DE1523545B2 - Pneumatischer verstaerker - Google Patents

Description

einfache und sichere Anordnung sowie eine einfache Zuordnung des Abluftkanals in bezug auf beide Ventilkörper ergibt.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist die dem Eingangsdrucksignal zugeordnete Membran auf ihrer den Ventilkörpern zugewandten Seite mit einem Stützteller versehen.

Die Nulleinstellung oder auch die Eichung des erfindungsgemäßen Verstärkers kann in vorteilhafter Weise dadurch erfolgen, daß eine Stellschraube mit Druckteller im Verstärkergehäuse vorgesehen ist, wobei der Druckteller über eine Feder mit der dem Eingangsdrucksignal zugeordneten Membran in Verbindung steht und die Feder auf dem zugehörigen Stützteller dieser Membran sich abstützt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Verstärker im Schnitt,

F i g. 2 ein Schaltschema mit einer dem Verstärker α nachgeschalteten pneumatischen Einrichtung.
™ Das Gehäuse B des pneumatischen Verstärkers A besteht aus einem ringförmigen Steg 14 sowie aus einem Zwischenring 16 und den Deckeln 10 und 12. Die Teile 10, 12 und 14, 16 sind fest miteinander verbunden und weisen in ihrem Innern Hohlräume C und D auf. . ··-

Zwischen dem Deckel 10 und dem ringförmigen Steg 14 ist eine Membrane F eingespannt, die den Hohlraum C in zwei Kammern 18 und 20 aufteilt. In die Kammern 18 mündet ein Kanal 22, durch welchen das Eingangsdrucksignal in Richtung des Pfeiles X dem Verstärker A zugeleitet wird. Über einen Kanal 24 ist die Kammer 20 mit der Außenluft verbunden.

Die Membrane F ist an einem Stützteller 26 befestigt, der über die Membrane F der Aufnahme der Druckkraft einer vorgespannten Feder 28 dient. Die Druckkraft der Feder 28 ist mittels einer Justiereinrichtung 30 regulierbar, die in F i g. 1 aus einer Stellschraube 34 besteht, welche mit einem vor- und zurückstellbaren Druckteller 32 für die Feder 28 ver- W bunden ist.

Der Stützteller 26 ist an einem Ventilkörper 36 befestigt, der über einen Schaft 38 starr mit einem weiteren Ventilkörper 40 verbunden ist und mit diesem zusammen ein Modulatorelement Ή bildet. Den Ventilkörpern 36 und 40 als Verschlußkörper sind die Sitze 42 bzw. 44 zugeordnet.

Wird durch die in dem pneumatischen Verstärker A sich einstellenden Druckverhältnisse der Schaft 38 in Richtung des Pfeiles Y oder in entgegengesetzter Richtung verschoben, so werden die Ventilkörper 36 und 40 mehr oder weniger weit von ihren Sitzen 42 bzw. 44 abgehoben und die Durchgänge dementsprechend weit freigegeben bzw. verschlossen. Die Verschiebung des Schaftes 38 erfolgt in einem zentralen Kanal 46 des ringförmigen Steges 14 senkrecht zur Ebene der Membran F und einer weiteren Membran 41, die dem Ventilkörper 40 benachbart ist. Von dem zentralen Kanal 46 geht ein radialer Abluftkanal 48 aus, der der Abgabe des modulierten Ausgangssignals vom Verstärker dient. Das Ausgangssignal wird durch den Kanal 48 in Richtung des Pfeiles Z an eine dem Verstärker nachgeschaltete pneumatische Einrichtung weitergegeben.

Im unteren Hohlraum D des Gehäuses B sind die Membran 41 sowie eine Membran 56 angeordnet, die zwischen dem ringförmigen Steg 14, dem Zwischenring 16 und dem Deckel 12 eingespannt sind. Die Membranen 41 und 56 teilen den Hohlraum D in drei Kammern 50, 52 und 54 auf.

Die Membrane 41 ist mit dem Ventilkörper 40 fest verbunden. An der Unterseite der Membrane 41 ist ein Stützteller 58 befestigt, der zwei zylindrische Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufweist.

ίο Der obere Abschnitt ist mit wesentlich kleinerem Durchmesser ausgeführt als der untere Abschnitt, an dem die Membrane 56 festgelegt ist.

In die Kammer 54 mündet der Kanal 60 ein, durch den in Richtung des Pfeiles V über eine Rohrleitung die Zuluft eingeleitet wird. Die Kammer 54 steht mit der Kammer 50 über einen Kanal 62 in Verbindung. Demzufolge herrscht in beiden Kammern 50 und 54 stets etwa der gleiche Druck. Die mittlere Kammer 52 hat über einen Kanal 64 mit der Außenluft Verbindung.

F i g. 2 zeigt ein Schaltschema mit dem Verstärker A, durch eine pneumatische EinrichungM, beispielsweise ein Ventil, gesteuert wird. Das Ventil öffnet oder schließt den Durchgang einer Druckmittelleitung 66, durch die einer Arbeitsmaschine beliebiger Art das . antreibende Druckmedium zugeführt wird. Im gezeichneten Anwendungsbeispiel" ist der

»■ Verstärker^ durch eine Rohrleitung,· die mit dem" Kanal 60 des Verstärkers in Verbindung stejit und in

die ein Reduzierventil 68 eingeschaltet -ist', an einen Luftdruckerzeuger 70 angeschlossen,*"der Luft unter einem bestimmten Druck in Richtung des Pfeiles V dem Verstärker ,4 zuführt. Der Verstärker/4 ist durch eine mit dem Kanal 22 verbundene Leitung an einen Signalgeber 72 angeschlossen, der dem Verstärker A in Richtung des Pfeiles X das Eingangsdrucksignal erteilt. Der Verstärker v4 ist ferner über den Kanal 48 durch eine Leitung mit der pneumatischen Einrichtung M verbunden. Dieser wird in Richtung des Pfeiles Z das Signal in Form eines gegenüber dem Eingangsdrucksignal verstärkten Druckimpulses übermittelt.

Die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen pneumatischen Verstärkers ist folgende:

Das Eingangsdrucksignal gelangt in Richtung des Pfeiles X in die Kammer 18. Dort wirkt es entgegengesetzt zur Richtung des Pfeiles Y auf die Membrane F ein. Hierbei entsteht eine Kraft, die sich mit der von der Druckfeder 28 erzeugten Druckkraft addiert.

Die Gesamtkraft wirkt in Schließrichtung des Ventilkörpers 36 und in Öffnungsrichtung des Ventilkörpers 40.

Die Beaufschlagung der Kammer 54 mit Druckluft wirkt sich auf das Modulatorelement H in der Weise aus, daß die Druckluft über den Kanal 62 in die Kammer 50 gelangt, von wo aus sie ebenfalls als Druckkraft auf die Membrane 41 einwirkt, und zwar in der gleichen Richtung wie das Eingangsdrucksignal. Das Modulatorelement H steht demzufolge unter Einfluß von zwei Druckkräften, die gemeinsam bestrebt sind, es nach unten entgegengesetzt zur Pfeilrichtung Y zu verstellen.

Der Luftdruck in der Kammer 54 übt jedoch auf die Membrane 56 eine Druckkraft aus, die der Kraft des Eingangsdrucksignals entgegengesetzt gerichtet ist.

Infolge der unterschiedlichen Größe der druckwirksamen Flächen an den Membranen 41 und 56

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entsteht bei der Druckluftbeaufschlagung der Kam- durch erreicht, daß man das Verhältnis der unter-

mern 50 und 54 eine resultierende Kraft, die der vom schiedlich großen Druckflächen der Membranen 41

Eingangsdrucksignal und von der Feder 58 auf die und 56 oder die Vorspannkraft der Feder 28 ändert.

