DE1574393C - Pneumatische Vorrichtung zum Regeln der Spannung eines Bandes, das von einer Haspel abgezogen wird. Ausscheidung aus: 1473534 - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Vorrichtung zum Regeln der Spannung eines Bandes, das von einer Haspel abgezogen wird, die von einer druckluftbetätigten Bremse gebremst wird, oder auf eine Haspel aufgewickelt wird, die von einer druckluftbetätigten Antriebsmaschine oder Kupplung angetrieben wird, mit einem Regelventil, das ein gegen eine Druckluftöffnung bewegbares plattenförmigcs Ventilelement aufweist und das der den Bremskolben bzw. die druckluftbetätigte Antriebsmaschine ίο oder Kupplung beaufschlagenden, von einer-Druckluftquelle über ein Drosselventil konstanter Weite zufließenden Druckluft eine je nach der Spannung des Bandes veränderliche Abflußöffnung bietet, indem es von einer in einer Schleife des Bandes liegenden beweglichen Rolle über ein Gestänge gegen eine das Ventil zu schließen suchende, einstellbare Kraft je nach der Spannung des Bandes mehr oder weniger weit geöffnet wird.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art (USA.-Patentschriften 2 098 422, 2 343 181, 2 557 185) ist das bewegliche Ventilelement eine Düsen-Prallplatte, und dort ist die Prallplatte über ihre ganze Fläche eben und dicht vor dem Düsenmund angeordnet. Nach den Erfahrungen der Erfinderin sind solche Düse-Prallplatte-Verstärker zur Regelung der Bandspannung bei sehr zerreißempfindlichem Band ungünstig, und zwar wegen der ihnen innewohnenden Instabilität. Denn bei ihnen hat die vom Düsenstrahl auf die Prallplatte ausgeübte Kraft, wenn als Funktion der zwischen der Düse und der Prallplatte vorhandenen Spaltweite aufgetragen, eine mit der öffnungsweite zunächst ansteigende und erst danach absinkende Größe. Dies erklärt sich bekanntlich — siehe z. B. »Bauelemente der Regelungstechnik« von Solodownikow, VEB Verlag Technik, Berlin 1963, Band I, Seiten 422 bis 424, Bild 98, und Seiten 470/ 471, Bild 940 — daraus, daß die Prallwirkung des Strahls bei beginnendem Spalt, da dann der Strahl sich entwickelt, mit der Spaltweite zunächst zunimmt und erst bei größerer Spaltweite abnimmt. Diese Instabilität des Düse-Prallplatte-Verstärkers kann bei Vorrichtungen der eingangs genannten Art Schwankungen der Bandspannung verursachen und dazu führen, daß das Band reißt. Um guter Stabilität der Vorrichtung willen ist solche zunächst steigende und erst danach fallende Kennlinie der auf das Ventilverschlußstück ausgeübten Kraft unwillkommen und eine vom Beginn der Ventilöffnung an stetig fallende Kennlinie erwünscht. Erfindungsaufgabe ist daher, das Ventilverschlußstück so zu gestalten, daß das Ventil eine stetig fallende Kennlinie aufweist.

Die;;e Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das plattenförmige Ventilelement des Regelvcntils einen der Druckluftöffnung gegenüberliegenden Ring aufweist, dessen Rand mit der die Druckluftöffnung aufweisenden Ventilgehäusewand einen die Venlilöffnung bildenden Spalt formt.

Die große Fläche des durch den O-förmigen Ring gebildeten Napfes ist sehr wichtig, denn sie gibt große Stellkraft, also große stabilisierende Kraft.

Bekannt ist ein napfförmiges Verschlußstück von einer pneumalischen Waage, welche aus Luft konstanten Drucks einen der Last proportionalen, die Last anzeigenden Luftdruck erzeugt (britische Patentschrift 898 381).

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die das Regelventil zu schließen suchende Kraft durch einen Druckluftzylinder erzeugt wird, in welchem mittels eines einstellbaren Druckreglers ein beliebiger konstanter Druck eingehalten wird. Dieser Druckluftzylinder hat vor einem zur Druckerzeugung dienenden Gewicht den Vorzug, daß die Kraft sich leichter einstellen läßt, und vor einer Feder den Vorteil, daß die Kraft nicht hubabhängigveränderlich, sondern konstant ist.

