DE1943020A1

DE1943020A1 - Feindruckgeber

Info

Publication number: DE1943020A1
Application number: DE19691943020
Authority: DE
Inventors: Walter Leeder; Lochner Dipl-Ing Manfred
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-09-13
Filing date: 1969-08-23
Publication date: 1970-04-09
Also published as: DE1943020C3; GB1272468A; LU59434A1; FR2018031A1; BE738805A; DE1943020B2; NL6913710A; US3602428A

Description

SIEMEHS AJiTIEHGESELLSCHAPT München, den

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PeindruckgelDer

In der Gaschronatographio müssen Gasrnengenströme (z.B. Trägergas) im Bereich von ca. 10ral/Min "biß 5OOi.il/i-Iin konstant gehalten worden. Das geschieht häufig dadurch, daß der Druck vor einem als konstant zu betrachtenden Strömungswiderstand geregelt wird. Die'Schwierigkeit dieser Druckregelung ist darin zu sehen, daß die in der

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Gaschromatographie verwendeten Geräte nicht abblasen, d. ii. kein gezieltes leck in der Ausgangsleitung haben dürfen, weil zum Teil sehr teure (z. B. Helium) oder brennbare (Wasserstoff) Gase verwendet werden. Dadurch bedingt ist eine hohe Forderung nach einem extrem dichten Einlaßsitz des Ventilkörpers. '

Da,bei besteht der Ventilkörper bei bekannten Peindruckgebern aus einem Stab, dessen' eines, Ende an der Innenseite einer Abschlußplatte eines mit Federkraft beaufschlagten Faltenbalges befestigt ist und dessen anderes Ende durch eine Öffnung bis zur anderen Seite der zweiten Abschlußplatte des Faltenbalges hindurchragt. Das Ende des durch diese Öffnung ragenden Stabes ist z. B. zu einer Kugelform verstärkt und schließt die Öffnung bei einem.Druck im Innendruckraum.des Faltenbalges, der größer ist als der mit einer Stellschraube an der Feder eingestellte Sollwertdruck. Die Forderung nach extremer Dichtheit des Ventilsitzes wird box diesen bekannten Geräten dadurch erfüllt, daß der Ventilkörper bzw. fixe Kugel am Ende des Stabes und/oder die Auflagefläche der Kugel an der Abschlußplatte des Faltenbalges aus elastischem Werkstoff (Gummi, Kunststoff oder dergleichen} hergestellt oder damit überzogen wird. Nachteile dieser Bauart bestehen darin, daß der einmal mit der Stellschraube eingestellte Sollwertdruck der Feder nicht über längere Zeit konstant zu halten ist infolge der Kriecheigenschaften und der geringen Formstabilität bei Temperaturänderungen der nichtmetallischen Werkstoffe.

Die Erfindung sieht dahingegen einen Feindruckgeber vor, bei dem mit einer Einstellschraube ein Sollwertdruck über ein Feder-Faltenbalgsystem auf die Stellung eines an der

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der Feder zugewandten Seite des einen Faltenbalgabschlusses befestigten und durch eine Öffnung des anderen Faltenbalgabschlusses hindurchragenden Stößels übertragbar ist. Der Peindruckgeber ist dadurch gekennzeichnet, daß an den zweiten Faltenbalgabschluß ein mit dem Ausgangsanschluß und dem Innendruckraum des Faltenbalges verbundener Ausgangs druckraum· angeschlossen ist, in dem ein als Stellglied dienendes püsen-Prallplattensystem angebracht ist, durch dessen Düse Gas in den Ausgangsdruckraum strömt und dessen Prallplatte von dem Stößel bewegbar ist. Bin wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Peindruckgebers ist die Verwendung von Metall für Sitz- und Ventilkörper bei Dichtungen, wie sie bisher nur bei nichtmetallischen Werkstoffen erreichbar waren.'Um die hohe Genauigkeit des eingestellten Druckes auch bei Temperaturänderungen zu gewährleisten, ist zusätzlich eine Temperaturkompensation eingebaut. Die Wirkungsweise der Kompensation ist derart, daß ein Blech, auf das der Stößel wirkt,- aus Bi-Metall hergestellt und derart mit der Prallplatte verschraubt ist, daß sich bei Temperaturerhöhung der Abstand zwischen dem Blech und der Prallplatte verringert. Diese Abstandsverringerung hat zur Folge, daß die Düse· mit steigender Temperatur weiter geöffnet wird und der Druck im Ausgangsdruckraum ansteigt. Dadurch wird die Druckverringerung infolge der nachlassenden Federkraft bei Temperaturerhöhung kompensiert.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Figur im folgenden näher erläutert.

