DE1089920B - Zweipunktregler mit Rueckfuehrung - Google Patents

Description

Es sind Zweipunktregler für Druckluftanlagen bekannt, welche die Aufgabe haben, bei Erreichen eines gewissen zu regelnden Drucks ein Steuer- oder ähnliches Gerät unter Luftdruck zu setzen und nach Absinken des zu regelnden Drucks um einen gewissen Betrag, Schaltspanne genannt, das Gerät wieder zu entlasten. Es ist also ein solcher Zweipunktregler ein vom Hochdruck gesteuertes Dreiwegventil, welches die Leitung zum Steuergerät entweder mit der Luftdruckquelle (Einschaltung) oder mit der Außenluft (Rückschaltung) verbindet. Die Wirkung der meisten dieser Regelventil« beruht darauf, daß ein federbelasteter Kolben oder ein ähnliches Element, welches durch den Regeldruck von einer Endlage in die andere gebracht wird, die geforderten Leitungsverbindungen herstellt. Dieser Kolben ist so beschaffen, daß vor der Einschaltung der Regeldruck an einer kleineren Fläche, nach der Einschaltung an einer größeren Fläche angreift. Die Einschaltung erfolgt, wenn das Produkt aus der kleineren Angriffsfläche mal dem Regeldruck größer als die Federkraft wird, die dieser Kolbenstellung entspricht. Die Rückschaltung erfolgt, wenn das Produkt aus der zweiten, größeren Angriffsfläche mal dem schon verminderten Regeldruck die dieser Kolbenstellung entsprechende Federkraft überschreitet. Da die Anordnung der Belastungsfeder so getroffen ist, daß die Differenz der auf den Kolben wirkenden Federkraft in Extremlagen des Kolbens bei größerem Hub des Kolbens größer ist, kann durch Verstellung des Kolbenhubes die Schaltspanne in gewissen Grenzen verändert werden. Diese Hubverstellung ist in der Regel durch Beilageplättchen zu bewerkstelligen, was jedesmal eine teilweise Demontage des Reglers bedingt. Außerdem kann erfahrungsgemäß unter eine gewisse Schaltspanne nicht heruntergegangen werden, da die durch die Schaltung bedingte Druckschwankung ein Flattern des Regelventils anregt.

Es sind Zweipunktregler bekannt, die nach einem solchen Prinzip gebaut sind, daß eine verhältnismäßig kleine Grundschaltspanne erreichbar ist, ohne daß das Doppelventil zum Flattern neigt. Diese Regler enthalten Einrichtungen, die es ermöglichen, die Grundschaltspanne zu vergrößern. Sie besitzen, einen federbelasteten, dichtenden Kolben und einen zweisitzigen Ventilkörper. Der Gegensitz des einen Ventils befindet sich im festen Gehäuse, der andere im beweglichen Kolben. Diese Art der Regelventile ist erfahrungsgemäß nur für flüssige Medien geeignet und hat den Nachteil, daß einer der beiden Schaltvorgänge schleichend erfolgt.

Um kleinere Schaltspannungen zu erzielen und dabei die Schaltsicherheit beizubehalten, wurden an Reglern, die normal mit verhältnismäßig großer

Zweipunktregler· mit Rückführung

Anmelder:

ENFO Entwicklungsund Forschungs -Aktiengesellschaft,
Vaduz (Liechtenstein)

Vertreter: Dipl.-Ing. J. Buschhoff, Patentanwalt,
Köln, Kaiser·; Wilhelm-Ring 24

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 5. Mai 1953

Dr. techn. Egon Hackmüller, Baden, Wien (Österreich.), ist als Erfinder genannt worden

Schaltspanne arbeiten, Vorkehrungen getroffen, die eine zusätzliche Belastung des Steuerkolbens und somit eine Verminderung der Schaltspanne gestatten, und zwar erst zu dem Zeitpunkt, in dem die Einschaltbewegung des Steuerkolbens bereits durchgeführt ist. Die zusätzliche Belastung wird erst nach erfolgter Rückschaltung aufgehoben. Diese zusätzliehe Belastung wird mittels eines druckbelasteten zweiten Kolbens durchgeführt, der zusätzlich in der Richtung der Federkraft auf den Steuerkolben wirkt. Der Zylinderraum dieses Rückführungskolbens wird von der gesteuerten Seite des Regelventils her mit Druckluft versehen. Es baut sich also in diesem Zylinder der Druck erst nach erfolgter Schaltung auf und sinkt erst nach erfolgter Rückschaltung ab. Die Höhe dieses Drucks wird durch eine Drosselstrecke, in die der Rückführungszylinder eingebaut ist, eingestellt. Die Einstellung dieses Drosselstreckendrucks erfolgt etwa durch Nadelventile, deren freie Querschnitte durch Schrauben, einstellbar sind. Von der Höhe dieses Drucks ist die Zusatzkraft auf den Steuerkolben und somit die tatsächliche Schaltspanne des Reglers abhängig. Um den Druckluftverlust durch die Drosselstrecke in erträglichen Grenzen zu halten, müssen die Drosselöffnungen dieser Drosselstrecke sehr klein gehalten werden. Diese kleinen Querschnitte begünstigen das Absetzen von Schmutzteilchen, vermengt mit öl, so daß sich der freie Querschnitt dieser Drosselstellen mit der Zeit verändert, was auch eine Veränderung des Drucks in der Drosselstrecke und somit der Schaltspanne mit der Zeit bedingt.

009 609/94

Gegenstand der Erfindung ist ein Zweipunktregler mit Rückführung für Druckluftanlagen mit einem federbelasteten, doppelsitzigen Steuerkolben, welcher zwischen zwei im Reglergehäuse festliegenden Sitzleisten beweglich angeordnet ist und bei Aufsitzen an der oberen Sitzleiste die Druckmittelquelle mit der Steuerleitung, bei Aufsitzen an der unteren Sitzleiste die Steuerleitung mit der Außenluft verbindet und der nach erfolgter Schaltung in der erstgenannten Stellung durch eine Zusatzkraft, der Rückführungskraft, in Richtung der Hauptfederkraft belastet wird, und die Rückführungskraft nach erfolgter Umschaltung der Steuerleitung auf Außendruck wieder unwirksam wird. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß diese Zusatzkraft durch eine Feder erzeugt wird, welche durch eine mit der Steuerleitung in Verbindung stehende und von dieser mit Druckmedium versorgte Vorrichtung zur Wirkung gebracht wird. Diese zusätzliche Federkraft kommt erst nach erfolgter Schaltung zur Wirkung. Dieser Effekt wird beispielsweise dadurch erreicht, daß die die Rückführungskraft erzeugende Feder durch einen druckluftbetätigten Hilfskolben auf die gewünschte Kraft vorgespannt wird, wobei der Hilfskolben durch den vollen Steuerdruck betätigt wird, welcher sich erst nach erfolgter Schaltung des Steuerkolbens auf- und abbaut. Statt die F'eder durch den Hilfskolben vorzuspannen, kann auch eine Vorrichtung vorgesehen sein, welche die Rückführungsfeder, die im Ausgangszustand bereits ungefähr auf die Rückführungskraft eingestellt ist, jedoch nicht auf den Steuerkolben wirkt, durch eine vom Hilfskolben betätigte Auslösung nach der Schaltung des Steuerkolbens zur zusätzlichen Kolbenbelastung freigibt und nach erfolgter Rückschaltung wieder außer Tätigkeit setzt. Die Zuleitung zum Zylinder dieses Hilfskolbens kann mit einer einstellbaren Drossel versehen sein, durch welche aber die Schaltspanne des Reglers nicht beeinflußt wird. Diese Drossel hat lediglich den Zweck, die Betätigung der Rückführung zeitlich zu verzögern.

In der Zeichnung ist ein solches Regelventil, bei welchem die Rückführungskraft durch eine bereits vorgespannte Feder erzeugt und mittels eines Hebels auf den Steuerkolben übertragen wird, dargestellt. Dabei wird nach erfolgter Schaltbewegung des Steuerkolbens die Rückführkraft der Rückführungsfeder dadurch zur Wirkung gebracht, daß der Hebeldrehpunkt durch den vom Druck beaufschlagten Kolben angehoben wird. Es zeigt

Fig. 1 den Aufriß des Reglers in dem in Fig. 3 durch I-I gekennzeichneten Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt in der in Fig. 1 durch H-II gekennzeichneten Ebene,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in der Fig. 1.

In dem Grundkörper 1 des Zweipunktreglers befindet sich ein Zylinderraum 2, welcher durch den Verschlußteil 3 abgeschlossen ist. Der Grundkörper 1 trägt über der an die Druckmittelquelle anschließenden Bohrung 6 selbst eine Sitzleiste 4, der Verschlußteil 3 an der ins Freie führenden Bohrung 7 eine Sitzleiste 5. Der Querschnitt der Bohrung 7 ist größer als der Querschnitt der Bohrung 6. In dem Zylinderraum 2 ist ein Steuerkolben 8, der einen vollen und einen durchbrochenen Führungsring 9 bzw. 10 aufweist, angeordnet. Der Steuerkolben 8 trägt an seinen Enden Ventildichtleisten 11 und 12 und ist so bemessen, daß fallweise die Leiste 11 auf Sitz 4 oder Leiste 12 auf Sitz 5 unter Zurücklegung eines kleinen Hubs zum Anliegen kommt. Der Steuerkolben 8 wird über das Druckelement 13 durch eine Feder 14 gegen die Sitzleiste 4 gedruckt. Die Feder 14 stützt sich gegen eine Gegenhalterung 15 ab, welche in dem Verschlußteil 3 eingeschraubt ist und zur Einstellung der Vorspannung der Feder 14 dient. Durch eine Gegenmutter 16 kann die Gegenhalterung 15 gesichert werden. Der zu kontrollierende Druck wirkt auf die Dichtleiste 11 des durch Feder 14 gegen die Sitzleiste 4 gedrückten Steuerkolbens 8. Übersteigt die

ίο durch diesen Druck erzeugte Kraft die Federkraft, so hebt sich der Steuerkolben von der Sitzleiste4 ab, und es strömt Druckluft in den vom Ring 9 abgedeckten Teil des Zylinderraums 2. Da das Spiel zwischen Ring 9 und der Zylinderwand verhältnismäßig klein ist, wirkt nahezu der ganze zur Verfügung stehende Druck auf die ganze Fläche des Rings 9, wodurch der Steuerkolben 8 gegen die Sitzleiste 5 des Verschlußteils 3 geschleudert wird. Der Steuerkolben 8 wird, da die Querschnittsfläche der Sitzleiste 5 größer als die der Sitzleiste 4 ist, so lange in seiner neuen Stellung gehalten, bis der zu kontrollierende Druck wieder um ein bestimmtes Maß abgesunken ist. Die Wand des Zylinderraums 2 ist mit einer Anschlußbohrung 17 für die Steuerleitung versehen, welche den Zylinderraum 2 mit dem Steuergerät verbindet. Es kann also nach erfolgter Schaltung aus der Bohrung 6 über den sich durch das Spiel zwischen Ring 9 und der Wand des Zylinderraums 2 ergebenden Spalt und Bohrung 17 für die Steuerleitung Druckluft zum Steuergerät gelangen und die gestellte Aufgabe erfüllen. Nach Absinken des kontrollierten Drucks um ein durch Flächendifferenz und Federkennlinie gegebenes Maß wird der Steuerkolben 8 auf die Sitzleiste 4 zurückgedrückt, und die im Steuergerät und in der Zuleitung befindliche Luft kann über die im Ring 10 befindlichen Schlitze 18 und über den Ringspalt 19 entweichen.

Mit dem Zylinderraum 2 ist durch die Zuführungsleitungen 22, 23, 24 ein weiterer Zylinderraum 21 verbunden, in welchem sich ein Hilfskolben 25 befindet. Dieser Hilfskolben 25 wird, wenn der Zylinder- ! aum 21 drucklos ist, durch die Feder 26, die sich an dem Verschluß stück 27 abstützt, nach unten gedrückt. Wird der Zylinderraum 21 nach erfolgter Schaltung des Steuerkolbens 8 unter Druck gesetzt, so wird der Hilfskolben 25 gegen die Kraft der Feder 26 angehoben und legt sich gegen die Dichtleiste 30 des Verschlußstücks 27. Hierdurch wird eine gute Abdichtung des Zylinderraums 21 nach außen erzielt, ohne daß an die Passung des Hilfskolbens 25 zu große Ansprüche gestellt werden müssen. Die Kolbenstange 28 des Hilfskolbens 25 trägt den Drehpunkt 29 des Hebels 31. Hebel 31 wird über eine Zugstange 33, durch eine Feder 34, die durch eine Schraubenmutter 35, gesichert durch eine Gegenmutter 36, vorgespannt ist, gegen den Grundkörper 1 gezogen. Durch einen Bund oder Absatz 37 der Zugstange 33 wird die Bewegung derselben gegen den Grundkörper 1 begrenzt. Am anderen Ende des Hebels 31 ist eine Stellschraube 38 vorgesehen, welche gegen ein Druckstück 20 der Spindel des Druckelements 13 drücken kann. Befindet sich der Steuerkolben 8 in seiner unteren Ausgangsstellung, so stehen Zylinderraum 2, das an die Anschlußbohrung 17 angeschlossene Druckluftgerät, Leitung 22, 23, 24 und Zylinderraum 21 unter Außendruck. Der Hilfskolben 25 befindet sich in seiner unteren Endlage. Absatz 37 der Zugstange 33 liegt auf dem Grundkörper 1 auf. Die Stellschraube 38 des Hebels 31 ist so eingestellt, daß sie gerade nicht auf dem Druckstück 20 der Spindel des Elements 13

