Membranrelais für Steuerungs- und Regelungseinrichtungen Die Erfindung betrifft ein Membranrelais, mit dem es möglich ist, eigen Signalfluss in Form eines kompres- siblen und inkompressiblen Mediums durch ein Signal zu steuern, dessen Träger ebenfalls ein solches Medium ist.
Es sind Relais bekannt, die aus stetigen übertra- gungsgliedern bestehen und wobei die Steuerwirkung durch Druckbeaufschlagung von Membranen, die auf Düsensystemen arbeiten, erreicht wird.
Es sind auch Relais bekannt, deren Signalfluss durch Steuerkolben beeinflusst wird.
Weiterhin sind Relais bekannt, die als Tore in Form von Negatoren aufgebaut sind.
Die bekannten Relais sind im Aufbau nicht einfa cher und auch nicht kleiner als die stetigen Glieder. Die zunehmende Anwendung pneumatischer und hydraulischer Steuerungen erfordert aber die Entwick lung spezieller Bauelemente. Dabei ist zu bemerken, dass diese Systeme meist mit bleibendem Luftverbrauch arbeiten und die Schaltgeschwindigkeiten für spezielle Fälle zu gering sind. Der Luftdurchlass durch die be kannten Elemente ist ebenfalls zu klein, so dass beson dere Leistungsverstärker am Ausgang der Steuerungen erforderlich sind.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Mem- branrelais zu schaffen, mit dem es möglich ist, einen Signalfluss in Form eines kompressiblen und inkompres- siblen Mediums durch ein Signal zu steuern, dessen Träger ebenfalls ein solches Medium ist.
Erfindungsgemäss ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem aus mehreren Bauteilen bestehenden Ge häuse wenigstens zwei miteinander starr verbundene Membranen vorgesehen sind, die aussenliegende Kam mern von dem zwischen den Membranen befindlichen Raum trennen, der seinerseits in untereinander verbun dene Kammern unterteilt ist, wobei die Verbindungen durch die Membranen direkt zu öffnen oder zu ver- schliessen sind.
Das erfindungsgemässe Membranrelais zeichnet sich für den Einsatz als logisches Element insbesondere durch den einfachen Aufbau und die besonders kleine Bau- grösse aus.
Es erübrigt sich hier eine Leistungsverstärkung, da das Relais unmittelbar durch das unter Steuerdruck ste hende Medium betätigt wird. Hierdurch entfallen alle Stangendurchführungen durch die Gehäusewandung, damit auch deren oft zu Störungen Anlass gebenden Dichtungen. Das Relais kann somit extrem klein ge halten werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Aus führungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 den Aufriss des Membranrelais im grösseren Masstab im Schnitt Fig. 2 den Grundriss Fig. 3 den Seitenriss Fig. 4 eine Prinzipskizze im grösseren Masstab zur Darstellung der Wirkungsweise.
In dem Gehäuseteil 1 sind rechts und links die Deckel 2 in den Bohrungen 3 vorgesehen. In der Boh rung 4 sind wiederum rechts und links, gegenseitig ver schraubt, die Membranen 5 angeordnet, die die Kam mern 6 und 7 von den in drei weitere Kammern 8, 9 und 10 unterteilten Raum zwischen diesen abtrennen. Die Kammern 8, 9 und 10 sind untereinander verbun den.
Die prinzipielle Wirkungsweise eines solchen Mem- branrelais ist aus Fig. 4 ersichtlich.
Das Membranrelais kann nach Fig. 4 durch die Öffnungen 11, 12, 13, 14 und 15 mit den Drucksigna len XI ' x2, x3, x4 und x5 beaufschlagt werden. Hierbei wirken die Drucksignale x1 an Öffnung 11, x2 an Öffnung 15, x3 an Öffnung 12; x4 an Öffnung<B>14</B> und x5 an öff- nung_ 13.
An folgendem Beispiel wird die Funktion des Mem- branrelais näher erläutert: Liegt beispielsweise an der -Öffnung 12 das Signal x3 an baut sich in der Kammer 8 ein Druck 'auf, der die Membranen 5 so bewegt, dass die - Verbindung zwischen den Kammern 8 und 10 geöffnet und die Ver bindung zwischen den Kammern. 9 und 10 verschlossen wird.- Dabei entsteht auch in der Kammer 10 ein Druck, der an der Öffnung 13 als Ausgangssignal X5 erscheint.
Wird durch die Öffnung 11 ein zweites Signal x1 eingeführt, so bewegt der in der Kammer 6 entstehende Druck die Membranen 5 entgegengesetzt, so dass die Verbindung zwischen den Kammern 8 und 10 verschlos sen und die Verbindung zwischen den Kammern 9 und 10 geöffnet wird. Liegt dabei an der Öffnung 14 -kein Signal an,
so entweicht der Druck aus der Kammer 10 über die Kammer 9 und Öffnung 14, wodurch das Aus- gangssignal X5 an der Öffnung 13 abnimmt: Wird ein drittes Signal x2 in die Kammer 7 ge leitet, so stellt sich der erste Zustand wieder ein, da sich die Drücke in den Kammern 6 und 7 in ihrer Wirkung aufheben, das heisst, das Ausgangssignal x5 erscheint wieder.
Zur weiteren Erläuterung der Funktionsbeschrei bung wird hiermit nachstehendes bemerkt: In, der Ruhelage des Membranreläis, das heisst, wenn keine Drucksignale anliegen, und auch bei symmetri scher Belastung, wenn die Kammern 6 und 7 mit glei chen Drücken beaufschlagt werden nimmt das Mem- branenpaket eine indifferente Stellung ein,
wobei die Dichtsitze zwischen den Kammern 8-10-9 nach Fig. 1 und 4 offen sind.
Wird jetzt, wie beschrieben, am Einlass 12 ein Drucksignal angelegt, so wird zunächst das Druckmittel von der Kammer 8 über die Kammer 10 in die Kammer 9 strömen. Da aber vorausgesetzt wird, dass am An- schluss 14 kein Signal anliegt, wird das Druckmittel über den Anschluss 14 entweichen und in der Kammer 9 kann sich kein Druck aufbauen.
Dagegen entsteht durch die wirksamen Widerstände beim überströmen von Kammer 8 in die Kammer 10 und von der Kammer 10 in die Kammer 9 ein höherer Druck in der Kammer 8; so dass die nach links wirkende Kraft an der linken Membran grösser ist als die nach rechts wirkende Kraft an der rechten Membran.
Die Membranen werden nun mehr nach links bewegt; wobei sich die Verbindung zwi schen den Kammern 10 und 9 immer mehr verengt, der Strömungswiderstand vergrössert sich dort, der Druck in Kammer 8 (und in Kammer 10, da Anschluss 13 als Ausgang an ein abgeschlossenes System geschaltet ist) steigt weiter, bis schliesslich der rechte Dichtsitz von der Membran völlig verschlossen ist.
In dieser Lage wirkt dann der volle Signaldruck auf den ganzen Quer schnitt der linken Membran, während der bei der rech ten Membran nur auf den kleineren Querschnitt ent sprechend dem Dichtsitz wirkt. Der Schaltzustand des Membranrelais ist- damit eindeutig bestimmt.
Weitere Kombinationsmöglichkeiten der Signale sind aus der nachstehenden Tabelle A ersichtlich. Hierin bedeuten die Angaben O, L x, X und 11 bis 15 folgen des:
EMI0002.0096
0 <SEP> = <SEP> kein <SEP> Signal <SEP> L <SEP> = <SEP> Signal <SEP> vorhanden
<tb> x <SEP> = <SEP> Eingangssignal <SEP> X <SEP> = <SEP> Ausgangssignal
<tb> 11 <SEP> bis <SEP> 15 <SEP> = <SEP> Öffnungen <SEP> bzw. <SEP> Anschlüsse
EMI0002.0097
<I>Tabelle <SEP> A</I>
<tb> Öffnung <SEP> 11 <SEP> x,, <SEP> OLOL <SEP> OLOL <SEP> OLOL <SEP> OLOL
<tb> 15 <SEP> x2 <SEP> OOLL <SEP> OOLL, <SEP> DOLL <SEP> DOLL
<tb> 12 <SEP> x3 <SEP> LLLL <SEP> 0000 <SEP> LLLL <SEP> 0000
<tb> 14 <SEP> x4 <SEP> 0000 <SEP> 0000 <SEP> LLLL <SEP> LLLL
<tb> 13 <SEP> x5 <SEP> LOL-L <SEP> 0000 <SEP> LLLL <SEP> LLOL
Membrane relay for control and regulation devices The invention relates to a membrane relay with which it is possible to control one's own signal flow in the form of a compressible and incompressible medium by a signal whose carrier is also such a medium.
Relays are known which consist of continuous transmission elements and the control effect being achieved by pressurizing membranes that work on nozzle systems.
Relays are also known whose signal flow is influenced by control pistons.
Furthermore, relays are known which are constructed as gates in the form of negators.
The known relays are not simpler in structure and not smaller than the continuous links. The increasing use of pneumatic and hydraulic controls requires the development of special components. It should be noted that these systems usually work with constant air consumption and the switching speeds are too low for special cases. The air passage through the known elements is also too small, so that special power amplifiers are required at the output of the controls.
The invention has set itself the task of creating a membrane relay with which it is possible to control a signal flow in the form of a compressible and incompressible medium by a signal whose carrier is also such a medium.
According to the invention, the object is achieved in that at least two rigidly connected membranes are provided in a housing consisting of several components, which separate external chambers from the space located between the membranes, which in turn is divided into mutually connected chambers, the Connections through the membranes can be opened or closed directly.
