CH653751A5 - Pneumatische drosselvorrichtung. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine pneumatische Drosselvorrichtung mit einem Gehäuse und in diesem einer Zuströmleitung, einer zum Drosseln dienenden Steuereinrichtung und einer Ausgangsöffnung hinter der Steuereinrichtung.
Es ist bekannt, zum Drosseln eines Gasstromes, z.B. von Druckluft oder Luft, sogenannte Drosselschrauben zu verwenden. Derartige Schrauben haben jedoch verschiedene Nachteile. So zeigen sie z.B. ein stark nichtlineares Verhalten, nämlich eine starke Änderung bei kleinem Querschnitt und eine kleine Änderung bei grossem Querschnitt. Durch den langen schmalen Spalt besteht die Gefahr von Verstopfungen, wenn z.B. das Gas Verunreinigungen mitführt. Weiterhin ist von Nachteil, dass eine Drosselschraube stark mit Reibung behaftet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drossel zu schaffen, mit der bei einfachem Aufbau und grosser Betriebszuverlässigkeit eine präzise Drosselung möglich ist.
Erflndungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
dass die Steuereinrichtung aus folgenden zusammenwirkenden Teilen besteht:
a) einer drehbaren Einstellscheibe, die an einem von ausserhalb des Gehäuses aus verdrehbaren Schaft befestigt ist;
b) einem an der Einstellscheibe an deren der Ausgangsleitung zugewandten Unterseite angeordneten Kanal, der sich etwa schraubenlinienförmig um die Drehachse der Scheibe herum und um weniger als eine Umdrehung über die Unterseite erstreckt und dessen Querschnitt sich über seine Länge ändert;
c) einer Abdeckung an der Unterseite der Einstellscheibe bestehend aus einer feststehenden Abdeckscheibe oder einem entsprechenden Gehäuseteil;
d) einer Ausgangsbohrung in der Abdeckscheibe oder in dem die Abdeckscheibe ersetzenden Gehäuseteil, die im Bereich des Kanales angeordnet ist und zu der Ausgangsleitung führt;
e) wobei die Anordnung so getroffen ist, dass der Kanal in der Ausgangslage am Ort des grössten Querschnittes über eine Zuströmbohrung und eine Vorkammer mit der Zuströmleitung in Verbindung steht.
Statt ejner Drosselschraube wird erfindungsgemäss eine drehbare Einstellscheibe verwendet, wobei die Drosselung über den etwa schraubenlinienförmigen Kanal erfolgt,
dessen Breite und/oder Tiefe sich z.B. nach Art einer logarithmischen Spirale über seine Länge ändern. Die Drosselung wird dabei durch die unterschiedlichen Querschnitte des Kanals und auch die verschiedenen, zu durchströmenden Kanallängen erreicht. Wenn zur Weiterleitung des strömenden Gases der grösste Querschnitt zur Verfügung steht, findet nahezu keine Drosselung statt. Wird jedoch die Einstellscheibe verdreht, so dass das Gas einen «Umweg» über den sich verengenden Kanal in Richtung zur Ausgangsleitung hin machen muss, so findet entsprechend eine Drosse2
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lung statt. Wenn die schraubenlinienförmige Kanalführung weniger als 360° beträgt, so kann die Drossel ganz abgesperrt werden.
