DE2151407A1

DE2151407A1 - Druckmittelbetaetigter Stellzylinder

Info

Publication number: DE2151407A1
Application number: DE19712151407
Authority: DE
Inventors: Almorena Juan Garcia
Original assignee: Junyent Q Bofill S A De Mechid
Current assignee: Junyent Q Bofill S A De Mechid
Priority date: 1971-03-02
Filing date: 1971-10-15
Publication date: 1972-09-07
Also published as: FR2128268B1; ES389152A1; FR2128268A1

Description

"Druckmittelbetätigter Stellzylinder"

Die Erfindung betrifft einen Positionssteiler, der einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder in jeder Position oder Stellung seiner Bewegungsbahn ferngesteuert und in Antwort auf ein veränderbares Drucksignal einzustellen und festzuhalten erlaubt.

Die hier betrachtete Vorrichtung besteht aus einer Ventiloder Schiebervorriehtung, die einen Strömungsdruckmitteleintritt und zwei Ausgänge oder Auslässe hat, die ihrerseits an entsprechende Enden eines doppelt wirkenden Druckmittelzylinders angeschlossen und mittels eines Umsteuerorgans gesteuert sind, das seinerseits verschiebbar ist, um entweder jeden Durchgang zu sperren oder richtig den einen oder den anderen der Auslässe mit dem Eingang zu verbinden, während der jeweils andere Ausgang mit dem Außenraum verbunden ist. Das Umsteuer- oder Kommutationsorgan ist mechanisch einerseits mit dem Kolben des zu verschiebenden Zylinders mittels einer elastischen Vor-

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richtung veränderbarer Last oder Kraft verbunden und andererseits mit einer Betätigungsvorrichtung, die auf ein Drucksignal anspricht und der Last oder Kraft der elastischen Vorrichtung entgegenwirkt, und zwar derart, daß das Kommutationsorgan in die Schließstellung oder Sperrstellung gebracht wird, wenn sich das Drucksignal und die elastische Kraft das Gleichgewicht halten, wenn sie also gleich groß.sind.

Tn der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die auf das Drucksignal ansprechende Vorrichtung eine Differentialvorrichtung, die aus zwei Druck-Kraft-Umformerorganen besteht, die in Bezug auf den Außenraum eine Aufnahmekammer für das Drucksignal abschließen, wobei das Organ mit der größeren Arbeitsfläche so angeordnet ist, daß es die elastische Last oder Kraft einstellen kann. Die Umformerorgane sind zweckmaßigerweise je für sich aus Membranen unterschiedlicher Piachen gebildet.

Die beschriebene Vorrichtung kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden. In Übereinstimmung mit einem besonderen Kennzeichen der Erfindung besteht die Differentialvorrichtung aus einer Kammer, die mit Mittel zur Befestigung an der Halterung des zu steuernden Arbeitszylinders auf einer seiner Stirnseiten und mit zwei koaxialen Offnungen unterschiedlicher Durchmesser versehen ist, wobei die Offnungen durch die Umformermembranen abgeschlossen sind, die ihrerseits an einem starren verschiebbaren Organ befestigt sind, das in der Kammer verschiebbar und auf der einen Seite mit einer Schraubenzugfeder verbunden ist, die an der Kolbenstange befestigt ist, wahrend die andere Seite mit dem Schieber eines zylindrischen Ventils verbunden ist, dessen Körner oder Gehäuse mit der anderen Seite der Kammer verbunden ist.

Die beigefügten Zeichnungen zeigen ohne Beschränkung des Schutzbereichs ein Ausführungsbeispiel der Frfindung in vereinfachter Darstellung'. Das gezeigte Beisniel stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Axialschnitt durch die ganze Vorrichtung in ihrer Gleichgewichts- oder Ruhestellung,

Fig. 2 dieselbe Vorrichtung In einer Lage oder Stellung, die der oberen oder gestreckten Lage der Kolben-Zylinderanordnung entspricht und

Fig. 3 die der Fig. 2 entsprechende Darstellung, .jedoch für den Fall der entgegengesetzten Lage.

In den Abbildungen ist die Ventilvorrichtung allgemein mit 1 und die auf das Drucksignal ansprechende Vorrichtung allgemein mit 2 bezeichnet.

Die Ventilvorrichtung besteht aus einem Block 3, durch den eine Bohrung 4 hindurchgeht, die eine Buchse oder Hülse 5 aufnimmt, die ihrerseits gegen den Block 3 mittels toroidförmiger Dichtungen abgedichtet ist, die sich in.entsprechenden Ringnuten 7 in der Außenfläche der Hülse befinden. Zwischen den den Dichtungen· 6b und 6c zugehörigen Nuten liegt in der Hülse 5 eine Ringnut 8, mit der in der gezeigten Montagelage ein Kanal 9 zusammentrifft, der nach außen über ein Innengewinde 10 an ein Rohr oder einen Sehlauch anschließbar ist, das bzw. der Druckluft führt. Zwischen den Dichtungsringen 6a und 6b befindet sich ein Ringkanal 11 und zwischen den Dichtungsringen 6c und 6d ein Ringkanal 12. Mit diesen beiden Kanälen treffen in der gezeigten Montagelage ,ie Kanäle oder Leitungen 13a und 13b zusammen, die mit Ansehluftgewinden 1^J( je für den Anschluß eines nicht gezeigten Rohres oder Schlauches versehen sind, die mit den beiden Anschlußstutzen der beiden ^pnden des doppelt wirkenden Zylinders In Verbindung stehen, der mittels der vorliegenden Vorrichtung gesteuert wird. Die Hülse ihrerseits hat im (!runde der Ringnut & eine die Hülsenwand durchbrechende öffnung und zwei Fenster oder Durchbrüche 16 und 17 in der Ringnut 11 bzw. 12 (s. Zeichnung).

Tnnerhalb der L^ngsbohrung 18 der Pulse 5 läuft ein zylindrischer Steuerschieber 19, der mit drei kragenffirmigen Kolben oder Steuerflächen 20a bis ?0c Versehen ist, zwischen denen

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zwei Ringnuten 21a und 21b liegen. Der Schieber wird, wie die Zeichnung zeigt, mittels einer Stange 22 verschoben; die Teile sind so angeordnet, daß in der in Fig. 1 gezeigten Ruhelage die beiden Kolben 20b und 20c die Fenster 16 und 17 absperren; die in Verbindung mit der Eintrittsöffnung 9 stehende Ausnehmung oder Nut 21b ist für sich isoliert und die Ausnehmung 21a steht frei:in Verbindung mit dem Außenraum durch eine öffnung 23 der Hülse und durch den Kanal ?Λ des Blocks (s. Zeichnung).

Die auf das Drucksignal ansprechende, allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung wird aus drei aufeinanderliegenden Teilen oder Stücken 25 bis 27 gebildet, die untereinander mittels Schrauben verbunden sind, die durch öffnungen wie die öffnung 28 hindurchgehen. Die beiden ersten Teile sind ,je für sich wannenförmig mit ihren Hohlräumen 29 und 30 einander zugewandt und in der Größe verschieden, wie aus der Zeichnung hervorgeht. Der dritte Teil ist ein Trennring mit abgestuften Tnnendurchmessern 31 und 32, die den Hohlräumen 2Q und 30 ,je entsprechen. Der napf- oder wannenförmige Teil 26 ist an der oberen Grundflache des Blocks 3 durch Schrauben wie die Schraube 33 befestigt, die in entsprechende Gewindebohrungen eingreifen.

Zwischen den Teilen 25-?7 und 27-26 sind flexible und undurchlässige Membranen 3^ und 35 eingespannt, die in ihrer Mitte an der Stange 22 mittels der Hutmutter 36 und Abstandshaltern 37 und 33 befestigt sind. Die Mutter *fl bildet an ihrem Fnde einen in ihrer Achse liegenden Lappen 39 ffiit einem Querdurchbruch ^O, in den austauschbar eine Schraubenfeder 41 einhfingbar ist, die als Zugverbindung an die Kolbenstange des gesteuerten Zylinders anschließbar ist.

Die beschriebene Vorrichtung kann koaxial auf dem gesteuerten Zylinder montiert werden, indem sie beipsielsweise mittels . ihrer eigenen, ihre Teile zusammenhaltenden und durch die Bohrungen 28 hindurchgehenden Schrauben an einer Montagezwischenplatte befestigt ist, die ihrerseits an zwei der bolzen befestigt ist, die ein ^eil des Aufbaus der herkömmlichen ⁿe-

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tätigungszylinder ist. Auf diese Weise ist die Ranze Vorrichtung an dem genannten Zylinder befestigt und der Schieber IQ ist mit dem Kolben des Zylinders verbunden.

Die durch die R £ urne 31 und 3? Rebildete Kammer bildet einen Differentialraum, da die wirksamen Flachen der Membranen J>h und 35 unterschiedlich sind» Diese Kammer ist durch.die Kanüle ^2, 'O.und 41j mit der Gewindebohrung 4 5 im Block 3 verbunden und letztere dient dem Anschluß eines Rohres oder Schlauches, das bzw. der das Druckmedium unter variablem Druck .ffJr die Fernsteuerung des Stellgliedes führt.

Wenn in keinem der Teile Druck herrscht oder bei Gleichgewicht zwischen der Last oder Spannung der Feder Ml und der Krtfftedifferenz, die durch den Druck hervorgerufen wird, der in der Kammer 31/3? und unterden Membranen 3¹J und 35 steht, bleibt der Schieber 19 in der in Fig. 1 gezeigten Ruhelage.' Die bei 9 eintretende Druckluft bleibt in dem Raum 21b abgeschnitten und ohne Wirkung und die beiden Kammern des besteuerten Zylinders bleiben blockiert, da ihre Fenster oder Öffnungen 16 und 17 durch die Felder 20b und 20c des Steuerschiebers 19 verschlossen sind.

^T>Tenn der . Kammer31/32 Druckluft zugeführt wird oder wenn sich der Druck in der Kammer erhöht, vergrößert sich die nach unten auf die Membran 35 wirkende Kraft und die Stange 22 verschiebt entsprechend den Schieber 19. Der Kolben 20b gibt den oberen Rand des Fensters 16 frei und öffnet damit den Ausgang 13a, der an die der Vorrichtung entfernter gelegene Kammer des Zylinders angeschlossen ist, so daP> eine Verbindung nach außen durch die Ausnehmung 21a und die Wep-e ?3 und ?Λ geschaffen ist. Zur gleichen Zeit gibt der Kolben 20c den oberen Rand der Fenster 17 ^m Ausgang 13b frei, der seinerseits mit der dieser Vorrichtung n'i'her gelegenen Kammer des gesteuerten Zylinders in Verbindung steht, wodurch der Ausgang 13b in Verbindung mit dem Drucklufteintritt 9 durch die Ausnehmung ?lb, die «ffnunf 1*

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und die Mut B gebracht wird. Demzufolge strömt mehr Druckluft zu dieser letztgenannten Kammer des gesteuerten Zylinders, dessen Kolben sich in einem von der Vorrichtung weggerichteten Sinne bewegt. Die Feder ill wird starker gespannt und wenn ihre Kraft oder Belastung diejenige Kraft überschreitet, die das Drucksignal abwärts gegen die Membranvorrichtung ausübt, zieht sie dieser aufwärts und der Schieber 19 läuft zurück, bis die Fenster wieder geschlossen und die Anordnung erneut in der neuen Stellung des Kolbens des gesteinten Zylinders zur Ruhe kommt.

Wenn der Druck des der Kammer 31/3? durch die Eintrittsoffnung ^5 zugeführten Signals nachläßt, vermindert sich die abwärts gegen die Membran 35 gerichtete Kraft; flie Stangenanordnung 2? und der Schieber IQ gehen dann wegen der größeren Spannung der Feder aufwärts. Die Fenster 17 und l6 sind jetzt über ihre unteren Ränder wegen des Rückzugs der Kolben ?0c und 20b offen. Der Ausgang 13b, der derjenigen Kammer entspricht, die der zu steuernden Zylindervorrichtung näher gelegen ist, wird über das untere offene Ende der Hülse 5 mit dem Außenraum verbunden und der Ausgang 13b mit dem Drucklufteinlaß 9 über die Ringnut 8, die öffnung 15 und die Ausnehmung 21b. Die Druckluft fließt jetzt zu der weiter entfernten Kammer des Zylinders und der entsprechende Kolben wird in einem solchen Sinne verschoben, daß er sich auf die Vorrichtung zubewegt, wodurch die Spannung der Feder kl- vermindert wird, bis sie erneut gleich der Steuerkraft ist, die auf die Steuervorrichtung durch den Druck des Signals ausgeübt wird.

Tn der vorangegangenen Beschreibung war davon ausgegangen worden, daß die Ausgänge 13 gemeinsam zu einanderentgeprep.presetnten Kammern desselben doppeltwirkenden Zylinders gehen, aber selbstverständlich wird genau die gleiche Wirkung erreicht, wenn sie an die aktiven Kammern oder Arbeitskammern entsprechender einfach wirkender Zylinder angeschlossen werden, irobei die "ylinder einander entgegenwirkend montiert und mechanisch in Reihe

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geschaltet sind. Die mit Membranen ausgestattete Differentialsteuervorrichtung kann ebenso durch einen mit Kolben bestimmter Durchmesser ausgestatteten Differentialzylinder ersetzt werden und das Schieberventil kann in gleicher Weise igendeine andere Form eines Kommutationsschiebers oder Umsteuerschiebers annehmen.

Die vorangegangene Beschreibung nimmt auch allein Bezug auf . eine Arbeitsweise mittels Druckluft, aber es versteht sich von selbst, daß mit entsprechenden, angepaßten Abwandlungen in den Einzelheiten das System-- auch mit irgendeinem anderen Strömungsmittel betrieben werden kann, beispielsweise mit Rl.

Patentansprüche:

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Claims

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Patentansprüche:

ϊ. Positionsgeber oder -steller, der durch ein Strömungsdruckmittel betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ihm eine Ventilvorrichtung zugeordnet ist, die einen Eintritt für das Strömungsmittel unter Druck und zwei an entgegengesetzte Enden des auf Druck ansprechenden Motorsystems angeschlossene Ausgänge aufweist, worin die Eingänge und Ausgänge mittels eines Umsteuerorgans oder Kommutators (IQ) gesteuert sind, das verschiebbar ist für das Snerren jedes Durchgangs oder für das Verbinden des einen oder anderen der Ausgänge mit dem Eingang, während der jeweils andere Ausgang an eine Entlastung angeschlossen ist, wobei das Umsteuerorgan mechanisch verbunden ist einerseits über eine elastische Vorrichtung (Ίΐ) veränderbarer Belastung mit dem beweglichen Organ des Motorsystems und andererseits mit einer Betätigungsvorrichtung (1), die auf ein Steuerdrucksignal anspricht und der Belastung oder Kraft der elastischen Vorrichtung entgegenwirkt, und zwar derart, daß das Ursteuerorgan in Sperrstellung geht, sobald sich diese Signale von Druck und elastischer Kraft das Gleichgewicht halten.
2. Gerät nach Anspruch !,dadurch Pte kennzeichnet, daß die auf das Steuerdrucksignal ansprechende Vorrichtung aus einer Differentialvorrichtung gebildet ist, die zwei Druck/Kraftumformer enthält, die ihrerseits einen das genannte Signal in Bezug auf den Außenraum empfangenden Hohlraum abschließen, wobei das Umformerorgan mit der größerer. Fläche (Arbeitsfläche) so ausgebildet und angeordnet ist, daß es der elastischen Kraft entgegenwirkt.

3'. Gerät nach den Ansprüc hen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformerorgane, die Druck in Kraft umsetzen, aus flexiblen und undurchlässigen Membranen gebildet sind.

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k. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 3>dadurch g e kennzeichne t, daß die Diff erentialvorrichtunp, aus einer Kammer besteht, die auf einer ihrer Seiten mit Mitteln zur- festen Verbindung mit der Halterung des zu betätigenden, und zu steuernden Zylinders versehen ist und mit zwei koaxialen öffnungen unterschiedlicher Durchmesser, die durch die Umformermembranen verschlossen sind, die ihrerseits an einem starren, verschiebbaren Organ befestigt sind, das durch die genannte Kammer läuft und auf der einen Seite mit einer mit der Kolbenstange des Zylinders gekoppelte Schraubenzugfeder und andererseits mit dem Steuerschieber eines zylindrischen Ventils verbunden ist, dessen Körper oder Gehäuse mit der anderen Seite der Kammer verbunden ist.

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