The membrane relay according to the invention is distinguished for its use as a logical element in particular by its simple structure and its particularly small size.
There is no need to increase the power here, since the relay is actuated directly by the medium under control pressure. This eliminates all rod leadthroughs through the housing wall, thus also their seals, which often give rise to faults. The relay can thus be kept extremely small.
The invention is described in more detail below with reference to an exemplary embodiment. The figures show: FIG. 1 the elevation of the membrane relay on a larger scale in section; FIG. 2 the floor plan; FIG. 3 the side elevation; FIG. 4 a schematic diagram on a larger scale to illustrate the mode of operation.
In the housing part 1, the covers 2 are provided in the bores 3 on the right and left. In the Boh tion 4 are in turn right and left, mutually screwed ver, the membranes 5 are arranged, which separate the chambers 6 and 7 from the divided into three further chambers 8, 9 and 10 space between them. The chambers 8, 9 and 10 are connected to each other.
The basic mode of operation of such a membrane relay can be seen from FIG.
The membrane relay can be acted upon as shown in Fig. 4 through the openings 11, 12, 13, 14 and 15 with the pressure signals XI 'x2, x3, x4 and x5. The pressure signals x1 act on opening 11, x2 on opening 15, x3 on opening 12; x4 at opening <B> 14 </B> and x5 at opening_ 13.
The function of the membrane relay is explained in more detail using the following example: If, for example, the signal x3 is present at the opening 12, a pressure builds up in the chamber 8, which moves the membranes 5 so that the connection between the chambers 8 and 10 open and the connection between the chambers. 9 and 10 is closed.- This creates a pressure in the chamber 10, which appears at the opening 13 as an output signal X5.
If a second signal x1 is introduced through the opening 11, the pressure generated in the chamber 6 moves the membranes 5 in the opposite direction, so that the connection between the chambers 8 and 10 is closed and the connection between the chambers 9 and 10 is opened. If there is no signal at opening 14,
the pressure escapes from the chamber 10 via the chamber 9 and opening 14, as a result of which the output signal X5 at the opening 13 decreases: If a third signal x2 is passed into the chamber 7, the first state occurs again, da the pressures in chambers 6 and 7 cancel each other out, that is, the output signal x5 reappears.
To further explain the functional description, the following is noted: In the rest position of the membrane relay, that is, when there are no pressure signals, and also with symmetrical loading when chambers 6 and 7 are subjected to the same pressures, the membrane package takes take an indifferent position,
the sealing seats between the chambers 8-10-9 according to FIGS. 1 and 4 are open.
If a pressure signal is now applied to the inlet 12, as described, the pressure medium will first flow from the chamber 8 via the chamber 10 into the chamber 9. However, since it is assumed that there is no signal at connection 14, the pressure medium will escape via connection 14 and no pressure can build up in chamber 9.
On the other hand, the effective resistances when flowing over from chamber 8 into chamber 10 and from chamber 10 into chamber 9 result in a higher pressure in chamber 8; so that the force acting to the left on the left membrane is greater than the force acting to the right on the right membrane.
The membranes are now moved more to the left; whereby the connection between chambers 10 and 9 narrows more and more, the flow resistance increases there, the pressure in chamber 8 (and in chamber 10, since connection 13 is connected as an output to a closed system) continues to rise until finally the right sealing seat is completely closed by the membrane.
In this position, the full signal pressure then acts on the entire cross-section of the left membrane, while that of the right membrane acts only on the smaller cross-section, corresponding to the sealing seat. The switching status of the membrane relay is thus clearly determined.
Further possible combinations of the signals are shown in Table A below. Here, the details O, L x, X and 11 to 15 mean the following:
EMI0002.0096
0 <SEP> = <SEP> no <SEP> signal <SEP> L <SEP> = <SEP> signal <SEP> available
<tb> x <SEP> = <SEP> input signal <SEP> X <SEP> = <SEP> output signal
<tb> 11 <SEP> to <SEP> 15 <SEP> = <SEP> openings <SEP> or <SEP> connections
EMI0002.0097
<I> Table <SEP> A </I>
<tb> Opening <SEP> 11 <SEP> x ,, <SEP> OLOL <SEP> OLOL <SEP> OLOL <SEP> OLOL
<tb> 15 <SEP> x2 <SEP> OOLL <SEP> OOLL, <SEP> DOLL <SEP> DOLL
<tb> 12 <SEP> x3 <SEP> LLLL <SEP> 0000 <SEP> LLLL <SEP> 0000
<tb> 14 <SEP> x4 <SEP> 0000 <SEP> 0000 <SEP> LLLL <SEP> LLLL
<tb> 13 <SEP> x5 <SEP> LOL-L <SEP> 0000 <SEP> LLLL <SEP> LLOL