Um ständiges Schwanken der Bremskraft infolge kleinerer Schwankungen des vom Ventil erzeugten Luftdruckes zu verhindern, kann man die Erfindung noch darin ausgestalten, daß in der vom Regelventil zum Bremszylinder führenden Druckluftleitung zwei federbelastete Rückschlagventile von einstellbarer Federspannung angeordnet sind, deren eines nur den Zufluß zum Zylinder und deren anderes nur den Abfluß aus dem Zylinder zuläßt, und daß ihre Federn so gespannt sind, daß nur Schwankungen oberhalb eines gewünschten, eingestellten Wertes in den bzw. aus dem Zylinder gelangen.

Beim Beginn des Abhaspeins, d. h. solange die Bandschleife um die bewegliche Rolle noch nicht vorhanden, also solange Abbremsen der Haspel noch nicht nötig und noch keine Bandspannung vorhanden ist, die das Regelventil öffnen könnte, kann es erwünscht sein, den Druck der durch das Drosselventil konstanter Weite zum Regelventil und zum Bremszylinder strömenden Luft niedrigzuhalten. Dies kann dadurch geschehen, daß dem zwischen der Druckluftquelle und dem Regelventil angeordneten Drosselventil ein einstellbares Druckminderventil vorgeschaltet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführung der Gesamtanordnung,

Fig. 2 eine zweite Ausführung der Gesamtanordnung,

F i g. 3 eine Abwandlung eines Details.

In F i g. 1 ist mit 10 eine Haspel bezeichnet, die eine Rolle aus Bandmaterial 12 trägt und in (nicht dargestellten) Lagern sitzt und von der das Band 12 zur Richtung der Pfeile abgezogen wird. Die Haspel 10 ist mit einer Bremse 14 versehen, die ein veränderbares Bremsmoment zur Regulierung der Bandspannung aufbringt. Die Bremse 14 besitzt einen Schlitzring, der in einem gerätefesten Träger 16 sitzt •und dessen freies Ende 18 durch einen Bremszylinder 20 betätigt werden kann, der zu diesem Zweck an eine Druckluftleitung 22 angeschlossen ist.

Zum Aufbau einer Kraft, die sich zum Anzeigen der im Band herrschenden Spannung verwenden läßt, wird eine Spannungs-Übertragungsrolle 24 vom Band 12 zwischen einem Paar Umlenkrollen 26 umschlossen, deren Funktion darin besteht, eine geeignete Umschlingung um die Rolle 24 sicherzustellen und auf diese eine Komponente der Bandspannung zu übertragen. Die Rolle 24 sitzt schwenkeinstellbar und drehbar in einer Kugelbuchse, die das eine Ende der Achse 30 in einem Lagerständer hält. Das andere Ende der Achse 30 ist schwenkeinstellbar und drehbar in einem Hebelarm 34 gehalten, der schwenkbar auf einem in einem stationären Träger 38 sitzenden Wellenstummcl 36 gehalten ist.

Ein allgemein mit 40 bezeichnetes Regelventil ist auf einer Grundplatte 42 aufgebaut, die auf einem stationären Träger 44 liegt. Das Regelventil 40 besitzt ein schwenkbares Ventilelemcnt 46, das bei 48

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drehbar an der Grundplatte 42 gehalten ist und mit vergrößert und demzufolge auch die Bandspannung einem O-förmigen Ring 50 unter Bildung eines ver- und dadurch die Abwärtskraft in der Stange 41 veränderbaren Spaltes 51 zusammenwirkt. größert, bis am Ventilelement 46 das Gleichgewicht

Die Grundplatte 42 des Regelventils 40 besitzt wieder hergestellt ist.

weiter eine Ventilgehäusewand 49, in dem ein Zweig- 5 Eine abgewandelte Ausführungsform der " erfinstück der Druckluftleitung 22 endet. Luft oder ein dungsgemäßen Vorrichtung ist in F i g. 2 gezeigt, die anderes Strömungsmittel wird der verzweigten Druck- jedoch verschiedene zusätzliche Merkmale aufweist, luftleitung22 unter Druck von einer Druckquelle her Auch hier sind der Ausführung nach Fig. 1 ähnzugeführt, und ein Drosselventil, vorzugsweise ein liehe Teile wiederum in ähnlicher Weise beziffert, einstellbares Nadelventil 56, ist in die Druckluftlei- ίο Ein mit einem Anzeigemeßgerät 82 versehenes eintung 22 eingeschaltet. An Stelle einer verstellbaren stellbares Druckminderventil 80 ist vor dem einstell-Drossel kann man jedoch auch eine feste Drossel baren Nadelventil 56 in die Druckluftleitung 22 einverwenden, geschaltet und dient zur Verminderung des Druck-

Die dem Ventilelement 46 über die Stange 41 über- pegels beim Anlaufen der Vorrichtung. Zu Beginn mittelte Bandspannung wird durch einen abgeschlos- 15 eines Umspulvorganges kann es erwünscht sein, den senen Druckluftzylinder 60 aufgewogen, der in einer dem Regeleventil zugeführten Druck zu vermindern, ringförmigen Aussparung 62 einen vorzugsweise ela- da die anfängliche, über die Stange 41 aufgebrachte stischen O-Ring 64 gleitbar und abdichtend auf- Spannungsbelastung lediglich aus dem Gewicht der nimmt und mit diesem auf der Grundplatte 42 auf- Rolle 24 besteht, da zu diesem Zeitpunkt keine beliegt. Dem Innenraum des Druckluftzylinders 60 20 merkenswerte Spannung auf das Band 12 ausgeübt wird über eine Leitung 66, die mit der Luftquelle in wird; folglich kann der Spalt 51 des Regelventils 40 Verbindung ist und einen mit einem Anzeigemeß- ausgangs völlig geschlossen sein. Bei einer normalen gerät 70 verbundenen einstellbaren Druckregler 68 Luftzuführung kann daher ein sehr hoher Druck aufweist, ein Druck zugeführt, der ausreicht, um die auf den Bremszylinder 20 aufgebracht werden, der aufgebrachte Spannung auszugleichen. Der Luftzu- 25 beim Beginn des Umspulvorganges eine zu große führdruck und die wirksame Fläche des Druckluft- Anfangsspannung hervorruft. Dies kann durch Einzylinders 60 sollten unter Beachtung des zu erwar- stellen des Druckminderventils 80 zur starken Vertenden Bereiches der Bandspannung gewählt werden, minderung des Druckes der Luftzuführung in diesem so daß der dem Druckzylinder zugeführte Druck zum Zeitpunkt vermieden werden, wobei die auf die Auswägen des Ventilelementes bei offenem Spalt 51 30 Bremse 14 aufgebrachte Spannung auch dann auf reguliert werden kann. Der Hebel für die Spannung einen Sicherheitswert begrenzt wird, wenn der Spalt kann außerdem durch Bewegen der Stange 41 ent- 51 voll geschlossen ist. Das Druckminderventil 80 lang dem Verschlußstück 46 verändert werden. sollte so eingestellt werden, daß es einen normalen

Bei dieser Ausführung ist das Produkt aus dem Zuführungsdruck durchläßt, sobald das Band 12 zu Druck in der Druckluftleitung 22 mit der Fläche des 35 laufen begonnen hat und ein vorher vorhandener O-Rings 50 und dem Hebelarm um das Lager 48 Durchhang aufgenommen ist, so daß eine Steigerung gleich der Differenz aus dem Produkt der durch den des Bremsdruckes durch die sich dadurch ergebende Druck in der Leitung 66 erzeugten Aufwärtskraft mit Spannung, wie sie durch die auf die Stange 41 ausderen Hebelarm um das Lager 48 und dem Produkt geübte Kraft gemessen wird, abgetastet werden kann, aus der Abwärtskraft in der Stange 41 mit deren 40 Zu erwähnen ist noch, daß das Druckminderventil 80 Hebelarm um das Lager 48 und dem Produkt aus der vor dem Nadelventil 56 angeordnet werden muß, da Abwärtskraft in der Stange 41 mit deren Hebelarm das letztere zum Beschränken des Luftdurchsatzes um das Lager 48. Mit anderen Worten, der Druck in nach dem Regelventil 40 hin zur Regelung des der Druckluftleitung 22 (und demzufolge das Brems- Druckes in der Leitung 22 durch die Stellung des moment) ist proportional zu der Differenz zwischen 45 Regelventils dient; wenn der Druck in der Druckder in dem Band erforderlichen Spannung und der luftleitung 22 stromabwärts des Nadelventils 56 auf dort tatsächlich herrschenden Spannung. Hieraus er- einen festen Wert geregelt würde, so würde er natürgibt sich, daß die vorhandene Spannung nicht exakt lieh das exakte Funtionieren des Systems verhindern, gleich der gewünschten Spannung sein kann, daß Ein zusätzliches Merkmal der Ausführung nach aber der sich hieraus ergebende Fehler durch Bemes- 50 F i g. 2 umfaßt eine Vorrichtung zum Verhindern sung des O-Ringes 50 so klein wie gewünscht ge- einer kontinuierlichen Veränderung des Bremsmacht werden kann. Andererseits ergibt sich daraus, druckes durch geringere Schwankung des Steuerdaß ein Restfehler durch die Rückwirkung des druckes in der Druckluftleitung 22. Ein praktisches Bremsdruckes auf die Steuerung vorhanden ist, eine Ergebnis besteht darin, daß die übliche Spannung Steuerung, die im Betrieb relativ schnell, weich und 55 nicht auf einen einzigen präzisen Wert eingeregelt stabil wirkt. werden muß; es ist vielmehr ausreichend, die Span-

Im Betrieb wird das Druckregulierventil 68 einge- nung innerhalb vernünftiger Toleranzgrenzen eines stellt, bevor der durch das Meßgerät 70 angezeigte gewünschten Hauptwertes zu halten. Folglich wird Druck der erforderlichen Spannung entspricht. Die- das Regelsystem an einer Änderung des Bremsdrukser Druck kann in zwei Komponenten aufgeteilt 60 kes so lange gehindert, wie die Spannung zwischen gedacht werden: den »Tara«-Druck, der zum Aus- diesen Toleranzgrenzen bleibt und verhältnismäßig gleich des Gewichtes der mechanischen Teile erfor- kleine Änderungen des Regeldruckes eintreten. Die derlich ist, und den diesen »Tara«-Druck überstei- sich hierdurch ergebende Verminderung der Ändegenden Druck, der zu der gewünschten Spannung rungsfrequenz des Bremsdruckes führt zu einer verproportional ist. Dieser Druck drückt das Ventil- 65 größerten Lebensdauer der die Bremse betätigenden element 46 nach oben und schließt auf diese Weise Elemente. Die vorzugsweise zu diesem Zweck verden Spalt 51 mehr. Dadurch wird der Druck in der wendete Vorrichtung umfaßt ein Paar federbelaste-Druckluftleitung 22 gesteigert, der das Bremsmoment ter Rückschlagventile 83 und 84, die in parallelen

Zweigen der Leitung 22 angeordnet sind. Die Federkonstante und die freie Länge der Feder 86 im Rückschlagventil 84 sind so ausgewählt, daß nur eine kleine Druckbelastung ausgeübt wird. Dadurch ergibt sich, daß jedes Rückschlagventil nur dann öffnet, wenn ein ausreichender Differentialdruck der entsprechenden Richtung zwischen der Druckluftleitung 22 und dem Bremszylinder 20 zur Überwindung der Druckkraft seiner Feder vorhanden ist und daß das Rückschlagventil 84 unter einem kleineren Differentialdruck als das Rückschlagventil 83 öffnet. Das Rückschlagventil 83 ist mit einer Einstellschraube 92 zum Einstellen der Druckbelastung seiner Feder 90 versehen, so daß eine gewünschte Differenz der Ansprechdrückwerte der beiden Ventile ausgewählt werden kann.

Im, Betrieb bewirkt eine im einen oder anderen Sinn von dem vorbestimmten Hauptsteuerdruck in der Leitung 22 ausgehende Veränderung, die nicht groß genug ist, um die Ansprech-Druckdifferenz in einem der beiden Ventile zu erzeugen, keine Beeinflussung des aufgebrachten Bremsdruckes. Wenn jedoch die Spannung in dem Band ausreichend steigen sollte, um den Druck in der Druckluftleitung 22 soweit zu mindern, daß eine obere Toleranzgrenze der Spannung überschritten wird, so öffnet das Rückschlagventil 83 und setzt den Bremsdruck herab, und dadurch wird die Spannung auf einen Wert innerhalb der oberen Toleranzgrenze zurückgebracht, wodurch das Rückschlagventil wieder geschlossen und die Steuerung inaktiviert wird. Wenn andererseits der Spannungswert im Band unter eine untere Toleranzgrenze fallen sollte, so steigt der Druck in der Druckluftleitung 22 entsprechend, und der Diffe-. rentialdruck öffnet das Rückschlagventil 84 zur Steigerung des Bremsdruckes und bewirkt dadurch ein Ansteigen der Spannung auf einer Wert innerhalb der unteren Toleranzgrenze. Die im Band herrschende Spannung kann sich daher innerhalb einer neutralen Zone ändern, die zwischen der oberen und der unteren Toleranzgrenze eingeschlossen ist, ohne daß dadurch irgendeine Änderung des Bremsdruckes hervorgerufen wird. Die Differenz zwischen den Spannungswerten der beiden Toleranzgrenzen, d. h. der Bereich der zugelassenen Abweichung, kann durch Ändern der Spannung der Druckfeder 90 mittels der Schraube 92 eingestellt werden.

Bei dem in den F i g. 1 und 2 gezeigten System ist der in der verzweigten Leitung 22 herrschende Luftdruck proportional zur Differenz zwischen der Spannungskraft, die den regulierten Druck im Lastaufnahmezylinder ausgleichen würde, und der tatsächlich aufgebrachten Spannungskraft, wenn die Spannungskraft im Sinne eines Schließens anstatt eines Öffnens der öffnung aufgebracht wird, so sollte das Drucksignal umgekehrt werden, wenn es für eine Regulierung der Spannungsregelvorrichtung verwendet wird.

Eine weitere Verbesserung oder Verfeinerung ist in einer schematischen Teilansicht in F i g. 3 gezeigt. Hier verringert ein einfaches Drosselventil 94 den Durchsatz des Druckströmungsmittels nach und vom Bremszylinder 20. Dieses Drosselventil wirkt als Filter oder Empfindlichkeitsregelung, so daß die Bremse 14 so ausgeführt werden kann, daß sie langsamer auf Steuersignale anspricht, wobei nicht erforderliche Bremswirkung in Reaktion auf schnelle kleine Spannungsänderungen vermieden werden. Diese Ausführung kann anstatt oder in Reihe bzw. gemeinsam mit der Rückschlagventil-Anordnung nach F i g. 2 verwendet werden.

Die Spannungs-Überwachungsgeräte sind in Verbindung mit einer Band-Abwickelvorrichtung gezeigt worden, wobei die Spannung durch eine Bremse geregelt wird. Sie können jedoch ebenso zweckmäßig ίο zur Regelung eines Antriebsmotors oder einer Schlupfkupplung zum Vorwärtsziehen des Bandes durch eine Verarbeitungsvorrichtung oder, auf eine Aufwickelvorrichtung verwendet werden.

Claims (4)

*5 Patentansprüche:

1. Pneumatische Vorrichtung zum Regeln der Spannung eines Bandes, das von einer Haspel abgezogen wird, die von einer druckluftbetätigten Bremse gebremst wird, oder auf eine Haspel aufgewickelt wird, die von einer druckluftbetätigten Antriebsmaschine oder Kupplung angetrieben wird, mit einem Regelventil, das ein gegen eine Druckluftöffnung bewegbares plattenförmiges Ventilelement aufweist und das der den Bremskolben bzw. die druckluftbetätigte Antriebsmaschine oder Kupplung beaufschlagenden, von einer Druckluftquelle über ein Drosselventil konstanter Weite zufließenden Druckluft eine je nach der Spannung des Bandes veränderliche Abflußöffnung bietet, indem es von einer in einer Schleife des Bandes liegenden beweglichen Rolle über ein Gestänge gegen eine das Ventil zu schließen suchende, einstellbare Kraft je nach der Spannung des Bandes mehr oder weniger weit geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das plattenförmige Ventilelement (46) des Regelventils (40) einen der Druckluftöffnung gegenüberliegenden Ring (50) aufweist, dessen Rand mit der die Druckluftöffnung aufweisenden Ventilgehäusewand (49) einen die Ventilöffnung bildenden Spalt (51) formt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Regelventil (40) zu schließen suchende Kraft durch einen Druckluftzylinder (60) erzeugt wird, in welchem mittels eines einstellbaren Druckreglers (68) ein beliebiger konstanter Druck eingehalten wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der vom Regelventil (40) zum Bremszylinder (20) führenden Druckluftleitung (22) zwei federbelastete Rückschlagventile von einstellbarer Federspannung angeordnet sind, deren eines nur den Zufluß zum Bremszylinder (20) und deren anderes nur den Abfluß aus dem Bremszylinder (20) zuläßt, und daß ihre Federn so gespannt sind, daß nur Schwankungen oberhalb eines gewünschten, eingestellten Wertes in den bzw. aus dem Bremszylinder (20) gelangen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem zwischen der Druckluftquelle und dem Regelventil (40) angeordneten Drosselventil (Nadel-

ventil 56) ein einstellbares Druckminderventil (80) vorgeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen