnung
15 in dem Körper 14 abströmen kann. Eine gute Verbindung zwischen allen Teilen des
Ventilsitzumfanges und der Öffnung 15 wird durch eine um den Sitz herum verlaufende
Nut 16 hergestellt.
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Wenn -das Ventilorgan in der beschriebenen Weise bewegt wird, besteht
infolge der Gelenkverbindung zwischen dem Ventil und der Feder keine feststellbare
oder praktisch meßbare Anfangsträgheit oder Hysteresis. Die Meßvorgänge, d. h. die
Bestimmung-der Drucke, welche der Spannung der Feder entsprechen, können daher mit
beträchtlich größerer Genauigkeit als bisher möglich vorgenommen werden. Zu dieser
Trägheitslosigkeit trägt die ebene Form des Ventilorgans weitgehend bei, ebenso
die kantige Form des Ventilsitzes und der punktförmige Schluß zwischen dem Ventilorgan
und dem Vorsprung 13.
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Die Meßvorrichtung- gemäß der Erfindung ist mit großem Vorteil verwendbar
als Übertragungsgerät (position- indicator), da die Spannung der Feder 10 von einer
oder mehreren physikalischen Größen abhängen kann. Bei höheren Spannungen zeigt
das Manometer unter Gleichgewichtsbedingungen, d. h., wenn das Medium an dem Ventilsitz-
-und -organ vorbeiströmt, entsprechend höhere Drucke an, und bei niedrigen Federspannungen
entSprechend niedrigereDruckwerte. Die Manometerablesungen bei Gleichgewichtsbedingungen
zeigen daher genau die Federspannung und den Wert der physikalischen Größe an.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel beruht die erwähnte Abhängigkeit
darauf, daß eine Schraube 18, die in den Teil 11 eingezogen und in einem unbeweglichen,
in den Zylinder 1 eingeschraubten Lager
r Z befestigt ist, entsprechend den Schwankungen
der physikalischen Größe drehbar ist. Ein Kammrad 19 überträgt die Drehimpulse auf
die Schraube. Das lÇammradl ist starr auf dem Ende der aus dem tragenden Teil 17
vorragenden Schraube 18 befestigt. Um zu verhindern, daß der Teil 11, der einen
Vorsprung 11 a zum Halten des Endes der Feder in Mittenlage aufweist, Drehbewegungen
zusammen mit der Schraube ausführt, ist in dem Teil 11 ein Führungsstift 20 eingeschraubt,
der sich längs eines in der Zylinderwand 1 gebildeten Schlitzes bewegt.
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Die auf das Kammrad 19, die Schraube 18, die Feder und infolgedessen
auch auf das Ventilorgan 8 wirkende physikalische Größe- kann beispielsweise eine
drehbare Ventilspindel sein, die mit einem in das Kammrad 19 eingreifenden und dieses
antreibenden Kammrad versehen ist. Die Ablesung des Manometers gibt dann im Gleichgewichtszustand
einen Wert, der der Lage und dem Offnungsgrad des mit der Ventilspindel verbundenen
Ventils entspricht.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel
begrenzt, sondern läßt in ihrem Rahmen auch weitere Ausführungsformen zu. Obwohl
das hier beschriebene Flachventil vollständig ebene Oberflächen aufweist, können
diese natürlich auch eine andere Form, z. B. etwas konvex oder konkav, besitzen.
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Die vollständig ebene Form hat jedoch die besten Resultate ergeben.
Der mit dem Sitz zusammenwirkende Teil des Ventilorgans kann wie der hier bezeigte
Sitz ringförmig sein und diese Ausbildung durch Drehen erhalten.
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Ferner ist zu erwähnen, daß der punktförmige Schluß zwischen der
Feder und dem Ventilorgan auch in anderer Weise als hier beschrieben erreicht werden
kann. So kann das Ventilorgan an Stelle der Feder oder auch beide Teile mit einem
Vorsprung oder einer anderen Ausbildung mit gekrümmter Fläche versehen werden. Möglicherweise
kann die gekrümmte Fläche durch eine spitzige Ausbildung ersetzt werden.