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Einrichtung für die Umwandlung einer mechanischen Auslenkung in den Druck eines gasförmigen Mediums
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Umwandlung einer mechanischen Auslenkung in den Druck eines gasförmigen Mediums, z. B. der Luft, die ein bekanntes pneumatisches Steuersystem mit Düse
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welche beide Elemente mit ihrer Kraft gemeinsam im entgegengesetzten Sinn auf einen Schwenkhebel einwirken, der die Düse des Steuersystems trägt, dessen Prallplatte an einen andern Schwenkhebel angeordnet ist, auf den z. B. mittels einer Zugstange die Auslenkung des Messsystems übertragen wird, wobei sich beide Schwenkhebel in derselben Ebene oder in parallelen Ebenen bewegen. Diese zur Umwandlung einer durch die mechanische Auslenkung ausgedrückten Grösse auf einen proportionalen Wert des gasförmigen Mediums dienende Einrichtung kann z.
B. bei Regelgeräten zur Umwandlung der zu messenden physikalischen Grössen auf einen proportionalen Wert des Luftdruckes verwendet werden.
Die bisher bekannten Ausführungen dieserUmwandler enthalten komplizierte Hebelmechanismen, die in die Funktion des Gerätes Unempfindlichkeiten, Hysteresen und Unlinearitäten einführen. Die Einstellung solcher Umwandler erfolgt durch Änderung der Hebelarme der erwähnten Hebelmechanismen. Sie ist schwierig und der Umwandler kann während der Einstellung seine Funktion nicht richtig erfüllen. Es sind Ausführungen bekannt, wo gegen die Kraft des auf den Druck des gasförmigen Mediums empfindlichen elastischen Elementes, z. B. einer Wellblechdose, einer Membrane, die Kraft einer Gegenfeder direkt wirkt.
In solchen Fällen ist die Einstellung des Umwandlers durch Änderung der Steifigkeit der Gegenfeder sehr unvorteilhaft, da es notwendig ist, für diesen Zweck die Gegenfeder herauszunehmen und die Anzahl der aktiven Windungen zu ändern. Bei den bisherigen Umwandlern benutzt man eine Druckfeder, die allgemein schlechtere Eigenschaften als die Zugfeder aufweist, die der erfindungsgemässe Umwandler ent- hält.
Die beschriebenen bisherigen Umwandler besitzen ein von aussen eine mechanische Auslenkung einführendes Element, das diese Auslenkung bloss bei einer bestimmten Richtung im Hinblick auf den Umwandler einzuführen zulässt. Bei der Umwandlung von Auslenkung einer andern Richtung ist es nötig, den ganzen Umwandler in die entsprechende Richtung anzudrehen. Demgegenüber lässt der erfindungsgemässe Umwandler die Einführung mechanischer Auslenkungen beliebiger Richtungen zu.
Die erfindungsgemässe Konstruktion des Umwandlers ist so ausgeführt, dass die Anzahl der Reibungsstellen eine minimale ist, so dass die zur Erreichung der umzusetzenden mechanischen Bewegung nötige Kraft so klein ist, dass ein Anschliessen auch sehr feiner Messsysteme ermöglicht wird, bei denen die Umstellkraft sehr gering ist. Die Einstellung des Umwandlers ist sehr leicht, weil alle einzustellenden Elemente, welche die Kennlinie des Umwandlers beeinflussen, frei zugänglich sind. Eine vorläufige Grobeinstellung erfolgt durch Änderung des Armes des Abtasthebels nach dem Ausschalten des Umwandlers aus dem Betrieb. Demgegenüber wird die End-Feineinstellung durch Änderung der Steifigkeit der Feder ohne Störung der Wirkungsweise ausgeführt.
Diese Vorteile werden dadurch erzielt, dass bei der einleitend beschriebenen Einrichtung gemäss der Erfindung am die Düse tragenden zweiarmigen Schwenkhebel eine zur Ebene der Ausschwenkungen senk-
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rechte Welle gelagert ist, mit welcher Welle der die Prallplatte tragende, gleichfalls zweiarmig ausge bildete Schwenkhebel fest verbunden ist, von dem ein Arm die Prallplatte bildet und der andere Arm di Auslenkung des Messsystems abtastet und dass der Eingang der Düse direkt oder über einen Verstärker mi dem Eingang des elastischen auf Druck des gasförmigen Mediums empfindlichen Elementes verbunde ist.
Esistvorteilhaft, dieEntfernungaderWellenachsevonderDrehachsedeszweiarmigenSchwenk hebels im Verhältnis zu der kleinsten senkrechten Entfernung Rmin der Zugstangevonder momentane Drehachse des zweiarmigen Schwenkhebels kleinstens zu wählen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im weiteren beschriebe !
Der Tragteil des Umwandlers ist ein fester Rahmen 1, der zur Befestigung der übrigen Element dient. Auf dem Rahmen 1 befindet sich ein zweiarmiger Schwenkhebel 2 mit den Armen 21 un 22, welcher Hebel entweder um die feste Achse 3, wie veranschaulicht, ausschwenkt oder amRat men 1 in einer in der Zeichung nicht dargestellten Weise mit Hilfe von elastischen Bändern schwenk bar gelagert ist. Auf den Arm 21 des zweiarmigenSchwenkhebels 2 wirkt eine Wellenblechdose mit einer dem Druck py, der aus dem Verstärker 5 heraustretenden Luft proportionalen Kraft. D.
Moment dieser dem Druck Pv proportionalen Kraft wird durch das Moment der Kraft der Feder 6 au geglichen. Auf dem Arm 22 des zweiarmigen Ausschwenkhebels 2 ist eine Düse 7 befestigt UI es sind hier Lager 8 fürdieDrehlagerungderWelle 9 vorgesehen, die senkrecht zur Ebene des zwe armigen Schwenkhebels 2 ist. Mit der Welle 9 ist die Prallplatte 10, welche die Düse 7 schliess fest verbunden. DieWelle 9 wird mittels des Abtasthebels 11 gedreht, der derart angeordnet ist, d : es möglich ist, demselben die mechanische Ausschwenkung zuzuführen. Er hat z. B. Öffnungen 12 f das Anschliessen der Zugstange 13 des Messsystems oder einer ändern Einrichtung.
Die mechanische Au lenkung wird durch die Verlagerung der Zugstange 13 in der Richtung 31 oder 32 bestimmt. Es möglich, denAbtasthebel 11 auf die Welle 9 entweder parallellaufend mit dem Arm 21 des zwe armigen Hebels 2, wie veranschaulicht zu befestigen oder so, dass der Abtasthebel 11 mit de Arm 21 des zweiarmigen Schwenkhebels 2 einen beliebigen Winkel in der Ebene der Auslenkung dieses zweiarmigen Hebels 2 bildet und der Winkel zwischen dem Abtasthebel 11 und der Zugsta ge 13 bei einer mittleren Auslenkung des Abtasthebels 11 wenigstens annähernd 900 ist.
Der A tasthebel 11 ist mit der Welle 9 mittels der Schraube 17 drehfest, aber zerlegbar verbunde
Damit die Wirkungsweise des Umwandlers unabhängig von der gegenseitigen Lage des Abtasthebels und des zweiarmigen Schwenkhebels 2 ist, wäre es nötig, dass die Achse der Welle 9 mit der Dre achse 3 des zweiarmigenSchwenkhebels 2 identisch ist. Um die Konstruktion einfacher zu gest : ten, ist es jedoch möglich, eine bestimmte Entfernung a zwischen der Auslenkachse 3 des zwei :
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die kleinste senkrechte Entfernung der Zugstange 13 von der Achse 3 des zweiarmigen Schwenkt bels 2 ist. Der erfindungsgemässe Messumwandler arbeitet gewöhnlich in Verbindung mit einem ansi bekannten pneumatischen Verstärker 5.
Der pneumatische Verstärker wird mit gasförmigem Medil
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wird auch über die Blendedie Düse 7 gespeist. Im Raume zwischen der Blende 18 und der Düse 7 wird in Abhängigkeit \ der gegenseitigen Lage der Düse 7 und der Prallplatte 10 der Steuerdruck PI eingestellt. Der Ai
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gleich. Es wird bloss die Durchflussmenge des gasförmigen Mediums verstärkt. Es können auch andere V stärkertypen benutzt werden, die gegebenenfalls nicht nur die Menge, sondern auch den Druck verstärk In einfacheren Fällen, wo es nicht nötig ist, das pneumatische Signal auf weite Entfernungenzuführ genügt es jedoch, anStelle des Verstärkers 5 bloss die Blende 18 vorzusehen und den Steuerdruck direkt als Ausgangsdruck zu verwenden.
Die Auslenkung der Zugstange 13 ändert mittels des Abtasthebels 11 und der Welle 9 die E fernung der Prallplatte 10 von der Mündung der Düse 7, wodurch sie mit Hilfe des Verstärkers den Ausgangsdruck Pv des Umwandlers einstellt. Das gasförmige Medium des Ausgangsdruckes wird in die Wellblechdose 4 geführt und bewirkt eine Ausschwenkung des zweiarmigen Schwenk bels 2, die dem Ausgangsdruck Pv proportional ist.
Weil die Änderung der Entfernung der Prallplatte 10 von der Mündung der Düse 7 zur Eins1 lung des Ausgangsdruckes Pv in vollem Umfang bloss einige 10QOstel - 100stel mm beträgt, währ die umzusetzende mechanische Auslenkung der Zugstange 13 z. B. 6 mm ist, hat die durch den A gangsdruck Pv bewirkteAusschwenkungdesHebels 2 dengleichensinn undpraktischauchdieglei
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;die zwischen dieNachbarwindungenderFeder 6 eingreifen.
DurchDrehen der Spannschraube 14 bewegen sich die Stifte 15 im Sinne der Schraubenlinie der Windungen und beschränken die Anzahl der aktiven Windungen der Feder 6 auf die Windungen, die sichzwischen derVerbindungsstelle der Feder 6 mit dem zweiarmigen Schwenkhebel 2 und der Stifte 15 befinden.
Die Spannschraube 14 ist auch in der Richtung ihrer Achse mit Hilfe einer drehbaren Schraubenmutter 16 verschiebbar, wodurch derAnfangswert desAusgangsdruckes Pv des Umwandlers eingestellt wird.
DerzweiarmigeSchwenkhebel 2 kann mit Vorteil so ausgeführt werden, dass jeder der Arme 21, 22 einen selbständigenKonstruktionsbauteil bildet und diese beiden Teile mittelsSchrauben 19 in ein Ganzes verbunden sind, wie in der Zeichnung veranschaulicht ist. Wenn der eine Arm 22 abgenommen wird, ändert sich der Hebel 2 in einen einarmigen Hebel, und wenn in die Wellblechdose 4 das pneumatische Eingangssignal geführt wird, wird eine mechanische Ausgangsschwenkung des Hebels 2 gewonnen, die dem Eingangsdruck proportional ist. Die Einrichtung arbeitet dann wie ein bekannter Umwandler des Druckes des gasförmigen Mediums in eine mechanische Auslenkung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung für die Umwandlung einer mechanischen Auslenkung in den Druck eines gasförmigen Mediums, z. B. der Luft, die ein bekanntes pneumatisches Steuersystem mit Düse und Prallplatte benutzt und einen festen Rahmen aufweist, auf dem ein elastisches, auf den Druck des gasförmigen Mediums ansprechendes Element, z. B. eine Wellblechdose, und eine Feder vorgesehen sind, welche beide Elemente mit ihrer Kraft gemeinsam im entgegengesetzten Sinn auf einen Schwenkhebel einwirken, der die Düse des Steuersystems trägt, dessen Prallplatte an einen andern Schwenkhebel angeordnet ist, auf den z.
B. mittels einer Zugstange die Auslenkung des Messsystems übertragen wird, wobei sich beide Schwenkhebel in derselben Ebene oder in parallelen Ebenen bewegen, dadurch gekennzeichn. et, dass am die Düse (7) tragenden zweiarmigen Schwenkhebel (2) eine zur Ebene der Ausschwenkungen senkrechte Welle (9) gelagert ist, mit welcher Welle (9) der die Prallplatte (10) tragende, gleichfalls zweiarmig ausgebildete Schwenkhebel (10, 11) fest verbunden ist, von dem ein Arm die Prallplatte (10) bildet und der andere Arm (11) dieAuslenkung des Messsystems abtastet und dass der Eingang der Düse (7) direkt oder über einen Verstärker (5) mit dem Eingang des elastischen, auf Druck des gasförmigen Mediums empfindlichen Elementes (4) verbunden ist.