Membrane F ausgeübten Kraft entgegengesetzt ge- Durch den Druck der die Membranen 41 und 56

richtet ist. 5 beaufschlagenden Druckluft kann man den Nicht-

Wird dem Verstärker A kein Eingangsdrucksignal wirksamkeitszustand des Verstärkers A bestimmen zugeführt, dann ist die das Modulatorelement H be- und, wie nachstehend noch erläutert wird, den Eineinflussende Resultierende aus der Kraft der Feder fluß von Schwankungen im Druck der Zuluft ausglei-28 und der auf die Membranen 41 und 56 einwirken- chen.

den Kraft stets so groß und so gerichtet, daß der Ven- io Aus dem Druck der Zuluft auf die Membranen 41

tilkörper 40 gegen seinen Sitz 44 gedrückt wird und und 56 ergibt sich infolge der elastischen Nachgiebig-

der Durchgang verschlossen ist. Hierbei wird dann keit der Feder 28 der druckwirksamen Fläche der

auch kein Ausgangssignal bzw. ein nur schwaches Membrane F, der Größenabmessungen des Modula-

Ausgangssignal abgegeben, das lediglich dazu dient, torelementes H, der Größe des Stütztellers 58 und

die Funktionsbereitschaft des pneumatischen Kreises 15 des Zwischenringes 16 sowie aus dem Tiefenmaß der

des Verstärkers anzuzeigen. Kammer 50 ein Druckgewinn. Die Größe des Druck-

Das in Richtung des Pfeiles X über den Kanal 22 gewinnes ist von den Eigenschaften des Modulatore-

als Druckimpuls ankommende Eingangsdrucksignal lementes H und von der Elastizität der Feder 28 ab-

und die aus der Druekluftbeaufschlagung über den hängig.

Kanal 60 sich ergebende Kraftresultierende werden ao Die Membranen 41 und 56, auf die der Druck der

auf das Modulatorelement H übertragen. Je nach der Zuluft wirkt, werden, wie bereits erwähnt, außer zur

Größe und der Kraftrichtung der Resultierenden wird Festlegung der Nullstellung des Verstärkers ,4 auch" £.

das Modulatorelement H nach oben oder nach unten dazu benutzt, das Ausgangssignal von Druckschwan- ^-

verschoben. " kungen der Zuluft weitgehend unabhängig zu ina-_

Wird gegenüber einem Gleichgewichtszustand das as chen. Eine -Herabsetzung des Druckes der Zuluft'

Eingangsdrucksignal verstärkt, dann findet eine Ver- würde οηηέ Vorhandensein der Membranen 41 und-- "

stellung des Modulatorelementes H nach unt^a stSCt, 56 tatsächlich nur eine entsprechende Schwächung"

wobei der Ventilkörper 36 seinem Sitz 42 genähert des Ausgangssignals zur Folge haben, ^y' *

und der Ventilkörper 40 von seinem Sitz 44 entfernt Durch das Vorhandensein der Membranen 41, 56

wird. Daraus ergibt sich ein teilweises öffnen des 30 erfahren bei Minderung des Druckes der Zuluft die

Durchganges am Ventilsitz 44 und ein teilweises Gleichgewichtsbedingungen eine Änderung dahinge-

Schließen des Durchganges am Ventilsitz 42. hend, daß die auf das Modulatorelement H in Rich-

AIs Funktion der jeweiligen Einstellung der beiden tung des Pfeiles Y einwirkende Kraft verringert wird. Ventilkörper 36 und 40 zu ihren Sitzen 42 bzw. 44 Infolgedessen wird die das Abwärtsverschieben des ergibt sich der Druck des Ausgangssignals im Aus- 35 Schaftes 38 bewirkende Kraft kleiner, was die freien gangskanal 48. Der Druck steigt in Abhängigkeit von Durchgangsquerschnitte an den Ventilsitzen 42 und der Verstärkung des Eingangsdrucksignals und sinkt 44 entsprechend beeinflußt. Im Abluftkanal 48 stellt bei deren Abschwächung. Die Größe des vom Ver- sich demzufolge stets der Druck ein, der zur Steuestärker A abgegebenen Ausgangssignals ist also stets rung der dem Verstärker A nachgeschalteten Voreine Funktion des Eingangsdrucksignals, derzufolge 40 richtung M notwendig bzw. erwünscht ist. Auf diese bei entsprechender Verstärkung das Ausgangssignal Weise erreicht man bei vermindertem Druck der Zuimstande ist, die dem Verstärker .4 zugeordnete luft den Ausgleich für den das Ausgangssignal herpneumatische Einrichtung M zu steuern. vorrufenden Effekt. ,

Die Nullstellung, d. h. diejenige Einstellung des Im umgekehrten Falle, wenn der Druck der Zuluft ν Modulatorelementes H, bei der wegen Fehlens eines 45 steigt, wird der Schaft 38 weniger weit abwärts ver-Eingangssignals kein Ausgangssignal bzw. wegen schoben, so daß der freie Durchgangsquerschnitt am der geringen Intensität des Eingangssignals ein nur Ventilsitz"44 kleiner wird und der gewünschte Beschwaches Ausgangssignal abgegeben wird, wird da- triebsdruck im Abluftkanal 48 erhalten bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 ker nachgeschalteten pneumatischen Einrichtung und Patentansprüche: der andere die Abströmung zur Atmosphäre steuert, wobei der Ventilsitz des die Abströmung zur pneu-

1. Pneumatischer Verstärker, bei welchem das matischen Einrichtung steuernden Ventilkörpers in zu verstärkende Eingangsdrucksignal über eine 5 einer ortsfesten Gehäusewand des Verstärkers ausgediesem zugeordnete Membran zum Ausgleich bildet ist.

eines auftretenden Zuluftdruckfehlers gegen den Bei einem bekannten Verstärker dieser Art ist der auf eine durch zwei Membranen gebildete Diffe- Ventilsitz des die Abströmung zur Atmosphäre ermörentialfläche wirkenden Zuluftdruck wirkt, mit glichenden Ventilkörpers beweglich angeordnet,
zwei miteinander starr verbundenen Ventilkör- io Beide Ventilkörper arbeiten gleichsinnig in der pern, von denen der eine die Abströmung der Weise, daß der die Abströmung zur Atmosphäre dem Verstärker .nachgeschalteten pneumatischen steuernde Ventilkörper nur dann von seinem Sitz abEinrichtung und der andere die Abströmung zur hebt, wenn sich der andere Ventilkörper an der orts-Atmosphäre steuert, wobei der Ventilsitz des die festen Gehäusewand abstützt. Beim bekannten Ver-Abströmung zur pneumatischen Einrichtung steu- 15 stärker kann somit nach dem Alternativprinzip imernden Ventilkörpers in einer ortsfesten Gehäuse- mer nur eines der Ventile geöffnet sein,
wand des Verstärkers ausgebildet ist, dadurch Hierbei wird es als Nachteil angesehen, daß beim gekennzeichnet, daß die beiden starr ver- Übergang von der Abströmung zu der dem Verstärbundenen Ventilkörper (36, 40) zwischen der ker nachgeschalteten Einrichtung zur Abströmung dem Eingangsdrucksignal zugeordneten Membran 20 zur Atmosphäre und umgekehrt beide Ventile jeweils (F) und der dem Zuluftdruck zugeordneten Mem- die Schließlage durchlaufen, was zu einem ungleichbran (41), die die kleinere Fläche aufweist, in mäßigen und diskontinuierlichen Betrieb führt, wor-~\ kraftschlüssiger Verbindung mit diesen Membra- aus entsprechende Ungenauigkeiten in der Reproduk- ^ nen (F, 41) angeordnet sind und in Abhängigkeit tion der eingegebenen Signalwerte resultieren,
von den auftretenden Druckschwankungen gegen- 25 Weiterhin sind nach dem Prinzip ν der Drosselung ' sinnig schließen bzw. öffnen und daß jede der arbeitende Verstärker, die naturgemäß eine hohe An-.- ~ dem Ausgleich des Zuluftdruckfehlers dienende^ Sprechempfindlichkeit haben, an sich bekannt. Bei'' Membranen (41, 56) eine vom Zuluftdruclitieauf- einem bekannten Drosselverstärker sind./ ebenfalls schlagte Kammer (50, 54) begrenzt, welche Kam- zwei miteinander starr verbundene Vpnfilkörper als mern (50, 54) durch eine im Verstärkergehäuse 30 Steuerelemente vorhanden, die in Abhängigkeit von (B) vorgesehenen Kanal (62) miteinander verbun- den auftretenden Druckschwankungen gegensinnig den sind, und daß zwischen diesen Membranen schließen bzw. öffnen und auf diese Weise das Aus-(41, 56) ein beide Membranen (41, 56) verbin- gangssignal in Abhängigkeit vom Eingangssignal dender Stützteller (58) angeordnet ist. durch mehr oder weniger große Luftabblasung zur

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch ge- 35 Atmosphäre bestimmen.

kennzeichnet, daß der zur pneumatischen Ein- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

richtung führende Abluftkanal (48) in einem Ge- Verstärker der eingangs genannten Art, bei dem also häusesteg (14) des Verstärkers angeordnet ist und Maßnahmen zum Ausgleich eines Zuluftfehlers erin einen im Gehäusesteg (14) angeordneten, die griffen sind, als Drosselverstärker baulich einfach beiden Ventilsitze (42, 44) der Ventilkörper (36, 40 und eine gute Signaltreue ermöglichend auszubilden. 40) verbindenden Kanal (46) mündet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch löst, daß die beiden starr verbundenen Ventilkörper gekennzeichnet, daß die dem Eingangsdrucksi- zwischen der dem Eingangsdrucksignal zugeordneten. gnal zugeordnete Membran (F) auf ihrer den Ven- Membran und der dem Zuluftdruck zugeordneten v_» tilkörpern (36, 40) zugewandten Seite mit einem 45 Membran, die die kleinere Fläche aufweist, in kraft-Stützteller (26) versehen ist. schlüssiger Verbindung mit diesen Membranen an-

4. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch ge- geordnet sind und in Abhängigkeit von den auftretenkennzeichnet, daß zur Nulleinstellung eine Stell- den Druckschwankungen gegensinnig schließen bzw. schraube (34) mit einem Druckteller (32) im Ver- öffnen und daß jede der dem Ausgleich des Zuluftstärkergehäuse (B) vorgesehen ist, daß der Druck- 50 druckfehlers dienenden Membranen eine vom Zuluftteller (32) über eine Feder (28) mit der dem Ein- druck beaufschlagte Kammer begrenzt, welche Kamgangsdrucksignal zugeordneten Membran (F) in mern durch eine im Verstärkergehäuse vorgesehenen Verbindung steht und die Feder (28) auf dem Kanal miteinander verbunden sind, und daß zwischen Stützteller (26) dieser Membran (F) sich abstützt. diesen Membranen ein beide Membranen verbinden-

55 der Stützteller angeordnet ist.

Die bauliche Einfachheit ist dann dadurch bedingt,

daß bei dem als Drosselverstärker ausgebildeten erfindungsgemäßen Verstärker die für den Ausgleich des Zuluftfehlers erforderlichen Bauteil und die der 60 Verstärkung dienenden Bauteile jeweils auf einer Ge-

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Ver- häuseseite zusammengefaßt sind.

stärker, bei welchem das zu verstärkende Eingangs- Die jeweils modulierte Abströmung zu der dem

drucksignal über eine diesem zugeordnete Membran Verstärker nachgeschalteten pneumatischen Einrichzum Ausgleich eines auftretenden Zuluftdruckfehlers tung wird in vorteilhafter Weise dadurch herbeigegegen den auf eine durch zwei Membranen gebildete 65 führt, daß der Abluftkantl in einem Gehäusesteg an-Differentialfläche wirkenden Zuluftdruck wirkt, mit geordnet ist und in einen im Steg angeordneten und zwei miteinander starr verbundenen Ventilkörpern, die beiden Ventilsitze der Ventilkörper verbindenden von denen der eine die Abströmung der dem Verstär- Kanal mündet, wodurch sich gleichfalls eine baulich