DE1040862B

DE1040862B - Rueckfuehrfederung fuer pneumatische Regelventile

Info

Publication number: DE1040862B
Application number: DEW16540A
Authority: DE
Inventors: Rudi Nowack; Josef Frania
Original assignee: Westinghouse Bremsen GmbH
Current assignee: Westinghouse Bremsen GmbH
Priority date: 1955-04-25
Filing date: 1955-04-25
Publication date: 1958-10-09

Description

DEUTSCHES

Rückführfederung für pneumatische Regelventile

Anmelder:

Westinghouse Bremsen-Gesellschaft m.b.H., Hannover, Am Lindener Hafen21

Josef Frania und Rudi Nowack, Hannover,
sind als Erfinder genannt worden

Die Rückstellkraft der üblichen, aus elastischen Werkstoffen hergestellten Federn wird bestimmt nach der Formel P = c-f, worin P die Rückstellkraft, c die Federkonstante und f das Maß der elastischen Durchbiegung der Feder ist. Die Federkonstante c ist eine linear vom Werkstoff und in höherer Potenz von der Gestalt der Feder abhängige Größe mit der Dimension kg/cm. Sie liegt für jede einzelne Feder von Anfang an fest und gibt an, welche Kraft zum Durchbiegen der Feder um 1 cm erforderlich ist.

Für viele Zwecke in der Regeltechnik sind oft Federungen mit änderbaren Federungseigenschaften erwünscht, beispielsweise um das Regelglied in feineren Abstufungen zu beeinflussen, um das Gerät leichter wechselnden Betriebsbedingungen anzupassen oder

um es universeller verwendbar zu machen. Diese

Forderung konnte bisher nicht erfüllt werden; man „

war gezwungen, Federn mit verschiedenen Federkon- ^

stanten gegeneinander auszutauschen. Der Austausch von der Wälzhaut begrenzte druckmittelbeaufschlagte der Federn kann aber immer nur nach Abschalten des 20 Kammer auf ihrer gegenüberliegenden Seite von betreffenden Gerätes erfolgen, was sich oft aus be- einem Kolbenglied begrenzt, das mit der Wälzhaut

zwangläufig durch eine gemeinsame Kolbenstange verbunden ist. Mit der bekannten Vorrichtung ist es nicht möglich, bei druckbeaufschlagter Kammer eine neu-25 trale Mittelstellung zu erreichen, derart, daß im Grenzfall die Rückstellkraft der Druckmittelfeder gleich Null ist. In einem Diagramm, auf dessen Abszisse der Federhub und auf dessen Ordinate die Federkraft aufgetragen ist, sollen die Federkraftkur-Die Erfindung besteht bei Rückführfederungen für 30 ven durch den Koordinatennullpunkt gehen. Bei der pneumatische Regelventile mit einer druckmittelge- bekannten Vorrichtung· ist der Anfangspunkt der füllten Kammer in zwei einander gegenüberliegenden, Kraftkurven auf der Ordinate nach oben verlegt; er sich an kegeligen Gehäuseflächen abwälzenden, durch fällt nicht mit dem Koordinatennullpunkt zusammen. Kolben beaufschlagten kegeligen Membranen, die die Dies hat aber erhebliche praktische Bedeutung, z. B. druckmittelgefüllte Kammer derart abschließen, daß 35 für die pneumatische Steuerung der Bremse von Kradie wirksame Fläche der Membranen sich beim Ab- nen mittels eines Feinregelventils. Wenn die Kraftwälzen verändert. Weiterhin besteht die Erfindung
darin, daß die beiden Membranen zwangläufig durch
eine gemeinsame Kolbenstange verbunden sind und
daß die Membranen spiegelbildlich zueinander gegen 4°
die Kegelflächen der Kolbenstange und des den Rand
der Membranen haltenden Gehäuses derart anliegen,
daß bei einer Verschiebung der Kolbenstange die
Größe der wirksamen Fläche der einen Membran sich
umgekehrt wie die wirksame Fläche der anderen 45
Membran ändert.

Bekannt ist es, ein Ventil durch eine druckmittelgefüllte Kammer abzufedern. Weiterhin sind Federn bekannt, deren Rückstellkraft durch ein Druckmittel

erzeugt wird, das auf eine kegelige Wälzhaut ein- 50 tilsitzgliedes 5, z. B. mittels eines Fußhebels, schließt wirkt, die sich auf einer entsprechenden kegeligen zunächst das Auslaßventil 7 durch Aufsitzen auf die Gehäusefläche abwälzt, so daß die wirksame Größe die Verbindung zur Atmosphäre herstellende hohle der Wälzhaut veränderlich ist. Demgegenüber wird Kolbenstange 8. Hiernach öffnet das Einlaßventil 9, beim Erfmdungsgegenstand die auf ihrer einen Seite und Druckluft strömt aus der Kammer 3 in die an die

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trieblichen Gründen nicht durchführen läßt. Ein Wechsel in der Federkonstanten ist nach dieser Methode auch nur in verhältnismäßig groben Stufen möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rückführfederung für pneumatische Regelventile mit durch ein pneumatisches Druckmittel stufenlos änderbarer Federkonstante zu schaffen.

kurven nicht am Koordinatennullpunkt beginnen, bedeutet dies, daß der Kranführer nicht in der Lage ist, die Bremse feinfühlig zu lösen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstands in

Fig. 1 erläutert an Hand eines zur pneumatischen Steuerung der Bremse von Kranen dienenden Feinregelventils mit der neuen Federung;

Fig. 2 ist ein Kraft-Hub-Diagramm mit verschiedenen Federkennlinien.