aufliegt. Nach erfolgter Schaltung des Steuerkolbens 8, der sich dann in seiner oberen Endlage befindet, werden Zylinderraum 2, das angeschlossene Druckluftsteuergerät, Leitungen 22, 23, 24 und Zylinderraum 21 unter Druck gesetzt. Der Hilfskolben 25 nimmt seine obere Endlage ein und drückt das linke Ende des Hebels 31 hoch. Stellschraube 38 legt sich an das Druckstück 20, Zugstange 33 wird hochgehoben, so daß sich der Absatz 37 vom Grundkörper 1 abhebt und die Zugstange 33 durch die Feder 34 nach abwärts gezogen wird. Hierdurch erfährt die Spindel des Elements 13 eine zusätzliche Belastung, die jedoch erst nach erfolgter Schaltung aufgebracht wird/ Nach Absinken des zu regelnden Drucks unter den Rückschaltdruck, der durch die Kraft der Feder 14 sowie die Kraft der Feder 34 festgelegt ist, nimmt der Steuerkolben 8 wieder seine untere Ausgangsstellung ein. Über den Spalt bei der Sitzleiste 5 entlüften sich Zylinderraum 2 und alle angeschlossenen Räume, wodurch die Ausgangsstellung des Reglers wieder erreicht wird. Die Schaltbewegung des Hilfskolbens 25 wird dadurch verzögert, daß in die Zuführungsleitung 22 eine durch eine Schraube 39 betätigte Drosseleinrichtung 40 eingeschaltet ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung be- as steht darin, daß die eingestellte Schaltspanne unabhängig vom augenblicklichen Zustande einer Drosselstrecke ist und daß die Einstellung der Schaltdruckhöhe durch die Feder 14 ohne jegliche Demontage des Reglers erfolgen kann, während dies bei unmittelbar druckbelasteten Rückführungseinrichtungen nicht der Fall ist. Außerdem kommen bei der beschriebenen Erfindung die Drosselstreckenverluste in Fortfall. Sinngemäß kann diese Regeleinrichtung auch für Anlagen verwendet werden, die mit anderen Gasen oder Dämpfen arbeiten.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zweipunktregler mit Rückführung für Druckluftanlagen mit einem federbelasteten, doppelsitzigen Steuerkolben, welcher zwischen zwei im Reglergehäuse festliegenden Sitzleisten beweglich angeordnet ist und bei Aufsitzen an der oberen Sitzleiste die Druckmittelquelle mit der Steuerleitung, bei Aufsitzen an der unteren Sitzleiste die Steuerleitung mit der Außenluft verbindet und der nach erfolgter Schaltung in der erstgenannten Stellung durch eine Zusatzkraft, der Rückführungskraft, in Richtung der Hauptfederkraft belastet wird, und die Rückführungskraft nach erfolgter Umschaltung der Steuerleitung auf Außendruck wieder unwirksam wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zusatzkraft durch eine Feder (34) erzeugt wird, welche durch eine mit der Steuerleitung in Verbindung stehende und von dieser mit Druckmedium versorgte Vorrichtung zur Wirkung gebracht wird.

2. Zweipunktregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Feder (34) aus ihrer entspannten Lage bis zu der der Rückführungskraft entsprechenden Lage durch einen vom Steuerdruck betätigten Hilfskolben (25) erfolgt.

3. Zweipunktregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Steuerdruck über einen Hilfskolben (25) betätigte Vorrichtung die nahezu auf die Rückführungskraft vorgespannte Feder (34) nach erfolgter Schaltung des Steuerkolbens zur Wirkung freigibt und nach erfolgter Rückschaltung wieder außer Kraft setzt.

4. Zweipunktregler nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (34) über einen einarmigen Hebel (31) auf den Steuerkolben (8) wirkt und daß diese Feder dadurch eingeschaltet wird, daß der vom Steuerdruck betätigte Hilfskolben (25) den Hebeldrehpunkt (29) hebt.

5. Zweipunktregler nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (22) zum Hilfskolben (25) mit einer Drossel (40) versehen ist.

Tn Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 559 788.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 009 609/94 9.60