DE1895441U - Pneumatischer servomotor. - Google Patents

Description

Dipl.-lng. R. H. Bahr ₄*9 Heme. den 13. April 1964

DlDl.'PhVS· E. BetZler Freiligrathstraße 19 Postfach 14Ο

Fernspr.: Heme 50930 PATENTANWÄLTE ^H

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BOCIüTE DOSAPRO, 3, rue d'Edimbourg, PAHIS / Frankreich "Pneumatischer Servomotor"

Die Neuerung bezieht sich auf einen pnematiechen Servomotor, der ohne Verwendung einer Jeder durch aexi Mangel an Luft betätigt wird.

Der Servomotor gemäß der Neuerung besteht aus einem ersten dichten Gehäuse von genau festgelegtem Innenvolumen, einem zweiten Gehäuse von beliebigem Innenvolumen und einer das betätigende Organ des Servomotors bildenden, diese beiden Gehäuse voneinander trennenden Membran, an der in zweckentsprechender Weise ein Schaft befestigt ist, wei^ier die Bewegungen der Membran auf ein zu steuerndes Organ überträgt„ Zwischen diesen beiden Gehäusen erstreckt sich ein Kanal für- das Hindurchströmen des I'reibmediums, der vorzugsweise durch eine Bohrung dieses Schaftes gebildet ist und der in das erste Gehäuse über ein Ventil mündet, welches den Eintritt

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der flüssigkeit in dieses Gehäuse ermöglicht, jedoch, deren Entweichen aus ihm verhindert, sodaß dadurch, daß das treibende Medium unter Druck in das zweite Gehäuse eingeführt wird, die Bewegung der Membran und damit des Schaftes, welcher diese Bewegung auf das zu steuernde Organ überträgt, in Richtung auf das erste Gehäuse herbeigeführt und, wenn das Innere des zweiten Gehäuses mit der Außenluft in Verbindung gebracht wird, durch den in dem ersten Gehäuse herrschenden Druck die Bewegung der Membran und damit des Schaftes, welcher diese Bewegung auf das zu steuernde Organ überträgt, in Richtung auf das zweite Gehäuse bewirkt wird.

Die leuerung umfaßt ferner Anwendungsmöglichkeiten des ihren Gegenstand bildenden Servomotors, insbesondere die für die Automatisierung von pneumatischen Schiebern, welche sich infolge Mangels an Ijuft schließen.

Im Falle dieser Verwendung des. Servomotors gemäß der Heuerung wird das Verschlußorgan des Schiebers fest mit der Achse des Servomotors verbunden, welche sich dann durch eine in dem Deckel des Schiebergehäuses vorgesehene Bohrung erstreckt, in solcher Anordnung, daß sich der Schieber schließt, sobald das zweite Gehäuse des Servomotors mit der Außenluft verbunden ist, und sich öffnet, sobald das zweite .Gehäuse unter Druck gesetzt wird.

Die Einzelheiten und weitere Torteile der Neuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbei Spieles derselben, das aber nur als solches anzusehen ist, anhand der Abbildung, die im Vertika,lschnitt einen Servomotor gemäß der Neuerung in Kombination mit einem Schieber mit Doppelmembran veranschaulicht.

Der Servomotor gemäß der Feuerung besteht aus einem ersten Gehäuse Y, dessen Innenvolumen sehr genau festgelegt ist und einem zweiten Gehäuse X von beliebigem Innenvolumen. Diese beiden Gehäuse sind voneinander durch die Membran M getrennt.

Der Servomotor weist ferner einen mit der Membran M durch zwei Gegenplatten oder Stegversteifungen P P¹ fest verbundenen Schaft Ä auf, welcher die Bewegungen der Membran M auf das zu steuernde Organ überträgt. Die Abdichtung an der Durchtrittsstelle des Schaftes A durch die Innenwandung des Gehäuses X erfolgt durch eine oder mehrere ringfprmige Dichtungsscheiben E.

In dem oberen Teil des Schaftes A ist ein die Gehäuse X und V miteinander verbindender Durchflußkanal It gebildet, der über ein Ventil H in den Raum Y" mündet.

Dieses Ventil H ermöglicht den Zutritt des Ireibmediums in das Gehäuse 7 aus dem Gehäuse X und verhindert sein Zurückströmen. Die Verbindungsleitung Ii zwischen den "beiden Gehäusen X und-V könnte abweichend von der dargestellten Ausführungsform auch außerhalb des Körpers des Servomotors liegen.

Sobald das Gehäuse X (z.B. durch über die Eintritts-Öffnung 0 eingeführte Preßluft) unter einen Druck ρ gesetzt wird, bewegt sich die Membran M in Richtung auf das Gehäuse V zu (gemäß der Abbildung nach oben). Das Ventil H ermöglicht wegen seiner leder nicht die Herstellung eines Gleichgewichts zwischen dem in den beiden Gehäusen V und X herrschenden Drükken. Vielmehr bleibt der Druck ρ in dem Gehäuse X immer höher als der Druck p^! in dem Gehäuse V, wobei der Unterschied ρ - pvon der Spannung der Seder des Ventiles, welches gewissermaßen die Aufgabe einer Sntspannungsvorrichtung erfüllt, abhängt.

Unter diesen Bedingungen ergibt sich, sobald erstmalig in dem Gehäuse X ein Druck ρ hergestellt wird, in dem Gehäuse V ein Druck p¹ (xp'<£l p), wodurch sich die Membran M und damit der Schaft A des Servomotors, welcher die Bewegungen der Membran auf das zu steuernde Organ überträgt, in Richtung auf den Raum V bewegen»

V der Rauminhalt des Gehäuses V, wenn das Gehäuse X unter Druck steht,

Y¹ der Rauminhalt des Gehäuses Y, wenn das Gehäuse X auf Entlastung steht,

Y
P der in dem Raum/herrschende und

P^! der in dem Raum Y¹ herrschende Druck ist, so ergibt sich die Beziehung P Y =P' Y', woraus ersichtlich ist, daß die durch den Schaft A, welche das Steuerorgan betätigt, entwickelte leistung proportional zu X₁ ist.

Unter der Annahme, daß der im Raum X herrschende Druck konstantist, stehen zwei Möglichkeiten zur Festlegung der leistung der Vorrichtung zur Verfügung, nämlich entweder:

1) Tarieren der Feder des Ventiles H und damit Festlegung des Druckes P, oder

2) Festlegung des Verhältnisses Jl₁, welches von dem Volumen abhängt, das durch die Bewegung der Membran und damit durch den Hub des Schaftes A und die Kapazität des Gehäuses Y erzeugt wird.

Ein etwaiges Entweichen von Treibmedium, als dessen Folge der Druck in dem Gehäuse V abfallen könnte, wäre denkbar. Bin solcher Leckverlust würde jedoch dadurch ausgeglichen werden, daß bei jeder Betätigung automatisch eine Ergänzung des Drucks in dem Gehäuse Y erfolgt.

Der Servomotor gemäß der !Teuerung besitzt erhebliche Torteile, insbesondere den, daß er Aufgaben erfüllt, für die normalerweise wesentlich platzraubendere und kostspieligere Apparaturen erforderlich sind, denen gegenüber er sich durch einen sehr geringen Platzbedarf und niedrige Beschaffungskosten auszeichnet.

Die Heuerung bezieht sich ferner auf Anwendungsmöglichkeiten des vorstehend beschriebenen Servomotors.

Als Bespiel, jedoch ohne Beschränkenden Charakter, wird nachstehend ein mit dem Servomotor gemäß der Neuerung ausgerüsteter automatisch arbeitender durch Preßluft betätigter Schieber beschrieben.

Die hydraulischen Anlagen, welche mit automatischen pneumatischen Ventilen arbeiten, sind üblicherweise mit Schiebern ausgerüstet, die nach dem einen oder anderen der beiden nachstehend gekennzeichneten einander entgegengesetzten Prinzipien arbeiten, nämlich

1) solche, die sich unter der Wirkung der Druckluft iSfesäii,^Jen und sich bei Ausbleiben des Druckes öffnen.

2} solche, die sich unter der Wirkung der Druckluft öffnen, und sich bei Ausbleiben des Druckes schließen.

Konstruktion „ ., , , ,.,.„. Die ggl^S^giiij?!- von nach dem ersten dieser beiden Prinzipien arbeitenden Schiebern ergibt kein besonderes Problem. Man kann lediglich gegebenenfalls verschiedene Zubehörteile, wie eine Anzeigevorrichtung für den geöffneten Zustand, Hubbegrenzerkontakte oder eine Handbetätigung für Notfälle vorsehen.

Im Gegensatz hierzu ist die Ausbildung von nach dem zweiten Prinzip arbeitenden Schiebern komplizierter, weil solche Schieber über eines Kraftreserve verfugen müssen, die verbraucht wird, wenn das Treibmedium ausbleibt, welches das Ventil normalerweise geöffnet hält.

Die Mehrzahl der Konstrukteure und zwar die, welche auf der Verwendung eines einzigen Preßluftnetzes aufbauen, 3ö3en dieses Problem durch Verwändung von Spiral-Druckfedern, welche beim Öffnen des Schiebers die für sein Schließen notwendige Energie speichern. Diese als solche einfache Lösung ergibt jedoch eine platzraubende und schwierige Bauart. Deshalb büet die Verwendung des vorstehend beschriebenen Servomotors gemäß der Feuerung eine benonders vorteilhafte Lösung des Problems der Automatisierung der pneumatischen Schieber.

Die Schieber, deren Arbeitsweise durch Kombination mit dem Servomotor gemäß der Heuerung automatisiert werden kann, können solche von verschiedenen Typen sein, nämlich

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Klappenschieber
Deckelschieber
Drosselschieber
Muffenschieber
Memb r ana c3ai e b e r

Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen in der Abbildung dargestellten Schieber mit doppelter Membran. Dieser Schieber besteht aus einem Metallgehäuse B mit "indirektem" Durchtritt, wobei die Ebene, in welcher der Abschluß der den Schieber durchfließenden Flüssigkeit erfolgt (Sitz S), recht?iinklig zu der Wirkungsachse der Membranen kl und nuj welche gleichzeitig die Achse des Schaftes A des Servomotors ist, liegt.

Die Membranen hl und mp sind voneinander

im Umfangsbereich durch einen zwischengeschalteten Ringkörper G mit einer Öffnung I, die das Erkennen von Leckverlustem ermöglicht, und

in ihrem mittleren Bereich durch eine Stegversteifung D getrennt, welche ein gleichmäßiges Anliegen der abschließenden Membran m_? an ihrem Sitz S sichert.

Der vorstehend beschriebene Servomotor ist von dem Deckel T des Ventils durch einen von einem Rohrelement gebildeten Aufsatz Ξ getrennt.

Dieser Aufsatz ist jedoch, wie ausdrücklich festzustellen ist, nur dann notv/endig, wenn an dein Schieber eine Vorrichtung. 1? zur Anzeffige seines geöffneten Zustandes angebracht werden soll, die ihrerseits einen Hubbegrenzungskontakt G betätigen kann, ferner ermöglicht dieser Aufsatz gegebenenfalls die Anbringung einer in der Abbildung nicht dargestellten Vorrichtung zur Betätigung des Schiebers von Hand in ffotfällea.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Schiebers ist wie folgt;

Wenn das Gehäuse X des Servomotors unter Druck gesetzt wird, so verschiebt sich der Schaft A unter der Wirkung der Membran M unter Mitnahme der beiden Membranen m* und nip des Schiebers, welcher sich derart öffnet, nach dem Gehäuse hin, d.h. gemäß der Abbildung nach oben.

Wenn das Gehäuse X auf Entlastung gestellt ist, so bewegt sich die Membfan M unter der Wirkung des in dem Gehäuse Y gespeicherten Druckes Sin Richtung nach dem Gehäuse X, d.h. gemäß der Abbildung nach unten. Der Schaft A legt die Membranen m. und Ku an den Sitz S des Schiebers an und dieser schließt sich.

Selbstverständlich ist die Feuerung nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebene und in der Abbildung dargestellte

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Ausführungsform beschränkt, sondern es sind ihr gegenüber Änderungen möglich, ohne von ihrem Grundgedanken abzuweichen, ferner sind insbesondere die Anwendungsmöglichkeiten des Servomotors gemäß der Neuerung nicht auf die Automatisierung von Schiebern beschränkt, sondern das insoweit beschriebene Bespiel soll nur eine der zahlreichen denkbaren Anwendungsmöglichkeiten veranschaulichen.

Schutzansprüche:

Claims (8)

1. Schutzansprüche;

   . Pneumatischer Servomotor, gekennzeichnet durch die Kombination eines ersten dichten Gehäuses von ,genau festgelegtem Innenvolumen und eines zweiten G-ehäuses von "beliebigem Rauminhalt, welches von dem ersten Gehäuse durch eine das wirksame Organ des Servomotors bildende Membran getrennt ist, an welcher ein die Bewegungen der Membran auf ein zu steuerndes Organ übertragender Schaft befestigt ist, wobei zwischen den beiden Gehäusen ein über ein Ventil, welches den Eintritt des Mediums in das erste Gehäuse ermöglicht, jedoch sein Rückströmen aus diesem verhindert, mündender Kanal für das Überströmen des Ireibmediums vorgesehen ist, in solcher Anordnung, daß bei Einführung des Treibmediums unter Druck in das zweite Gehäuse eine Bewegung der Membran und damit des Schaftes, welcher diese Bewegungen auf das zu steuernde Organ überträgt, erfolgt, dagegen, wenn das zweite Gehäuse auf Entlastung gestellt ist, der vorher in diesem zweiten Gehäuse gespeicherte Druck des Ireibmediums die Bewegung der Membran und damit des mit dieser gekuppelten Schaftes in Richtung auf das zweite Gehäuse be?ri.rkt.
2. 2. Pneumatischer Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Bewegungen der Membran auf das zu steuernde Organ übertragende Schaft mit der Membran über zwei Gegenplatten oder Stegversteifungen verbunden ist und die Abdichtung der Durchtrittsstelle nach dem zweiten Gehäuse durch kreisförmige Dichtungsringe bewirkt wird.

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3. 3. Pneumatischer Servomotor nach Anspruch 1 und2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal für das Strömen des Treib-

   mediums zwischen den beiden Gehäusen durch eine Bohrung der Achse gebildet ist.
4. 4. Pneumatischer Servomotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal für das Strömen des Treibmediums zwischen den beiden Gehäusen außerhalb des Körpers des Servomotors liegt.
5. 5. Pneumatischer Servomotor nach Anspruch 1 bis 4> dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Schaft entwickelte leistung

   " des Servomotors durch Änderung der laiierung der Feäer, welche das Einlaßventil (H) belastet, verstellbar ist.
6. 6. Pneumatischer Servomotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leistung des Servomotors durch Hubverstellung des Schaftes veränderbar ist.
7. 7· Pneumatischer Servomotor nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die leistung des Servomotors durch Veränderung der Kapzität des ersten Gehäuses veränderbar ist.
8. 8. Pneumatischer Servomotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Servomotors durch Veränderung des wirksamen Durchmessers der Membran veränderbar ist.

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   9· Anwendung des Servomotors nach Anspruch 1 bis 8 auf die Automatisierung von automatischen Schiebern, welche sich als Folge von Luftmangel schließen, wobei das Abschlußorgan des Schiebers fest mit dem sich durch eine Bohrung des Deckels des Schiebergehäuses erstreckenden Schaft des Servomotors verbunden ist, derart, daß der Schieber sich Schließt, wenn das zweite Gehäuse des Servomotors auf Entlastung geschaltet ist, und sich öffnet, wenn dieses zweite Gehäuse unter Druck gesetzt ist·