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Druckmittelkraftschalter.
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der einen oder ändern'Richtung um einen bestimmten Betrag verschoben. Um den Kolben nach Beendigung der Erregung der Schwinganker wieder in seine Ausgangsstellung zu bringen, kann der Kolben mit Rückführfedern versehen sein, gegen deren Kraft sich der Kolben bewegt. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise das Höhen-oder Seitensteuer eines ferngesteuerten Fahrzeuges verstellen.
An Hand der Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die Fig. 1-7 beziehen sich auf einen Kraftschalter mit quer zur Sehwingungsebene des Schwingankers gerichtetem Druckmittelstrom, während die Fig. 8-12 einen Kraftschalter mit einem federnden Strahlrohr als Sehwinganker zeigen, bei dem also das Druckmittel das Strahlrohr durchströmt.
Fig. 1 zeigt ein Resonanzrelais, dessen als Joch ausgebildeter Eisenkern 2 eine elektromagnetische Erregerspule 2 trägt. Diese Spule magnetisiert das Joch 2-im Rhythmus der die Spule durchfliessenden Wechselströme. Im Magnetfeld der Spule befindet sich der mechanisch abgestimmte Sehwinganker 3, dessen freies Ende unter dem Einfluss des Erregerfeldes in der Zeichnungsebene schwingt.
Fig. 2 zeigt dieselbe Anordnung von vorne gesehen und veranschaulicht zugleich den Einbau zweier-Sehwinganker 3'und 3", die beide auf voneinander verschiedene Frequenzen abgestimmt sein sollen. Beiden Schwingankel'l1 ist nur eine einzige Erregerspule 2 zugeordnet, so dass diese durch über-
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Fig. 3 zeigt einen einzelnen Schwinganker mit der Zungenspitze 4 perspektivisch in etwas vergrössertem Massstab.
Fig. 4 und 5 zeigen die Art der Zuführung des Druckmittels quer zur Schwingungsebene des Sehwingankers für eine Anordnung mit zwei Sehwingankern. Fig. 4 stellt einen Vertikalschnitt durch den Düsenklotz mit den waagrecht liegenden Schwingankern B', 8" dar, während Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch denselben Düsenidotz zeigt.
Das Druckmittel wird durch den Kanal 5 zugeführt, der sich zu zwei Kanälen 6', 6"verzweigt, die durch die Federzungen 4'bzw. 4"in der Ruhelage der Sehwinganker versperrt sind. Wird einer der Schwinganker 3', 3"in Schwingung versetzt, so gibt der schwingende Anker mit zunehmender Auslenkung aus der Mittellage den Kanal 6'bzw. 6"mehr und mehr frei, so dass das Druckmittel durch den jeweils freigegebenen Kanal 6'bzw. 6"abströmen kann, wodurch das zugeordnete Steuerorgan betätigt wird. Es wird also jeweils immer nur derjenige Schwinganker ansprechen und den zugeordneten Druckmittelkanal öffnen, welcher in seiner mechanischen Eigenschwingung mit der ankommenden Steuerfrequenz übereinstimmt.
Fig. 6 zeigt in noch grösserem Massstab als Fig. 3 eine andere Ausführungsart des Sehwingankers.
Bei dieser besitzt das vordere Ende 7 der Ankerfederzunge zwei Schneiden 8'und 8". Hiedurch soll einmal ein Zerschneiden des Luftstromes erreicht werden, sobald die Federzunge sich zwischen den Düsen befindet. Anderseits soll die Form der Federzunge einen möglichst wirbelstromfreien Abfluss des beim Schwingungsvorgang an der Federzunge vorbeistreichenden Druckmittels ermöglichen.
Fig. 7 zeigt die Anordnung zweier Schwinganker 3', 3"mit Kraftverstärkern in der Art zweier gedämpft beweglicher Hilfsventile 9', 9", welche von den Kraftschalterimpulsen gesteuert sind und je einen verstärkten Druckmittelstrom steuern. Sobald einer der beiden Schwinganker in Schwingung versetzt wird, wird das entsprechende Hilfsventil in Pfeilrichtung fortbewegt, wobei die entsprechende Dämpfungsfeder 10'bzw. 10"zusammengepresst wird. Dabei wird der Zuflusskanal 11'bzw. 11"für das unter stärkerem Druck stehende Druckmittel mit dem Abflusskanal. 22' bzw. 22"in Verbindung gebracht. Das durch die Rohre 12'bzw. 12/1 fortgeleitete Druckmittel beeinflusst dann das Steuerorgan.
Infolge ihrer Dämpfung schwingen die Hilfsventile 9'bzw. 9"nicht entsprechend den Schwankungen des durch die Schwinganker unmittelbar gesteuerten Druekmittelstromes, sie bleiben vielmehr ruhig in der angehobenen Stellung, bis die Schwingung der Schwinganker beendet ist. Sobald dies eintritt, werden die Kolben 9', 9"durch die Federn 10', 10"in ihre Ausgangsstellung wieder zurückgedrückt, so dass die Kanäle 12'bzw. 12"mit den Kanälen 13', 13"verbunden werden, so dass das in den Leitungen 12', 12/1 unter Druck stehende Mittel sich entspannen kann.
Die Verwendung des Kraftverstärkers hat noch den besonderen Vorteil, dass der quer zur Schwingungsrichtung der Schwinganker gerichtete Druckmittelstrom so gering gehalten werden kann, dass er keinesfalls beim Vorbeiströmen an den Schwingankern diese durch Wirbelbildung in Schwingung versetzen kann.
Schliessen in der Ruhelage die Schwinganker den Druckmittelstrom nicht völlig ab, so lässt sich durch Bemessung der Dämpfungsfedern 10', 10/1 ausserdem erreichen, dass der Hilfskolben nicht vorzeitig so weit angehoben werden kann, bis die Druckmittelkanäle 11'und 12' bzw. 11" und 12" untereinander verbunden sind. Um die Dämpfung der Hilfsventile den jeweiligen Verhältnissen besser anpassen zu können, können die Dämpfungsfedern 10'bzw. 20"der Hilfsventile, z. B. durch Stellschrauben, einstellbar sein.
Die Fig. 8 und 9 zeigen die Steuerung des Druckmittelstromes mittels eines schwingenden Strahlrohres. Gemäss Fig. 8 besitzt das Strahlrohr 14'einen kreisrunden Querschnitt, während das Strahl-
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dem übrigen Relaiskörper, der in seinem Aufbau ähnlich der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Bauart ist.
Durch die Öffnung 16 wird dem Strahlrohr 14 das Steuerdruckmittel zugeführt. Fig. 11 zeigt die entsprechende Ansicht von vorne mit vier Strahlrohren M, die einer einzigen Relaisspule 17 zugeordnet sind. Dieser werden die verschiedenen Steuerfrequenzen zugeführt, die je ein einziges oder mehrere gleichzeitig der vier Strahlrohre zum Schwingen bringen und dadurch einen entsprechenden Steuervorgang einleiten. Bei einer Anordnung gemäss Fig. 11 könnten also die vier Strahlrohre paarweise auf je einen Servomotor arbeiten, so dass beispielsweise zwei Strahlrohre das Seitensteuer und zwei Strahlrohre das Höhensteuer eines Fahrzeuges verstellen.
Fig. 12 zeigt als Anwendungsbeispiel einen doppeltwirkenden Kolbenservomotor 18 mit einem Kolben 19, der beiderseits durch je einen Druckmittelstrom gesteuert wird. Die Druckmittelströme werden von je einem besonderen Schwinganker 20', 20"in der Art eines Strahlrohres geliefert, von denen jeder auf eine bestimmte Steuerfrequenz anspricht. In ihrer Ruhelage stehen bdde Strahlrohre vor den Auffangdüsen 21', 21", welche sie voll beaufschlagen. In der Ruhelage der beiden Strahlrohre steht daher der Kolben 19 in der Mittellage. Wird eines der beiden Strahlrohre durch eine Steuerfrequenz in Schwingung versetzt, so überwiegt der Druck des von dem andern Strahlrohr gelieferten Druckmittels, so dass sieh der Servomotorkolben und damit das durch diesen beeinflusste Steuerorgan entsprechend einstellt.