Bei dem Ventil nach Fig. 1 herrscht in der Kammer 3 über dem Einlaßventil 9 der Luftdruck eines Vorratsbehälters 13. Nach Abwärtsbewegen des Ven-

Steuerleitung angeschlossene Kammer 10,6. Wenn die Steuerleitung Druck hat, wird die Bremse gelüftet; je kleiner die abgebremste Last ist, um so größer muß in der Steuerleitung der Druck werden, damit die Bremse gelöst wird. Der Steuerdruck wirkt in der Kammer 6 auf die Oberseite des Kolben 11, der die Kolbenstange 8 nach Ansteigen des Druckes auf einen bestimmten Wert gegen die Wirkung der Federung nach unten in die Abschlußstellung verschiebt. Der erreichte Steuerdruck steht daher immer in einem be- ίο stimmten Verhältnis zum Weg des Betätigungsgliedes. Dieses Verhältnis läßt sich durch Ändern des Druckes zwischen den Membranen 15,16 der Federung beliebig ändern. Der Raum zwischen den Membranen ist über den Stutzen 14 an ein Feinregelventil 23 und dieses an einen Behälter 24 angeschlossen.

Die wesentlichen Teile der Federung sind die Kolbenstange 8 mit zwei kegeligen Kolben 17,18 und den beiden Membranen 15, 16. Die Membranen 15, 16 sind an ihrem Umfang im Gehäuse und in der Mitte an der Kolbenstange 8 eingespannt, wobei sie sich mit einem Teil ihrer Fläche an die Kegelflächen der Kolben 17,18 und mit dem anderen Teil an die ebenfalls kegelig geformten Innenwände 19,20 des Gehäuses anlegen.

Unter der Wirkung eines Überdruckes in der Ringkammer 21 versuchen die Membranen 15,16 nach entgegengesetzten Richtungen auszuweichen. In der gezeichneten Stellung der Kolbenstange 8 sind die am Gehäuse und an der Kolbenstange anliegenden Membranflächen gleich groß. Infolgedessen heben sich die von den Membranflächen auf die Kolbenstange 8 ausgeübten Axialkräfte gegenseitig auf. Wird die Kolbenstange 8 durch eine z. B. auf die Membranen einwirkende Kraft P nach unten verschoben, dann wird die obere Membran 15 durch den Kolben 17 in größerem Maße von der Gehäusefläche 19 abgehoben, während die untere Membran 16 sich von dem Kolben 18 abrollt und sich in entsprechendem Maße gegen die Fläche 20 des Gehäuses legt. Es entsteht dadurch eine nach oben gerichtete Kraftkomponente, die die Kolbenstange 8 wieder in ihre Ruhestellung zurückzuführen sucht.

Die Größe der Rückstellkraft hängt neben dem Maß der Axialverschiebung der Kolbenstange 8 von der Höhe des in der Kammer 21 herrschenden Luftdruckes ab. Durch Ändern dieses Druckes läßt sich die Federkonstante, die ein Maß für die Rückstellkraft darstellt, beliebig ändern. Das Diagramm in Fig. 2 zeigt die Kennlinien der neuen Federung bei verschiedenen Drücken.

Claims

Patentansprüche:

1. Rückführfederung für pneumatische Regelventile, mit einer druckmittelgefüllten Kammer, gekennzeichnet durch zwei einander gegenüberliegende, sich an kegeligen Gehäuseflächen (19, 20) abwälzende, durch Kolben (17, 18) beaufschlagte kegelige Membranen (15,16), die die druckmittelgefüllte Kammer (21) derart abschließen, daß die wirksame Fläche der Membranen sich beim Abwälzen verändert.

2. Rückführfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Membranen (15, 16) zwangläufig durch eine gemeinsame Kolbenstange (8) verbunden sind.

3. Rückführfederung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (15,16) spiegelbildlich zueinander gegen die Kegelflächen (17, 18 bzw. 19, 20) der Kolbenstange (8) und des den Rand der Membranen haltenden Gehäuses derart anliegen, daß bei einer Verschiebung der Kolbenstange (8) die Größe der wirksamen Fläche der einen Membran sich umgekehrt wie die wirksame Fläche der anderen Membran ändert.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 259138, 730 271, 287, 885 051;

USA.-Patentschrift Nr. 2 023 135.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen