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Druck-Feinregler zum Gleichhalten des Gasdrucks für pneumatischeaPrüfmeßgeräte
Die Erfindung betrifft einen Druck-Feinregler zum Gleichhalten des Gasdrucks in
einer Kammer, an die ein pneumatisches Prüfmeßgerät angeschlossen wird und der Druckgas
über eine Drosselstelle zugeführt wird, das aus einem gewichtsbelasteten Drosselventil
ständig wieder abströmt.
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Es sind Druckregler bekannt, bei denen der Druck in einer Kammer oder
Leitung durch ein als Kugelventil ausgebildetes überströmventil konstant gehalten
wird.
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Dieses Kugelventil, das gewichts- oder federbelastet sein kann, kennt
nur zwei Extremstellungen* Es spricht bei einem bestimmten Mindestdruck an, öffnet
und schließt wieder, wenn der Druck unter diesen Mindestdruck abfällt.
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Durch das sich ständig wiederholende Öffnen und Schließen entstehen
einerseits unerwünschte Schwingungen im Gasstrom, und andererseits kann der Druck
nur innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden, die außer von der Belastung des
Ventils noch von der Umströmung der Kugel, unter der sich ja ein dynamischer Druckverlauf
ausbildet, abhängen.
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Ferner sind Druckregler bekannt, bei denen im konischen Teil einer
Leitung eine Scheibe in Richtung der Achse der Leitung verschiebbar angebracht ist,
wodurch die Menge des durch diese Leitung strömenden Mediums reguliert werden kann.
Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist jedoch die Strömungsgeschwindigkeit immer
vom Druck des Mediums abhängig, und es ist keine Stelle vorhanden, an der ein konstanter
Druck herrscht.
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Ein solcher konstanter Druck kann gemäß der Erfindung mit einem Druckregler
dadurch erzeugt werden, daß das Drosselventil nach Art bekannter Strömungsmengenmesser
aus einem sich nach oben erweiternden Durchlaß und einer darin durch den Gasstrom
frei getragenen Drosselscheibe mit Verbindungsstange und Dämpfungsvorrichtung besteht.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden
an Hand der Zeichnungen beschrieben, in denen F i g. 1 in einem lotrechten schematischen
Schnitt einen erfindungsgemäßen Druckregler für Druckluft zeigt; F i g. 2 zeigt
in der gleichen Darstellung wie F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Unterdruckregler.
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Der in F i g. 1 dargestellte überdruckregler besitzt einen lotrechten
Körper 1 mit einer inneren Kammer 2, in welche ein Einlaßkanal 3 mündet,
welcher mit einer verengten oder kalibrierten Öffnung 4
versehen ist und mit
Druckluft durch eine beliebige Druckluftquelle 5 gespeist wird, welche entsprechend
dem Bedarf Luft mit einem Speisedruck liefert, welcher über dem konstant zu haltenden
Druck liegt. Dieser Speisedruck braucht nicht konstant zu sein, doch richtet man
es natürlich so ein, daß seine Schwankungen möglichst klein sind.
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Innerhalb der Kammer 2 werden zweckmäßig Einrichtungen vorgesehen,
um den durch den Kanal 3 eintretenden Luftstrahl zu brechen. Hierfür kann gegenüber
der Mündung des Kanals eine Prallfläche 6 angeordnet werden, doch kann auch der
Kanal schräg in die Kammer 2 münden. An die Kammer 2
ist eine Leitung
7 angeschlossen, welche die unter konstantem Druck stehende Luft zu einer Ausgangsöffnung
8 führt, über die das Prüfmeßgerät angeschlossen wird.
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Die Kammer 2 steht mit dem kleinen Querschnitt eines trichterförmigen
Entspannungsdurchlasses 9 in Verbindung, welcher einen Umdrehungskörper mit lotrechter
Achse bildet und dessen großer Querschnitt oben liegt, über welchen er mit der Außenluft
in Verbindung steht. Der Durchlaß ist kegelstumpfförmig und liegt gleichachsig über
der Kammer 2, welche. die Form eines Zylinders mit lotrechter Achse hat.
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In dem Durchlaß 9 ist eine Drosselscheibe angeordnet. Die Drosselscheibe
ist so ausgebildet, daß sie
frei in dem durch den Durchlaß 9 gebildeten
Trichter schweben kann, wenn er durch den in der Kammer 2
herrschenden Druck
angehoben wird, welcher auf die Drosselscheibe einwirkt und hierbei dem nach unten
ziehenden Gewicht entgegenwirkt.
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Die Drosselscheibe ist in ihrer Mitte an einer Stange 11 senkrecht
zu dieser befestigt. Diese Stange setzt sich unterhalb und vorzugsweise auch oberhalb
der Scheibe fort.
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Die untere Verlängerung dieser Stange geht frei durch die den Durchlaß
9 mit der Kammer 2 verbindende Öffnung und setzt sich nach unten durch eine Öffnung
12 bis in einen Behälter 13 fort, welcher teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt
ist, in welche eine an dem unteren Ende der Stange 11 befestigte Masse 14 eintaucht.
Diese Flüssigkeit ist wenig flüchtig und hat eine verhältnismäßig hohe Viskosität,
wie dies bei einem Mineralöl oder einem synthetischen Öl (insbesondere auf Siliconbasis)
der Fäll ist.
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Die obere Verlängerung der Stange 11 tritt mit Spiel durch einen an
dem oberen Ende des Durchlasses 9 befestigten Ring 15 (welchen sie nicht berührt),
welcher auch als oberer Anschlag für die Scheibe 10 dient.
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Die Ausbildung ist so getroffen, daß die bewegliche Anordnung 10,11,14
sich unter den entgegengesetzten Wirkungen ihres scheinbaren Gewichts (unter Berücksichtigung
des auf die Masse 14 ausgeübten Auftriebs) und des auf die Unterseite der
Scheibe 10 durch die Strömung von der Kammer 2 her ausgeübten Drucks ohne wesentliche
Reibung (es ist nur Reibung zwischen einem festen Körper und Flüssigkeit und zwischen
einem festen Körper und Gas vorhanden) in lotrechter Richtung frei bewegen kann.
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Vorzugsweise wird über dem Ring 15 um die Stange 11 herum ein diese
gegen Stöße schützendes durchsichtiges Rohr 16 vorgesehen, wobei auf dem Rohr und
der Stange Merkzeichen angebracht werden, welche z. B. durch einen festen Strich
17 auf dem Rohr und zwei Striche 18, 19 auf der Stange gebildet werden.
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Zweckmäßig wird die Ausbildung so getroffen, daß, wenn die Masse auf
dem Boden des Behälters 13 ruht, ein geringes Spiel zwischen der Scheibe 10 und
der Wand des Durchlasses 9 vorhanden ist, wobei sich dann der obere Strich 18 z.
B. auf der Höhe des festen Strichs 17 befindet oder, noch besser, etwas unter demselben.
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Wenn dagegen die Scheibe 10 gegen den Anschlag 15 stößt, soll die
Masse 14 noch vollständig untergetaucht sein, wobei sich dann z. B. der untere Strich
19 auf der Höhe des festen Strichs 17 oder, noch besser, etwas über demselben befindet.
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Wenn die obige Anordnung lotrecht aufgestellt und der Behäletr 13
bis zur gewünschten Höhe gefüllt ist, arbeitet die Anordnung folgendermaßen: Es
sei zunächst angenommen, daß der Speisedruck an der Öffnung 4 Null- ist, daß die
Masse 14 auf dem Boden des Behälters 13 ruht und daß sich dann der Strich 18 unterhalb
des festen Strichs 17 befindet.
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Wenn jetzt der Speisedruck allmählich vergrößert wird, wird die Scheibe
10 angehoben, und der Strich 18 kommt über den Strich 17, Bei weiterer Zunahme des
Speisedrucks hebt sich die Scheibe 10 immer mehr an, bis der Strich 19 über den
Strich 17 kommt und die Scheibe 10 mit dem Ring 15 in Berührung kommt. Wenn von
diesem Augenblick an der Speisedruck noch weiter zunimmt, ist. der Druck in der
Kammer 2 nicht mehr konstant, wobei er übrigens genauso wenig konstant war, solange
die Masse 14 auf dem Boden des Behälters 13 lag. Während des ganzen Abschnitts des
Hubes, während welchem die Striche 18 und 19 den festen Strich 17 einfassen, ist
aber der Druck in der Kammer 2 praktisch konstant.
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Hierfür sind jedoch gewisse Vorsichtsmaßnahmen erforderlich. So muß
insbesondere der in die Flüssigkeit des Behälters 13 eintauchende Abschnitt der
Stange 11 einen möglichst kleinen Querschnitt haben, z. B. einige Quadratmillimeter,
so daß die veränderliche Eintauchtiefe der Stange das scheinbare Gewicht der beweglichen
Anordnung 10,11,14 nicht merklich verändert.
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- Ferner muß der mittlere Durchmesser des Durchlasses 9 so groß sein,
daß in der gelieferten Luft weder vor noch hinter der Scheibe 10 merkliche Druckabfallschwankungen
auftreten, wenn sich die Scheibe zwischen ihren Grenzstellungen verstellt.
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Wenn diese Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, stellt sich der in
der Kammer 2 herrschende Druck auf einen solchen Wert ein, daß er bei seiner Einwirkung
auf die Unterseite der Scheibe 10 dem scheinbaren Gewicht der beweglichen Anordnung
10,
11, 14 unter Berücksichtigung des Eintauchers der Masse 14 und eines .
Teils der Stange 11 genau das Gleichgewicht hält.
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Da die bewegliche Anordnung 10,11,14 ein praktisch konstantes, scheinbares
Gewicht (bis auf die Veränderungen der Eintauchtiefe der Stange 11) hat,
so ergibt sich, daß der Druck in der Kammer 2 praktisch konstant ist.
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Es ist klar, daß man die gleichen Ergebnisse erhält, wenn man an Stelle
des Speisedrucks den Querschnitt der Eintrittsöffnung 4 verändert, da sich die Scheibe
10 stets so verstellt, daß der in der Kammer 2 herrschenden Druck dem scheinbaren
Gewicht der beweglichen Anordnung das Gleichgewicht hält.
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Das Spiel zwischen der Masse 14 und der Wand des Behälters 13 sowie
die Flüssigkeit werden natürlich so gewählt, daß die gewünschte Dämpfung erzielt
wird.
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Der auf F i g. 2 dargestellte Unterdruckregler weist die gleichen
Teile wie das in F i g. 1 dargestellte Gerät auf, jedoch mit dem Unterschied, daß
die Kammer 2, an welche der Kanal 3 und die Leitung 7 angeschlossen sind, mit dem
großen Querschnitt, d. h. mit dem oberen Ende des trichterförmigen Entspannungsdurchlasses
9 in Verbindung steht, während der kleine Querschnitt dieses Durchlasses dann mit
der Außenluft über eine Öffnung 20 in Verbindung steht, die über der Öffnung 12
liegt.
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Die Kammer 2 ist oben durch einen Deckel 21 verschlossen,
welcher von einem axialen Durchlaß 22 durchdrungen wird, welcher dieselbe Aufgabe
wie der Ring 15 (F i g. 1) erfüllt, wobei die Basis des an seinem oberen Ende geschlossenen
Rohres 16 vorzugsweise dicht an den Umfang des Durchlasses 22 angeschlossen ist.
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Dieses Gerät arbeitet wie das erste, jedoch mit dem Unterschied, daß
an der Öffnung 4 Unterdruck liegt.
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Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So kann die Masse
14 durch eine einfache waagerechte Scheibe ersetzt werden. Ferner kann das in die
Kammer
2 eintretende Strömungsmittel ein von Luft verschiedenes gasförmiges Strömungsmittel
sein.