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Drehzahlabhängiger pneumatischer Druckgeber
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eingespeist werden. Durch diese Phasenverschiebung entsteht gleichsam "pulsierender Gleichstrom" der eingespeisten Druckluft. Wird der Entladeraum aus dem angeführten Grunde sehr klein bemessen und soll die Messgrösse zugleich auch kleine Drehzahlen proportional und pulsierungsfrei abbilden, so muss die Zahl der Luftquanten gross, dagegen müssen ihre Volumina klein gewählt werden. Ferner muss in diesem Falle auch eine ausreichende Zahl von sich überschneidenden Einlässen angeordnet werden.
Diese Überlegungen gelten zwar vornehmlich für den Bereich kleiner Drehzahlen. Es wäre jedoch kein sinnvoller Ausweg, den Druckgeber an einen schneller laufenden Triebwerksteil, z. B. von
Eisenbahnfahrzeugen, anzuschliessen, denn bei hoher Fahrgeschwindigkeit würde der Druckgeber dann mit überhöhter Drehzahl umlaufen. Die Folgen wären erhöhte Reibungswärme und rascherer Verschleiss.
Ausserdem werden dann die Beladezeiten für die rotierenden Kammern so klein, dass infolge unvollkommener Beladung die Kennlinie der Messgrösse zu rasch einen flachen Verlauf nähme. Im
Drehzahlnutzungsbereich soll sie hingegen ausreichend steil ansteigen, damit jedem Drehzahlanstieg ein genügend grosser Druckanstieg (A p) zugeordnet ist.
Für die Erfindung ist eine weitere überlegung von Wichtigkeit. Wird nämlich ein sehr kleiner
Entladeraum zur Erzielung einer trägheitslosen Messgrösse gewählt, so muss dessen Volumen auch möglichst konstant bleiben, denn mit jeder Volumenvergrösserung wächst die Trägheit (Hysterese). Bei den bekannten drehzahlabhängigen Druckgebern wird in der Regel aber an den die Messgrösse erzeugenden Raum eine Rohrleitung und an deren Ende ein Regelgerät od. dgl. angeschlossen. Durch deren zusätzliche Volumina wird ein neues unbestimmtes Gesamtvolumen erzeugt. Die Folge ist eine unbestimmte Erhöhung der Trägheit der Messgrösse. Die Kennlinie eines durch Zusatzvolumina veränderten Gerätes wird bei Drehzahlsteigerung unterhalb, bei Drehzahlsenkung oberhalb der theoretischen Kennlinie verlaufen. Das ist ein erheblicher Nachteil.
Es ergibt sich mithin die Erfindungsaufgabe, einen drehzahlabhängigen Druckgeber zu schaffen, dessen die Messgrösse erzeugender Raum ein möglichst kleines und unter allen Einbauverhältnissen möglichst konstant bleibendes Volumen aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass als Ent- bzw. Beladeraum des Druckgebers die von einer Steuermembran begrenzte Steuerkammer eines an sich bekannten, mit dem Druckgeber verbundenen Relaisventiles dient. Ferner ist vorgesehen, dass bei druckaufbauender Messgrösse ein Gehäuseraum der mit einer Druckluftquelle in Verbindung stehende Beladeraum ist, wogegen Bohrungen in Schleifkolben mit der durch eine Düse entlüfteten Steuerkammer des Relaisventiles in Verbindung stehen.
Ergänzend wird vorgeschlagen, dass bei druckabbauende Messgrösse die Steuerkammer des Relaisventiles über eine Düse mit der Quelle verbunden ist, wogegen der Gehäuseraum den zur Atmosphäre offenen Entladeraum bildet.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt : Fig. l ist ein Mittellängsschnitt, Fig. 2 ein Querschnitt nach der Linie II-II eines Druckgebers mit Druckanstieg der Messgrösse, Fig. 3 zeigt eine Kennlinie K dieses Druckgebers, Fig. 4 stellt einen Mittellängsschnitt eines Druckgebers mit Druckabbau der Messgrösse dar, Fig. 5 zeigt eine Kennlinie des Druckgebers gemäss Fig. 4.
Im Gehäuse--l-- (F g'l) befindet sich ein zylindrischer Hohlraum--2--, in den ein Zylinder --3-- drehbar eingefügt ist, der mit Hohlräumen-4--und mit zur Stirnfläche offenen, im Kreise angeordneten Zufuhrlöchern-5-versehen ist. Von Federn --6-- belastete Schleifkolben --7-- werden dichtend gegen den Zylinder --3-- gedrückt. Die Schleifkolben enthalten eine Mittelbohrung-8-, die über ringförmige Kanäle-9-sowie über die Bohrungen - 10 und 11-mit der Steuerkammer-12-des Relaisventiles-13-in Verbindung stehen.
Die Steuerkammer--12--ist über eine Düse--14--entlüftet.
Ein unter konstantem Luftdruck stehender Vorratsbehälter --15-- ist über die Bohrung - -16-- an den zylindrischen Hohlraum --2-- angeschlossen und über eine Abzweigbohrung - beaufschlagt seine Druckluft die Unterseite der Schleifkolben-7--. Ferner steht die Vorratsluft in der Einlasskammer--18--des Relaisventiles--13--an. Der vom Relaisventil in der Kammer--19--erzeugte Regeldruck beaufschlagt die Unterseite des Membrankolbens--20-- sowie ein Regelgerät-21-.
Wird der Zylinder--3--gedreht, so werden alle Kammern--4--, deren Zuführungslöcher --5-- nicht von den Schleifkolben-7-überdeckt sind, mit Behälterluft aus dem zylindrischen Hohlraum --2-- geRillt. Die mit den Bohrungen --8-- der Schleifkolben zur Überdeckung
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entweicht sie aus der Düse-14-ins Freie. In proportionaler Abhängigkeit von der Drehzahl "n" des Zylinders --3-- stellt sich in der Steuerkammer-12-ein Druck"p"ein. Diese Beziehung
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gibt die Kennlinie der Fig. 3 wieder.
Unter dem Einfluss des Druckes"p"in der Steuerkammer --12-- bewegt sich der Membrankolben --20-- abwärts und öffnet das Einlassventil --22-- des Relaisventiles solange, bis Druckgleichheit beiderseits des Membrankolbens vorhanden ist. Dann geht das Doppelsitzventil-22, 23- in Abschlussstellung.
Zur Lösung der Erfindungsaufgabe trägt die Verbindung des Druckgebers mit einem Relaisventil entscheidend bei, denn hiedurch ist es möglich, das Volumen des die Messgrösse erzeugenden Raumes konstant zu halten. Dieser Raum wird ferner dadurch wesentlich verkleinert, dass der zylindrische Hohlraum --2-- des Gehäuses nicht mehr zum Entladeraum gehört, sondern als Beladeraum vorgesehen ist. Der Entlade- oder Messgrössenraum beschränkt sich auf die Kanäle --8, 9, 10, 11-- und die Steuerkammer-12-. Infolge dieser Massnahmen folgt der Druck der Messgrösse trägheitslos jeder Drehzahländerung und ihre Kennlinie bleibt bei allen Einbauverhältnissen stets die gleiche. Von der Messgrösse wird das angeschlossene Relaisventil --13-- unmittelbar gesteuert.
Es enthält einen druckentlasteten Ein-und Auslassventilteil--22--mit grossen Durchflussquerschnitten. Diese Eigenschaften verleihen dem Relaisventil die Fähigkeit, erstens den Steuerimpulsen in seiner Steuerkammer --12-- ebenfalls trägheitslos zu folgen und zweitens die Räume --19 bis 21-augenblicklich mit dem eingespeisten Druck zu belüften bzw. zu entlüften. Auf diese Weise ist die der Kombination Druckgeber-Relaisventil anhaftende Hysterese praktisch gleich Null.
Soll gemäss Fig. 4 und 5 mit dem Gegenstand der Erfindung eine druckabbauende Messgrösse in der
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Freie. Der in der Steuerkammer --12a-- entstehende Steuerdruck (Messgrösse p) verläuft in Abhängigkeit von der Drehzahl "n" nach der Kennlinie der Fig. 5. Auch bei dieser Ausführung des Erfmdungsgegenstandes ist der Raum, in dem die Messgrösse entsteht, der gleiche. Sein Volumen ist auf
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gleiche wie die des Relaisventiles --13-- in Fig. 1.
Ausser dem bereits geschilderten Fortschritt der hysteresefreien Funktion ergibt sich ein weiterer.
Sollen die Kennlinien der Messgrössen beider Ausführungen aus einem beliebigen Grunde einen flacheren Verlauf erhalten, so können zu diesem Zweck ein oder mehrere Schleifkolben--7 bzw. 7a-entfernt und durch Blindstopfen ersetzt werden. Dadurch werden der Druckaufbau bzw. der Druckabbau der Messgrösse in Abhängigkeit von der Drehzahl verlangsamt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Drehzahlabhängiger pneumatischer Druckgeber, z. B. für Schleuderschutzeinrichtungen von Eisenbahnfahrzeugen, dessen Mengengeber aus einem in einem Gehäuseraum rotierenden Zylinder gebildet wird, und die in diesem vorhandenen Hohlräume wechselweise mit dem Beladeraum bzw. mit dem Entladeraum in sich überschneidender Folge verbunden werden, wobei die Druckluft aus dem Entladeraum durch eine Staudüse ins Freie entweicht, wenn mit steigender Drehzahl in diesem Raum ein Druckanstieg der Messgrösse, aus dem sie dagegen frei entweichen kann, wenn mittels einer Staudüsenanordnung in der Druckluftzuleitung zum Mengengeber ein Druckabbau der Messgrösse
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Druckgebers die von einer Steuermembran (20) begrenzte Steuerkammer (12) eines an sich bekannten, mit dem Druckgeber verbundenen Relaisventiles (13) dient.