Hört die Steuersehwingung auf, so wird der Kolben 19 durch die Kraft der Rückführfeder 22'bzw. 22" wieder in seine Mittelstellung zurückgeführt.
Fig. 13 zeigt zwei Zwischenventile, um den von den Strahlrohren gelieferten Impuls zu verstärken. Jedes der beiden Strahlrohre beaufschlagt eine Öffnung 23'bzw. 23"des Ventilgehäuses 24' bzw. 24", in dem sich je ein Hilfsventil 31', 31"unter dem Einfluss eines Druckmittelimpulses entgegen der Spannung einer Dämpfungsfeder 25'bzw. 25"bewegen kann. Durch die Dämpfungsfedern wird wieder erreicht, dass die Zwischenventile nicht jede Schwingung der Strahlrohre mitmachen, sondern ihre eine Endlage erreichen, solange die Strahlrohre in Schwingung versetzt sind, und in die andere Endlage gehen, sobald das Schwingen der Strahlrohre beendet ist.
In der Ruhelage der beiden Strahlrohre, in der diese Auffangdüsen voll beaufschlagen, befinden sich die beiden Hilfsventile in ihrer äussersten Endstellung und stellen die Verbindung zwischen den von dem gemeinsamen Druckmittel-
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Druckmittel zu beiden Seiten des Servomotorkolbens 19 (vgl. Fig. 12) hinleiten. Wird das eine Strahlrohr, beispielsweise das die Zuleitung 23'beaufschlagende, in Schwingung versetzt, so lässt der auf den Hilfskolben 31'wirkende Druck nach, was zur Folge hat, dass dieser Hilfskolben sich seiner rechten Endlage nähert und dabei die Druckmittelleitung 27'abschliesst, während zugleich die Leitung 28' mit der Abteilung 29'in Verbindung gebracht wird. Diesen Zustand gibt die Fig. 13 wieder.
Infolgedessen überwiegt der auf die eine Kolbenseite wirkende Druck der Druckmittelleitung 27"bzw. 28", während das auf die andere Kolbenseite wirkende Druckmittel sich über die Leitung 29'entspannt, so dass infolge davon der Servomotorkolben aus seiner Mittelstellung und entsprechend das Steuerorgan ausgelenkt wird. Bei Beendigung der Impulssteuerung steht das Strahlrohr wieder vor der Zuleitung 23', d. h. der Hilfskolben 31'geht wieder in seine linke Endlage, wobei die Leitungen 27'und 28' wieder miteinander verbunden sind.
Bei dieser Anordnung wirkt sich die Verwendung gedämpft beweglicher Hilfsventile noch insofern günstig aus, als ungleiche Stellungen beider Sehwinganker in der Ruhelage, welche bereits zu einer Verstellung des Servomotorkolbens führen können, durch Bemessung der Dämpfungsfederkräfte der Hilfsventile wirkungslos gemacht werden können.
Durch Einstellschrauben 30', 30"kann die Spannung der Dämpfungsfedern geändert und den jeweiligen Verhältnissen angepasst werden.
Die beschriebene Vorrichtung ist verschiedener Abänderungen fähig. So z. B. kann bei der Ausführung nach Fig. 1 bis 7 die Ausgangslage der Federzungen so gewählt sein, dass die Zunge des Kraftsehalters in der Ruhelage nicht den Steuerdruekmittelstrom abschliesst, sondern diesen voll die Auffangdüse beaufschlagen lässt, während erst die in Schwingung versetzte Feder die Austrittsdüse mehr oder weniger drosselt, also ähnlich der Wirkungsweise des in den Fig. 8 bis 12 erläuterten schwingenden Strahlrohres. Auch kann die Ausgangsstellung des Strahlrohres so gewählt sein, dass die Auffangdüse erst beaufschlagt wird, wenn das Strahlrohr zu schwingen beginnt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Druekmittelkraftschalter, dadurch gekennzeichnet, dass das den Druekmittelstrom steuernde Kraftschalterglied als federnder Schwinganker eines Resonanzrelais ausgebildet ist, derart, dass der in Schwingung versetzte Schwinganker die Stärke des Druckmittelstromes beeinflusst.