Da erfindungsgemäss nunmehr statt einem langen schmalen Spalt eine bessere Annäherung an einen Kreisquerschnitt erreicht wird, ist die Verstopfungsgefahr wesentlich geringer. Weiterhin ist im Vergleich zu Drosselschrauben von Vorteil, dass man mit dieser neuen Drosselvorrichtung ein lineares Verhalten erreichen kann. Es findet eine regelmässige Zunahme oder Abnahme des Drosseleffektes über den Drehwinkel statt. Dabei ist der Drosselquerschnitt effektiv immer gleichbleibend in derselben Einstellage, im Gegensatz zu dem Verlauf des Drosselquerschnittes bei Drosselschrauben. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Drossel besteht darin, dass durch die Betätigung der Einstellscheibe über einen Schaft nur eine geringe Reibung entsteht. Dadurch, dass es möglich ist, mit einem Verdrehwinkel von weniger als 360° auszukommen, kann eine billige Skala verwendet werden, wobei die Einstellung der Drossel mit der Skala auf einfache Weise festlegbar (reproduzierbar) ist. Die Herstellung ist denkbar einfach.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Kanal im Querschnitt gesehen eine Dreiecksform aufweist, wobei die Tiefe des in die Unterseite der Scheibe eingelassenen Dreiecks und die Dreiecksseite an der Oberfläche der Unterseite jeweils von einem Höchstwert aus, wenn die Zuströmbohrung in der Einstellscheibe und die Eintrittsöffnung der Ausgangsleitung fluchten, kontinuierlich bis zu einem Mindestwert abnehmen. Die Tiefe des Dreiecks wird dabei proportional zum Drehwinkel gewählt. Eine derartige Ausbildung des Kanales ist einfach in der Herstellung. So kann z.B. ein gleichseitiges Dreieck mit einem 60°-Stahl in die Unterseite der Einstellscheibe eingedrückt werden.
Von Vorteil ist es, wenn an der der Zuströmleitung zugewandten Seite der Einstellscheibe eine fest mit dieser verbundene Vorscheibe liegt, die eine Bohrung aufweist, welche mit der in der Einstellscheibe angeordneten Zuströmbohrung in Verbindung steht.
Bei einer Ausführungsform kann ferner vorgesehen sein, dass in der Zuströmleitung ein in das Gehäuseinnere sich öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist.
Eine weitere zweckmässige Ausgestaltung besteht darin, dass zwischen der Zuströmleitung und der Ausgangsleitung eine Kurzschlussleitung liegt mit einem sich zur Zuströmleitung hin öffnenden Rückschlagventil. Durch diese Massnahme wird verhindert, dass beim Druckgefälle die Vorscheibe von der Einstellscheibe abgehoben werden kann.
Eine konstruktiv einfache Lösung bei einer weiteren Ausgestaltung besteht darin, dass das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist, und zur Abdichtung der beiden Gehäuseteile die Abdeckscheibe mit einer Dichtung versehen ist. Erfindungsgemäss kann dabei vorgesehen sein, dass der Schaft, die Einstellscheibe und die Vorscheibe im vorderen Gehäuseteil gelagert sind und dass zwischen der Vorscheibe und der inneren Rückwand des hinteren Gehäuseteiles quer durch die Vorkammer eine Feder gespannt ist.
Bei einer zweckmässigen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass auf der Vorderseite des Gehäuses auf dem Schaft ein Drehknopf mit einer Skala angeordnet ist. Über diesen Drehknopf mit dieser Skala kann die erhöhte Drosselung auf einfache Weise eingestellt werden.
Bei einer Ausführungsform kann ferner vorgesehen sein, dass auf dem Schaft eine Nockenscheibe befestigt ist, die mit einem in dem Gehäuse angeordneten Anschlagstift zusammenarbeitet. Durch diese Nockenscheibe lässt sich in Verbindung mit dem Anschlagstift Anfang und Ende der Drosselung auf einfache Weise festlegen.
Ein weiteres Merkmal einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass zwischen der Vorscheibe und der Einstellscheibe ein Dichtring oder eine Dichtscheibe liegt.
Nachfolgend sind anhand der Zeichnung Ausführungsbei-s spiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Drosselvorrichtung,
io Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II durch die Anordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht der erfindungsgemässen Anordnung von unten bei abgenommenem T chknopf,
Fig. 4 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Gegen-15 standes der Erfindung in derselben Darstellungsweise wie in Fig. 1.
Die neue Drosselvorrichtung besteht aus zwei Gehäuseteilen 1 und 2, wobei das Gehäuseteil 2 als Deckel ausgebildet 20 ist. In dem Deckel 2 ist ein Schaft 3 drehbar gelagert, der auf der Aussenseite eine Nockenscheibe 4 und einen Drehknopf 5 trägt. An der Innenseite des Deckels 2 ist eine Abdeckscheibe 6 angebracht und mit einer Dichtung 7 findet eine Abdichtung zwischen den Teilen 1 und 2 statt. Die Abdeck-25 scheibe 6 weist eine Bohrung 8 auf, die mit einer Ausgangsleitung 9 fluchtet.
Fest mit dem Schaft 3 verbunden sind eine Einstellscheibe 10 und eine Vorscheibe 11, wobei zwischen beiden ein Dichtring 12 liegt.
30 Die Vorscheibe 11 weist eine Bohrung 13 auf, die mit einer Zuströmbohrung 14 in der Einstellscheibe 10 fluchtet und die in den Raum 19 mündet.
Wie besonders deutlich aus der Fig. 2 ersichtlich, mündet die Bohrung 13 über die Zuströmbohrung 14 in einen Kanal 35 15 an der Unterseite der Einstellscheibe 10. Der Kanal 15 ist im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet, wobei sich seine Tiefe und die Breite des Kanals oder Länge der Dreiecksseite an der Oberfläche der Unterseite der Abdeckscheibe beginnend von einer der Zuströmbohrung in der Ausgangslage 40 gegenüberliegenden Stellung aus zunehmend verringern. Der Kanal 15 ist etwa schraubenförmig ausgebildet und so lang, dass - gemäss Fig. 2 - vom Maximalwert an der Stelle 15a bis zum Minimalwert an der Stelle 15b etwa eine 3/t-Umdrehung an dem Drehknopf 5 erforderlich ist. Wird der Schaft 3 über 45 den Drehknopf 5 noch etwas weiter gedreht, so ist der Durchgang durch die Drosselvorrichtung vollständig abgesperrt. Das Ende der Drehbewegung wird dabei durch die Nockenscheibe 4 bestimmt. Zu diesem Zweck ist ein Nocken 16 an der Scheibe 4 vorgesehen, er schlägt am Ende der Drehbewe-50 gung an einem Anschlagstift 17 an, der sich in dem Gehäuseteil 2 befindet.
Eine Vorspannung wird durch eine Feder 18 bewirkt, die sich an der Innenwand des Gehäuseteiles 1 abstützt und die Vorscheibe 11 zusammen mit der Einstellscheibe 10 auf die 55 Abdeckscheibe 6 presst. Die Feder 18 erstreckt sich dabei durch die Vorkammer 19, in die eine Zuströmbohrung 20 mit einem Rückschlagventil 21 mündet.
Das in der Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt gleichen Aufbau, lediglich zwischen der Zuströmleitung 20a 60 und der Ausgangsleitung 9a liegt eine Kurzschlussleitung 22 mit einem sich in Richtung zur Zuströmleitung 20 hin öffnenden Rückschlagventil 23. Auf diese Weise soll verhindert werden, dass sich die Scheibe 11 von der Scheibe 10 abhebt.
Die Drosselvorrichtung gemäss der Erfindung funktioniert 65 nun auf folgende Weise:
Die Luft wird über die Zuströmleitung 20 in die Vorkammer 19 eingeführt. Vorscheibe 11 und Einstellscheibe 10
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sind nun fest miteinander, z.B. über Mitnehmer, verbunden. Über die Bohrung 13 und die Zuströmbohrung 10 der Einstellscheibe gelangt die Luft in den Kanal 15. Ist nun der Schaft so gestellt, dass die Zuströmbohrung 13 genau mit der Ausgangsbohrung 8 in der Abdeckscheibe 6 fluchtet, so kann die Luft nahezu ungedrosselt über die Ausgangsleitung 9 aus dem Gehäuse strömen. Zur Drosselung wird nun der Schaft 3 entsprechend verdreht. Eine derartige durch Verdrehung geänderte Scheibenlage ist z.B. in der Fig. 4 dargestellt. Die Luft strömt dabei in gleicher Weise über die Bohrung 13 und die Zuströmbohrung 14 in den Kanal 15 ein. Da nun die Zuströmbohrung 14 gegenüber der Ausgangsbohrung 8 verdreht ist, muss die Luft erst durch den Kanal 15 in Richtung zu der Ausgangsbohrung 8 strömen. Da sich der Querschnitt des Kanales 15 dabei verengt, findet die gewünschte Drosselung des Luftstromes statt. Der Drehwinkel, um den der s Drehknopf 3 gedreht wird, ist proportional der Kanaltiefe und -breite, damit kann also der Betrag der Drosselung bestimmt werden.
