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Durchführung eines drehbar gelagerten zweiarmigen Hebels durch eine
Wandungsöffnung pneumatischer oder hydraulischer Steuerrelais Die Erfindung betrifft
eine Durchführung eines drehbar gelagerten zweiarmigen Hebels durch eine Wandungsöffnung
pneumatischer oder hydraulischer Steuerrelais od. dgl. mit in der Wandungsebene
gelegenem Hebeldrehpunkt und Mitteln zur elastischen Lagerune des Hebels in der
Wandungsöffnune, bei der die vorn Hebel durchsetzte Wandungsöffnung mit einer die
beiden durch die Wandung getrennten Räumen trennenden Abdichtung überdeckt ist.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Durchführung eines zweiarmigen drehbar
gelagerten Hebels in clektrohvdraulischen oder elektropneumatischen Druckwandlerrelais
zur Umwandlung eines elektrischen Stellsignals in den Druck eines Druckmittels.
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Einrichtungen dieser Art dienen bekanntlich zur Betätigung eines hydraulischen
oder pneumatischen Stellmotors. Sie bestehen üblicherweise aus Prallplattenstcuer,#verken,
Strahlrohren oder anderen Druckmittelsteuervorrichtungen, die über elektromagnetische
Krafteber oder bestimmte Stellungen erzeugende Systeme verstellt werden.
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In einer Bauform der bekannten Relais besteht die trennende Wandung,
durch die das Steuerelement des Relais hindurchgeführt ist, aus einer elastischen
Membran, die gegen das Steuerelement und gegen die Gehäusewandung, die von dem Steuerelement
durchsetzt wird, abgedichtet ist. Anordnungen dieser Art haben den Vorzug, daß sie
mit relativ geringem Aufwand eine vollkommene Abdichtung der elektromagnetischen
Steuermittel von den Drucksteuermitteln aufweisen, wodurch Verschmutzungen der elektrischen
Steuerungsvorrichtungsbestandteile sicher vermieden werden.
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Bei Einrichtungen dieser Art tritt jedoch der Nachteil auf, daß die
Drehachse des Steuerelements nicht definiert ist, da der Drehpunkt des als zweiarmiger
Hebel ausgebildeten Steuerelements Verlaaerunaen unterworfen ist, die abhängig sind
von der Druckdifferenz zwischen den beiden Räumen, die von der Membran begrenzt
sind. Druckänderungen in einem oder beiden der Räume bewirken eine Verschiebung
des Drehpunktes des Steuerelements, wodurch die Relaiskennlinie Verlagerungen erfährt.
Als Folge davon ist dem elektrischen Stehsignal am Eingang des Relais nicht eindeutig
ein pneumatischer oder hydraulischer Druck bzw. Differenzdruck am Ausgang des Wandlerrelais
zugeordnet. Weiterhin müssen infolge der ungünstigen Eigenschaften der abdichtenden
Membranen in Einrichtungen dieser Art Hystereseerscheinungen in Kauf genommen werden,
die es nicht zulassen, die mit derartigen Relais erzielbare Empfindlichkeit auszunutzen.
Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, die Membran in einer Richtung ihres Durchmessers
zu versteifen, um so den beschriebenen Verlagerungserscheinungen entgegenzuwirken.
Es ist jedoch nicht gelungen, letztere mit dieser Maßnahme vollständig zu beseitigen.
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Es ist bekannt, bei Differenzdruckmessern für beiderseits hohe sowie
niedrige Drücke Membranen aus Werkstoffen mit überwiegend elastischen Eigenschaften,
wie z. B. Metall und Kautschuk oder Membranen aus solchen mit vorwiegend plastischen
Eigenschaften zu verwenden, wie beispielsweise imprägniertes Leinen oder Leder.
Diese elastischen oder plastischen Membranen sind an ihrem Rande, meist durch Verschrauben
eines Metallringes in der zu dichtenden Wandöffnung, befestigt.
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Weiterhin ist eine reibungsfreie Durchführung eines Körpers durch
eine Wandung eines kraftkompensierenden elektrischen Meßwertwandlers vorgeschlagen
worden, bei welcher der Körper beiderseits der Wandung beweglich von je einer richtkraftarmen
Blattfeder gehalten ist, die Wandung jedoch nicht berührt. Durch den Luftspalt zwischen
beiden Wandungsseiten ist jedoch eine Abdichtung beider nicht gegeben.
Die
vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer konstruktiven Verbesserung einer Anordnung,
wie sie eingangs beschrieben ist, und sucht die Nachteile der bekannten Membranen
für Lagerungszwecke bei Durchführungen zu vermeiden.
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Bei einer Anordnung der eingangs näher bezeichneten Art ist erfindungsgemäß
der Hebel in der Abdichtungsebene in einer Spannbandlagerung drehbar gelagert, und
eine gesonderte flexible, beispielsweise textile, Dichtung überdeckt die freie Wan-
i dungsöffnung neben der Spannbandlagerung.
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Durch die erfindungsgemäße Trennung der Abdeckfunktionen von den Lagerungsfunktionen
ist es möglich, die bereits bekannten Membranen samt ihrer Einspannvorrichtung beizubehalten,
die ihnen i anhaftenden Fehler jedoch zu eliminieren.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an dem Ausführungsbeispiel eines
elektrohydraulischen Relais schematisch dargestellt. Es bezeichnet 1 ein Gehäuse,
das an einer Stirnfläche eine z. B. zylindrische Bohrung 2 aufweist. Die Zylinderflächen
der Bohrung weisen zwei sich gegenüberstehende Ausnehmungen auf, in die zwei von
einem hydraulischen Druckmittel durchflossene Düsen 3 und 4 justierbar eingebracht
sind.
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Die Düsen 3 und 4 werden über die Druckmittelzuleitungen 5 und 6,
in denen zwei Drosselstellen 7 und 8 angeordnet sind, mit dem hydraulischen Druckmittel
z. B. aus einer zentralen Druckmittelversorgungseinrichtung versorgt.
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Zwischen den beiden Düsen 3 und 4 ist ein als zweiarmiger Hebel ausgebildetes
Steuerungselement 14, 24 angeordnet. Der Hebel 14, 24 ist um eine
Drehachse, die senkrecht zur Darstellungsebene der F i g. 1 verläuft, in der Abdichtungsebene
13 drehbar gelagert. Das Hebelende 14 steht mit in der Figur nicht dargestellten
elektromagnetischen Kraftgebern, z. B. in Form eines Tauchspulsystems, in Verbindung,
das von einem Gleichstromsignal beaufschlagt ist, das einem Regler als Stellsignal
entnommen ist. Die elektromagnetische Steuerungsvorrichtung ist unterhalb einer
Kappe 11 gelagert. Die Kappe 11 ist über Schraubverbindungen 9 und 10 mit dem Gehäuse
1 verbunden. Zur Abdichtung des Gehäuseinnern 12, in dem die elektromagnetischen
Steuerungsmittel gelagert sind, von dem durch die Bohrung 2 gebildeten Raum, in
den das die Düsen 3 und 4 verlassende Druckmittel einströmt, und zur Lagerung des
zweiarmigen Hebels 14, 24 ist in der Ebene 13 einmal eine den Hebel umfassende stegartige
U-förmige Spannbandlagerung in Verbindung mit einer Dichtung 41 vorgesehen. Die
Spannbandlagerung weist die beiden Stege 20 und 21 auf. Sie ist in der F i g. 2
gesondert dargestellt. Die F i g. 2 zeigt eine kreisförmige, aus elastischem Material
gefertigte Membran 30, aus der durch Stanzen oder anderweitig halbmondförmige Ausnehmungen
herausgearbeitet sind. Die Stege 20 und 21 entstehen durch Umbiegen des in den halbmondförmigen
öffnungen gelegenen Membrankörpers. Sie begrenzen das eigentliche Spannband 23,
das eine öffnung 34 aufweist. Die Berandungen der halbmondförmigen Öffnungen in
der Membran 30 sind mit 32 und 33 bezeichnet.
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Die Membran 30 wird zwecks Montage des Steuerungshebels 14,
24 in eine Bohrung 31 des Gehäuses 1 eingelegt, nachdem zuvor eine z. B. aus textilen
Stoffen gebildete flexible Dichtung in diese öffnung eingebracht worden war. Danach
wird in der Bohrung 31 ein mit Außengewinde versehenes Bauteil 40 eingeschraubt,
das sowohl die Membran 30 als auch die Abdichtung 41 fest an den Rändern der Ebene
13 fixiert. Darauf wird das untere Ende 24 des zweiarmigen Steuerhebels über eine
im Innern dieses Hebels gelegene Schraube 22, die durch eine Öffnung in der Abdichtung
41 und durch die Öffnung 34 in der Membran 30 hindurchgeführt ist, mit dem oberen
Ende 14 des Steuerhebels durch Verschrauben vereinigt.
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Das im Ausführungsbeispiel beschriebene Druckwandlerrelais steuert
vor den Drosselstellen 7 und 8 in den Leitungen 5 und 6 einen der Stellung des Steuerhebels
14, 24 entsprechenden Differenzdruck aus, der über die Leitungen 15 und 16 einer
weiteren Verstärkerstufe oder direkt einem Stellmotor zwecks Verstellung zugeführt
werden kann.
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Das aus den Düsen 3 und 4 ausgetretene Druckmittel gelangt über die
Bohrung 2' in die Abflußleitung der Anlage.
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Es hat sich gezeigt, daß mit elektrohydraulischen bzw. elektropneumatischen
Relais der beschriebenen Ausbildung eine einwandfreie Abdichtung zwischen den das
Druckmittel führenden Räumen und den Räumen, in denen die elektromagnetischen bzw.
elektrischen Einrichtungsbestandteile des Relais untergebracht sind, erzielbar ist.
Weiterhin zeigen diese Relais eine außerordentlich hohe, lediglich durch die elastischen
Eigenschaften der vorgesehenen Spannbandlagerung bedingte Nullpunktstabilität, wodurch
auch Druckänderungen in einem der beiden hier interessierenden Räume nicht zu Nullpunktverschiebungen
oder zu Kippungen der Kennlinie solcher Relais Anlaß geben. Druckänderungen in einem
der beiden Räume werden nicht auf die Spannbandlagerung übertragen, da es der flexiblen
Abdichtung innerhalb der halbmondförmigen öffnungen der Membran 30 ohne weiteres
möglich ist, in die eine oder andere Richtung auszuweichen.