DE3012415C2

DE3012415C2 - Verstärkervorrichtung für pneumatische Impulse

Info

Publication number: DE3012415C2
Application number: DE3012415A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Phys. Küsnacht Glättli; Kurt Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1980-03-29
Filing date: 1980-03-29
Publication date: 1983-12-22
Also published as: DE3012415A1; IT8120712A0; FR2479359A1; FR2479359B1; IT1136859B

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkervorrichtung für pneumatische impulse mit einer in einem Gehäuse ausgebildeten Schaltkammer, die eine Speisedruck-, eine Verbraucherdruck- und eine Entlüftungsdrucköffnung aufweist, und mit einer gegenüber der Schaltkammer abgedichteten Gehäusekammer, die durch eine Membran in zwei zueinander dichte Teilräume unterteilt ist, wobei die Membran durch in einer an die Gehäusekammer angeschlossene Steuerdrucköffnung zugeführtes Druckgas beaufschlagt ist und mit einer Betätigungsvorrichtung in Antriebsverbindung steht, unter deren Vermittlung zwei der drei öffnungen der Schaltkammer absperrbar sind.

Verstärkervorrichtungen für pneumatische Impulse sind bereits bekannt. So ist z. ß. in der DE-GM 67 50 645 ein Druckverstärker für pneumatische Steuerorgane beschrieben, der im wesentlichen aus einer die Druckkammer eines Steuerorgans begrenzenden Grundplatte mit einer Austrittsöffnung und einer mit Abstand parallel angeordneten Trägerplatte besteht.

Die Austrittsöffnung ist hierbei zwecks Druckverstärkung in der Druckkammer durch Einwirkung eines Steuerdruckes auf eine an der Trägerplatte angebrachte Schließmembran verschließbar. Nachteilig wurde bei

einem derartigen Druckverstärker die Notwendigkeit empfunden, daß die Membran von einer Seite mit Gas beaufschlagt wird, dessen Druck mindestens so hoch ist wie der Druck des in das Steuerorgan zugeführten Gases, außerdem ist der Luftverbrauch relativ hoch.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Verstärkervorrichtung für pneumatische impulse eingangs genannter Art mit einfachem und kostengünstig herstellbarem Aufbau so auszubilden, daß bei absoluter Zuverlässigkeit im Betrieb der Steuerdruck des die Membran beaufschlagten Gases unabhängig von dem Speisedruck ist

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Betätigungsvorrichtung ein an der Abdichtung zwischen Schaltkammer und Gehäusekammer beweglich. gelagerter, zweiarmiger Hebel ist, dessen eines an der Membran anliegendes Ende durch die Membran betätigt wird und dessen anderes Ende mit einer Dichtkappe versehen ist, in die Schaltkammer hinein vorsteht und zwischen den zwei absperrbaren Öffnungen derart angeordnet ist, daß die Dichtkappe bei entsprechender Steuerdruckbeaufschlagung der Membran jeweils eine der Öffnungen dichtend abdeckt

Weitere vorteilhafte Maßnahmen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Eine zweckmäßige Maßnahme der Erfindung sieht vor, daß die Länge des in die Gehäusekammer ragenden Armes des Hebels von der Lagerstelle aus gesehen größer ist als diejenige des in die Schaltkammer ragenden Arms. Durch diese Maßnahme wird die ^}0 Betätigungskraft des Hebels zusätzlich entsprechend dem Hebelgesetz transformiert

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dicke der Dichtkappe so gewählt ist daß in Ruhestellung der Betätigungsvorrichtung jeweils nur ein geringes Spiel zwischen den Öffnungen und der Dichtkappe vorliegt Diese Maßnahme macht es möglich, daß schon bei geringen Ausschwenkungen des Hebels um seinen Drehpunkt die eine oder andere absperrbare Öffnung durch die Dichtkappe gasdicht abgeschlossen wird.

Eine einfache konstruktive Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist, wobei durch die Teilungstbene das Lager für den Hebel verläuft und die Teilungsebene die Längsmittelebene der Schaltkammer bildet Hierbei kann vorgesehen sein, daß in jedem Gehäuseteil einer der durch die Membran unterteilten Teilräume der Gehäusekammer liegt. Durch diese Maßnahmen läßt sich der Verstärker ohne größeren Aufwand herstellen, >" die erforderlichen Bohrnngsschlitze und dergleichen können leicht eingebracht werden.

Eine einfache Anbringung des Lagers für den Hebel im Gehäuse kann dadurch erreicht werden, daß das Lager für den Hebel eine zweiteilige Hebelführung ⁵^ enthält.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme der Erfindung sieht vor. daß der in die Gehäusekammer führende Arm des Hebels abgekröpft ist. wobei die Hebelführung einen Kanal für den Hebel aufweist, dessen Breite so ^b0 gewählt ist. daß der Hebel seitlich genau geführt ist, und dessen Tiefe — bezogen in Richtung auf die Membran-Oberfläche — etwas größer als die Hebeldikke oder der Hebeldurchmesser sein kann, so daß der Hebel eine Schwenkbewegung um eine Achse ausfiih- ^ö5 ren kann, die rechtwinklig zur Längsachse der Membran lind zur Längsachse des die Lagcrstclle bildenden Kanals verläuft. Hierbei kann ferner vorgesehen sein.

daß zwischen der Hebelführung und der Schaltkammer eine Dichtscheibe angeordnet ist, welche die Kanalrnündung dichtend abdeckt Durch diese Maßnahme kann sich der Hebel in Bewegungsrichtung der Membran hin und her bewegen, er kann also Schwenkbewegungen um eine Achse ausüben, die rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Membran verläuft. Da der Betätigungshebel nicht geradlinig, sondern gekröpft verläuft also daß er aus zwei zueinander parallelen, jedoch gegeneinander in einer Ebene versetzten Partien besteht, ist es zum einen möglich, den einen Arm des Hebels zwischen den beiden absperrbaren Öffnungen der Schaltkaminer symmetrisch anzuordnen, zum anderen kann die Membran die Gehäusekammer im wesentlichen ausfüllen, so daß nur ein geringfügiger Raum der Gehäusekammer »unausgenützt« bleibt. Durch die Anbringung einer Dichtscheibe zwischen der Hebelführung und der Schaltkammer kann eine gasdichte Trennung der Schaltkammer von der Gehäusekammer auf besonders einfache Weise hergestellt werden.

Ferner sieht eine weitere vorteilhafte Maßnahme der Erfindung vor, daß um die Schaltkanr?er ein Dichtring gelegt ist, der in der Teiiungsebene der beiden Gehäuseteile jeweils in einer Nut liegt Durch diese Maßnahme kann eine gasdichte Verbindung der beiden Gehäuseteile im Bereich der Schaltkammer erreicht werden.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme der Erfindung sieht vor, daß die Dichtkappe, die Dichtscheibe und der Dichtring eine elastische, einstückige Dichteinheit bilden, so daß die gewünschte gasdichte Ausbildung der Schaltkammer bei gleichzeitiger gasdichter Trennung von der Gehäusekammer durch ein einziges Bauteil erreicht werden kann.

Dadurch, daß die Dichtkappe im Bereich der beiden sich gegenüberliegenden öffnungen als Kugel ausgebildet ist, wobei die Dichtkappe über einen Schaft mit der Dichtscheibe verbunden sein und der Dichtring von der Dichtscheibe aus abgehen kann, wird einerseits eine gasdichte Lagerung des sich in der Schaltkai/imer befindlichen Armes des Hebels gewährleistet, andererseits wird dieser Arm des Hebels als Dichtkörper für die beiden absperrbaren öffnungen ausgebildet.

Eine verteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die beiden sich gegenüberliegenden öffnungen der Schaltkammer die Verbraucher- und die Entlüftungsöffnungen sind und daß zur Speisedruckgaszuführung in die Schaltkammer ein mit der Schaltkammer verbundener Schlitz mit einer Speisedruckgasöffnung vorgesehen ist.

Es kann auch vorgesehen sein, daß in einem Gehäuseteil ein Zentrierstift und im anderen Cehäuseteil eine diesem zugehörige Zentrierbohrung angeordnet ist und daß die beiden Gehäuseteile miteinander versch·. ltibbar sind. Durch diese Maßnahme wird die Montage der Verstärkervorrichtung vereinfacht. Die erfindungsgemäße Verstärkervorrichtung is*, jedoch vollkommen rückströmbar im Vergleich zu anderen ähnlichen Vorrichtungen. Dies bedeutet, daß ohne konstruktive Änderungen Speisedruck- und Entlüftungsdrucköffnungeu miteinander vertauscht werden können. Ebenso kann auch die Speisedrucköffnung mit den beiden anderen Öffnungen ausgetauscht werden.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipgemäß dargestellt. Es zeigt

Fig. I einen Längsschnitt durch die erfindungsgernäüe Verstärkervorrichtung;

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in einem Schnitt gemäßder Linie H-Il der F i g. I. und

F i g. 3 die Anordnung nach Fig. I in einem Schnitt gemäßder Linie IU-IIl der Fi g. I.

Der Körper der Verstärkervorrichtung für pneumatische Impulse besteht aus zwei Teilen, nämlich einem Gehäuse I und einem Gehäuse 2. In dem Gehäuse 1 liegt eine Membran 3. während in das Gehäuse 2 eine Gehäusekammer 4 eingeformt ist. In die Gehäusekammer 4 mündet eine Steuerdruckzulauföffnung 6. Die Membran 3 ist an eine Steuerdrucköffnung 5 angeschlossen, so daß eine bestimmte Größe bzw. ein Volumen der Membran 3 auch dann erreicht werden kann, wenn der bei 6 zugeführte Arbeitsdruck der Gehäusekammer 4 herabgesetzt bzw. erhöht wird. Der genaue Verlauf und die genaue Anordnung der Steuerdruckzulauföffnung ist für die Erfindung ohne Bedeutung, sie sollen deshalb nur erwähnt werden.

Weiterhin befindet sich in dem Gehäuse eine Schaickamnier 77, die in den beiden Gehäusen i und 2 enthalten ist. Eine Verbraucherdrucköffnung 8 und eine Entlüftungsöffnung 9 liegen sich in den Schaltkammerwänden in einer zylinderförmigen Erweiterung 70 der Schaltkammer 77 gegenüber. Über einen in der Teilungsebene der beiden Gehäuse 1 und 2 in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 10, der mit der Schaltkammer 77 und mit ihrer zylindrischen Erweiterung 70 verbunden ist, gelangt über eine Speisedrucköffnung 11 Druckgas in die Schaltkammern 77.

Ein Hebel 12 dient zur Steuerung des Speisedruckgasflusses und ist in einer zweiteiligen Hebelführung 13 beweglich gelagert, wobei die Teilung der Hebelführung 13 in der Teilungsebene der beiden Gehäuse 1 und 2 liegt. Die Hebelführung 13 ist als Einsatz ausgebildet, der in die Gehäuse 1,2 eingesetzt ist.

Die Hebelführung 13 ist mit einem Kanal 14 versehen, dessen Breite in seitlicher Richtung (in Fig. 1 rechtwinklig zur Zeichenebene, in Fi*⁷.2 und 3 in d?r Zeichenebene) dem Durchmesser des Hebels 12 entspricht. Die Tiefe des Kanals 14 — bezogen auf eine Richtung rechtwinlig zur Membranoberfläche gemäß dem Pfeil 30 — ist größer als der Durchmesser des Hebels 12. so daß der Hebel 12 schwenken kann, auf und ab gem. Fig. 1. Es ergibt sich also — wegen der weiter unten genannten Dichtscheibe 15 — eine dichte Führung des Hebels 12 und eine flexible Lagerung dieses Hebels. Der in der Gehäusekammer 4 angeordnete Arm 41 des Hebels 12 ist mit der Membran 3 in an sich bekannter Weise, z. B. durch Kleben, verbunden, so daß der Hebel 12 von der Membran 3 bewegt werden kann. Der Hebel 12 kann also Schwenkbewegungen um eine Achse ausüben, die rechtwinklig zur Ebene der Zeichnung in F i g. 1 verläuft. Der Hebel 12 verläuft jedoch nicht geradlinig, er ist vielmehr bei 40 gekröpft, so daß er aus zwei zueinander parallelen, jedoch gegeneinander in der Ebene der Zeichnung Fig. 1 versetzten Armen 41,42 besteht. Das in die Schaltkammer 77 ragende Ende des Hebels 12 ist mit einer Dichtkappe 17 versehen, die auf den Arm 42 aufgezogen ist Die Dichtkappe 17 weist eine Dichtscheibe 15, einen etwa rechtwinklig zur Dichtscheibe 15 verlaufenden zylindrischen Schaft 16, der im Bereich der Verbraucherdruckgasöffnung 8 und der Entlüfungsöffnung

9 in eine Dichtkugel übergeht, auf. Der Schaft 16 liegt ir einer entsprechenden Ausnehmung 50 im Gehäuse I Die Dichtkugel in der Schaltkammer 77 hai einer Durchmesser, der nur um ein geringes Maß kleiner is als die Schaltkammer 77 in diesem Bereich. Di» Dichtkappe 17 — die jeweils eine der beiden Öffnunger 8, 9 abzudichten hat — weist zusätzlich noch einen ir der Kontur etwa elliptischen Dichtring 18 auf. dei jeweils in einer ähnlich verlaufenden NuI 19 in den Gehäuse 1 bzw. dem Gehäuse 2 liegt und die Schaltkammer 77 nach außen abdichtet. Die Form de; Hebels 12 und seine Abmessungen sind hierbei se gewählt, daß bei Betätigung des Armes 41 durch dk Membran 3 eine entsprechend große — gewisserinaßer übersetzte — Betätigungskraft durch die Dichtkappe I/ gegen eine der beiden öffnungen 8,9 ausgeübt wird. In oberen Bereich des Gehäuses 2 befindet sich eir Zentrierstift 20. der beim Zusammenstecken der beider Gehäuse 1 und 2 in eine Zentrierbohrung 21 im Gehäuse ί gesteckt wird. Weiieriiiii siiiu in dem Geliüuse 2 in unteren Bereich zwei Gewindebohrungen 22 und 21 vorgesehen, während in dem Gehäuse 1 dazugehörigf Bohrungen 24 und 25 liegen. Über diese Bohrunger können die beiden Gehäuse 1 und 2 miteinandei verschraubt werden, wobei die Zentrierung über der Zentrierstift 20 mit der Zentrierbohrung 21 erfolgt.

Die Verstärkervorrichtung funktioniert auf folgende Weise:

C'öer die Steuerdruckzulauföffnung 6 wird Gas, irr allgemeinen Druckluft, in die Gehäusekammer 4 eingebracht und betätigt dadurch die Membran 3. die sich auswölbt. Dadurch bewegt sich auch der Hebel Ii entsprechend, der mit der Membran z. B. durch Kleber verbunden ist, und gibt entsprechend über die Dichtkappe 17 die öffnung 8 oder die öffnung 9 fre bzw. verdeckt sie. Beim Entlüften der Gehäusekammei 4 wird der in der Gehäusekammer 4 herrschende Drucl· herabgesetzt, was zur Vergrößerung der Membrans 3 und somit zur Bewegung des Hebels 12 führt. Ein« Neutralstellung der Dichtkappe 17, wenn sie also kein« der beiden öffnungen 8, 9 abschließt, wie in Fig. I dargestellt, kann z. B. so erreicht werden, daß in die Membrand 3 bei 5 so lange Druckluft eingeführt wird bis die Dichtkappe 17 eine mittige Position zwischer den beiden öffnungen 8, 9 einnimmt. Wenn mar hingegen erreichen will, daß die Dichtkappe 17 in ihrei neutralen Lage eine der beiden öffnungen 8, ί abschließt, dann wird in die Membran 3 bei 5 so vie Druckluft eingeführt bzw. entnommen, bis die Dichtkap pe 17 eine der gewünschten öffnungen 8, 9 dichtenc abschließt. Bei der Einstellung der Membran 3 ist die Steuerdruckzulauföffnung 6 gesperrt.

Aufgrund der großen Fläche der Membran 3 (Balg und der kleinen öffnungen 8 und 9 in Verbindung mti der Hebelübersetzung wird eine entsprechend groß« Übersetzung erreicht.

In den in den F i g. 2 und 3 in aufgeklapptem Zustanc dargestellten Gehäusen 1 und 2 sind Hebel 12 unc Dichtkappe 17, bestehend aus Dichtscheibe 15, Schaft Ii mit Dichtkugel und Dichtring 18, in dem Gehäuse 2 liegend dargestellt. Im Gehäuse 1 sind die entsprechenden Nuten und Vertiefungen, die zur Aufnahme dei Dichtkappe 17 und des Hebels 12 dienen, eingesetzt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verstärkervorrichtung fur pneumatische Impulse mit einer in einem Gehäuse ausgebildeten .Schaltkammer, die eine Speisedruck-, eine Verbraucherdruck- und eine Entlüftungsdrucköffnung aufweist, und mit einer gegenüber der Schaltkammer abgedichteten Gehäusekammer, die durch eine Membran in zwei zueinander dichte Teilräume (a, b) unterteilt ist, wobei die Membran durch in einer an die Gehäusekammer angeschlossene Steuerdrucköffnung zugeführtes Druckgas beaufschlagt ist und mit einer Betätigungsvorrichtung in Antriebsverbindung isteht, unter deren Vermittlung zwei der drei öffnungen der Schaltkammer absperrbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung ein an der Abdichtung (15) zwischen Schaltkammer (77) und Gehäusekammer (4) beweglich gelagerter, zweiarmiger Hebel (12) ist, dessec iines an der Membran (3) anliegendes Ende durch die Membran (3) betätigt wird und dessen anderes Ende mit einer Dichtkappe (17) versehen ist, Sn die Schaltkammer (77) hinein vorsteht und zwischen den zwei absperrbaren öffnungen (8, 9) derart angeordnet ist, daß die Dichtkappe (17) bei !entsprechender Steuerdruckbeaufschlagung der Membran (3) jeweils eine der Öffnungen (8, 9) dichtend abdeckt

2. Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des in die Gehäuse^ammer (4) ragenden Teils (41) des Hebels (12) von der Lagerstelle aus gesehen größer ist als diejenige des in uie SckJtkammer (77) ragenden Teiles (42).

3. Verstärkervorrichtung ..ach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Dichtkappe (17) um ein geringes Maß kleiner ist als die lichte Weite der Schaltkammer (77) zwischen den Öffnungen (8,9).

4. Verstärkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1,2) zweiteilig ausgebildet ist, wobei durch die Teilungsebene das Lager (13) für den Hebei (12) verläuft und die Teilungsebene die Längsmittelebene der Schaltkammer (77) bildet.

5. Verstärkervorrichturig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Gehäuseteil (1, 2) einer der durch die Membran (3) dicht unterteilten Teilräume (a, b)der Gehäusekammer (4) liegt.

6. Verstärkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager für den Hebei (12) eine zweiteilige Hebelführung (13) enthält.

7. Verstärkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Gehäusekammer (4) führende Hebelteil abgekröpft ist.

8. Verstärkervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelführung (13) «inen Kanal (14) für den Hebel (12) aufweist, dessen Breite so gewähit ist, daß der Hebel seitlich genau geführt ist, und dessen Tiefe — bezogen in Richtung auf die Membran-Oberfläche — etwas größer als die Hebeldicke oder der Hebeldurchmesser ist, so daß der Hebel eine Schwenkbewegung um eine Achse ausführen kann, die rechtwinklig zur Längsachse der Membran (3) und zur Längsachse des die Lagerstelle bildenden Kanals verläuft.

9. Verstarkervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hebelführung (13) und der Schaltkammer (77) eine Dichtscheibe (15) angeordnet ist, die die Kanalmündung dichtend abdeckt.

10. Verstärkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß um die Schaltkammer (77) ein Dichtring (13) gelegt ist, der in der Teilungsebene der beiden Gehäu xteile (1, 2) jeweils in einer Nut (19) liegt

11. Verstärkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkappe (17), die Dichtscheibe (15) und der Dichtring (18) eine elastische einstückige Dichteinheit bilden.

12. Verstarkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkappe (17) im Bereich der beiden sich gegenüberliegenden Öffnungen (8, 9) als Kugel ausgebildet ist

13. Verstärkervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkappe (17) über einen Schaft (16) mit der Dichtscheibe (15) verbunden ist und der Dichtring (18) von der Dichtscheibe (15) aus abgeht

14. Verstärkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis. 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden sich gegenüberliegenden Öffnungen der Schaltkammer (77) die Verbraucher- und die Entlüftungsöffnung (8, 9) sind, und daß zur Speisedruckgaszuführung in die Schaltkammer (77) ein mit der Schaltkammer verbundener Schlitz (10) mit einer Speisedruckgasöffnung (11) vorgesehen ist

15. Verstarkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß in einem Gehäuseteil (2) ein Zentrierstift (20) und im anderen Gehäuseteil (1) eine diesem zugehörige Zentrierbohrung (21) angeordnet ist und daß die beiden Gehäuseteile (1, 2) miteinander verschraubbarsind.