Statt der Abdeckscheibe kann man zum Abdecken der Einstellscheibe auch einen Gehäuseteil verwenden.
io Im übrigen kann man die neue Drosselvorrichtung auch zum Regeln und Steuern auch eines Gasstromes, nicht nur einer Druckluftströmung, verwenden.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Pneumatische Drosselvorrichtung mit einem Gehäuse und in diesem einer Zuströmleitung, einer zum Drosseln dienenden Steuereinrichtung und einer Ausgangsöffnung hinter der Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung aus folgenden zusammenwirkenden Teilen besteht:
a) einer drehbaren Einstellscheibe (10), die an einem von ausserhalb des Gehäuses (1,2) aus verdrehbaren Schaft (3) befestigt ist;
b) einem an der Einstellscheibe (10) an deren der Ausgangsleitung (9) zugewandten Unterseite angeordneten Kanal (15), der sich etwa schraubenlinienförmig um die Drehachse der Scheibe (10) herum und um weniger als eine Umdrehung über die Unterseite erstreckt und dessen Querschnitt sich über seine Länge ändert;
c) einer Abdeckung an der Unterseite der Einstellscheibe (10) bestehend aus einer feststehenden Abdeckscheibe (6)
oder einem entsprechenden Gehäuseteil;
d) einer Ausgangsbohrung (8) in der Abdeckscheibe (6) oder in dem die Abdeckscheibe ersetzenden Gehäuseteil, die im Bereich des Kanales (15) angeordnet ist und zu der Ausgangsleitung (9) führt;
e) wobei die Anordnung so getroffen ist, dass der Kanal (15) in der Ausgangslage am Ort des grössten Querschnittes über eine Zuströmbohrung (14) und eine Vorkammer (19) mit der Zuströmleitung (20) in Verbindung steht.
2. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (15) im Querschnitt gesehen eine Dreiecksform aufweist, wobei die Tiefe des in die Unterseite der Einstellscheibe (10) eingelassenen Dreiecks und die Kanalbreite bzw. Dreiecksseite an der Oberfläche der Unterseite jeweils von einem Höchstwert in der Ausgangslage aus, dem entsprechend die Zuströmbohrung (14) in der Einstellscheibe (10) und die Ausgangsbohrung (8) fluchten, kontinuierlich bis zu einem Mindestwert abnehmen.
3. Drosselvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe des Dreiecks an der Unterseite der Einstellscheibe (10) proportional zum Drehwinkel abnimmt.
4. Drosselvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Zuströmleitung (20) zugewandten Seite der Einstellscheibe (10) eine fest mit dieser verbundene Vorscheibe (11) liegt, die eine Bohrung (13) aufweist, die mit der in der Einstellscheibe (10) angeordneten Zuströmbohrung (14) in Verbindung steht.
5. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuströmleitung (20) ein in das Gehäuseinnere sich öffnendes Rückschlagventil (21) angeordnet ist.
6. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zuströmleitung (20) und der Ausgangsleitung (9) eine Kurzschlussleitung (22) mit einem sich zur Zuströmleitung (20) hin öffnenden Rückschlagventil (23) liegt.
7. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist und zur Abdichtung der beiden Gehäuseteile (1,2) die Abdeckscheibe (6) mit einer Dichtung (7) versehen ist.
8. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (3), die Einstellscheibe (10) und die Vorscheibe (11) im vorderen Gehäuseteil (2) gelagert sind und dass zwischen der Vorscheibe (11) und der inneren Rückwand des hinteren Gehäuseteiles (1) durch die Vorkammer ( 19) eine Feder ( 18) gespannt ist.
9. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Vorderseite des
Gehäuses (2) auf dem Schaft (3) ein Drehknopf (5) mit einer Skala angeordnet ist.
10. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schaft (3) eine Nokkenscheibe (4) befestigt ist, die mit einem in dem Gehäuse (2) angeordneten Anschlagstift (17) zusammenarbeitet.
11. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Vorscheibe (11) und der Einstellscheibe (10) ein Dichtring (12) liegt.
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