Der Feindruckgeber F ist in einem zylinderförmigen Gehäuse G untergebracht, das einen dornartigen Fort-

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' satz E an seinem oberen Ende besitzt. In diesem Portsatz E ist eine Stellschraube 34 ϊή ein Gewinde 33 eingeschraubt. Im Innern des Gehäuses G liegen anschließend an die Spitze der Stellschraube 34, die in eine Senkung H" einer Deckplatte 32 eingreift, die Deckplatte 32, eine Feder 31 und ein Faltenbalg B- Das eine Ende der Feder 31 liegt auf der Unterseite der Deckplatte 32 und das andere Ende auf der Oberseite der einen Abschlußplatte 30 des Faltenbalges B auf. Der Faltenbalg B ist auf der der Feder 31 gegenüberliegenden Seite über einen Metall-

k ring 29 u.nd einen Dichtring 28 an der zweiten Abschlußplatte 1 befestigt» Diese Abschlußplatte 1 schließt sich, an das Ende des Gehäuses G an und ihr teilweise ausgehöhltes Innere bildet mit dem ebenfalls teilweise ausgehöhlten Innern einer weiteren Platte 24 einen Ausgangsdruckraum 58. Mit der einen Abschlußplatte 30 ist ein Ende des in den Innendruckraum 39 des Faltenbalges B ragenden Stößels starr verbunden, dessen anderes Ende durch ein Durchführungsrohr 40 geleitet durch eine Öffnung 3 in den Ausgangsdruckraum 38 ragt. Der Stößel 2 ist derart ausgebildet, daß er von der Abschlußplatte 30 in allen Zwischensteilungen zwischen zwei konischen Anschlägen

F 4 und 5 bewegbar ist. Die Außenmaße des Stößels 2 innerhalb des Dur.chführungsrohres 40, das mit seiner einen Seite in die Abschlußplatte 1 eingepreßt ist, sind derart bemessen, daß ein Ringraum 6 entsteht, der eine gäsleitende Verbindung zwischen Innendruckraum 39 und Ausgangsdruckraum 38 herstellt. Für eine exakte Führung des Stößels 2 in Achsrichtung des Feder-Faltenbalgsy'stems sind zwei Federbänder 7 und 8 vorgesehen, deren

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Mitten an den konischen Anschlägen 4· und 5 und deren beide Enden am freistehenden Teil des Durchführungsrohres 40 bzw. an der Abschlußplatte 1 mit Schrauben 13 und 14 befestigt sind. Die Achsen des Stößels 2 und die Achse der Feder 51 und der Stellschraube 34 liegen auf einer gemeinsamen Achse Z.

Durch die Platte 24 und das Innere der Abschlußplatte 1 führen Bohrungen 9» 10 und 11, wobei die Bohrung 11 in einer Düse 36 im Ausgangsdruckraum 38 endet, deren Achse parallel zur Achse Z ist und deren Öffnung 12 in Richtung Platte 24 zeigt. Aus dem Ausgangsdruckraum 38 führt eine Bohrung 15 durch die Platte 24 das durch die Düse 36 einströmende Gas -wieder ab.. Auf einer Auflagefläche C-D der AbSchlußplatte ist über eine Schraubverbindung 16 eine Prallplatte angebracht. Sie führt über das in den Ausgangsdruckraum 38 ragende Ende des Stößels 2, das zu einem Dorn 17 ausgebildet ist und durch eine Öffnung 18 in der Prallplatte 19 hindurchgreift, und die Umrandung der Öffnung 12 der Düse 36 hinweg. Der Dorn 17 des Stößels 2 ist derart ausgebildet, daß er in Achsrichtung Z weist, durch die Öffnung 18 der Prallplatte 19 frei hindurchgreift und an der Unterseite des Bleches 37 aufliegt. Die Dicke der Prallplatte ist am Rande der Ausnehmung 20 der AbSchlußplatte 1 verjüngt, so daß eine Federwirkung für die Prallplatte entsteht. Anschließend an die verjüngte Stelle ist ein Blech 37j das aus Bi-Metall bestehtj auf der Oberseite der Prallplatte 19 mit einer Schraube 21 befestigt. Die beiden einander zugewandten Flächen der Platte 24 und des AbSchlußstückes 1 sind mit einer Dichtplatte 23 entlang der Ebene C-D abgedichtet.

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Die Wirkungsv/eise des Feindruckgebers F ist die eines Proportionalreglers. Mit der Stellschraube 34 wird durch Spannung der Feder 31 der Sollwert des Druckes eingestellt. Die Federkraft wird auf den Faltenbalg B übertragen. Starr verbunden mit der Äbschlußplatte 30 des Faltenbalges B ist der Stößel 2, der bei der Abwärtsbewegung' des Feder-Faltenbalgsystems (infolge der Federkraft) über das Blech 37» das wiederum fest mit der Prallplatte 19 verbunden ist, die federbandgelagerte Platte 19 von der Öffnung 1-2 der Düse 36, durch dio Gas in den Ausgangsdruckraum 38 strömt, wegbewegt. Dadurch wird der Dxosselwiderstand an der Düse 36 verringertes; gelangt eine größere G-asmenge über den Zuluftanschluß 9» 10 und 11 in den Ausgang sdruckraum 38, der auch mit dem Ausgangsanschluß u,nd dem Innendruckraum 39 des Faltenbalges B in Verbindung steht. Der durch die vergrößerte G-asmenge erzeugte Druckanstieg im Faltenbalg B bewirkt eine der Federkraft entgegengeriehtetG Balglcraft in Achsrichtung Z, die so lange anwächst, bis Kräftegleichgewicht zwischen Feder- und Balgkraft bestellt. Dieser Regelfortgang spielt sich im gleichen Sinne ab, wenn an der Ausgangsleitung 15 die abgenommene Gasmenge vergrößert wird. Der dadurch entstehende größere Druckabfall an der Düse 36 wird durch Öffnen der Prallplätte 19 ausgeregelt. Bei Verkleinerung des Sollwertes des Drucks mit der Stellschraube 34, d. h. bei Entspannung der Fedes· 31 oder bei Verringerung der entnommenen G-asmenge am Ausgang 15 läuft der Regelvorgang in umgekehrtem Sinne ab, d. h. der Abstand der Prallplatte 19 zur Düse 36 verringert sich. ' ^: " .

Bin Vorteil des erfindungsgemäßen Feindruckgebers F ist darin au sehen, daß als Stellglied für den Feindruck-

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geber P ein Düse-Prallplattensystem besonderer Präzision verwendet wird. Die plangeläppte Umrandung der Öffnung 12 der Düse 36 wird von der plangeläppten Unterseite der Prallplatte 19 abgedichtet. Prallplatte 19 und Stößel 2 Sind durch die Federbänder 7 und 8 reibungsfrei gelagert und eindeutig geführt, so daß Iceine Hysterese auftreten kann» Überlastungen des Feindruekgebers F in beiden Richtungen (in Z-Achsenrichtung) verändern den einmal mit der Stellschraube 24 eingestellten Sollwertdruck nicht, da die konischen Anschläge 4 und 5 am Stößel 2, die sich hei Überlast auf dem· Durchführungsrohr 40 abstützen, übermäßige Ausschläge des Feder-Faltenbalgsystems verhindern.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Feindruckgebers P liegt in der konstruktiven Ausführung des Düse-Prallplatten-Stellgliedes. Die extrem hohe Dichtigkeitsforderung zwischen Düse 36 und Prallplatte 19 kann nur dann erreicht werden, wenn die piargeläppten Flächen (Unterseite der Prallplatte 19, Fläche C-I: ^s Abschlußstückes 1 und Umrandung der Öffnung 12 u^r Düse 36) auch prallel zueinander stehen. Dies wird bei vorliegender Konstruktion dadurch erreicht, daß die Düse 36 erst im eingebauten Zustand und zwar zusammen mit der Fläche C-D geläppt wird. Die geläppte Unterfläche der Prallplatte 19 wird dann gegen die Fläche G-D geschraubt. Dadurch wird optimale Parallelität ohne umständliche Justierungsarbeiten erreicht.

Um die hohe Genauigkeit des eingestellten Druckes auch bei Temperaturänderungen zu gewährleisten, ist "zusätzlich eine Temperaturkompensation eingebaut. Die Wirkungsweise der Kompensation ist derart, daß das Blech 37, auf das der Dorn 17 des Stößels 2 wirkt, aus Bi-Metall hergestellt

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und so mit der Prallplatte 19 verschraubt ist, daß sich bei Temperaturerhöhung der Abstand zwischen Blech 37 und Prallplatte 19 verringert. Diese Abstandsverringerung hat zur Folge, daß die Düse 36 mit steigender Temperatur weiter geöffnet wird und der Druck im Ausgangsdruckraum 38 ansteigt.. Dieser Druckanstieg stellt die Kompensation der Druckverringerung dar, die dadurch entsteht, daß durch die bei der Temperaturerhöhung weicher werdende Feder 31 scheinbar ein niedrigerer Sollwert entsteht.

Patentansprüche
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ORIGINAL

Claims

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Patentansprüche

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1. Feindruckgeber, "bei dem mit einer Einstellschraube ein

~* Sollwertdruck über ein Feder-Faltenbalgsysten auf die Stellung eines an der der Feder zugewandten Seite des einen FaItenbalgabSchlusses befestigten und durch eine Öffnung des anderen Faltenbalgabschlusses hindurchragenden Stößels übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dein, zweiten Faltenbalgabschluß (1) ein mit dein Ausgangsanschluß (15) und den Innendruckraum (39) des Faltenbalges (B) verbundener Ausgangsdruckraum (38) angeschlossen ist, in dem ein als Stellglied dienendes Düsen-Prallplattensystem angebracht ist, durch dessen Düse (36) Gas in den Ausgangsdruckraum (38) strömt und dessen Prallplatte (19) yon dem Stößel (2) bewegbar ist.
2. Feindruckgeber nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Dorn (17) ausgebildete Spitze des Stößels (2), die durch eine Öffnung 10) der Prallplatte (19) hindurchgreift, auf ein fest mit der Prallplatte (19) verbundenes Blech (37) wirkt.
3. Feindruckgeber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (2) starr mit dem einen Faltenbalgabschluß (30) verbindbar ist.
4. Feindruckgeber nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des freien Endes der Prallplatte (19) parallel zur Umrandung der Öffnung (12) der in den Außendruckraum (38) ragenden Düse (36) bewegbar ist. ' '
5. Feindruckgeber nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrandung der Öffnung (12) der Düse (36) und die die Unterseite der Prallplatte (19) tragende Fläche an einem Teil des Faltenbalgabschlusses (1)

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sowie die Unterseite der Prallplatte (19) selbst plangeläppt sind.
6. Feindruckgeber nach Anspruch. 1 oder einen der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (37) ein Bi-Metallstreifen ist, der derart auf die Prallplatte (19) geschraubt ist, daß sich bei Temperaturerhöhung der Abstand zwischen Prallplatte (19) zu den Blech (37) verringert und somit der Abstand zwischen Prallplatte (19) und der Öffnung (12) der Düs.e (36) -vergrößert;.

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