<Desc/Clms Page number 1>
Druckregler.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die als Druckregler, beispielsweise bei Kompressoren u. dgl., Verwendung findet und dazu dient, beim Erreichen eines willkürlich bestimmbaren Maximaldruckes in einem Sammelbehälter der Druekerzeuger (Kompressor) selbsttätig abzustellen und beim Sinken des Druckes im Sammelbehälter unter eine bestimmte, ebenfalls willkürlich und unabhängig von der Maximalgrenze einzustellende untere Grenze den Druckregler selbsttätig wieder anzustellen. Ausserdem kann die Vorrichtung, wenn sie für diesen besonderen Zweck ausgestaltet wird, als Schalter dienen, beispielsweise für das Aus-und Wiedereinschalten von Elektromotoren, indem sie den elektrischen Strom unmittelbar in Abhängigkeit vom Druck in einem Behälter ein-oder ausschaltet.
Gegenüber bekannten Einrichtungen, die auf dem dem Anmeldungsgegenstand zu Grunde liegenden Prinzip beruhen, weist die Vorrichtung nach der Erfindung den Vorteil grosser Einfachheit auf, da auf die Anwendung von Membranen sowie von Druckfedern verzichtet ist ; letztere bieten fast immer Grund zur Bemängelung, weil sie statt eines zentralen Druckes vielfach einen Seitendruck und dadurch unter Umständen ein Ecken oder Klemmen des von ihnen belasteten, beweglichen Bauteiles der Vorrichtung hervorrufen. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung findet nun eine Regulierfeder Verwendung, die zur Vermeidung jeder einseitigen Kraftäussenmg als Zugfeder ausgebildet ist.
Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in Fig. 1 im Längsschnitt, u. zw. in der Ausführungsform als Druckregler dargestellt, Fig. 2 ist eine Hilfsdarstellung, um das Verständnis der Wirkungsweise der Vorrichtung zu erleichtern, Fig. 3 zeigt eine Sonderausbildung eines Teiles der Vorrichtung bei deren Verwendung als Stromschalter.
Das Gehäuse a der Vorrichtung ist bei deren Verwendung als Druckregler in einer Druckluftanlage mit dem Anschlussstutzen b an einen auf der Zeichnung nicht dargestellten Sammelbehälter angeschlossen. c ist ein in dem Gehäuse verschiebbarer hohlkolbenförmiger Ventilkörper, der sowohl am oberen wie am unteren Ende als Ventil ausgebildet ist und zu diesem Zweck am unteren Ende die konische Dichtungfläche d, am oberen die kreisringförmige Dichtungsfläche e besitzt.
Diese letztere legt sich beim Anheben des Ventilkörpers c auf die gleich gross bemessene Dichtungsfläche f einer in das Gehäuse a eingeschraubten Hülse g, die dem Ventilkörper c als Anschlag dient und innerhalb der von dem ventilsitzartigen Rand f eingeschlossenen Fläche eine Anzahl von ins Freie führenden Bohrungen besitzt. Der Ventilkörper c ist in einem zylindrischen Teil des Gehäuses a verschiebbar so untergebracht, dass zwischen ihm und der Gehäusewandung in an sich bekannter Weise ein Spielraum verbleibt.
Der einstellbare Anschlag g dient zur Regelung der Hubhöhe des verschiebbaren Ventilkörpers c. Die von dem ventilsitzartigen Rand e begrenzte Fläche des Ventilkörpers c muss so bemessen sein, dass der auf die eben so grosse, weiter unten gelegene Fläche des Ventilkörpers wirkende Behälterdruck bei maximalem Hub des Ventilkörpers c die in diesem Augenblick maximale Spannung einer am Ventilkörper c angreifenden Zugfeder o um einen geringen Betrag übersteigt.
Wird die Vorrichtung als Druckregler benutzt, indem sie die Aus-und Wiedereinschaltung eines Kompressors oder einer ähnlichen Vorrichtung besorgt, so wird in einem zweiten zylindrischen Raum, der mit dem den Ventilkörper c beherbergenden Raum durch den Kanal h in Verbindung steht, ein Sehaltkolben i angeordnet, der sich bei seiner Beaufschlagung mit Druckluft mit der Dichtungsfläche k auf die im Deckel J'angeordnete Dichtungsscheibe legt.
Der Ventilkörper c besitzt eine Bohrung, in der eine Hängevorrichtung m angeordnet ist, die durch einen röhrenartigen Ansatz n hindurchragt, und an der die Zugfeder o angreift, die ihrerseits mittels der Aufhängung p mit der mit Gewinde in das Gehäuse a eingeschraubten Hülse q verbunden ist. Die Hülse q
<Desc/Clms Page number 2>
dient zur Regelung der Spannung der Feder o und damit zur Festlegung derjenigen Druckgrenze, bei der die Aufwärtsbewegung des Ventilkörpers c und damit-im Falle der Anwendung der Vorrichtung als Druckregler-die Beaufschlagung des Schaltkolbens i, im Falle der Anwendung der Vorrichtung als Stromschalter, die Ausschaltung des Stromes erfolgt.
Die Hülse q wird durch eine Sicherungsmutter r in ihrer jeweiligen Höhenlage gehalten. Die Aussenfläche des röhrenförmigen Ansatzes n des Ventilkörpers c verläuft so, dass der Luftspalt um diesen Ansatz herum beim Anheben des Ventilkörpers c sich in einem Masse verändert, das in bestimmtem Verhältnis zu der mit dem Anheben des Ventilkörpers wachsenden Spannung der Feder o steht.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung sei an Hand der Fig. 2 erklärt.
In dem Zylinder a ist der kolbenartige Ventilkörper c lose geführt, so dass er den lichten Raum des Zylinders nicht völlig ausfüllt, sondern einen schmalen Ringraum bestehen lässt, der so gross ist, dass die zur Bewegung des Schaltkolbens erforderliche Luftmenge Durchtritt findet. Der Kolben c wird durch eine Zugfeder auf den Ventilsitz mit dem mittleren Sitzdurchmesser d niedergezogen. Die Zugkraft, die die Feder o dabei ausübt, sei mit Zi bezeichnet. Dieser Kraft Zi wirkt eine Kraft ? i entgegen, die sich als der Druck des im Behälter q aufgespeicherten Druckmittels darstellt. Nimmt die Kraft P gegen- über der Kraft Z, um einen geringen Betrag zu, so wird der Kolben c von dem Sitz il abgehoben.
Dabei öffnet sich um den unteren Ansatz n des Kolbens c ein ringförmiger Spalt, der genau so gross sein darf, dass das durch den Spalt durchströmende Druckmittel auf die Zusätzliche 3 eine mit der Kraft Pi sich summierende Zusatzwirkung ausübt, die bestrebt ist, den Kolben 1 weiter anzuheben. Wenn nun der Durchlass völlig frei wäre, so würde der Kolben bei genügend grossem Kolbendurchmesser ohne weiteres in die Endlage geschoben werden. Nach einer hinreichenden Druckabspannung würde dann der Kolben seinen Rückweg antreten. Dieser würde bei ungehinderter Beaufschlagung des Kolbens, d. h. wenn der Zutrittquerschnitt für das Druckmittel genügend gross und unverändert bliebe, sich im Masse des Druckabfalles langsam vollziehen.
Zu dem anfänglichen Druckabfall, der zur Einleitung der Rückbewegung des Kolbens erforderlich ist, wäre noch ein ganz bedeutender zusätzlicher weiterer Druckabfall notwendig, damit die Rüekbewegung des Kolbens bis zu Ende durchgeführt wird. Um nun beim Anmeldungsgegenstande einen augenblicklichen Schluss des Ventilkolbens herbeizuführen, wird die Beaufschlagung des Ventilkolbens während seiner Bewegung durch den eigentümlichen Kolbenansatz geregelt.
Dieser Kolbenansatz passt die Durchlassquerschnitte den jeweiligen Hublagen derart an, dass trotz des veränderlichen Federwiderstandes der Kolben in jeder Hublage nahezu im Gleichgewichte ist, d. h. den jeweiligen Federspannungen Zi Z2 und Zg usw. wirken bei der Ventilbewegung nach aufwärts Kräfte ? i, ? a, Pg usw. entgegen, die jeweils nur um einen geringen Betrag grösser sind als die zugehörigen Federkräfte. Bei der Abwärtsbewegung wird durch den Differenzbetrag zwischen Z und P der Druckabfall bedingt, bei dem das Ventil ungehindert auf seinen Sitz fällt.
Man denke sich den Kolben in der Lage II, so gibt der Ansatz n einen Durchlass frei, der so viel Druckmittel durchströmen lässt, dass der resultierende Druck (statischer + dynamischer Druck) Pi + P2 etwas grösser ist als die Federspannung Zi + Zs.
Denkt man sich den Kolben in einer neuen Stellung III, so gibt der Ansatz wieder einen grösseren Durchgangsquerschnitt frei, so dass dem um Z3 vergrösserten Federwiderstand Zi + Z2 + Zg eine grössere Druckkraft Pi + P-)-Pg entspricht. Stellt man sich die mögliche Anzahl der verschiedenen Kolbenlagen vor und die zu diesen Lagen gehörigen Durchlassquerschnitte, so ergibt sich die Form des Kolbenansatzes n, deren theoretische Ermittelung sehr schwierig ist. Sie wird dagegen durch praktische Versuche leicht ermittelt.
Wenn der Kolben in seiner Endlage auf dem Anschlag g angelangt ist, so wird er durch den nunmehr nur statisch wirkenden Behälterdruck gegen die Spannung der Feder auf dem Sitz festgehalten.
Es seien beispielsweise der Ausschaltdruck im Behälter B = 6 Atm. und die Fläche des von dem Sitz e eingeschlossenen Kolbenteiles und somit auch die dem Behälterdruck zur Verfügung stehende Fläche = 5 em2, so ist der statische Druck, der den Kolben in der Endlage festhält = 30 leg. Die Federspannung in dieser Hublage betrage 29 7eg. Dann erfolgt die Rückbewegung des Kolbens bei einer Druckabnahme von 0'2 Atm. Nach den vorherigen Ausführungen wird beim Zurückgehen des Kolbens dnrch den Ansatz n die Druckmitteldurchlassöffnung so gedrosselt, dass die Druckwirkung des Druckmittels auf den Kolben schneller abnimmt als die Federspannung. Infolgedessen fällt der Kolben in einem Zuge auf seinen Sitz zurück.
Das in dem Zylinderraum für den Schaltkolben befindliche Druckmittel entweicht
EMI2.1
man ihn tiefer stellt, während der Ausschaltdruck von 6 Atm. beibehalten wird, so ist die Federspannung bei völlig angehobenem Ventilkolben naturgemäss kleiner geworden ; sie beträgt beispielsweise 25 leg.
Um nun die Wiedereinschaltbewegung zu veranlassen, muss im Behälter eine Druckabspannung von 1 Atm. eintreten. An Hand der gewählten Beispiele sieht man, dass es möglich ist, innerhalb der durch die angewendeten Mittel begrenzten Verhältnisse jede beliebige Druckdifferenz einzustellen.
Der Kanal t (Fig. 2) kann so bemessen werden, dass bei Hochgehen des Kolbenventils das vom Kolben losgelassene Druckmittel spannungslos ins Freie entweicht. Dahingegen kann bei der Rückbewegung
<Desc/Clms Page number 3>
des Kolbens c durch das durch den Kanal h noch hinzutretende Druckmittel eine Stauung erfolgen, die im Sinne des Schliessens einen ganz geringen Hilisdruck erzeugt, der fabrikationstechnisehe Ungenauigkeiten der Feder und des Kolbens ausgleicht.
Wird die Vorrichtung als Stromschalter benutzt, so ist die Anordnung des Schaltkolbens i überflüssig. Der Ventilkörper c wird dann entweder, wie in Fig. 3 dargestellt, mit einer gegen ihn isolierten Kontaktstange s versehen, die beim Anheben des Ventilkörpers c den Strom unterbricht und bei der Abwärtsbewegung den Strom wieder schliesst, oder der Ventilkörper c wird selbst als Schalter ausgebildet, indem er beispielsweise in seiner tiefsten Stellung zwei im Gehäuse a isoliert angeordnete, an die Pole einer Stromquelle od. dgl. angeschlossene Kontaktringe oder Kontaktstücke verbindet und bei Anheben unter dem Einfluss des Maximaldrucks diese Verbindung aufhebt. Bei der Ausführung im zuletzt angedeuteten Sinne kann die den Ventilkörper beim Anheben umströmende Druckluft zur Funkenlöschung benutzt werden.
EMI3.1